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25°压力角凸角磨前齿轮滚刀的设计

添加人:admin 发布时间:2018-3-20 8:47:31 来源:本网


  25压力角凸角磨前齿轮滚刀的设计靳化仁,张绍武,王腾(大连机车车辆厂,辽宁大连介绍了正前角、25压力角凸角磨前齿轮滚刀的结构、特征及设计方法。
  1概述牵引齿轮是内燃机车的重要传动部件。机车运行中牵引齿轮承受着巨大的牵引扭矩和振动负荷,工作条件十分恶劣。近年来,为了满足铁路运输高速重载的要求,内燃机车牵引齿轮广泛采用了齿根强度高、抗胶合能力强的25压力角齿轮。然而在运用中发现,齿根裂纹和轮齿断裂现象时有发生,DF4D客运机车尤为严重。造成这一现象的一个重要原因是25压力角齿轮齿根狭窄,采用通用磨前齿轮滚刀滚齿与磨齿,形成的齿根过渡曲线形状不合理,曲率半径小,如所示,既给齿根处的热处理带来困难,又容易造成齿根处应力集中,引起齿根裂纹和轮齿早期断裂改善齿轮磨齿后齿根过渡曲线形状的途径有两种,一种是改变磨齿工艺,采用全齿槽磨削,可以消除造成齿根应力集中的有害凸台。但带来的副作用是加了磨齿工作量,降低了磨齿效率,而且因为齿根处砂轮与工件接触面积大,散热条件差,容易产生磨削振动和其他磨削缺陷,降低了齿面质量;全齿槽磨削不仅没有改善齿根的热处理条件,反而破坏了齿根的淬火压应力,降低了齿根强度;全齿槽磨削砂轮修整困难,消耗量大另一种是改进型的齿形设计,使齿轮在滚齿后得到合理的齿根过渡曲线,磨齿后齿面能与滚齿形成的齿根光滑连接,从而改善齿根强度。这里将详细介绍25压力角凸角磨前齿轮滚刀的设计。
  2设计原理25压力角凸角磨前齿轮滚刀与通用磨前齿轮滚刀相比,在齿形上有较大的改进,其齿形由凸角部分和标准部分组成滚刀切削时充分利用了刀具与工件的啮合运动,凸角部分切削出齿轮的过渡曲线部分,标准部分切削出齿轮的渐开线部分。这样,滚切出的齿轮齿根处有了一定的沉切量,为磨齿提供了必要的砂轮越程磨削后,磨齿形成的渐开线与滚齿形成的齿根过渡曲线圆滑连接,从而达到消除磨-88中计算出的滚刀分度圆直径d和螺旋升角V齿凸台,保留齿根淬火压应力,提高磨齿精度和齿轮是按标准滚刀的齿顶计算的,设计磨前滚刀时应予强度的目的该滚刀加工的齿轮磨齿前后的齿形如以修正。
  凸角磨前齿轮滚刀滚齿无磨齿凸台25压力角凸角磨前齿轮滚刀设计时应满足下列条件:(1)满足齿轮啮合的基本要求:切削出的齿轮齿廓符合标准渐开线齿轮的齿廓,磨齿后保证齿轮有啮合所必需的有效渐开线长度(2)满足滚刀切削的基本要求:凸角部分应有足够的侧后角和刀尖圆角,以减小滚刀的磨损,大齿轮齿根过渡曲线的曲率半径,提高齿根强度和滚刀的使用寿命(3)满足标准化、系列化要求:参数的选取应尽量采用相关的国家标准,以方便制造和使用。
  25压力角凸角磨前齿轮滚刀是一种磨前滚齿刀具,其参数设计与被加工齿轮及其共轭齿轮的模数、压力角、齿数、变位系数齿轮精度等级及磨齿余量都有直接关系,因此设计时必须了解上述参数。现以DF4D内燃机车牵引齿轮为例,介绍加工主、从动齿轮用25压力角凸角磨前齿轮滚刀的设计设计必需的原始数据如表1所示DF机车牵引齿轮加工用的滚刀设计成单头、右旋、容屑槽平行于滚刀轴线的直槽阿基米德镶齿滚刀。为了提高切削性能,滚刀设计成正前角,其基本结构尺寸和相关参数按GB9205- 88〈镶片齿轮滚刀选取,并按滚刀的齿顶高进行修正3.3滚刀轴向齿形的设计由于凸角磨前齿轮滚刀齿形比较复杂,因此制造难度很大。为了减小制造误差,滚刀的齿形参数应在轴向截面内设计,以方便铲磨砂轮的修整凸角磨前齿轮滚刀的轴向齿形如所示,主要参数设计如下。
  表1DF41内燃机车牵引齿轮参数参数名称主动齿轮从动齿轮模数m10m10压力角T25°T25°齿数Z 0.512齿厚上偏差Ess-0.40Ess-0l40齿厚下偏差E.i-0.60Esi―Q60磨齿余量(齿厚方向、单边)厶10.20厶2 Q303.2滚刀基本参数的确定(2)标准滚刀最大轴向齿厚Sxmax:Esi为了制造和使用方便,滚刀的结构尺寸、齿数、容屑槽形式应尽量符合相关国家标准。整体高速钢滚刀的结构尺寸可按GB8062.1-87〈磨前齿轮滚刀基本型式和尺寸选取模数较大的滚刀为了节省刀具材料,可以做成镶齿结构,滚刀尺寸可按GB9205- 88〈镶片齿轮滚刀选取但应注意,GB9205(3)标准滚刀最小轴向齿厚SxmK(4)凸角磨前滚刀实际轴向齿厚Sx:(下转第14页)2片310乙型钢牵引梁采用专用夹具和移动小车进行组对,从梁一端起至另一端止,并控制内间距2片310乙型钢内、外侧对接焊缝均采用埋弧自动焊。选用3mm焊丝、焊丝牌号为H08A焊剂为高锰高硅低氢焊剂431采用正接法的MZ- 1-1000型焊剂及ZXG-1000R型直流电源埋弧自动焊参数见表1焊接内部封底焊缝时,将牵引梁中部锁紧后在两端用风缸顶起100mm(全长)的焊表1埋弧自动焊参数焊接电流焊接电压焊接速度焊丝长度接反变形量,使牵引梁焊后基本不产生挠度焊后在315t立式液压机上配备专用模具及垫块校平牵引梁,使翼缘处平面度不大于1mm在液压矫正机上将牵引梁压出4~ 2位的牵引梁,并组焊冲击座。组焊后的牵引梁上挠度为1~下垂量为0~1mm2.6底架矫正利用C63A敞车底架液压矫正装置同时配以火焰对底架进行最后矫正。矫正后两枕梁间工艺上挠度为7~ 9mm,牵引梁上翅或下垂量不大于5mm,端梁水平差不大于6mm,心盘间隙不大于0.5mm实践表明,采用以上工艺能有效地控制全钢浴盆式运煤专用敞车底架的制造质量,减少了矫正量,降低了制造成本,适用于试制及批量生产。
  (上接第9页)(7)滚刀齿顶圆弧半径R:(8)滚刀最大凸角高度h-x:其中p1p2分别为主、从动齿轮渐开线上啮合开始点或终止点处的曲率半径,可根据一对变位齿轮的啮合角和中心距求得(9)滚刀凸角部分轴向齿形角0:3.4滚刀前刀面齿形的设计正前角滚刀的齿形应在前刀面内测量,为了便于制造中进行检测,设计中还应给出滚刀前刀面的齿形参数,如主切削刃及凸角部分的齿形角、各部分齿高、分度圆齿厚等。由于刀尖圆弧在前刀面内呈椭圆形,因此,前刀面参数中不必给出齿顶圆弧半径。
  采用25压力角凸角磨前齿轮滚刀从根本上改善了内燃机车牵引齿轮的性能,明显大了齿根过渡曲线的曲率半径,有效地消除了磨齿凸台,达到了保留齿根热处理特性的目的,提高了齿根强度。
  25压力角凸角磨前齿轮滚刀为磨齿工序提供了必要的砂轮越程,减小了磨齿时砂轮与工件的接触面积,消除了磨削振动,提高了齿面质量和磨削效率通过1a多的装车试验,运用效果良好,目前DF4D机车牵引齿轮的加工己批量采用25压力角凸角磨前齿轮滚刀滚齿。需要说明的是,25压力角凸角磨前齿轮滚刀是一种专用的磨前滚齿刀具,它与被加工齿轮的模数、压力角、齿数、变位系数及磨齿余量都有密切关系,实际应用中应根据具体加工条件进行设计。

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