超大分體齒輪加工典型工藝的研制

韓振偉

摘 要：文章主要論述了大型臂式斗輪堆取料機，？準90m以上回轉機構中，超大分體齒輪，典型加工工藝的研制過程。回轉機構做為臂式斗輪堆取料機核心部分，是由回轉支承和回轉驅動裝置、雙排交叉滾柱式回轉支承、座圈、齒輪、齒輪罩、緊固件等組成。回轉驅動裝置由電機、減速器、制動器、限距聯軸器、機座、罩子等組成。回轉機構安裝在門座與轉臺之間。下座圈下部固定在門座上，下座圈上部與帶外齒的回轉支承外圈相聯；上座圈上部支承轉臺，上座圈下部與回轉支承內圈相聯。回轉驅動裝置安裝在轉臺尾部，減速器輸出軸上的驅動齒輪與回轉支承的外齒相嚙合，通過電動機的動力傳動，從而實現轉臺相對于門座的回轉，進而完成主機的回轉。

關鍵詞：超大分體齒輪；變形規律；齒輪的精度

1 概述

此大型臂式斗輪堆取料機，是針對海外市場開發與研制的新型堆取料設備，它廣泛用于水泥、煤炭、冶金等行業的散料混勻裝卸，以達到原料品位的均勻穩定。此設備在長料場中，利用行走，俯仰，回轉三大運動，旋轉斗輪裝置，來實現物料的堆、取散料混勻裝卸工作。設備高29631mm、回轉直徑96238mm。

回轉機構做為設備核心部分，回轉機構安裝在門座與轉臺之間。通過電機的動力傳動，從而實現轉臺相對于門座的回轉，進而完成主機的回轉。

規格較小設備，回轉支承大齒輪為整體結構，此設備由于其結構尺寸增大，國內生產廠家都無法滿足。所以，設備的回轉支承大齒輪采用分體結構，將大齒輪分成四部分，固定在門座環形梁上。此回轉支承，具有結構新穎、設計巧妙、承載能力大、旋轉阻力小、壽命長等特點。回轉驅動裝置采用交流變頻電機驅動，立式行星減速機輸出軸的小齒輪與固定在門座體上回轉支承大齒輪嚙合，從而完成堆取料過程中的回轉運動。

2 超大分體齒輪的主要結構和參數

模數M=28mm、齒數Z=256、齒寬B=220、齒頂圓直徑d=？準7250 mm、分度圓直徑d=？準7168mm、壓力角α=20°、齒頂高系數X=+0.5。精度等級10GK GB/T10095-88.結構為四等分分體結構，每段之間2～4mm連接間隙，材料ZG42CrMo，熱處理要求鑄件需經退火處理，調質硬度HB207～241。

3 超大分體齒輪加工典型工藝研制的主要內容

（1）加工設備的選擇；（2）研究加工工序和熱處理工序變形規律；（3）在此基礎之上熱處理工序和加工工序工裝研制，充分消除大齒輪熱處理和加工變形；（4）總體裝配精度的保證方法；（5）最后，研究如何降低制造成本，縮短生產制造周期。以上，既大型臂式斗輪堆取料機回轉驅動裝置中，超大分體齒輪加工典型工藝，是亟待解決的課題。

4 大齒輪的加工與制造典型工藝研制目的

此回轉支承大齒輪加工與制造典型工藝研制目的，在于使其具備設備的選擇的通用化、齒輪制造精度的穩定化、熱處理工序變形加工留量的科學化、齒輪工裝設計的簡單和通用化、齒輪總體安裝精度的可靠化。（1）確保齒輪的設計精度要求，提高其加工效率，實現整機現場平穩運行，延長回轉軸承使用壽命的目標。（2）要求工藝的科學先進性、齒輪工裝設計的使用安全性、大齒輪加工精度可靠性和產品應用的通用性等特點。

5 回轉支承超大分體齒輪的加工與制造典型工藝內容

（1）鋼：鑄造；（2）熱處理：退火（降低鋼件硬度，消除鋼件內應力，使鋼的組織成分均勻化）；（3）劃線：劃粗糙度12.5各加工面尺寸加工線；（4）立車：車內孔、外圓尺寸留量20～22mm，各端面尺寸留量10～12mm由于齒輪四段合起來大于正圓，需兩段分別加工；（5）劃線：劃齒輪分體結合面尺寸加工線；（6）鏜：鏜結合面尺寸留量4～5mm；（7）熱處理：調質HB207～241（使齒輪獲得穩定細致、組織均勻，使其具有良好的綜合機械性能）；（8）劃線：劃結合面尺寸加工線；（9）鏜：鏜結合面尺寸留量1～2mm，此工序目的是分體齒輪間有4毫米間隙，因結合面尺寸留量1～2m。才能保證四段分體齒輪合成一個整體圓，實現整體加工；（10）立車：a.車：車齒輪與工裝非配合尺寸留量2 mm，齒輪與工裝配合尺寸其端面留量5mm；b.裝配：劃工裝尺寸中心線，利用工裝與齒輪配合尺寸裝配，按齒輪定位尺寸和工裝定位尺寸定位，將大齒輪四部分按線安裝點焊并焊吊裝及固定拉筋；c.鏜：劃線：劃大齒輪定位尺寸中心線；鏜：按大齒輪定位尺寸中心線找正卡緊。鏜齒輪與滾齒工裝聯接孔（20-φ38孔，φ38 H9按φ30 H9加工，是由于下步熱處理時效工序會產生微小變形，為精加工時的修正量）；d.裝配：大齒輪與齒輪粗滾齒工裝安裝螺栓；e.車：車齒輪內孔、外圓尺寸留量7～9mm，各端面留量4～5mm；（11）滾齒：粗滾齒公法線留量8～10mm；（12）熱處理：時效處理（消除內應力、穩定尺寸。加熱溫度Ac1以下100～200℃，保溫后爐冷到200～300℃出爐。）；（13）劃線：劃結合面尺寸加工線；（14）鏜：鏜結合面尺寸成；（15）立車：a.精車：精車齒輪與工裝配合尺寸成，其余尺寸整體加工；b.裝配：劃大齒輪與精滾齒工裝尺寸中心線（需參考慮10序中b.大齒輪裝配定位孔尺寸和位置變形需在下序校正），按齒輪定位尺寸和工裝定位尺寸定位，將大齒輪四部分按線安裝點焊并焊吊裝及固定拉筋；c.鏜：劃線：大齒輪定位、安裝尺寸中心線；鏜：按大齒輪定位、安裝尺寸中心線找正卡緊，鏜齒輪定位孔、聯接孔成；d.裝配：大齒輪與工裝安裝螺栓；e.精車：精車大齒輪各部尺寸成，并刻V型基準線。（16）滾齒：精滾齒成；（17）檢：檢測齒輪各項精度指標均達到設計要求；（18）裝配：a.將大齒輪與工裝拆開；b.將大齒輪與門座組裝；c.檢測確定齒輪各項精度指標；d.打標記；e.涂漆、包裝。注意：跟蹤b.序檢測大齒輪與門座組裝的齒輪精度指標。

齒輪滾齒、熱處理工裝及工裝結構：

齒輪滾齒工裝，由于門座機構與齒輪聯接后，已超滾齒機滾齒加工范圍，需制作滾齒工裝才能解決滾齒問題。齒輪滾齒工裝采用大齒輪與門座實際工作狀態一致的要求。工裝為焊接結構，其外圓直徑？準6920H8分四段，整體加工上、下端面平行度要求小于0.05mm，每一段分別與兩段齒輪配合聯接，形成整體圓。每段弦長2847.7mm，弦高517.9。其作用就是分段齒輪與分段齒輪滾齒工聯接成為整體，與實際工作狀態相一致。分粗滾齒和精滾齒兩套工裝，下圖為齒輪與滾齒工裝裝配圖。

熱處理工裝相對較簡單，每序熱處理前在分體齒輪弦長內側，上、下各焊一個防變形拉筋，即可有效的控制分體齒輪熱處理變形。

6 經濟技術分析與展望

大型堆取料機產品回轉驅動裝置中超大分體齒輪加工典型工藝，不僅達到了國際同類產品現有水平，還填補了國內同類產品空白，具有國際先進，國內領先。

每臺？準90m大型堆取料機產品，其回轉驅動裝置價值105萬元，配套可立足國內，可為國家節約大量外匯。證明我們的產品，已達到國外先進國家同類產品的性能及要求。

參考文獻

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