帶壓開孔齒輪軸改進(jìn)方案簡析

帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪軸裝置（即動(dòng)力傳動(dòng)部件），是在帶壓開孔機(jī)液壓馬達(dá)起動(dòng)后和停機(jī)前對帶壓開孔鉆鉆桿及帶壓開孔刀提供切削動(dòng)力而外加的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件。使用變速箱齒輪的的目的是使液壓泵站傳動(dòng)的液壓能量由帶壓開孔機(jī)上的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)力后經(jīng)變速箱將扭矩增大并帶動(dòng)鉆桿及帶壓開孔刀轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對管道的切削目的。在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)變速箱時(shí)，帶壓開孔刀及鉆桿、變速箱大齒輪均未轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，此時(shí)齒輪軸所承受的扭力是最大的，一方面要承受來自液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力另一方面還要承受來自帶壓開孔刀、鉆桿等受力后的反作用力。


輕便帶壓開孔機(jī)高空開孔作業(yè)，歡迎來廠檢驗(yàn)指導(dǎo)

為了防止變速箱齒輪軸在液壓馬達(dá)啟動(dòng)和停止時(shí)能夠有效地使齒輪與齒輪軸之間受力均勻并且能夠承受2.5倍承力，在設(shè)計(jì)和制造過程中要考慮的問題。

液壓馬達(dá)輸出軸帶動(dòng)主齒輪旋轉(zhuǎn)，通過齒輪軸帶動(dòng)從齒輪組，從齒輪組帶動(dòng)鉆桿，鉆桿帶動(dòng)帶壓開孔刀，要經(jīng)過3級(jí)齒輪減速，最終實(shí)現(xiàn)帶壓開孔刀切削裝置以100-180r/min的速度來轉(zhuǎn)動(dòng)。

主傳動(dòng)齒輪副是帶壓開孔設(shè)備中的重要傳動(dòng)零件，前期試驗(yàn)的20CrMnMoH材料的主傳動(dòng)齒輪副在試驗(yàn)中曾出現(xiàn)齒輪軸斷裂失效現(xiàn)象，經(jīng)分析失效的主要原因是齒根抗彎強(qiáng)度明顯不足和中心孔位承壓不足而導(dǎo)致失效斷裂。

為提高帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪軸的齒根部位強(qiáng)度，延長使用壽命，先鋒管道專家團(tuán)隊(duì)將主傳動(dòng)齒輪副材料調(diào)整配方并進(jìn)行更新驗(yàn)證。在對新使用的材料熱處理工藝及加工工藝掌握不夠，缺乏基本的熱處理及加工工藝數(shù)據(jù)，在主傳動(dòng)齒輪軸經(jīng)滲碳淬火、回火，轉(zhuǎn)機(jī)加磨削后放置3～7天后組裝試機(jī)。

試機(jī)發(fā)現(xiàn)齒輪在經(jīng)較大口徑帶壓開孔機(jī)開孔后檢查發(fā)現(xiàn)齒輪軸滲碳淬火后放置中縱向開裂。經(jīng)過對帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪軸裂紋部件進(jìn)行分析，裂紋起源于齒部，沿軸向擴(kuò)展，裂紋表面無舊痕及其他明顯的材料宏觀缺陷。齒輪箱主動(dòng)齒輪軸原材料的化學(xué)成分、低倍組織等均合格，但鍛件正火后組織不均勻，有明顯混晶存在。

這種情況下，是因?yàn)閹洪_孔機(jī)采用的新工藝材料中的殘留奧氏體量過多，主要是因?yàn)殇撝泻辖鹪囟?，材料中同時(shí)存在含有比原來合金中較多的Cr、Ni、Mo元素，而Cr、Mo是碳化物形成元素，這些元素在鋼材料中與碳元素形成晶格復(fù)雜、穩(wěn)定性差的碳化物，在滲碳加熱時(shí)溶入奧氏體中，增加了鋼材料中奧氏體的穩(wěn)定性。Ni是非碳化物形成元素，在鋼中不能與碳形成碳化物，但它卻是開啟γ相區(qū)的合金元素，能與γ-Fe形成無限固溶體，同樣也增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性，使得淬火后發(fā)生了殘留奧氏體量增較多的情況。

為盡可能地減少殘留奧氏體量，專家組采取了“滲碳+加熱淬火+回火“的方案，滲碳后高溫回火的目的是為了使?jié)B碳層中的高碳高合金度的馬氏體和殘留奧氏體發(fā)生分解，析出合金碳化物，用以減少淬火后殘留奧氏體量。

帶壓開孔機(jī)齒輪軸加工工藝方法也同樣做了改進(jìn)，尤其是對于工程機(jī)械硬齒面變速箱的齒輪軸，需要在滲碳、淬火等熱處理后進(jìn)行精加工。由于齒輪軸精加工是采用“兩頂尖”裝夾方式，因而無論是齒輪軸的外圓加工還是最終的齒部加工，均需要高精度的中心孔作為加工基準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，因前道熱處理工序造成的熱變形，使得原有的中心孔發(fā)生形狀變形及位置偏移，因此不能再作為后序的精加工基準(zhǔn)，需要重新進(jìn)行中心孔的修正處理。

重新修正加工后的齒輪軸經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)和實(shí)際檢驗(yàn)均符合了帶壓開孔機(jī)的機(jī)械性能要求和強(qiáng)度要求。

帶壓開孔機(jī)看似不起眼的傳動(dòng)部件，經(jīng)歷了多次的實(shí)驗(yàn)、檢測等數(shù)據(jù)來確保帶壓開孔機(jī)的正常作業(yè)，因此并不是隨便一個(gè)仿造的鑄件就能解決的。它是帶壓開孔設(shè)備在帶壓開孔作業(yè)中順利開孔的保障，也是安全作業(yè)的前提。因此，在帶壓開孔機(jī)配件銷售中，為了保證關(guān)鍵部件質(zhì)量過硬，價(jià)格也就沒有等級(jí)，顯現(xiàn)出與其它仿制品價(jià)格不太靈活的表象。