Винтовая зубчатая передача и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к машиностроению, к зубчатым передачам из порошковых колес. Цель - повышение надежности винтовой зубчатой передачи и улучшение механических свойств материала колес достигается за счет сочетания противозадирных и противоударных свойств колес. Ведущее колесо выполнено с уменьшающейся в осевом направлении от начальной точки а до конечной точки в линии зацепления пористостью П<SB POS="POST">вщ</SB>, в ведомое колесо - с увеличивающейся в осевом направлении между точками а и в пористостью П<SB POS="POST">вм</SB>. Для получения переменной в осевом направлении пористости заготовку колеса прессуют, спекают, прессуют дополнительно и пропитывают расплавленным материалом. Дополнительное прессование осуществляют магнитоимпульсной обработкой, обеспечивая переменное электромагнитное давление поля в направлении оси заготовки, для чего напряженность поля предварительно рассчитывают, получая требуемые значения плотности порошкового материала на участках входа зубьев в зацепление и выхода из него. Последующая пропитка порошкового материала колеса расплавленным материалом происходит с интенсивностью, соответствующей плотности /пористости/ порошкового материала. В результате получают колесо с изменением пористости вдоль оси от 2-5 до 10-18%. При работе передачи на всей траектории движения пятна контакта обеспечиваются стабильные противозадирные и противоударные свойства колес за счет противоположных по знаку градиентов изменения их пористости вдоль осей. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 Н 1/18, 55/17, В 22 F 5/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П,%

Уиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П-Гнт СССР (21) 4455583/25-28 (22) 05.07.88 (46) 30,05 ° 90. Бюл. 4"- ?О (71) Институт проблем надежности и долговечности машин ЛН БССР (72) 0.В.Берестнен, В.Г!.Басинюк, А.А.Кот и В.Б.Чемисов (53) 621.833 (088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР !! 1325232, кл. Г 16 !! 55/17, В 22 Е 7/02, 1985. (54) В!!!!ТОВАЯ ЗУБЧАТАЯ Г!ЕРГДЛЧЛ П

СПОСПБ 1! . ПЗГОТПВ !!ЕППЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, к зубчатым передачам из порошковых колес. Пель — поцышение надежности винтовой зуб атой передачи и улучшение механических свойств материала колес — достигается за счет сочетания противозацирных и противоударных свойств колес. Ведущее колесо выполнено с уменьшающейся н осевом направлении от на гальной точки а до конечной точки b линии зацепления пористостью П ш, а ведомое колесо — с увеличивающейся в осевом направлении между т«коми а и Ь порис„.SU.„1567824 А 1 тостью П ®. Для получения переменной в осевом направлении пористости заготовку колеса прессуют, спекают, прессуют дополнительно и пропитывают расплавленным материалом. Дополнительное прессование осуществляют магии гоимпульсной обработкой, обеспечивая переменное электромагнитное давление поля в направлешш оси заготовки, для чего напряженность поля предварительно рассчитывают, получая требуемые значения плотнос r» порошкового материала на участках входа зубьев в зацепление и выхода из него. Последующая пропитка порош; кового материала колеса расплавленным материалом происходит с интенсивностью, сoответcòâóroLtråé плотности (пoристости) порошкового материала. В результате получают колесо с изменением пористости вдоль оси от 2-5 цо

10-187.. При работе передачи на всей траектории движения пятна контакта обеспечиваются стабильные противозаднрные tr противоударные свойства ко лес за счет противоположных по знаку градиентов изменения их пористости вдоль осей. 2 с.п. ф-ды, 4 ил, 1567824

Изобретение относится к машиност- роению и может быть использовано в зубчатых передачах, при изготовлении зубчатых колес с основой из порошко- 5 ного материала.

Цель изобретения — повышение надежности винтовой зубчатой передачи и улучшение механических свойств материала ее колес путем сочетания про- 10 тивозадирных и противоударных свойств зацепляющихся колес.

На фиг. 1 изображена винтовая зубчатая передача; на фиг.2 — график изменения пористости материала колес вдоль их оси;на фиг.3 — схема дополнительного магнитоимпульсного прессования заготовки колеса; на фиг ° 4 график изменения давления электромагнитного поля вдоль оси прессуемой заготовки колеса.

Винтовая зубчатая передача содержит зацепляющиеся ведущие и ведомые колеса 1 и 2, каждое из порошкового материала с монотонно изменяющейся 25 по объему колеса пористостью. Ведущее колесо 1 выполнено с уменьшающейся в осевом направлении от начальной точки а до конечной точки Ь линии зацепления пористостью Пвщ (фиг.2), а ведомое колесо 2 — с увеличивающейся н осевом направлении между точками а и b пористостью П

На фиг.2 по оси абсцисс отложен линейный размеР линии аЬ зацепления колес 1 и 2, а по оси ординат — величина пористости (н 7.). Кривые П и П представляют собой функции поЬм ристости колес 1 и 2, изменяющейся в направлении Нх осей от торца к тор- 40 цу. Таким образом, конкретная точка на линии аЬ зацепления соответствует конкретному торцовому сечению рассматриваемого колеса, а пористость колеса н этом сечении определяется 45 соответствующей точкой на кривых П ш и Пв.

Винтовую зубчатую передачу изготавливают магнитоимпульсным прессованием заготовок колес 1 и 2 из порошкового материала, обеспечивая пористость заготовки более 25-307.. При этом условии пористость формируется открытая и сообщающаяся, т.е. годная для проведения операции пропитки.

Далее заготовку спекают. После спекания заготовку 3 (фиг.3) устанавливают в рабочей зоне индуктора 4, подключенного к магнито-импульсной установке (не показана), Обеспечиваемое индуктором 4 силовое действие магнитного поля направлено вдоль оси заготовки 3. При помощи индуктора 4 заготовку 3 подвергают дополнительному магнито-импульсному прессованию в осевом направлении колеса. При этом напряженность магнитного поля выбирают иэ соотношения:

Р2, (Hc 2 (1 е1в3) о где Н вЂ” напряженность магнитного поля;

Р1

7 расчетные давления электромагнитного поля, обеспечинающие уплотнение материала колес до плотности соответственно 90 и 75Х; постоянная магнитной проницаемости, основание натурального логарифма, величина скин-слоя порошконого материала;

Л и  — расстояния вдоль оси колеса от близлежащего к источнику магнитного поля (индуктору 4) торца до торцовых сечешш, соответствующих начальной и конечной точкам а и Ь на линии зацепления.

=4-Т! 10 Гн/М, В = 2 f<<> Ld6

/ где b — удельная зле ктропронодность порошкового материала заготовки при исходной плотности, где f — частота электромагнитного поля.

После дополни гельного магнито-импульсного прессования заготовку 3 пропитывают расплавленным материалом, что обеспечивает частичное заполнение пор заготовки 3. Далее заготовки механически обрабатывают, получая колеса 1 и 2 и собирают передачу, вводя колеса 1, 2 tt зацепление.

8,24 б пение размера нор: тто нлправлгнию действия магнитного поля (т.d в направлении снижения порис1ости) размер пор сттттжается, обеспечивля и повьппепие капиллярного ттотеттттттллл порошкового материалл. Поэтому при последующей пропитке заготовки 3 расплавленным материалом, tIocëåäèèé более интенсивно впитывлется более мелкими порами, оставляя незлполненными более крупные. На расстоянии Л (фиг.3) пористость заготовки 3 составляет

2-57., а на расстоянии  — 10-187.. Необходимое количество расплавленного материала рассчитывается.

Пример. 1(эготлвлит лли порошковое винтовое кочесо диаметром 32 им и длиной 40 мм. Иодулт. зубьев 2,0 им.

Величина осевого хопа пятттл контлктл (A-Â) 20 мм. 1ругтте плрлметры А=30 мм, В=10 им.

Изготавливали ци:тиндрическуто заготовку из прессовлттттого т орошкл ттл основе железа с ттс бавклии грлфита (37) и легируюптттх компонентов. Загоо . толку спекали при 1100 С (плотность после спет.лтптя 68-707), госле чего нл элготовку со сторотты торцовой поверхности воздействовали ттттттульсттыи илгтнттным полем нлпряженностью

Н=6,2 -10 А/и. Выбор ттлттрттжеттт ости производили по укаэанному соотноше4 нию при условии: Р,=220 М!1л; Р т==160 !Па, А=3 10 и, 8=10-"- м S=2,5 х

А!0

Получилтт диапазон напряженности:

2,65 .10 (II (3,05 10, Л/и

В результате обеспечттвался градиент плотности вдоль оси заготовки: в зоне А плотность составляла 90-927., в зоне  — 72-747.. Далее заготовку пропитывали медью и осуществляли механическую обработку (парезлние зубчатого венца), Полученные винтовые колеса характеризовались изменяющимися вдоль оси удельным содержанием компонентов, пористостью и соответствующим изменением физико †механических и антифрикционных свойств. Остаточная пористость в сечении А составляла 2-47, а в сечении  — 14-167..

Аналогичным образом было изготовЛено другое колесо. Стендовые т;спыпутями — дополнительным магнито-импульсным прессованиеи и пропиткой после него.

Величина давления Р» электромагнитного поля в электропроводном теле (заготовке 3) — переменная, т.е. возрастает с удалением от его поверхности (фиг.4). При дополнительном маг45 нито-импульсном прессовании заготовки 3 происходит уплотнение порошкового материала. Благодаря выбору напряженности Н в указанном диапазоне уплотнение происходит неравномерно и с обеспечением плотности на расстоянии 55

А до 907, а на расстоянии  — до 757, При магнитоимпульсной обработке заготовки кроме изменения пористости (плотности) происходит также и изметания передачи показали говышение ее долговечности в 1,3-1,4 раза. Кроме того, виброактивность передачи стлтзилась на 3-4 дБ.

5 т67

Передача работает следующим образом, В начальный момент входа в зацепление каждой последующей ттнры зубьев ножка колеса 1, имеющая повышенную пористость и улучшенные условия смазывания, взаимодействует с головкой зуба колеса 2, имеющей уменьшенную пористость и обладающей повьппенной

10 ударной вязкостью.

По мере движения пятна контакта по своей траектории (фиг.3) пористость

П к леса 1 уменьшается, П . колеса бм

2 увеличивается, обеспечивая практически одинаковые и стабильные противозащитные свойства контактирующих поверхностей. При выходе иэ злцепления головка колеса 1 взаимодействует с ножкой колеса 2, при этом головка с 20 повышенной ударной вязKостью Ilå подвергается скалыванию. В целом все это обеспечивает ттовытттеттную ттацежность винтовой зубчатой передачи.

Пористость колес 1 и 2 изменяется 25 в диапазоне от 2-51 до 10-187..

Если пористость у ножки зуба превышает 187,, снижаются его прочностные характеристики. С ттрутои сторотты, если пористость в длттттой зоне менее 30

107, происходит трансформация открытой пористости н этткрытуто, что в конечном счете ведет к ухудшению эффекта самосиаэынания. Нл головке каждого зуба в месте выхода пятна контакта пористостт. должнл быть менее 2-57,, что является необходимым условием высокой ударной вязкости зубьев в данной области.

Переменная пористость колес 1 и 2 40 обеспечивается в изобретении двумя

1567824

Формула изобретения пульсному прессонанию в осевом направлении колес, а напряженность магнитного поля выбирают иэ соотношения

1 (H(2 где Н

Р и P

А иВ— расстояния вдоль оси колеса от близлежащего к источнику магнитного поля торца до торцовых сечений, соответствующих начальной и конечной,точкам на линии зацепления.

1 о

Фиг J о а фи 4

Составитель В.Сергеев

Техред М.Ходанич Корректор C.Ïåêìàð

Редактор Л.Пчолинская

Заказ !312

Тираж 499

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб,, д. 4/5

Произнод твенно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101

1. Винтовая зубчатая передача, содержащая эацеплякициеся ведущее и ведомое колеса, каждое — иэ порошково5

ro материала с монотонно изменяющейся по объему колеса пористостью, о тл и ч а ю щ з я с я тем, что, с целью повьппения надежности эа счет сочетания противозадирных и противоударных свойств, ведущее колесо выпблнено с уменьшающейся в осевом направлении от начальной до конечной точки линии зацепления пористостью, а ведомое колесо — с увеличивающейся в осевом направлении между упомянутыми точками пористостью.

2. Способ изготовления винтовой зубчатой передачи, включающий магнитоимпульсное прессование заготовок колес из порошкового материала, их спекание и пропитку расплавленным материалом, отличающийся тем, что, с целью улучшения механи- 25 ческих свойств материала колес передачи, перед пропиткой заготовки подвергают дополнительному магнитоимнапр яженнос ть магнитного поля; — расчетные давления электромагнитно"o поля, обеспечивающие уплотнение материала колес до плотности соответственно 907. и 752; постоянная магнитной проницаемости; основание натурального логарифма; величина скин-слоя порошкового материала,