帶壓開孔齒輪軸改進方案簡析

帶壓開孔機變速箱齒輪軸裝置（即動力傳動部件），是在帶壓開孔機液壓馬達起動后和停機前對帶壓開孔鉆鉆桿及帶壓開孔刀提供切削動力而外加的動力驅動部件。使用變速箱齒輪的的目的是使液壓泵站傳動的液壓能量由帶壓開孔機上的液壓馬達轉變?yōu)闄C械動力后經(jīng)變速箱將扭矩增大并帶動鉆桿及帶壓開孔刀轉動，從而實現(xiàn)對管道的切削目的。在液壓馬達驅動變速箱時，帶壓開孔刀及鉆桿、變速箱大齒輪均未轉動的情況下，此時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驅動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。


輕便帶壓開孔機高空開孔作業(yè)，歡迎來廠檢驗指導

為了防止變速箱齒輪軸在液壓馬達啟動和停止時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，在設計和制造過程中要考慮的問題。

液壓馬達輸出軸帶動主齒輪旋轉，通過齒輪軸帶動從齒輪組，從齒輪組帶動鉆桿，鉆桿帶動帶壓開孔刀，要經(jīng)過3級齒輪減速，最終實現(xiàn)帶壓開孔刀切削裝置以100-180r/min的速度來轉動。

主傳動齒輪副是帶壓開孔設備中的重要傳動零件，前期試驗的20CrMnMoH材料的主傳動齒輪副在試驗中曾出現(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度明顯不足和中心孔位承壓不足而導致失效斷裂。

為提高帶壓開孔機變速箱齒輪軸的齒根部位強度，延長使用壽命，先鋒管道專家團隊將主傳動齒輪副材料調整配方并進行更新驗證。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)，在主傳動齒輪軸經(jīng)滲碳淬火、回火，轉機加磨削后放置3～7天后組裝試機。

試機發(fā)現(xiàn)齒輪在經(jīng)較大口徑帶壓開孔機開孔后檢查發(fā)現(xiàn)齒輪軸滲碳淬火后放置中縱向開裂。經(jīng)過對帶壓開孔機變速箱齒輪軸裂紋部件進行分析，裂紋起源于齒部，沿軸向擴展，裂紋表面無舊痕及其他明顯的材料宏觀缺陷。齒輪箱主動齒輪軸原材料的化學成分、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，是因為帶壓開孔機采用的新工藝材料中的殘留奧氏體量過多，主要是因為鋼中合金元素多，材料中同時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雜、穩(wěn)定性差的碳化物，在滲碳加熱時溶入奧氏體中，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。

帶壓開孔機齒輪軸加工工藝方法也同樣做了改進，尤其是對于工程機械硬齒面變速箱的齒輪軸，需要在滲碳、淬火等熱處理后進行精加工。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。

實驗中發(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，需要重新進行中心孔的修正處理。

重新修正加工后的齒輪軸經(jīng)多次實驗和實際檢驗均符合了帶壓開孔機的機械性能要求和強度要求。

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