機(jī)械壓力機(jī)齒輪斷齒修復(fù)法——快速鑲齒法

恒小朋

（陜西重型汽車有限公司，陜西西安710043）

1 引言

在傳統(tǒng)的齒輪斷齒修理方法中，鑲齒法使用的比較多。其第一種方法為：將齒輪從設(shè)備上拆掉，對斷裂輪齒進(jìn)行機(jī)械加工，在斷齒處加工出燕尾槽，然后鑲嵌齒形塊，并用螺絲、銷子固定，按照樣板手工修改，有條件時也可用機(jī)床加工。對于輪緣較薄的齒輪，加工燕尾槽相對困難，太淺定位作用小，太深可能造成齒輪輪緣局部應(yīng)力集中，降低齒輪使用壽命。第二種方法為：把折斷的齒根部修平，再鉆孔攻螺紋，裁上一排圓柱銷，然后用電焊接在一體，按照樣板手工修改，有條件時也可用機(jī)床加工。對于材質(zhì)較差，齒根部位出現(xiàn)組織疏松的齒輪，修平斷齒根部，進(jìn)行攻螺紋、焊接圓柱銷等操作，顯然不可靠。

2008年9月，我公司一臺老式大型機(jī)械壓力機(jī)大齒輪出現(xiàn)斷齒。該齒輪材質(zhì)為鑄鐵，輪緣較薄，齒根材料組織比較疏松，與其他廠家的不能互換。而原生產(chǎn)廠家已不存在，一時無法購買合適備件，自己制作周期長，無法滿足生產(chǎn)急需。我們使用了一種新型鑲齒法——快速鑲齒法，較好地解決了難題。

2 鑲齒步驟

（1）拆掉齒輪防護(hù)罩，清理干凈斷齒上的油污。

（2）在齒輪斷齒上制作7個圓柱銷孔，注意孔的排列位置，最邊孔距齒輪端面15mm，輻板兩側(cè)的孔距輪輻1mm，最中間銷孔深度為輪齒高的兩倍；加工7個圓柱銷，其長度按照齒高、輪緣厚度、銷孔深度、輪緣內(nèi)側(cè)焊接高度相應(yīng)加工，材料為35鋼。

（3）在圓柱銷之間鑲?cè)肱c正常齒形大小相同的20鋼塊，輪緣內(nèi)側(cè)鑲?cè)腴L方形20鋼塊。

（4）用J422焊條焊接圓柱銷與鋼塊，嚴(yán)格控制溫度，防止齒輪焊接處溫度過高。

（5）修磨所焊接的齒形，并與小齒輪嚙合試驗(yàn)，觀察接觸情況。

3 效果

該壓力機(jī)在未拆掉大齒輪的情況下，兩天內(nèi)恢復(fù)正常使用。大小齒輪接觸情況：沿齒長方向80%以上，沿齒高方向30%，且大小齒輪嚙合聲音正常。節(jié)約費(fèi)用預(yù)計(jì)3萬余元。經(jīng)過3年多使用，所鑲的輪齒依舊牢固。

齒輪修復(fù)情況如圖1所示。

圖1 焊接修復(fù)圖

4 理論與計(jì)算

4.1 齒根彎曲強(qiáng)度是保證輪齒不斷裂的指標(biāo)。齒輪輪齒在工作時，其受力狀態(tài)是典型的懸臂梁，其平衡狀態(tài)必須滿足：

4.2 鑄鐵與碳鋼的性能對比如表1所示。

表1 鑄鐵與碳鋼性能對比

因體膨脹幾乎是線膨脹的3倍，過高的溫度會使圓柱銷與齒輪輪緣之間因收縮不同出現(xiàn)間隙，造成銷子松動。

4.3 圓柱銷直徑計(jì)算

4.3.1 齒輪的圓周力F

式中：F——齒輪的圓周力，N；

P——傳遞功率，kW；

Z——齒輪齒數(shù)；

M——齒輪模數(shù)，mm；

N——齒輪轉(zhuǎn)速，rpm。

4.3.2 齒根承受的彎矩M

式中：M——齒根承受的彎矩，Nm；

hf——齒根高，mm。hf＝（+，其中為齒頂高系數(shù)為頂隙系數(shù)；mn為法向模數(shù)。

4.3.3 選擇圓柱銷直徑并進(jìn)行校核

式中：∑S——圓柱銷面積之和，mm2；

σs——圓柱銷許用彎曲強(qiáng)度，取其抗拉強(qiáng)度的60%，106Pa。

4.4 在斷齒上制作銷孔時，應(yīng)注意最外邊銷孔與輪緣端面的距離，此距離過小時，容易造成輪緣開裂。

4.5 選擇圓柱銷之間鑲塊及焊條時，需保證其焊接后強(qiáng)度、硬度與原齒相接近，以免造成沖擊。

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