贾远杨
中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116021
摘要:重载机车牵引齿轮是机动车中动力输出的关键组成部分,其与机车的安全性与稳定性有着密切联系。当前我国在铁路重载运输的铁路主要干线上所运用的各种系统都完全是来源于国外的进口,阻碍了我国铁路重载运输工业的发展,因此,应加强此部分研究,提升重载机车牵引齿轮的精度、技术含量以及品质,使其能够批量生产应用。
关键词:重载动力机车；牵引式传动齿轮；精加工技术工艺
在设计与加工大型牵引传动机车的牵引式齿轮时,应该是采取渗碳淬火与喷丸等齿向表面的硬化处理技术,并且对于齿形与传动的牙向修形有明确的要求,还对其精度要求极高。在实际加工硬齿面的齿轮时,精细加工的制造技术有助于保证齿轮的牙形与齿向修正方便,还能够有效解决齿轮磨削前误差的问题,使其精准性与稳定性都有所提高,因此,加强此部分研究非常有必要。
一、重载齿轮精加工工艺发展现状
随着我国社会经济的发展,机械制造业的水平明显得到了提升,齿轮传动装置逐渐朝着较高功率、更低的速度、更多重载等方向进行发展,其中硬齿面加工技术已经符合了齿轮传动装置在加工中的应用要求,齿轮传动装置的各种常见加工形式都与其硬度问题有关,齿轮在加工以后就需要继续采用淬火硬化加工技术,能够在一定程度上延长了齿轮传动的时间年限,缩小了传动设备的体积,还因为它能够省时又省材料,其在各个领域的经济效益和推广价值都极其显著,由此可间,硬齿表面技术将会是未来汽车齿轮行业发展的主要趋势。[1]
硬齿面齿轮在工作上具有许多优点,例如,其齿轮硬度高、体积小、重量轻、成本低、质量好等,但是这些齿轮在进行淬硬和加热处理后,内部的组织结构就会发生改变,导致其发生变形,从而导致齿轮的齿型、齿向等产生误差,降低了齿轮传动精度,使其在传动时噪音大、寿命低,严重还可能无法正常啮合,还可能影响轴承载能力的培养和发挥。硬齿面齿轮与其他软齿面齿轮相比,跑合力较差,因此,硬齿面齿轮的承载力容易因为受其精度的影响而持续减弱,其后果极为严重,应加强对硬齿面齿轮精密加工技术和制造工艺的认识,如何实现大功率、高速、低成本是重载齿轮加工制造重点研究的问题。
二、以重载动力机车为主的牵引传动齿轮精密加工技术分析
(一)砂轮的选择
在精细加工技术过程中,砂轮机构是一种重要的模具,因此我们在进行模具设计选择时尤为重视,其性能决定了一台精细加工磨齿机所需的性能,主要原理就是在磨料中添加一定量的结合剂,经过压坯、干燥、焙烧后支撑出一个多孔体。只有当砂轮和被磨削齿轮的材质和其表面品质相适应或完全匹配。才能提升其精度与质量。在我们选择家用水泥耐磨砂轮时,应根据实际使用情况,例如,材料、形状、尺寸、加工工艺方式等,再对其性能进行综合选择,砂轮的加工质量和耐磨性能主要还是取决于其中的磨料、颗粒含水率、结合添加剂。
(二)砂轮的修整
在目前传统的工件齿轮精密度加工工艺技术中,工件的砂轮加工工艺精度主要取决于工件砂轮的加工形状、尺寸,砂轮的修整会提高被磨工件的质量、效率,还会延长砂轮使用寿命,节省成本。在材料加工与使用磨砂切削的整个过程中,砂轮不断地带动磨砂切削齿轮,其中由于整个砂轮的内部磨粒结构受到了外力挤压与承受外界外力摩擦的巨大影响,其齿轮棱角逐渐增大发生钝化变钝。在打磨坚硬与高韧性的耐磨材料时,其中的砂轮磨屑被不断嵌入移动到整个砂轮的内部空隙中,使其砂轮表面容易发生摩擦堵塞,降低了其驱动切削机的能力,此时候的砂轮与切削工件就可能会同时出现了砂轮打滑的异常现象,并且还可能会同时引起较大的砂轮振动与机械噪音,使得砂轮磨砂切削机的速度与运动效率大大幅度下降,表面更加粗糙,再加上磨削过程中热量增加,会给工件造成不同程度的变形,影响其精度,甚至还会出现裂纹与烧伤,因此,在加工前,会将砂轮修整,保证其形状与锋利性。[2]
(三)磨齿余量的形式与选择
在被磨齿轮齿的加工过程中,磨去其牙表面的金属涂层厚度即为被磨齿剩余,被磨的牙表面必须配备有合适的磨齿剩余,才能减少其在磨齿前的加工误差,还有利于提高其牙表面精度,改善牙表粗糙程度。磨齿的残留量尽可能小,才有利于提高其生产率,否则既然会由于太大而造次其齿表面的烧伤,还有可能会减少进刀的次数,降低其生产率。尤其特别是经过淬火后的齿轮,余量大,磨去的金属表皮层厚度就越高,齿面的渗碳层也逐步被磨去,从而减少了齿面的硬度,承载力也有所降低。在打磨过程中,磨齿齿面黑皮不易被磨掉,导致齿轮报废,其是由于齿轮各磨齿余量不够均匀,因此,在实际打磨时应尤为重视,合理控制磨齿余量,将磨齿余量放大,才能有效避免此现象。
(四)磨削液选择与供给
磨削液的材料种类繁多,性能也与之有一定的差异,在进行选择时需要综合考虑齿轮材料、刀具的材料、加工技术要求等,才能达到理想效果。粗和细加工时由于两种切削零件使用量大,而且切削会同时产生许多的切削热量,因此,应该尽量考虑选择一种新型具有高速磨砂冷却磨削功能的高速磨砂切削液最佳,能够有效地大幅降低高速磨砂切削时的温度；精细化切削零件在粗加工时,可以使用水基高速磨砂切削液和油基高速磨砂切削液,水基高速冷却磨削效果佳,但润滑效果差,油基与之相反。在其中加入适量添加剂,能够改善磨削液的性能。砂轮进行磨削时,应该使用油基磨削液,由于在一定的高温下,立方氮化硼磨颗粒与砂轮中的水分子产生化学反应,能够严重加剧对磨料的摩擦力。[3]
磨削液的主要功能是迅速带走磨削区域的空气与热量,其在接近磨削区域时对冷却效果更佳,切勿直接将磨削液注入到工件与砂轮,通常情况下,磨削液的供给方式有许多,较为常见的方法包括:浇注法、喷射法等,由于磨削液体的流速低,压力小,砂轮可能会高速旋转从而形成一种回转的气流,会在某种程度上妨碍磨削液的注入工作。削区,只有极少数的冷却液直接进入其中,使得冷却效果极差。因此,应该大幅度地提高对冷却润滑的效果,才能够有效地冲破环绕着砂轮的表面空气阻碍。
结束语:
综上所述,根据重载机车牵引齿轮特点,对其精细加工工艺进行阐述,深入分析成型砂轮磨齿工艺以及涉及的所有内容,有助于提升其磨齿质量。
参考文献：
[1]朱晓冬. 基于重载机车牵引齿轮精加工工艺的研究[J]. 重庆大学, 2013.(79)：09-10.
[2]刘忠伟, 王文虎, 戴如勇. 重载货运机车牵引齿轮的研究[J]. 轨道交通装备与技术, 2019, (007):1-8.
[3]黄星, 孙铭炎, 庄军,等. 机车牵引齿轮直接淬火工艺的探讨[J]// 全国热处理大会. 2017，（301）:29-30.