Полный текст

В данной работе проведен анализ изменений геометрических размеров спирально-конического зубчатого колеса промежуточного редуктора вертолета МИ-28Н в процессе термообработки. Для этого были выбраны две наблюдаемые величины: внутренняя длина (рис. 1, а) и монтажный размер (рис. 1, б) как величины, определяющие изменения размеров всей детали. Рис. 1. Эскиз спирально-конического зубчатого колеса с обозначением наблюдаемых размеров: а - внутренняя длина; б - монтажный размер Спирально-коническое зубчатое колесо выполнено из конструкционной легированной стали марки 12Х2Н4А-Ш. Ее используют в промышленности для изготовления зубчатых колес, валов, роликов, поршневых пальцев и других крупных особо ответственных цементуемых деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности, вязкости сердцевины и поверхностной твердости, работающих под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах до -120 °С [1]. Термообработку спирально-конического колеса условно можно разделить на три этапа. На первом этапе проводится предварительная закалка при температуре 870 °С с отпуском при температуре 500 °С (рис. 2, а). Затем заготовка отправляется на меднение, целью которого является защита нецементируемых поверхностей детали. После деталь отправляется на цементацию при температуре 870 °С с отпуском при 650 °С (рис. 2, б). Перед третьим этапом деталь размедняют и отправ- Рис. 2. Процесс термообработки зубчатого колеса: а - первый этап термообработки; б - цементация; в - закалка ляют на закалку при температуре 830 °С с последующей обработкой холодом и отпуском (рис. 2, в) [2]. При термообработке происходит деформация деталей, которая заключается в изменении их геометрической формы и размеров. Такая деформация может возникать как при нагреве, так и при охлаждении в процессе [3]. Деформация при охлаждении вызывается двумя причинами: во-первых, термическими напряжениями, во-вторых, структурными превращениями (см. рис. 2, а-в) [4]. В отделе технического контроля на предприятии АО «Редуктор-ПМ» после термообработки (цементации и закалки) были произведены замеры интересующих нас размеров на контрольно-измерительной машине и вручную. По результатам замеров было выявлено отклонение длин от заданных технологической документацией (табл. 1, 2). Был проведен анализ отклонений измеренных величин от требований технологической документации. На рис. 3 показаны эмпирические кривые распределения результатов измерений в зависимости от частоты появления количественного результата в ходе измерений. Таблица 1 Результаты измерений монтажного размера Номер измерения Монтажный фактический размер, мм Отклонение от расчетного монтажного размера, мм 1 48,1843 0,1357 2 48,1952 0,1248 3 48,1779 0,1421 4 48,2041 0,1159 5 48,2307 0,0893 6 48,1817 0,1383 7 48,2178 0,1022 8 48,1984 0,1216 9 48,2122 0,1078 10 48,0338 0,2862 11 48,281 0,039 12 48,2652 0,0548 13 48,2614 0,0586 14 48,2101 0,1099 15 48,2533 0,0667 16 48,2482 0,0718 17 48,2462 0,0738 18 48,2189 0,1011 19 48,2376 0,0824 Таблица 2 Результаты измерений внутреннего размера Номер измерения Внутренний фактический размер, мм Отклонение от расчетного внутреннего размера, мм 1 33,8848 0,1152 2 33,8351 0,1649 3 33,7695 0,2305 4 33,8417 0,1583 5 33,8922 0,1078 Рис. 3. Эмпирические кривые распределения результатов: а - для монтажной длины; б - для внутренней длины Как видно из рис. 3, а, отклонения монтажного размера от расчетного распределены по нормальному закону, где средним отклонением с самой высокой частотой является отклонение ≈1,57 мм. На рис. 3, б видно, что отклонения внутренней длины составляют ≈1,68 мм. Исходя из полученных данных, становится очевидным, что при термообработке спирально-конического колеса уменьшается внутренний размер совместно с монтажным размером, т.е. происходит «раскрытие» зубчатого венца, уменьшается угол конуса конического зубчатого колеса (рис. 4). Геометрические изменения зубчатого колеса, возникающие после проведения термообработки, приводят к увеличенным съемам металла с поверхностей на последующих шлифовальных операциях, что, в свою очередь, сказывается на качестве поверхностного слоя детали, снижению твердости контактных поверхностей зубьев, увеличению трудоемкости на последующих операциях [5]. Рис. 4. Эскиз конического зубчатого колеса: -- - до термообработки; - - - после термообработки Для компенсации коробления зубчатых колес при закалке применяются следующие меры: - специальные способы закалки (прерывистая, ступенчатая, изотермическая и др.); - специальные закалочные прессы. Наиболее экономически целесообразным является направленное изменение геометрических размеров заготовки зубчатого колеса перед термообработкой с учетом последующих деформаций детали при термообработке. Таким образом, деформацию детали или отклонения размеров, получаемых при термообработке, учитывают в геометрии заготовки до этапа термообработки для упреждения при последующей деформации на операции термической обработки [6].

Об авторах

Д. Н Токаев

АО «Редуктор-ПМ»

Email: tokaev@reductor-pm.com

А. С Горбунов

АО «Редуктор-ПМ»

Email: Gorbunov-AS@reductor-pm.com

Е. В Кузнецова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: mellen75@mail.ru

Н. С Подкина

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: mellen75@mail.ru

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 53

PDF (Russian) - 31

Ссылки

• Ссылки не определены.