專利名稱：重型磨損齒輪的修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磨損齒輪的修復(fù)技術(shù)，具體地說是對報廢重型大齒輪修復(fù)的方法。
重型機械中使用的傳動齒輪磨損后，通常需要及時調(diào)換。由于更換大齒輪消耗的材料和工時多，制造周期長，成本高，因此對重型大齒輪的修復(fù)利用有很大的現(xiàn)實意義。修復(fù)實踐中，對于已磨損報廢的大齒輪修復(fù)方法是，將大齒輪齒頂圓車去一層再行切齒，然后配制新的小齒輪與之匹配。該方法中的齒廓修理變位系數(shù)是通過計算與檢測齒輪公法線長度來確定的，而齒輪公法線的計算相當(dāng)繁瑣，檢測也很困難，而且按公法線確定的齒厚減薄量△L2又是個估計值，有時會出現(xiàn)傳動干涉現(xiàn)象。在重型機械中使用的傳動齒輪大多為漸開線直齒圓柱齒輪，當(dāng)傳動齒輪模數(shù)m≥16，齒數(shù)Z≥100的大齒數(shù)大傳動比直齒圓柱齒輪磨損報廢利用前述方法修復(fù)時，常因齒輪直徑過大，公法線難于檢測而無法進行。
本發(fā)明的目的是針對上述存在的缺點，提供一種利于重型機械中使用的漸開線圓柱傳動齒輪修復(fù)，變位系數(shù)計算簡便，易于檢測，修復(fù)效率高，效果好的修復(fù)方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的先將大齒輪齒頂車去一層再行切齒，然后配制小齒輪與修復(fù)后大齒輪相匹配的方法進行。其特征是該方法的齒廓修復(fù)變位系數(shù)是通過距齒頂圓距離數(shù)值上等于模數(shù)M數(shù)值處，進行的單齒測量大齒輪齒厚減薄量，按漸開線圓柱齒輪任意處齒厚去計算求得變位系數(shù)的，所用變位系數(shù)X2新=X2原-KmZ2/0.728(da2-2M);式中X2新為修復(fù)大齒輪用的變位系數(shù)，X2原為原設(shè)計大齒輪變位系數(shù)，Km為減薄量，Z2為大齒輪齒數(shù)，da2為原大齒輪齒頂圓直徑，M為齒輪模數(shù)。
經(jīng)對重型報廢齒輪的大量檢測中發(fā)現(xiàn)，齒輪齒廓破壞最嚴重的部位是分布于距齒頂距離為與齒輪模數(shù)M值相接近一條線的上、下兩側(cè)。對于齒面重新形成漸開線的齒廓，其齒厚減薄量是按實際測得的齒廓磨損量加上一個光整加二余量來確定的。這里的加工余量可按齒輪加工工藝規(guī)程或經(jīng)驗給出，而齒面磨損量是距大齒輪齒頂距離為模數(shù)M值處，齒厚方向上的實際檢測磨損深度最大值。用此處確定的齒厚減薄量去求取變位系數(shù)，可使修復(fù)工作取得最經(jīng)濟的效果。實際的修復(fù)工作證明，齒厚減薄量與齒輪模數(shù)M之間有一定的關(guān)系，這里將齒厚減薄量與模數(shù)M的比值定為減薄數(shù)K，則齒厚減薄量在數(shù)值上等于Km的積。
在盡可能的保持原齒輪傳動參數(shù)不變的情況下，修復(fù)大齒輪是最理想的。據(jù)此，在距大齒輪齒頂距離為M數(shù)值處的原齒厚Sm，修復(fù)后的新齒厚S以及齒厚減薄量Km之間有下列關(guān)系成立Sm-Km=S上式中Sm為原大齒輪距齒頂為M數(shù)值位置處的齒厚;S為經(jīng)減薄修復(fù)后的輪齒在與上述同一位置處的新齒厚。Km為上述同一位置處的齒厚減薄量。
將上式中的齒厚S按漸開線圓柱齒輪任意處齒厚計算公式代入則有 dm( (π)/(2Z2) + (2X2原·tanα0)/(Z2) +invα0-invα′)-Km=d′m( (π)/(2Z2) + (2X2新·tanα0)/(Z2) +invα0-invα′)上式中X2原為原設(shè)計大齒輪的變位系數(shù)，X2新為修復(fù)大齒輪待確定變位系數(shù)，dm為大齒輪距齒頂距離為m數(shù)值處的直徑，dm′為經(jīng)減薄修復(fù)后的大齒輪在與上述同一位置處的直徑。
對上式中的各項需要說明的是因為是同一大齒輪上的同一位置處的直徑值，所以dm=dm′=da2-2M。
又因為修復(fù)大齒輪是在保證原設(shè)計齒輪傳動副傳動參數(shù)不變的前提下進行的，所以修復(fù)前、后齒輪傳動嚙合角α′角不變，標準壓力角αO不變。
這里還應(yīng)說明的一點是，公式中的齒厚S值指的是輪齒的弧齒厚，因本發(fā)明主要用在直徑較大齒輪的修復(fù)，將修復(fù)前、后的齒厚都用弦齒厚代替弧齒厚則其計算相對誤差就非常小了，可以忽略不計，以此化簡上式并代入標準壓力角αO=20°，數(shù)值得X2新＝X2原－ (KMZ2)/(0.728(da2-2M))一般情況下，重型齒輪磨損到1/3M時，就已不能正常傳遞動力而報廢了，實際修復(fù)工作中按磨損程度的不同K值取值范圍為0.4＞K＞0。
本發(fā)明所給定的修復(fù)方法，適用于漸開線圓柱齒輪副(直齒或斜齒)，按非變位齒輪傳動高變位齒輪傳動、角變位齒輪傳動設(shè)計的齒輪修復(fù)，尤其是對模數(shù)M≥16，齒數(shù)Z≥100的大齒輪修復(fù)利用上。本發(fā)明使修復(fù)齒廓用變位系數(shù)的求取變得十分簡單、實用，經(jīng)修復(fù)的大齒輪其所用費用僅為新制齒輪的1/2，所用工時僅為1/4。


圖1為按高變位齒輪傳動設(shè)計的漸開線直齒圓柱大齒輪修復(fù)齒廓示意圖。
圖2為與圖1修復(fù)后大齒輪相匹配所設(shè)計的小齒輪齒廓示意圖。
圖3為按非變位齒輪傳動設(shè)計的漸開線直齒圓柱大齒輪修復(fù)齒廓示意圖。
圖4為與圖3修復(fù)后大齒輪相匹配新設(shè)計的小齒輪齒廓示意圖。
下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明修復(fù)報廢重型齒輪的方法。
實施例1對原按高變位齒輪傳動副設(shè)計的球磨機用Φ2.2m×6.5M漸開線直齒圓柱齒輪副的修復(fù)。修復(fù)前經(jīng)檢測認定傳動齒輪輪齒齒廓磨損嚴重破壞而報廢(見圖陰影部位)。現(xiàn)用本發(fā)明提供的方法進行修復(fù)，在保證原傳動比與中心距參數(shù)不變的前題下進行，已知原設(shè)計的傳動齒輪模數(shù)M=22，大齒輪齒數(shù)Z2=158，小齒輪齒數(shù)Z1=23，大齒輪齒頂圓直徑da2=3622.18，大齒輪變位系數(shù)X2原=+2.7，小齒輪變位系數(shù)X1原=-0.1。
1.首先用單齒檢測方法在原大齒輪一輪齒齒廓(1)上，距齒頂園距離數(shù)值等于模數(shù)M數(shù)值處，沿齒厚方向測出一側(cè)齒廓磨損深度最大值(2);并將這一磨損深度最大值(2)加上一個為實現(xiàn)修復(fù)齒廓能加工出新的光整漸開線齒廓(4)，而必須預(yù)留光整加工余量(3)，該光整加工余量(3)可按齒輪加工工藝規(guī)程或加工經(jīng)驗給出。
2.用上述相加和的2倍與模數(shù)M的比值可求出一個K值，本實施例中求出的K值在0.4＞K＞0范圍之內(nèi)，說明修復(fù)后的齒輪副可實現(xiàn)正常傳動無需進行校核驗算，由此得修復(fù)大齒輪所需的齒厚減薄量Km。
3.確定了減薄量Km值后，即可按本方法所提供的計算方法求修復(fù)大齒輪用變位系數(shù)X2新=X2原-KmZ2/0.728(da2-2M)式中，X2原為按高變位設(shè)計的原大齒輪變位系數(shù);X2新為修復(fù)大齒輪重新形成光整漸開線齒廓(4)所需的新變位系數(shù)值。
4.求出X2新值所即可按已知的原設(shè)計參數(shù)值計算出修復(fù)后大齒輪應(yīng)有的齒頂圓直徑d′a2值，d′a2=M(Z2+2ha★+2X2新)式中ha★為齒頂高系數(shù)，一般按標準設(shè)計取ha★等1。
5.將待修復(fù)的報廢大齒輪的齒頂圓車去一層使其直徑由da2減為d′a2。
6.將前述已車去一層的大齒輪體放到滾齒機上，按普通齒輪加工方法進行切齒加工，直至形成新的漸開線齒廓，即可完成大齒輪的修復(fù)工作。如圖1所示(4)即為修復(fù)后新形成的大齒輪齒廓，(5)雙點劃線為標準齒廓。
7.設(shè)計一小齒輪令其與已修復(fù)大齒輪相匹配，在保證原傳動中心距不變的前題下應(yīng)有X∑原＝X∑新＝X1新+X2新式中X∑原為原設(shè)計齒輪傳動副總變位系數(shù)和，X∑新為修復(fù)后該齒輪傳動副的新變位系數(shù)和;X1新為與按X2新變位系數(shù)修復(fù)后的大齒輪相匹配的小齒輪的變位系數(shù)，則有X1新=X∑原-X2新計算出X1新之后同樣可按公式da1=m(Z1+2ha★+2X1新)求出匹配小齒輪齒頂圓直徑。由此即可按漸開線齒輪普通加工方法切制出小齒輪。圖2中(6)即為新設(shè)計匹配小齒輪齒廓;(7)為原設(shè)計小齒輪齒廓;雙點劃線齒廓(8)為標準齒廓。
該傳動副原設(shè)計大齒輪凈重4.3噸，制造費用為8.6萬元，而對其進行修復(fù)后只用費用4萬元，節(jié)約4.6萬元，且制造工期僅用10天，較新制齒輪用時間減少3/4。經(jīng)修復(fù)的大齒輪因其齒輪體經(jīng)長時間使用，再制齒后可避免因輪齒變形而影響精度，其加工精度可達9-9-8KL以上，且能傳動平穩(wěn)。同時經(jīng)修復(fù)后的齒輪傳動副的嚙合面移向小齒輪漸開線曲率半徑較大的一段，不但能提高小齒輪齒根接觸強度，而且能提高使用壽命近30%。
實施例2對原按非變位齒輪傳動設(shè)計的的球磨機用Φ1.83m×5.7M漸開線直齒圓柱齒輪副的修復(fù)。修復(fù)前經(jīng)檢測認定傳動齒輪因磨損嚴重破壞而報廢，(見圖3陰影部位)?，F(xiàn)用本方法進行修復(fù)且在保證原傳動比和原中心距不變的條件下進行。已知原設(shè)計的傳動齒輪模數(shù)M;大齒輪齒數(shù)Z2;小齒輪齒數(shù)Z1;大齒輪齒頂圓直徑da2等原設(shè)計參數(shù)。
1.首先用單齒檢測方法在原大齒輪一輪齒齒廓(1)上，距齒頂園距離等于模數(shù)M數(shù)值處，沿齒厚方向測出一測齒廓磨損深度最大值(2)，并將這一磨損深度最大值(2)加上一個為實現(xiàn)修復(fù)齒廓并能加工出新的光整漸開線齒廓(4)而必須預(yù)留的光整加工余量(3)，該光整加工余量(3)可按齒輪加工藝規(guī)程或加工經(jīng)驗給出。
2.用上述相加和的2倍與模數(shù)M的比值可求出一個K值，本實施例中求出的K值在0.4＞K＞0范圍之內(nèi)，說明修復(fù)后的齒輪副可實現(xiàn)正常傳動無需進行校核驗算，由此得修復(fù)大齒輪所需的齒厚減薄量Km。
3.然后同樣用本方法求修復(fù)大齒輪用變位系數(shù)X2新=X2原-KmZ2/0.728(da2-2M)本實施例中，因原設(shè)計為非變位齒輪傳動，所以式中X2原=0，則有X2新=-KmZ2/0.728(da2-2M)式中，X2新為修復(fù)大齒輪重新形成光整漸開線齒廓(4)所需要的變位系數(shù)值。
4.計算出變位系數(shù)X2新值后，即可按已知的原設(shè)計參數(shù)值計算出修復(fù)后大齒輪應(yīng)有的齒頂圓直徑d′a2值。
d′a2=M(Z2+2ha★+2X2新)5.將待修復(fù)的報廢大齒輪的齒頂圓車去一層，使其直徑由da2減為d′a2。
6.將前述已經(jīng)車去一層的大齒輪體放到滾齒機上用普通齒輪加工方法進行切齒加工，直至制成新的漸開線齒廓，即可完成大齒輪的修復(fù)工作。(4)為修復(fù)后新形成的大齒輪齒廓。
7.設(shè)計一小齒輪令其與已修復(fù)大齒輪相匹配，在保證原傳動中心距不變的前題下，同樣有X∑原=X∑新=X1新+X2新因原設(shè)計為非變位齒輪傳動副，所以上式中X∑原=0則有X1新=-X2新，求出X1新后，同樣按公式da1=m(Z1+2ha★+2X1新)求出匹配小齒輪齒頂圓直徑。由此按漸開線齒輪普通加工方法即可切制出小齒輪。見圖4中(5)即為新設(shè)計的匹配小齒輪齒廓;雙點劃線為原設(shè)計非變位標準齒廓。其它同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種重型磨損齒輪的修復(fù)方法，先將大齒輪齒頂車去一層再行切齒，然后配制小齒輪與修復(fù)后大齒輪相匹配的方法進行。其特征是該方法的齒廓修復(fù)變位系數(shù)是通過距齒頂圓距離數(shù)值上等于模數(shù)M數(shù)值處，進行的單齒測量大齒輪齒厚減薄量，按漸開線齒輪任意處齒厚去計算求得變位系數(shù)的，所用變位系數(shù)X2新=X2原-KmZ2/0.728(da2-2M)；式中X2新為修復(fù)大齒輪用的變位系數(shù)，X2原為原設(shè)計大齒輪變位系數(shù)，Km為減薄量，Z2為大齒輪齒數(shù)，da2為原大齒輪齒頂圓直徑，M為齒輪模數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是對于齒面重新形成漸開線的齒廓，其齒厚減薄量是按實際測得的齒面磨損量加上一個光整加工余量來確定的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磨損齒輪的修復(fù)技術(shù)，具體地說是對報廢重型大齒輪修復(fù)的方法。先將大齒輪齒頂圓車去一層再行切齒，然后配制小齒輪與修復(fù)后大齒輪相匹配的方法進行。其特征是該方法的齒廓修復(fù)變位系數(shù)是通過單齒測量大齒輪齒厚減薄量，在漸開線齒輪任意處齒厚計算求得的變位系數(shù)。本發(fā)明使修復(fù)齒廓用變位系數(shù)的求取變得十分簡單、實用，經(jīng)修復(fù)的大齒輪其所用費用僅為新制齒輪的1/2，所用工時僅為1/4。
文檔編號B23P15/14GK1101599SQ93115839
公開日1995年4月19日 申請日期1993年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月9日
發(fā)明者劉玉璽 申請人:劉玉璽