[發明專利]大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置及其補償方法

有效

• 申請號: 201410585746.3
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104313299A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 許洪斌;胡建軍;李暉;孫飛
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 梁展湖;李海華

1.一種大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置，其特征在于：包括底座、內液壓缸、外液壓缸、內應力補償塊以及外應力補償塊，所述底座包括上下并列設置的兩圓盤，兩圓盤固定連接在一起，且兩圓盤的軸心線重合，其中，上方圓盤的直徑小于下方圓盤的直徑；所述內液壓氣缸與外液壓氣缸均為多個，其中，內液壓氣缸繞上方圓盤外緣一周均勻分布并與上方圓盤固定連接，其活塞桿的軸向與上方圓盤的徑向一致，所述內應力補償塊與內液壓缸的活塞桿相連；所述外液壓缸與下方圓盤的外緣固定連接，且外液壓缸的位置與內液壓缸的位置相對應，其活塞桿的軸向與下方圓盤的徑向一致，所述外應力補償塊與外液壓缸的活塞桿相連。

2.根據權利要求1所述的大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置，其特征在于：所述內應力補償塊的外側和外應力補償塊的內側均呈弧形，且當內液壓缸的活塞桿和外液壓缸的活塞桿伸出的長度分別一致時，內應力補償塊的外側位于同一圓周上，外應力補償塊的內側位于同一圓周上。

3.一種利用如權利要求1或2所述大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置進行大型齒圈熱處理變形多點應力補償的補償方法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）建立大型齒圈模型，并根據大型齒圈模型進行有限元模型離散；同時，將大型齒圈熱處理過程中的工藝條件輸入到有限元模型；

（2）根據輸入的工藝條件，結合大型齒圈模型進行大型齒圈熱處理過程有限元仿真，預測大型齒圈熱處理完成后的變形量和引起變形的應力位置及大小；

（3）根據（2）獲得的應力位置和大小，對有限元模型進行應力的反向補償，然后仿真大型齒圈熱處理完成后的變形量和引起變形的應力；

（4）將步驟（3）獲得的變形量與大型齒圈模型對比，如果變形量在公差范圍內，則該應力作為最終補償應力；如果變形超差，則利用步驟（3）獲得應力累積步驟（2）獲得應力再次補償后仿真大型齒圈熱處理的變形量和引起變形的應力，重新進行步驟（3），直至變形的公差允許，將累積的應力作為最終補償應力；

（5）將步驟（4）獲得的最終補償應力利用控制系統輸出給多點應力補償裝置的內液壓缸和外液壓缸，以對大型齒圈熱處理變形進行控制。

4.根據權利要求3所述利用大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置進行大型齒圈熱處理變形多點應力補償的補償方法，其特征在于：所述最終補償應力為若干連續分布的應力的集合。

5.根據權利要求4所述利用大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置進行大型齒圈熱處理變形多點應力補償的補償方法，其特征在于：所述控制系統將最終補償應力等效為沿大型齒圈周向均勻分布的數個補償作用力，然后通過控制多點應力補償裝置在各個補償作用力的位置進行施加向外的推力或向內的拉力，以實現對大型齒圈應力的補償。

6.根據權利要求5所述利用大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置進行大型齒圈熱處理變形多點應力補償的補償方法，其特征在于：所述控制系統的控制方法是，以最終補償應力中的最大應力處為起點，對應到一個應力補償點，然后根據應力補償個數將齒圈劃分成數段，每段等效為一個補償作用力補償到相應應力補償點，其中內液壓氣缸提供從齒圈從中心向外的推力，外液壓氣缸提供從外向中心的拉力。

7.根據權利要求6所述利用大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置進行大型齒圈熱處理變形多點應力補償的補償方法，其特征在于：在補償過程中，有限元模型根據齒圈的標準和要求對輸入的工藝條件進行優化，然后將獲得的最優的工藝條件輸出。

8.根據權利要求7所述利用大型齒圈熱處理變形多點應力補償裝置進行大型齒圈熱處理變形多點應力補償的補償方法，其特征在于：所述最優的工藝條件包括熱處理溫度、熱處理介質、滲碳滲氮工藝爐氛、各個階段的時間、應力補償位置和其大小。