Hnací hřídel označuje mechanickou část, která nese rotující část a otáčí se s ní pro přenos pohybu, točivého momentu nebo ohybových momentů. Obecně se jedná o tvar kovové tyče a každý segment může mít jiný průměr. Části stroje, které vykonávají otočný pohyb, jsou namontovány na hřídeli.
Úvod
Hřídel převodovky je vystavena hlavně střídavému zatížení, rázovému zatížení, smykovému napětí a kontaktnímu napětí. Hřídel je náchylný k prasklinám a zuby podléhají opotřebení. Proto je požadováno, aby jádro převodové hřídele mělo určitou pevnost a houževnatost a mělo vysokou mez únavy a vícenásobnou odolnost proti nárazu. Povrch by také měl mít určitou tvrdost a odolnost proti opotřebení.
klasifikace
Podle tvaru osy lze hřídel rozdělit na dva typy: klikový hřídel a přímý hřídel.
Podle stavu uložení hřídele je možné jej dále rozdělit na:
1 hřídel, který je vystaven jak ohybovému momentu, tak i točivému momentu, je nejběžnějším hřídelem ve strojích, jako jsou hřídele v různých redukcích.
2 trn, který slouží k nesení otočných částí pouze pro nesení ohybového momentu bez přenášení točivého momentu, určité otáčení trnu, jako je náprava železničního vozidla atd., Některé trn se neotáčí, jako je hřídel nesoucí řemenici .
3 hnací hřídel, který se používá hlavně k přenosu točivého momentu bez ohybového momentu, jako je například dlouhá optická osa v mechanismu pohybu jeřábu, hnací hřídel automobilu atd.
design
V konstrukci není použití převodového hřídele obecně nic jiného než následující:
1. Hřídel převodovky je obecně malý převod (převodový stupeň s malým počtem zubů)
2, převodový hřídel je obecně na úrovni vysoké rychlosti (tj. Nízká úroveň točivého momentu)
3. Hnací hřídele se zřídka používají jako řadicí zařízení pro řazení. Obvykle se jedná o pevná pojezdová kola. Zaprvé, protože jsou vysoké rychlosti, jejich vysoká rychlost je nevhodná pro posun skluzu.
4. Hřídel převodovky je kombinací hřídele a převodu. V konstrukci by však měla být délka hřídele co nejvíce zkrácena. Pokud je příliš dlouhá, nevede to k horní odvalovacím stroji. Zadruhé, podpora hřídele je příliš dlouhá, čímž je hřídel silnější. Zvýšení mechanické pevnosti (jako je tuhost, deformace, ohybový odpor atd.)
Výběr materiálu
Materiál by měl mít dobré mechanické vlastnosti a ocel 42CrMo je často vystavena normalizaci, kalení a popouštění, indukčnímu zahřívání a nízkoteplotnímu temperování, aby se dosáhlo požadovaného výkonu. 42CrMo ocel je ultra vysoce pevná ocel s vysokou pevností a houževnatostí, dobrou vytvrditelností, bez zjevné křehkosti, vysoké únavové meze a vícenásobnou odolností proti nárazu po kalení a temperování a dobrou houževnatostí při nízké teplotě. Ocel je vhodná pro výrobu velkých a středních plastových forem, které vyžadují určitou pevnost a houževnatost. 42CrMo je ocel ze střední slitiny uhlíku. Předběžné tepelné zpracování se normalizuje. Hlavním účelem je získat určitou tvrdost a optimalizovat vnitřní strukturu a strukturu, usnadnit řezání sochorů a připravit se na kalení a popouštění. Účelem kalení a popouštění je zlepšit celkové mechanické vlastnosti hřídele ozubeného kola válcovací stolice. Středním kmitočtovým indukčním zahříváním povrchu se má dosáhnout toho, aby povrch součásti získal vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení, zatímco jádro stále udržuje určitou pevnost a vysokou plasticitu a houževnatost.
42CrMo je legovaná ocel pro náročné hřídele a konstrukční díly
Legovací prvek Cr, Mo obsažený v oceli 42CrMo. Mezi nimi může chróm zvýšit kalitelnost oceli a má sekundární kalicí účinek. Může zlepšit tvrdost a odolnost proti opotřebení oceli s vysokým obsahem uhlíku, aniž by byla ocel křehká; když obsah přesáhne 12%. Ocel má dobrou odolnost proti oxidaci za vysokých teplot a střední korozi odolné vůči oxidaci. Zvyšuje také tepelnou pevnost oceli, která je hlavním legujícím prvkem nerezavějící oceli a žáruvzdorné oceli. Hlavní úlohou chrómu v kalené a temperované konstrukční oceli je zlepšit kalitelnost. Ocel má po kalení a popouštění dobré komplexní mechanické vlastnosti a v karbonizované oceli mohou být také vytvořeny karbidy obsahující chrom, čímž se zlepšuje odolnost povrchu materiálu proti opotřebení. Molybden zlepšuje kalitelnost a tepelnou pevnost oceli. V některých médiích zabráňte křehkosti temperamentu, zvyšte remanenci a donucovací sílu a odolnost proti korozi. V kalené a temperované oceli může molybden prohloubit a ztvrdnout části větších profilů a zlepšit odolnost oceli vůči temperování. Nebo stabilita popouštění, takže části mohou být temperovány při vyšších teplotách, čímž se účinněji eliminuje (nebo snižuje) zbytkové napětí a zlepšuje plasticita. Proto je při výrobě často používán materiál 42CrMo jako materiál hřídele válcovací stolice. Jeho komplexní mechanické vlastnosti jsou v souladu s požadavky na kvalitu.
Analýzou procesu tepelného zpracování oceli 42CrMo a působením legujících prvků se objasňují problémy, kterým je třeba při provádění procesu tepelného zpracování věnovat pozornost. Dokáže správně určit teplotu ohřevu, čas, dobu zdržení a metodu chlazení. Účelem je dosáhnout požadovaného výkonu a zajistit kvalitu správným procesem tepelného zpracování.
Technologie zpracování
Proces obrábění hřídelí převodovky (jako příklad vezměte ocel 45):
1. blank blanking
2. drsné auto
3. kalení a temperování (zvýšení houževnatosti hřídele převodovky a tuhosti hřídele)
4. jemné zuby do auta
5. Pokud je na hřídeli drážka, může být drážka na drážky zpracována jako první.
6. odvalování
7. Zchlazení středního kmitočtu povrchu zubu (indukce kmitočtu při vysokofrekvenčním zchlazování), tvrdost kalení HRC48-58 (specifická hodnota tvrdosti závisí na pracovních podmínkách, zatížení a dalších faktorech)
8. broušení zubů
9. závěrečná kontrola hotového výrobku
Proces tepelného zpracování
Skládací normalizovaný návrh procesu
Normalizace je jednoduchý a ekonomický proces tepelného zpracování, při kterém je ocel zahřívána na teplotu nad horním kritickým bodem (AC3 nebo Acm) 40 až 60 ° C nebo vyšší a izolace je plně austenitizována a ochlazována na vzduchu. Účelem je dosáhnout jednotnosti zjemnění zrna a distribuce karbidů.
Po normalizaci je hliníková ocel F + S, eutektoidní ocel je S a hypereutektoidní ocel je S + sekundární cementit, který je nespojitý.
(1). Normalizace teploty topení
Obecně je teplota zahřívání pro hypoeutektoidní ocel obvykle 30 až 50 ° C nad Ac3 a normalizační teplota pro středně legovanou uhlíkovou ocel je obvykle 50 až 100 ° C nad Ac3 a sprej je ochlazován po určité době . Metoda chlazení se nazývá normalizace vysoké teploty. Fázový diagram slitiny železo-uhlík je znázorněn na obr. 6. Teplotní rozmezí teploty 42CrMo
(2). Normalizace doby uchování tepla
Izolační čas, tento problém je složitější, obecně určený experimentem, ale existuje také empirický vzorec: t = αKD t - doba zdržení (min) α - koeficient zahřívání (min / mm) K - ohřev obrobku je korekčním faktorem D - obrobek Efektivní tloušťka (mm)
Princip výpočtu efektivní tloušťky obrobku je: tloušťka tenkého obrobku je jeho efektivní tloušťka; průměr dlouhé kulaté tyče je její efektivní tloušťka; délka čtvercového obrobku je jeho efektivní tloušťka; výška a šířka pravoúhlého obrobku jsou účinné. Tloušťka; účinná tloušťka zužujícího se válcového obrobku je 2L / 3 od malého konce (L je délka obrobku); obrobek s průchozím otvorem má tloušťku stěny účinné tloušťky. Obecně lze uhlíkovou ocel vypočítat podle efektivní tloušťky obrobku každých 25 mm po dobu jedné hodiny, slitinová ocel může vypočítat dobu přidržení pro každých 20 mm efektivní tloušťky obrobku a doba zahřívání by měla být asi 2 do 3 hodin.
(3). Účel normalizace
Hlavním účelem normalizace je odstranit vady kování, dosáhnout rovnoměrnosti složení, tvrdost a houževnatost je dobrá, zlepšit obrobitelnost materiálu a připravit materiál pro kalení a popouštění.
Normalizace se používá hlavně pro ocelové obrobky. Normální normalizace oceli je podobná žíhání, ale rychlost chlazení je o něco větší a struktura je jemnější. Některé oceli s malou kritickou rychlostí chlazení (viz kalení) lze transformovat na martenzit chlazením na vzduchu. Toto ošetření není normalizační vlastnost, ale nazývá se vzduchové kalení. Naproti tomu některé obrobky velkého průřezu vyrobené z oceli s velkou kritickou rychlostí chlazení nemohou martenzit získat, i když jsou kaleny ve vodě, a účinek kalení je téměř normalizován. Tvrdost oceli po normalizaci je vyšší než tvrdost žíhání. Při normalizaci není nutné chladit obrobek pecí jako žíhání, zabírat krátkou dobu pece a vysokou efektivitu výroby, takže při normální výrobě se místo žíhání používá normalizace. U ocelí s nízkým obsahem uhlíku s obsahem uhlíku menším než 0,25% je tvrdost dosažená po normalizaci mírná a je jednodušší řezat než žíhání. Normalizace se obvykle používá pro řezání a práci. U středně uhlíkové oceli s obsahem uhlíku 0,25 až 0,5% může po normalizaci splnit požadavky na řezání. U lehkých dílů vyrobených z tohoto typu oceli lze jako konečné tepelné zpracování použít také normalizaci. Vysoce uhlíková nástrojová ocel a ložisková ocel jsou normalizovány, aby eliminovaly síťové karbidy ve struktuře a připravily strukturu pro sféroidizační žíhání.
Normalizace procesu 42CrMo se používá hlavně u velkých výkovků, které lze použít jako konečné tepelné zpracování, aby se zabránilo velké tendenci k praskání během kalení. Obvykle jsou uspořádány po výrobě polotovarů, před řezáním nebo po hrubování, před polotovarem. Účelem normalizace je zjemnění zrn, zlepšení struktury, zlepšení obrobitelnosti a příprava na kalení a konečné tepelné zpracování.
Obvod je 850 až 900 ° C. Když je teplota zahřívání příliš nízká, pro-eutektoidní ferit se zcela nerozpustí a nedosáhne zjemnění zrna. Pokud je teplota zahřívání příliš vysoká, zdrsnění zrna zhorší mechanické vlastnosti oceli, takže můžeme zvolit 870 ° C.
Skládání a temperování
Kalení a temperování: Metoda tepelného zpracování vysokoteplotního temperování po kalení se nazývá kalení a temperování. Vysokoteplotní temperování se týká temperování mezi 500-650 ° C. Kalení a popouštění může do velké míry upravit vlastnosti oceli a materiálů, její pevnost, plasticita a houževnatost jsou dobré a má dobré komplexní mechanické vlastnosti. Po zpracování kalením a temperováním se získá kalený sorbit. Tvrzený sorbit se vytváří, když je martenzit temperovaný, a lze jej rozlišit zvětšením 500 až 600krát pod optickým metalografickým mikroskopem. Je to karbid distribuovaný ve feritové matrici (včetně Cementite) složené struktury sfherulitů. Je to také temperační struktura martenzitu, směs feritu a granulovaného karbidu. V tomto okamžiku ferit v podstatě nemá přesycení uhlíkem a karbid je také stabilní karbid. Při pokojové teplotě je vyvážená organizace.
Zpracování stárnutím: Aby se vyloučila změna velikosti a tvaru přesných měřících nástrojů nebo forem a součástí při dlouhodobém používání, obrobek se často zahřívá na 100 až 150 ° C po nízkoteplotním temperování (nízkoteplotní temperování 150 - 250 ° C). Po dobu 5-20 hodin se tento proces stabilizace kvality přesných dílů nazývá stárnutí. Zejména je důležité stárnout ocelové komponenty za podmínek nízké teploty nebo dynamického zatížení, aby se vyloučilo zbytkové napětí a stabilizovala ocelová struktura a velikost.
Kalená a temperovaná ocel má dva typy uhlíkově kalené a kalené oceli a legované kalené a kalené oceli. Ať už jde o uhlíkovou ocel nebo legovanou ocel, její kontrola obsahu uhlíku je přísná. Pokud je obsah uhlíku příliš vysoký, je pevnost obrobku po kalení a popouštění vysoká, ale houževnatost nestačí. Pokud je obsah uhlíku příliš nízký, zvyšuje se houževnatost a nedostatečná pevnost. Aby se dosáhlo dobrého celkového výkonu temperovacích dílů, je obsah uhlíku obecně regulován na 0,30 ~ 0,50%.
Během kalení a kalení je nutné kalit celou část obrobku, takže obrobek je získáván jemně nasyceným kaleným martenzitem. Vytvrzováním při vysoké teplotě se získá mikrostruktura složená převážně z rovnoměrného temperovaného sorbitu. Pro malou továrnu není možné provádět metalografickou analýzu pro každou pec. Obecně se používá pouze pro testování tvrdosti. To znamená, že tvrdost po kalení musí dosáhnout tvrdosti kalení materiálu a tvrdost po kalení se kontroluje podle požadavků výkresu.
1). Volba teploty chlazení.
42CrMo ocel, obsahující 0,42% uhlíku, patří k hypoeutektoidní oceli, obsah uhlíku 0,42% oceli Ac3 je 800 ° C a požadavek na kalicí teplotu hypoeutektoidní oceli je T = Ac3 + 30 ~ 50 (° C). Teplota kalení T = 830 ~ 850 (° C), můžeme nastavit na 840 ° C.
Typ tepelného zpracování Normalizace Tvrdost tepelného zpracování Asi 220HBS
Teplota zahřívání ° C 870 ° C Rychlost zahřívání asi 300 ° C / h
Doba zdržení 1h Rychlost chlazení asi 20 ° C / s
2). Stanovení doby zdržení kalení.
Podle efektivní délky Φ / 2 = 80/2 = 40 mm je možné zjistit, že doba zdržení je delší než 56 minut, což je 1 hodina pro zajištění ideální tkáně.
3). Určete chladicí médium.
Podle požadavků na díly, podle obrázku 7, je vidět, že tvrdost jádra po kalení je větší než HRC23 a vzdálenost k vodou chlazenému konci je menší než 33 mm. Vzdálenost zhášení vody menší než 33 mm je uvedena na obrázku 8. Je to 87 mm, které splňuje požadavky (ocel 42CrMo má vysokou kalitelnost, proto by se mělo co nejvíce volit hašení oleje, aby se zvýšila stabilita austenitu).
4). Určete teplotu temperování.
Křivky s různým obsahem uhlíku a teplotou temperování („Tepelné zpracování oceli“ Hu Guangli, Xie Xiwen Northwestern Polytechnical University Press.) Najděte křivku s obsahem uhlíku 0,4 ~ 0,5% a poté najděte HRC na ordinátu. 35 - 40, přičemž středem 36 je bod, kde křivka protíná, je teplota zahřívání, asi 480 ° C
5). Určete dobu udržování temperování.
Protože doba udržování popouštění je 480 ° C, podle empirického vzorce je doba udržování popouštění přibližně 1 až 1,5 hodiny. Po temperování může být chlazený vzduchem.
6). Účel kalení a popouštění.
Popouštění a popouštění způsobuje, že obrobek má vynikající komplexní mechanické vlastnosti, tj. Správnou kombinaci vysoké pevnosti a vysoké houževnatosti, a může také zlepšit určitou odolnost proti opotřebení, aby se zajistil dlouhodobý hladký chod součástí.
Skládací indukční zahřívání
Indukční kalení, tj. Indukční ohřev, používá elektromagnetickou indukci k vytváření vířivých proudů v obrobku pro ohřev obrobku. Střední frekvence, frekvence 1 000 Hz pro rafinaci, vysoká frekvence, pro kalení kovových povrchů, žíhání, střední frekvence 2,5 KCHZ pro úpravu vnitřních tkání, pečení za horka atd.
Rychlost zahřívání indukčního zahřívání je rychlá, kvalita zchlazování je dobrá a tvrdost zchlazování je vyšší než u obecného zchlazování, čímž se získá extrémně jemný martenzit a hloubka vytvrzené vrstvy je snadno ovladatelná a snadno se ovládá realizovat mechanizaci a automatizaci.
Princip indukčního zahřívání je ten, že elektromagnetická indukce produkuje indukovaný proud stejné frekvence, tj. Vířivý proud. Rozložení vířivých proudů v průřezu obrobku není rovnoměrné, jádro je téměř rovné nule a hustota povrchového proudu je extrémně velká, nazývaná „kožní efekt“. Čím vyšší je frekvence, tím tenčí je povrchová vrstva s nejvyšší proudovou hustotou. S ohledem na tento proud a odpor samotného obrobku se povrch obrobku rychle zahřeje na teplotu kalení, zatímco teplota jádra je stále blízká teplotě místnosti, a pak se okamžitě postřikuje vodou, aby se ochladil povrch obrobku.
