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• 挖掘机回转支承打齿问题分析

旋转轴承(轴承钢的热处理工艺和显微组织分析)

【摘要】以GCr15钢为试验材料，进行了不同的热处理工艺。对处理后的显微组织进行了观察和分析，并测量了试样的硬度。

[关键词] GCr15钢；正常化；等温球化退火；淬火轴承钢是指用于制造各种在不同环境下工作的滚圈和滚动体的钢材。高碳轴承钢自上世纪初问世以来，已有100多年的历史。自诞生以来，化学元素的含量几乎没有变化，但其疲劳寿命却增加了一倍甚至几十倍。原因是轴承材料的纯度提高了。轴承钢纯净度的提高主要依靠冶金技术的现代化和炉外精炼技术的广泛采用[2]。热处理是通过加热和冷却改变金属内部结构(其中有些包括表面化学成分)以获得预期性能的工艺方法。这些性能包括工艺性能、机械性能和化学性能。在现代机械制造业中，它们主要指材料的强度、硬度、韧性、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性。因此，热处理是提高零件使用性能、保证产品质量、改造加工工艺、发挥材料潜力、节约原材料的重要途径。本实验对GCr15钢进行了不同的热处理工艺，并采用RSX-2.5-10实验箱式电阻炉对其进行了热处理。然后制备金相样品，抛光后的样品用4%硝酸酒精溶液腐蚀。用光学金相显微镜观察和分析显微组织，用硬度计测量试样的硬度。最后，对实验结果进行了综合分析。I .试验材料本试验中使用的材料是供应的GCr15钢棒。它被加工成φ 15× 25 (mm)的试样，其化学成分和临界点。

表1

二、试验设备采用UJ-37测温直流电位器检测炉温，热处理加热设备采用RSX-2.5-10箱式电阻炉。样品在M3225台式磨床上研磨，金相样品分别用200#、400#、600#、800#和1000#帆船牌水砂纸研磨。在P-2型中，用砂纸打磨冶金样品。用4%硝酸酒精溶液腐蚀试样，用奥林巴斯PMG3光学金相显微镜观察和分析显微组织。用HB-3000布氏硬度计和HRD-150电动洛氏硬度计测量了试样的硬度。三。制定GCr15钢完整的退火、正火和高温淬火工艺参数，将工件加热到单相奥氏体区，然后根据不同性能的要求进行冷却。具体流程见下表。

表2

GCr15钢正常的淬火工艺是将工件加热到Ac1以上50 ~ 80℃，等温球化退火工艺是将工件加热到Ac1以上20 ~ 30℃，然后加热到Ar1以下10 ~ 20℃，保持一定时间[1]。根据钢材的临界点和试验目的的要求，具体工艺见表2。四。试验结果分析(一)铸态组织和完全退火组织分析GCr15钢的铸态组织为索氏体+断续细网状渗碳体。GCr15钢经930℃×40min退火后，显微组织为粗片状珠光体和网状二次渗碳体。与T10钢完全退火组织相比，珠光体片层间距减小，沿晶界析出的网状渗碳体变薄。主要原因是GCr15中含有碳化物形成元素Cr，在炉冷过程中阻碍了碳原子的扩散，所以从奥氏体中析出减少，形成了具有细小片层间距的珠光体和沿其晶界析出的细小网状渗碳体[4]。(2)正火组织和等温球化退火组织分析与T10钢相比，GCr15钢在930℃×40min正火后的组织除屈氏体外，比沿晶界分布的渗碳体颗粒更细小、更少。原因是降温速度快。与T10钢相比，该钢的C曲线右移，实际相变速率变慢。在相同的冷却速度下，从过冷奥氏体中析出的碳量较少。等温球化退火得到的显微组织为球状珠光体，显微组织中的碳化物颗粒比T10钢更细小。原因是钢中含有铬，碳原子聚集长大的倾向比T10钢小，所以形成的粒状渗碳体更小。(3)正常淬火组织和高温淬火组织的分析。正常淬火组织是细小的针状马氏体、残余奥氏体和未溶解的粒状碳化物。虽然轴承钢的淬火温度比T10钢高50℃左右，但显微组织中的马氏体针状体很短。由于轴承钢中含有碳化物形成元素Cr，可以抑制奥氏体晶粒的长大，加热时形成的奥氏体晶粒细小，淬火后可获得细小的针状马氏体。淬火组织为粗大的针状马氏体和较多的残余奥氏体。与T10钢相比，临界冷却速度较慢，也就是说过冷奥氏体的稳定性较好，因此淬火后可以得到粗大的马氏体和残余奥氏体。(四)不同回火温度下的微观结构分析。正常淬火和低温回火的显微组织为隐针状回火马氏体和细小颗粒状未溶解碳化物。可以看出，正常淬火+中温回火的显微组织为回火屈氏体+细小的未溶解粒状碳化物。正常淬火+高温回火的显微组织为回火索氏体+细粒状碳化物。正常淬火和高温回火的显微组织为回火球状珠光体。

挖掘机回转支承打齿问题分析

介绍

履带式挖掘机挖掘时，铲斗受到地面的反作用力。由于回转支承的内圈和外圈之间的轴向径向间隙以及回转减速器的驱动小齿轮和减速器壳体之间的间隙，回转减速器的驱动小齿轮和回转支承在轴向上是倾斜的。分析原因后，提出了改变回转减速机的齿结构和回转支承内齿圈热处理条件的方案，可有效减少打齿现象。

(跑世界大国，龙腾龙，出东方腾达，世界，龙腾三种调心滚子轴承，刘兴邦，CA CC E MB MA)

1.问题的背景和描述

在作业过程中，履带式挖掘机可以在各个角度作业。

履带式液压挖掘机要求360°旋转。回转机构(图1)主要由回转减速器和回转支撑组成。回转减速器通过螺栓与回转平台固定，回转支架的内齿圈与行走齿轮固定，外齿圈与回转平台固定。高压液压油作用在回转马达上，使回转马达带动减速器带动小齿轮转动，回转支架的内外齿圈通过齿轮传动相对转动，实现履带式液压挖掘机工作时可实现3600转。

现有技术系统存在的问题:履带式液压挖掘机在挖掘时，铲斗受到地面的反作用力，使回转支撑有齿(图2)。

2.问题分析

由于挖掘机冲击载荷大，回转支承经常出现打齿现象。挖掘机回转支承断齿的原因很多。通过对回转支承齿圈断裂截面的调查分析，发现断齿的作用力不是轴向回转驱动力，而是啮合的驱动齿施加的径向挤压力，挤压时驱动齿轴线与回转支承轴线不平行。

通过对回转支承齿圈断裂断面的分析，发现回转支承内外圈之间存在轴向径向间隙，回转减速机主动小齿轮与减速机壳体之间存在间隙，主动小齿轮轴发生弹性变形，导致回转减速机主动小齿轮与回转支承在轴向上发生相对倾斜。与回转减速器的斜传动齿相比，本应由回转支承滚道承受的径向载荷由齿轮承担。在齿轮机构的啮合过程中，回转支承内齿圈的挤压力集中在齿宽的上部。开始时，齿轮通过塑性变形来补偿齿隙的不足。随着回转支承滚道、回转减速器轴承等部件的进一步磨合，其径向游隙逐渐增大，变形受到限制。通过受力分析可以看出，回转支承内齿圈上驱动齿的法向力是地斗的几倍甚至十几倍。因此，打齿的主要原因是回转减速器主动齿的轴线相对于回转支承的轴线倾斜，较大的冲击载荷集中在回转支承内齿圈齿宽的上部。

3.问题解决

基于对上述原因的分析，可以得出以下解决方案

方案一:为了使挖掘机在回转传动过程中转动相对灵活，回转减速器和减速器壳体的主动小齿轮与回转支承内外圈的间隙需要“正”。但是，为了避免回转减速机的主动小齿轮与回转支承的内齿圈之间的相对倾斜，回转减速机和减速机壳体的主动小齿轮与回转支承的内外圈之间的间隙需要为“负”，即回转减速机和减速机壳体的主动小齿轮与回转支承的内外圈之间的间隙需要为“负”。回转支承齿圈的每个齿都经过分段热处理，热处理区包括正常硬度区、过渡区和软带区。回转减速器驱动的小齿对回转支承的挤压会使回转支承的内齿圈发生塑性变形，从而不会压坏内齿圈。

方案二:回转减速器原主动小齿轮为直齿轮，主动小齿轮改进为鼓形齿轮:轴向直径不相等，呈上小下大的状态，齿轮底部至顶部有半径为R的圆弧形状。锥形圆弧齿轮的形状，在冲击或重载荷下，当回转减速器驱动的小齿轮相对回转支承倾斜时，齿轮在啮合过程中可以平滑过渡，不会造成回转支承的内齿圈因较大的侧向挤压力而局部断裂。

4.结论。

对于分段热处理的回转支承齿圈，当回转减速器驱动的小齿中心线与回转支承中心线在软带区相对倾斜时，回转减速器驱动的小齿对回转支承的挤压会使回转支承齿圈发生塑性变形，从而不会压坏齿圈。可以有效减少打牙的发生。

与直的主动小齿轮相比，当回转减速器的主动小齿轮在冲击或重载下相对于回转支承倾斜时，这样的锥形弧形齿轮在啮合过程中可以平稳传动。轴承与回转支承内、外齿圈之间的间隙不会造成回转减速器主动小齿轮中心线相对回转支承中心线倾斜，从而造成回转支承内齿圈的横向压溃。