Розділ 2
Теоретичне обгрунтування параметрів накатників для відновлення зубчастих коліс
2.1. Обгрунтування схем накатування евольвентної та торцевої поверхонь зубців
зубчастих коліс
Кінематичні схеми, що застосовуються при гарячому накатуванні зубчастих
профілів, передбачають жорстке синхронне обертання заготовки та накатників. В
результаті їх взаємного обкатування утворюється заданий евольвентний профіль
зубців.
Всі кінематичні схеми передбачають два основних відносних рухи: обкатування і
подачу. В схемах 1, 2, 3, 4 (рис. 2.1) рух подачі заготовки здійснюється за
рахунок переміщення її відносно накатників [61]. При цьому, останні залишаються
жорстко зафіксовані на відповідну міжцентрову відстань, котра не змінюється
протягом всього періоду обробки. Обладнання, виготовлене з використанням схем,
в яких передбачені короткі кінематичні ланцюги, високопродуктивне та має
нескладну конструкцію.
Схеми 5, 6, 7 ускладнюють конструкцію накатних пристроїв, що викликає
необхідність забезпечення не тільки синхронізації руху інструменту з
накатуваною деталлю, а і його наближення до неї. Ці методи дозволяють
здійснювати накатування зубчастих коліс по всій ширині робочого профілю зубця,
але при цьому значно зростає зусилля на накатники. Крім цього, такі схеми
ускладнюють конструкцію нагрівальних пристроїв (індуктори СВЧ), що є наслідком
збільшення витрат електроенергії та зниження ефективності нагрівання деталі.
Враховуючи, що накатуванням будуть оброблятись попередньо наплавлені зубчасті
колеса, розглянемо їх взаємодію з накатниками при радіальній подачі. В цьому
випадку, наплавлений метал буде видавлюватись рівномірно в усіх напрямках,
розтікаючись на неспрацьовані ділянки зубців у вигляді напливів. Крім цього,
при багаторазовому обкатуванні та змінних міжцентровій відстані та обтисненні
на відновлюваній ділянці профілю
Рис. 2.1. Кінематичні схеми для накатування зубчастих профілів:
1 – рейковими накатниками; 2, 3, 4 – прутковий метод (осьова подача заготовки);
5, 6, 7 – штучний метод (радіальна подача накатників).
можливе утворення сходинок, викликаних послідовним розкатуванням металу при
радіальній подачі накатників. А закатування наплавленого металу в зону
неспрацьованої ділянки зубців може призвести до спотворення їх евольвентного
профілю.
Прутковий метод передбачає поступову подачу заготовки в робочу зону накатників,
де формування тільки наплавлених ділянок зубців здійснюється в осьовому
напрямку з постійним обтисненням наплавленого матеріалу до необхідних розмірів
та форми.
Особливістю відновлення зубчастих коліс із зносом торцевої поверхні зубців є
те, що зубчастий вінець уже сформований, при цьому на спрацьовану торцеву
частину зубця наплавлений метал з припуском на механічну обробку. Однак,
дослідження стану ремонтного фонду зубчастих коліс із спрацьованими зубцями
свідчить, що їх евольвентна поверхня має також хоч невелике, але конусне чи
сідлоподібне спрацювання. Тому, при відновленні даного типу деталей
накатуванням необхідне виконання наступних задач:
– відновлення геометричних параметрів евольвентної поверхні зубців до
наплавленої зони, вирівнювання її конусності, бочко- або сідлоподібності (рис.
2.2 а, б);
– заокруглення торцевої поверхні зубців з видаленням залишків металу (рис. 2.2
в).
Таким чином, відновлення зубчастих коліс із використанням способу гарячого
накатування можна розглядати як одночасний процес гарячого калібрування
евольвентного профілю (70…80 % довжини зубця) та формування торцевого (25…30 %
довжини зубця) з невеликим припуском на механічну обробку. При цьому, ступінь
деформації значно менший, ніж при гарячому накатуванні нових деталей, де
здійснюється формування цілого зубчастого вінця на всю його ширину.
Рис. 2.2. Етапи формоутворення наплавлених зубців зубчастих коліс накатуванням:
1 – накатник; 2 – відновлювана деталь; 3 – наплавлений шар металу; 4 – надлишок
наплавленого матеріалу.
Велике значення при формоутворенні наплавленого металу має форма забірного
конуса накатника, що безпосередньо починає формувати наплавлену ділянку зубців
(рис. 2.3). Кут забірного конуса вибирається в межах із заокругленням бічного
профілю зубців.
Рис.2.3. Профіль накатника із забірним конусом:
1 – накатник; 2 – відновлюване зубчасте колесо; 3 – наплавлений матеріал.
Формування наплавленої поверхні можна розглядати як процес обкатування
циліндричним роликом з конічною частиною іншого ролика з виступаючою
наплавленою поверхнею (рис. 2.4). З наведеного рисунка видно, що чим більший
кут забірного конуса, тим більший робочий хід накатника, і тим з меншим
обтисненням здійснюється деформування наплавленого шару. Із збільшенням кута
зменшується робочий хід інструменту, а ступінь обтиснення збільшується. Вибір
оптимального кута забірного конуса має велике значення, так як час накатування
обмежується гарячим станом заготовки.
Таким чином, можна зробити висновок, що для формування евольвентної поверхні
наплавлених зубців найбільш технологічною із відомих схем є накатування з
осьовою подачею відновлюваного зубчастого колеса.
Рис. 2.4. Циліндричний ролик з наплавленим матеріалом перед накатуванням:
1 – ролики; 2 – наплавлений матеріал.
Нами розроблена схема накатування (рис. 2.5), котра дозволяє одночасно
формувати евольвентну і торцеву поверхні попередньо наплавлених зубців
зубчастих коліс [7]. Згідно якої, попередньо нагріта заготовка разом із
майстер-шестернею подається в зону дії накатників для формування евольвентного
профілю зубців. Формоутворення торцевої поверхні здійснюється при допомозі
принципово нового зубозаокруглюючого накатника [6], який
- Київ+380960830922