一種大功率柴油發(fā)動機連桿、齒輪噴丸強化設備

宋有軍，魏麗華，吳壽喜

(1.青島海納重工集團公司，山東青島市 266032；2.青島開世密封工業(yè)有限公司，山東青島市 266033)

一種大功率柴油發(fā)動機連桿、齒輪噴丸強化設備

宋有軍1，魏麗華1，吳壽喜2

(1.青島海納重工集團公司，山東青島市 266032；2.青島開世密封工業(yè)有限公司，山東青島市 266033)

介紹一種大功率柴油發(fā)動機連桿、齒輪噴丸強化裝備，包括主要結構、工作原理、技術參數等。

連桿；齒輪；噴丸強化

噴丸是以壓縮空氣帶動彈丸通過噴丸器高速噴射于零件表面，利用彈丸沖擊時產生的機械能使工件表面產生塑性變形[1]。大多數的疲勞破壞僅發(fā)生在拉應力狀態(tài)，所以噴丸強化就是使受噴物體產生壓應力，實際上相當于一種預載荷，其方向與使用中施加的應力方向相反。因此，通過噴丸強化產生的與加載的相反作用能把實際的使用應力降低到安全的水平，可大大提高金屬零件的疲勞壽命，節(jié)省大量優(yōu)質金屬材料。

有些零部件因為受形狀、產量和加工部位特殊等要求，噴丸比拋丸更靈活、更經濟。大功率柴油發(fā)動機連桿、齒輪噴丸強化設備即為滿足連桿、齒輪表面強化要求而開發(fā)的。

1 大功率柴油發(fā)動機連桿、齒輪主要特點和工藝要求

1.1 連桿

連桿的尺寸比較大，連桿總長度超過2000mm，如圖1；要求桿部和內孔噴丸強化處理，大端兩側面不強化，需要進行保護。

噴丸強度：0.2A－0.5A；覆蓋率：100%；使用鑄鋼彈丸:S230與S390。

1.2 齒輪

齒輪直徑?180.5mm。要求對齒面與齒根進行噴丸強化處理。

噴丸強度：0.2A－0.5A；覆蓋率：200%；使用彈丸:S230與 S390。

2 設備的技術規(guī)格和主要技術參數

回轉臺車：直徑?2000mm，轉速范圍：2～10r/min,無級變速；

噴槍：組合噴槍4支，獨立噴槍1支；

噴丸器：

數量：3臺

空氣壓力：0.6MPa

直噴嘴直徑：4mm，6mm，8mm，10mm，12mm

反射噴嘴直徑：6mm，8mm，10mm；

使用彈丸規(guī)格：S230，S390；

彈丸一次加入量：S230，2000kg；S390，1000kg；

提升量：6t/h；

通風量：拋丸室：2000m3/h

分離器：2000m3/h；

總功率：約125kW（含除塵）。

3 設備的主要結構及工作原理

3.1 主要結構

設備主要由工件輸送與旋轉機構、噴槍與升降行走機構、電磁流量閥、彈丸回收循環(huán)與分選機構、氣源與壓縮空氣處理系統(tǒng)、自動充料噴丸器、電氣系統(tǒng)等組成。噴丸強化設備配置如圖2所示。

3.2 工作原理

噴連桿桿部時，連桿直立旋轉，桿部（需噴丸強化位置）分成四段，四支噴槍同時升降工作，每支噴一段。噴連桿軸孔時，連桿水平裝夾，繞軸孔軸線旋轉，一支噴槍升降工作。

噴齒輪時，齒輪軸線垂直旋轉，視齒寬高度用一支或多支噴槍同時升降工作。

3.3 主要技術特點

3.3.1 工件輸送與旋轉機構

工件輸送采用回轉臺車。回轉臺車直徑?2000 mm，高700mm，載重量≥500kg。工作時，回轉臺車把工件運送進出噴丸室，使工件旋轉接受噴丸。行走到噴丸位置有定位，極限位置有限位。旋轉速度2～10r/min，無級變速，旋轉角度有記憶，可重復，重復精度≤2°。

臺車的回轉停止位置設定：T形槽與道軌垂直，臺面上有T形槽和T形螺栓，用以固定工裝，裝夾工件。連桿垂直裝夾強化桿部，水平放置強化內孔。強化齒輪時，齒輪端面水平放置。臺車結構如圖3所示。

3.3.2 彈丸回收循環(huán)與分選機構

用旋振篩和滾選篩分選彈丸，滾選篩分離排除畸形彈丸。

針對不同的工件及其特殊的工藝要求，需采用S230、S390兩種鋼丸。為了篩選準確，采用三維振動篩分機篩選彈丸，而不用風選彈丸。旋振篩第一層與最下一層是廢棄物，第二層為ES390鋼丸，第三層為ES230鋼丸。旋振篩外形如圖4所示。

此外，為了保證彈丸的圓整度，還加了兩臺滾選篩，把不圓的彈丸分離排除，確保符合一種名義尺寸的丸粒按重量計≥70%，而帶夾角的、畸形的彈丸被排除。滾選篩外形如圖5所示。

3.3.3 電磁流量閥

目前，國內乃至國外拋噴丸設備的彈丸流量大多都是通過電流間接顯示，這種方式不能準確控制彈丸流量。為保證每支噴槍噴射量穩(wěn)定，本設備采用了進口的電磁流量閥，用數字控制彈丸流量；選用五套579-24 MagnaValve閥（50kg/min）和FC-24控制器，每支噴槍設一只MagnaValve電磁流量閥自動控制供丸，確保噴射量誤差≤5%，保證工件噴丸強化工藝的穩(wěn)定性。

3.3.4 噴槍與升降行走機構

為使噴丸穩(wěn)定，保持工作連續(xù)，使用了自動充料噴丸器。同時，對噴丸器料位計的選擇與設計進行了改進，對鐘罩閥結構進行了優(yōu)化。

因為最長連桿噴丸長度達1800mm，為保證效率，采用4噴槍分段噴大型連桿。共設有5支噴槍，4支同時工作，每支噴一段，四支噴槍同時升降，升降有定位，從0位上升到終點位置。

四支噴槍中，有一支噴槍可以單獨升降，最大升降高度950mm，電氣控制和指示升降高度。這支噴槍的噴嘴可更換成彎噴嘴，噴連桿的內孔。這支噴槍也用于S230鑄鋼丸噴射齒輪。

每支噴槍可作升降和橫向兩個坐標方向的運動，噴槍升降行走車動力來自電動推桿，性能可靠；同時升降行走采用V型輪結構，避免鋼丸堆積在導軌上而影響性能。噴槍兩坐標運動機構如圖6所示。

3.3.5 壓縮空氣與處理

壓縮空氣必須干燥無油污，壓力必須穩(wěn)定。本設備采用的空壓機經過冷凍式干燥機去除水分油污、儲氣罐穩(wěn)壓，然后供應噴丸系統(tǒng)。

4 設備負荷試車檢測情況

本設備在制造廠和用戶廠進行了負荷試車，進行了噴丸強度與覆蓋率檢測。

噴丸強度用弧高度試片的弧高值來表示。為了得到有效的強度值，試片必須噴到飽和狀態(tài)。選取雙倍的噴射時間引起弧高值增加等于或小于10%的那個點定為噴丸飽和點。飽和點對應的弧高值代表噴丸強度值。在達到了要求噴丸強度的試片上覆蓋率最小應為100%。

采用弧高度試片，使用足夠數量的試片，把它們放在能夠模擬連桿全部受噴表面的各種位置上，并以不同的噴射時間（約20s一個循環(huán)），置于彈流中進行噴丸，以便繪出一條曲線。第一點應選在低于90%覆蓋率的區(qū)域，若飽和點上的弧高值不在要求的界限范圍內，必須重新調整設備并建立新的曲線，一直重復這個程序到產生規(guī)定的噴丸強度為止。噴丸強度曲線如圖7所示。由曲線可以看出，噴丸強度達到了設計要求。

5 結束語

這種大功率柴油發(fā)動機連桿、齒輪噴丸強化設備，無論是從結構上還是從噴丸工藝上，都滿足了連桿、齒輪噴丸質量要求，也為對噴丸工藝要求（彈丸粒度、彈丸分選質量、噴丸強度、噴丸表面質量等）比較高的情況提供了一種很好的解決方案。

[1]吳壽喜.拋噴丸技術的應用[J].中國鑄造裝備與技術，2009（3）：5-6.

A Shot Peening Machine for Large Link-levers and Gear-wheels

SONG YouJun1，WEI LiHua1，WU SouXi2
（1.Qingdao Haina Heavy Industry Group Corporation，Qingdao 266032,Shandong China；2.Qingdao Kaishi Sealing Industry Vo.Ltd.,Qingdao 266033,Shandong China）

The sho-peening technology and equipment for link levers,gear-wheels of high-power diesel engine have been introduced,including main structure，work principle and technological parameters.

Link-lever；Shot Peening；Gear-wheel

TG234+.4;

A；

1006－9658（2011）03－3

2011－03－21

2011－031

宋有軍（1976－），男，工程師，從事拋噴丸工藝及設備開發(fā)