[發明專利]漸變硬度齒輪式回轉支承及其齒輪淬火加工工藝

有效

• 申請號: 201210335957.2
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102878197A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 侯寧;胡恒強;肖磊;陶洪愚;張峰;陳晨
• 申請（專利權）人: 馬鞍山統力回轉支承有限公司
• 主分類號: F16C19/16
• 分類號: F16C19/16;F16C33/58;F16C33/64;C21D9/32
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 唐宗才

技術領域

本發明涉及一種回轉支承結構設計及其齒輪淬火加工工藝。

背景技術

回轉支承(也稱轉盤軸承)作為工程機械和建筑機械的重要基礎元件，是一切兩部分之間需作相對回轉、又需要同時承受軸向力、徑向力、傾覆力矩的機械所必需的重要傳力元件，除為挖掘機、塔吊、汽車吊及各類起重機配套外，還廣泛應用于輕工機械、港口機械、冶金機械、醫療機械、工業機器人、隧道掘進機、堆取料機、游藝設備、導彈發射架、雷達天線等。90%以上的回轉支承為齒輪傳動方式，其中50%的齒輪式回轉支承需進行齒輪淬火，現有的回轉支承齒輪的淬火形式為全齒面淬火，淬火加工工藝是加熱時以勻速連續上部，并用噴水器進行噴液冷卻淬火使齒輪達到的上中下部均勻的硬度和淬硬層，淬火硬度為53±3HRC，回轉支承游隙為0.008倍的鋼球直徑。斷齒是經淬火后的齒輪式回轉支承失效主要原因之一，且主要集中在靠近非安裝面的齒輪上部。經有關資料分析造成斷齒的主要原因是：在傾覆力矩的作用下，回轉支承會產生變形，加上回轉支承本身存在游隙，懸臂安裝的小齒輪對回轉支承的齒輪上部進行擠壓造成回轉支承早期斷齒。因此需要對回轉支承結構及工藝進行改進以降低斷齒的發生率。

發明內容

本發明目的是提供一種漸變硬度齒輪式回轉支承及其齒輪淬火加工工藝。該漸變硬度齒輪式回轉支承通過對齒輪式回轉支承的結構及加工工藝方面改進，可顯著降低斷齒的發生率。

本發明的漸變硬度齒輪式回轉支承由外圈（或外齒圈）、鋼球、隔離件、內齒圈（或內圈）、密封皮組成，內、外圈組裝后的游隙控制在鋼球直徑的0.004倍以內，齒輪表面硬度為漸變硬度，從靠近非安裝面的齒輪上部開始分為軟帶區、過渡區、正常硬度區，硬度分別為25-40HRC、40-50HRC、50~56HRC，軟帶區寬度為全齒寬的0.2~0.3倍，過渡區寬度為全齒寬的0.2~0.3倍，正常硬度區寬度為全齒寬的0.4~0.6倍。

本發明漸變硬度齒輪式回轉支承的齒輪淬火加工工藝是這樣設計的：在齒輪進行感應淬火時，將齒輪加熱區段分成正常硬度區、過渡區和軟帶區三段，用數控程序將正常硬度區、過渡區和軟帶區分別設定三段不同的線速度，過渡區和軟帶區為1-3倍正常線速度，具體線速度值根據齒輪模數大小確定；加熱停止后，減少淬火液噴水器持續噴液時間，使齒輪的上端保持高溫狀態，對齒輪中部由上至下進行高溫自回火。

本發明的有益效果是：（1）漸變硬度齒輪能提高齒輪上部的抗擠壓能力，（2）漸變硬度齒輪在加工過程中的自回火使工件內應力得到更加充分的釋放，工件的整體變形量得到控制；實驗結果表明此發明能有效解決回轉支承的擠壓斷齒問題。

附圖說明

圖1是漸變硬度齒輪式回轉支承的示意圖。

圖2是本發明漸變硬度齒輪淬火層示意圖。

圖中：1、回轉支承外圈；2、鋼球；3、隔離塊；4、回轉支承內齒圈；5、密封皮；7、軟軟帶；8、過渡區；9、正常硬度區。

具體實施方式

從圖1可以看出，本發明的漸變硬度齒輪式回轉支承由外圈1、鋼球2、隔離塊3、內齒圈4、密封皮5組成，內、外圈組裝后的游隙控制在鋼球2直徑的0.004倍以內，齒輪表面硬度為漸變硬度，從靠近非安裝面的齒輪上部開始分為軟帶區7、過渡區8、正常硬度區9，硬度分別為25-40HRC、40-50HRC、50~56HRC，軟帶區7寬度為全齒寬的0.2~0.3倍，過渡區8寬度為全齒寬的0.2~0.3倍，正常硬度區9寬度為全齒寬的0.4~0.6倍。

上述漸變硬度齒輪式回轉支承的齒輪淬火加工工藝是這樣設計的：在齒輪進行感應淬火時，將齒輪加熱區段分成正常硬度區9、過渡區8和軟帶區7三段，用數控程序將正常硬度區、過渡區和軟帶區分別設定三段不同的線速度，過渡區和軟帶區為1-3倍正常線速度，具體線速度值根據齒輪模數大小確定；加熱停止后，減少淬火液噴水器持續噴液時間，使齒輪的上端保持高溫狀態，對齒輪中部由上至下進行高溫自回火。例如，加工某型號回轉支承鋼球直徑為40mm，游隙≤0.16mm，齒輪模數14，壓力角20度，齒輪高度120mm。漸變硬度齒輪式回轉支承的加工工藝與普通回轉支承加工工藝的主要區別為齒輪熱處理方面的改進，其余方面的加工相同。?具體工藝改進如下：