Prevodový hriadeľ označuje mechanickú časť, ktorá nesie rotujúcu časť a otáča sa ňou, aby prenášala pohyb, krútiaci moment alebo ohybové momenty. Všeobecne je to tvar kovovej tyče a každý segment môže mať iný priemer. Časti stroja, ktoré vykonávajú otočný pohyb, sú namontované na hriadeli.
úvod
Hriadeľ prevodovky je vystavený hlavne striedavému zaťaženiu, nárazovému zaťaženiu, šmykovému namáhaniu a kontaktnému namáhaniu. Hriadeľ je náchylný na praskliny a zuby sú opotrebované. Preto je potrebné, aby jadro prevodového hriadeľa malo určitú pevnosť a húževnatosť a malo vysokú medzu únavy a viacnásobnú odolnosť proti nárazu. Povrch by mal mať tiež určitú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu.
klasifikácia
Podľa tvaru osi možno hriadeľ rozdeliť na dva typy: kľukový hriadeľ a priamy hriadeľ.
Podľa stavu ložiska hriadeľa ho možno ďalej rozdeliť na:
1 hriadeľ, ktorý je vystavený ohybovému momentu aj krútiacemu momentu, je najbežnejším hriadeľom v strojových zariadeniach, ako sú hriadele v rôznych reduktoroch.
2 tŕň, ktorý sa používa na podopretie rotujúcich častí len na nesenie ohybového momentu bez prenášania krútiaceho momentu, niektoré otáčky tŕňa, ako je napríklad náprava koľajového vozidla, atď., Sa niektorá časť tŕňa neotáča, napríklad hriadeľ nesúci kladku. ,
3 hnací hriadeľ, ktorý sa používa hlavne na prenos krútiaceho momentu bez ohybového momentu, ako je napríklad dlhá optická os v mechanizme pohybu žeriava, hnací hriadeľ automobilu atď.
dizajn
Pri návrhu nie je použitie prevodového hriadeľa vo všeobecnosti nič iné ako nasledujúce:
1. Hriadeľ prevodovky je zvyčajne malý prevodový stupeň (prevodový stupeň s malým počtom zubov)
2 je ozubený hriadeľ všeobecne na vysokej úrovni otáčok (to znamená na nízkej úrovni krútiaceho momentu).
3. Prevodové hriadele sa zriedka používajú ako radiace zariadenia na radenie. Zvyčajne ide o pevné prevody. Po prvé, pretože sú vysoké rýchlosti, ich vysoká rýchlosť nie je vhodná na posunovanie.
4. Hriadeľ prevodovky je kombináciou hriadeľa a prevodovky. Pri návrhu by sa však dĺžka hriadeľa mala čo najviac skrátiť. Ak je príliš dlhá, nevedie k hornému varnému stroju. Po druhé, podpera hriadeľa je príliš dlhá, čo spôsobuje, že hriadeľ je hrubší. Zvýšenie mechanickej pevnosti (napr. Tuhosť, priehyb, odpor v ohybe atď.)
Výber materiálu
Materiál by mal mať dobré mechanické vlastnosti a oceľ 42CrMo je často vystavená normalizácii, kaleniu a popúšťaniu, indukčnému zahrievaniu a nízkotepelnej temperácii, aby sa dosiahol požadovaný výkon. Oceľ 42CrMo je ultravysoká oceľ s vysokou pevnosťou a húževnatosťou, dobrou tvrditeľnosťou, bez zjavnej krehkosti, vysokej únavovej pevnosti a viacnásobnou odolnosťou proti nárazu po kalení a popúšťaní a dobrou húževnatosťou pri nízkej teplote. Oceľ je vhodná na výrobu veľkých a stredných plastových foriem, ktoré si vyžadujú určitú pevnosť a húževnatosť. 42CrMo je stredne uhlíková oceľ. Predbežné tepelné spracovanie sa normalizuje. Hlavným účelom je získať určitú tvrdosť a optimalizovať vnútornú štruktúru a štruktúru, uľahčiť rezanie polotovaru a pripraviť sa na kalenie a popúšťanie. Účelom kalenia a popúšťania je zlepšovanie celkových mechanických vlastností hriadeľa ozubeného valca. Vysokofrekvenčné indukčné kalenie vyhrievacieho povrchu má zaistiť, aby povrch časti získal vysokú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu, zatiaľ čo jadro si stále zachováva určitú pevnosť a vysokú plasticitu a húževnatosť.
42CrMo je legovaná oceľ pre náročné hriadele a konštrukčné diely
Legovací prvok Cr, Mo obsiahnutý v 42CrMo oceli. Medzi nimi môže chróm zvýšiť kaliteľnosť ocele a má sekundárne vytvrdzovacie účinky. Môže zlepšiť tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu ocele s vysokým obsahom uhlíka bez toho, aby bola oceľ krehká; keď obsah presahuje 12%. Oceľ má dobrú koróznu odolnosť voči vysokej teplote a stredne korózii odolnú voči oxidácii. Zvyšuje tiež tepelnú pevnosť ocele, ktorá je hlavným legujúcim prvkom z nehrdzavejúcej ocele a ocele odolnej voči teplu. Hlavnou úlohou chrómu v kalenej a temperovanej konštrukčnej oceli je zlepšenie kaliteľnosti. Ocel má po kalení a popúšťaní dobré komplexné mechanické vlastnosti a v karburizovanej oceli sa môžu vytvárať karbidy obsahujúce chróm, čím sa zlepšuje odolnosť povrchu materiálu proti opotrebeniu. Molybdén zlepšuje kaliteľnosť a tepelnú pevnosť ocele. V niektorých médiách zabránite krehkosti krehkosti, zvýšeniu remanencie a nátlakovej sily a odolnosti proti korózii. V kalenej a temperovanej oceli môže molybdén prehĺbiť a stvrdnúť časti väčších profilov a zlepšiť odolnosť ocele voči temperovaniu. Alebo stabilita popúšťania, aby sa časti mohli temperovať pri vyšších teplotách, čím sa účinnejšie eliminuje (alebo znižuje) zvyškové napätie a zlepšuje plasticita. Preto sa 42CrMo vo výrobe často používa ako materiál hriadeľa valcovacieho zariadenia. Jeho komplexné mechanické vlastnosti sú v súlade s požiadavkami na kvalitu.
Analýzou procesu tepelného spracovania ocele 42CrMo a pôsobením legovacích prvkov sa objasňujú problémy, ktorým je potrebné venovať pozornosť počas vykonávania procesu tepelného spracovania. Dokáže správne určiť teplotu ohrevu, čas, dobu zdržania a metódu chladenia. Účelom je dosiahnuť požadovaný výkon a zabezpečiť kvalitu správnym procesom tepelného spracovania.
Technológia spracovania
Proces obrábania hriadeľa prevodovky (príkladom je oceľ 45):
1. blank blanking
2. drsné auto
3. kalenie a popúšťanie (zvýšenie tuhosti hriadeľa prevodovky a tuhosti hriadeľa)
4. jemné zuby do auta
5. Ak je na hriadeli drážka na pero, drážka na pero sa môže najprv spracovať.
6. varenie
7. Kalenie stredných frekvencií zubného povrchu (indukcia frekvencie pri vysokofrekvenčnom kalení), tvrdosť kalenia HRC48-58 (špecifická hodnota tvrdosti závisí od pracovných podmienok, zaťaženia a ďalších faktorov).
8. brúsenie zubov
9. konečná kontrola hotového výrobku
Proces tepelného spracovania
Skladací normalizovaný procesný návrh
Normalizácia je jednoduchý a ekonomický proces tepelného spracovania, pri ktorom sa oceľ zahrieva na teplotu nad horným kritickým bodom (AC3 alebo Acm) 40 až 60 ° C alebo vyššiu a izolácia je úplne austenitizovaná a chladená na vzduchu. Účelom je dosiahnuť jednotnosť zjemnenia zŕn a distribúcie karbidov.
Po normalizácii je hliníková oceľ F + S, eutektoidná oceľ je S a hypereutektoidná oceľ je S + sekundárny cementit, ktorý je nespojitý.
(1). Normalizácia teploty vykurovania
Všeobecne je teplota zahrievania pre hypoutektoidnú oceľ obvykle 30 až 50 ° C nad Ac3 a normalizačná teplota pre oceľ so strednou uhlíkovou zliatinou je obvykle 50 až 100 ° C nad Ac3 a sprej sa po určitom časovom období ochladí. , Metóda chladenia sa nazýva normalizácia pri vysokej teplote. Fázový diagram zliatiny železo-uhlík je znázornený na obr. 6. Teplotný rozsah zahrievania 42CrMo
(2). Normalizácia doby uchovania tepla
Izolačný čas, tento problém je komplikovanejší, všeobecne určený experimentom, existuje však aj empirický vzorec: t = αKD t - čas zadržania (min) α - koeficient zahrievania (min / mm) K - zahrievanie obrobku je korekčný faktor D - obrobok Efektívna hrúbka (mm)
Princíp výpočtu efektívnej hrúbky obrobku je: hrúbka tenkého obrobku je jeho účinná hrúbka; priemer dlhej okrúhlej tyče je jej skutočná hrúbka; dĺžka štvorcového obrobku je jeho účinná hrúbka; výška a šírka pravouhlého obrobku sú účinné. hrúbka; účinná hrúbka zužujúceho sa valcového obrobku je 2L / 3 od malého konca (L je dĺžka obrobku); obrobok s priechodným otvorom má hrúbku steny účinnej hrúbky. Vo všeobecnosti sa uhlíková oceľ môže vypočítať podľa efektívnej hrúbky obrobku každých 25 mm za jednu hodinu, zliatinová oceľ môže vypočítať dobu držania pre každých 20 mm skutočnej hrúbky obrobku a doba zahrievania by mala byť približne 2 do 3 hodín.
(3). Účel normalizácie
Hlavným účelom normalizácie je odstránenie kovacích defektov, vyrovnanie zloženia, tvrdosť a húževnatosť je dobrá, zlepšenie spracovateľnosti materiálu a príprava materiálu na kalenie a popúšťanie.
Normalizácia sa používa hlavne pre oceľové obrobky. Normálna normalizácia ocele je podobná žíhaniu, ale rýchlosť ochladzovania je o niečo väčšia a štruktúra je jemnejšia. Niektoré ocele s nízkou kritickou rýchlosťou chladenia (pozri kalenie) sa môžu transformovať na martenzit ochladením na vzduchu. Toto ošetrenie nie je normalizačnou vlastnosťou, ale nazýva sa ochladzovanie vzduchom. Naproti tomu niektoré obrobky s veľkým prierezom vyrobené z ocele s veľkou kritickou rýchlosťou ochladzovania nemôžu získať martenzit, ani keď sú ochladené vo vode, a zhášací účinok je takmer normalizovaný. Tvrdosť ocele po normalizácii je vyššia ako tvrdosť žíhania. Pri normalizácii nie je potrebné chladiť obrobok v peci, ako je žíhanie, zaberanie krátkeho času v peci a vysoká účinnosť výroby, takže pri normálnej výrobe sa namiesto žíhania používa normalizácia. V prípade ocelí s nízkym obsahom uhlíka s obsahom uhlíka menej ako 0,25% je tvrdosť dosiahnutá po normalizácii mierna a ľahšie rezať ako žíhanie. Normalizovanie sa všeobecne používa na rezanie a obrábanie. Pre stredne uhlíkovú oceľ s obsahom uhlíka 0,25 až 0,5% môže po normalizácii spĺňať požiadavky na rezanie. Pre ľahké zaťažené časti vyrobené z tohto typu ocele sa môže normálne použiť aj ako konečné tepelné spracovanie. Nástrojová oceľ s vysokým obsahom uhlíka a ložisková oceľ sú normalizované, aby sa odstránili sieťové karbidy v štruktúre a pripravila sa štruktúra na sféroidizačné žíhanie.
Normalizácia procesu 42CrMo sa používa hlavne pre veľké výkovky, ktoré sa môžu použiť ako konečné tepelné spracovanie, aby sa zabránilo veľkej tendencii k praskaniu počas kalenia. Zvyčajne sú usporiadané po výrobe polotovarov, pred rezaním alebo po hrubovaní, pred polotovarom. Účelom normalizácie je zjemnenie zŕn, zlepšenie štruktúry, zlepšenie obrábateľnosti a príprava na kalenie a konečné tepelné spracovanie.
Obvod je 850 až 900 ° C. Ak je teplota zahrievania príliš nízka, proeutektoidný ferit sa úplne nerozpustí a nedosiahne zjemnenie zrna. Ak je teplota ohrevu príliš vysoká, zdrsnenie zŕn zhorší mechanické vlastnosti ocele, takže si môžeme zvoliť 870 ° C.
Skladanie a temperovanie
Kalenie a temperovanie: Metóda tepelného spracovania vysokoteplotného temperovania po kalení sa nazýva kalenie a kalenie. Popúšťanie pri vysokej teplote znamená popúšťanie medzi 500 - 650 ° C. Kalením a popúšťaním môžu byť vlastnosti ocele a materiálov do značnej miery upravené a jej pevnosť, plasticita a húževnatosť sú dobré a má dobré komplexné mechanické vlastnosti. Po spracovaní kalením a popúšťaním sa získa kalený sorbit. Tvrdený sorbit sa vytvára, keď je martenzit temperovaný a možno ho rozlíšiť 500 až 600-násobným zväčšením pod optickým metalografickým mikroskopom. Je to karbid distribuovaný vo feritovej matrici (vrátane Cementitu) zloženej štruktúry sferulitov. Je to tiež temperačná štruktúra martenzitu, zmes feritu a granulovaného karbidu. V tomto okamihu ferit v podstate nemá presýtenie uhlíkom a karbid je tiež stabilný karbid. Pri izbovej teplote je vyvážená organizácia.
Ošetrenie starnutím: Aby sa eliminovala zmena veľkosti a tvaru presných meracích nástrojov alebo foriem a častí pri dlhodobom používaní, obrobok sa po temperovaní pri nízkej teplote (teplota temperovania pri nízkej teplote 150- často) zohreje na 100 - 150 ° C. 250 ° C). počas 5 až 20 hodín sa tento proces stabilizácie kvality presných dielov nazýva starnutie. Obzvlášť dôležité je starnutie oceľových komponentov pri nízkych teplotách alebo dynamickom zaťažení, aby sa vylúčilo zvyškové napätie a stabilizovala sa oceľová štruktúra a veľkosť.
Kalená a temperovaná oceľ má dva typy uhlíkom kalenej a temperovanej ocele a legovanej kalenej a kalenej ocele. Či už ide o uhlíkovú alebo legovanú oceľ, jej kontrola obsahu uhlíka je prísna. Ak je obsah uhlíka príliš vysoký, pevnosť obrobku po kalení a popúšťaní je vysoká, ale húževnatosť nestačí. Ak je obsah uhlíka príliš nízky, zvyšuje sa húževnatosť a nedostatočná pevnosť. Aby sa dosiahol dobrý celkový výkon temperovacích častí, je obsah uhlíka všeobecne regulovaný na 0,30 až 0,50%.
Počas kalenia a kalenia sa vyžaduje, aby bola celá časť obrobku kalená, takže obrobok je získavaný jemným stohovaným kaleným martenzitom. Temperovaním pri vysokej teplote sa získa mikroštruktúra zložená hlavne z rovnomerného temperovaného sorbitu. Pre malý závod nie je možné vykonať metalografickú analýzu pre každú pec. Všeobecne sa používa iba na testovanie tvrdosti. To znamená, že tvrdosť po kalení musí dosiahnuť tvrdosť kalenia materiálu a tvrdosť po kalení sa kontroluje podľa požiadaviek výkresu.
1). Výber teploty ochladzovania.
42CrMo oceľ, obsahujúca 0,42% uhlíka, patrí k hypoeutektoidnej oceli, obsah uhlíka 0,42% ocele Ac3 je 800 ° C a požiadavka na ochladzovanie teploty hypoeutektoidnej ocele je T = Ac3 + 30 ~ 50 (° C). Teplota ochladzovania T = 830 ~ 850 (° C), môžeme nastaviť na 840 ° C.
Typ tepelného spracovania Normalizácia Tvrdosť tepelného spracovania Asi 220 HBS
Teplota zahrievania ° C 870 ° C Rýchlosť zahrievania asi 300 ° C / h
Čas udržiavania 1 h Rýchlosť ochladzovania približne 20 ° C / s
2). Stanovenie doby kalenia.
Podľa efektívnej dĺžky Φ / 2 = 80/2 = 40 mm je možné zistiť, že doba zadržania je väčšia ako 56 minút, čo je 1 hodina, aby sa zabezpečilo dosiahnutie ideálneho tkaniva.
3). Určite ochladzovacie médium.
Podľa požiadaviek častí podľa obrázku 7 je možné vidieť, že tvrdosť jadra po ochladení je väčšia ako HRC23 a vzdialenosť od vodou chladeného konca je menšia ako 33 mm. Vzdialenosť ochladzovania vodou menšia ako 33 mm je uvedená na obrázku 8. Je to 87 mm, čo spĺňa požiadavky (oceľ 42CrMo má vysokú kaliteľnosť, preto by sa malo čo najviac zvoliť kalenie oleja na zvýšenie stability austenitu).
4). Určite teplotu temperovania.
Krivky rôzneho obsahu uhlíka a teploty popúšťania („Tepelné spracovanie ocele“ Hu Guangli, Xie Xiwen Northwestern Polytechnical University Press.) Nájdite krivku s obsahom uhlíka 0,4 - 0,5% a potom nájdite HRC na ordináte. 35 - 40, pričom stredná hodnota 36 predstavuje bod, v ktorom sa krivka pretína, je teplota zahrievania, približne 480 ° C
5). Stanovte čas udržiavania temperovania.
Pretože udržiavacia doba temperovania je 480 ° C, podľa empirického vzorca je udržiavacia doba temperovania približne 1 až 1,5 hodiny. Po temperovaní môže byť chladený vzduchom.
6). Účel kalenia a popúšťania.
Popúšťanie a popúšťanie robí z obrobku vynikajúce komplexné mechanické vlastnosti, to znamená správnu kombináciu vysokej pevnosti a vysokej húževnatosti, a môže tiež zlepšiť určitú odolnosť proti opotrebeniu, aby sa zabezpečila dlhodobá plynulá prevádzka dielcov.
Skladacie indukčné zahrievanie
Indukčné kalenie, to znamená indukčné zahrievanie, využíva elektromagnetickú indukciu na generovanie vírivých prúdov v obrobku na ohrev obrobku. Stredná frekvencia, frekvencia 1 000 Hz pre rafináciu, vysoká frekvencia, pre kalenie kovových povrchov, žíhanie, stredná frekvencia 2,5 KCHZ pre interné kondicionovanie tkaniva, pečenie za horúca atď.
Rýchlosť zahrievania indukčného zahrievania pri ochladzovaní je rýchla, kvalita ochladzovania je dobrá a tvrdosť kalenia je vyššia ako tvrdosť všeobecného kalenia, pričom sa získa mimoriadne jemný martenzit a hĺbka vytvrdenej vrstvy sa ľahko reguluje a je ľahké ju kontrolovať. realizácia mechanizácie a automatizácie.
Princíp indukčného zahrievania je ten, že elektromagnetická indukcia vytvára indukovaný prúd rovnakej frekvencie, tj vírivý prúd. Distribúcia vírivých prúdov v priereze obrobku nie je rovnomerná, jadro je takmer rovné nule a hustota povrchového prúdu je extrémne veľká, nazývaná „kožný efekt“. Čím vyššia je frekvencia, tým je povrchová vrstva tenšia s najvyššou hustotou prúdu. S ohľadom na tento prúd a odpor samotného obrobku sa povrch obrobku rýchlo zahreje na teplotu ochladzovania, zatiaľ čo teplota jadra je stále blízka teplote miestnosti, a potom sa okamžite nastrieka vodou na ochladenie povrchu obrobku.
