Зубчатая передача шаровой мельницы

Подробное описание, процесс изготовления и проверки зубчатых передач шаровых мельниц

I. Функции и конструктивные особенности зубчатых передач шаровых мельниц

• Высокая прочность и износостойкость: Поверхность зуба должна иметь достаточную твердость (≥240HBW после закалки и отпуска), чтобы противостоять износу, в то время как тело зуба должно обладать хорошей вязкостью (ударной вязкостью ≥40 Дж/см²), чтобы выдерживать удары при зацеплении;

• Высокоточная сетка: Ошибки профиля зубьев должны контролироваться в пределах 7-го класса по ГБ/T 10095, обеспечивая площадь контакта с шестерней (≥50% по высоте зуба, ≥60% по длине зуба);

• Структурная устойчивость: Крупногабаритные зубчатые передачи (диаметром ≥3 м) часто имеют разъемную конструкцию (2–4 сегмента) для удобства транспортировки и монтажа. Сопрягаемые поверхности должны обеспечивать точность позиционирования (радиальное смещение ≤0,1 мм).

II. Процесс изготовления зубчатых передач шаровой мельницы (на примере зубчатых передач из стали 42CrMo)

1. Подготовка заготовки (кованая сталь)

• Сырье: выбираются листы или поковки из стали 42CrMo толщиной ≥100 мм, состав которых подтверждается спектральным анализом (C 0,38-0,45%, Кр 0,9-1,2%, Мо 0,15-0,25%);

• Ковка/резка:

• Цельная ковка: нагрев до 1100–1150°C, ковка в кольцевые заготовки на гидравлическом прессе (для диаметров ≤5 м). После ковки нормализация (860°C×3 ч, охлаждение на воздухе) для снятия напряжений и снижения твёрдости до 200–230 HBW;

• Раздельная резка: Крупногабаритные зубчатые колеса разрезаются на сегменты (например, 2 сегмента) с припуском на обработку 10–15 мм. Поверхности стыка фрезеруются плоскими (плоскостность ≤0,05 мм/м).

2. Черновая обработка и сборка (разрезные шестерни)

• Грубая обработка: Вертикальные токарные станки с ЧПУ обрабатывают наружную окружность, внутреннее отверстие и торцевые поверхности, оставляя припуск на шлифование 5–8 мм для внутреннего отверстия;

• Позиционирование сборки: Закрепить сегментированные заготовки установочными штифтами и болтами (предварительная нагрузка болтов ≥800 Н·м) так, чтобы отклонение окружности на стыках составляло ≤1 мм;

• Грубое зубофрезерование: Грубо нарезать профили зубьев на зубофрезерном станке, оставив припуск на чистовую обработку 3–5 мм (включая компенсацию деформации после закалки и отпуска).

3. Закалка и отпуск (ключевой процесс)

• Нагрев до 840–860 °C, охлаждение в масле после изоляции (закалка), затем отпуск при 580–620 °C в течение 4 ч (высокотемпературный отпуск). Конечная твёрдость 250–280 HBW, обеспечивающая прочность на разрыв ≥800 МПа;

• 100% ультразвуковой контроль (УЗК) после закалки и отпуска (в соответствии с Дж. Б./T 4730.3 Оценка II), без допуска трещин и сколов.

4. Чистовая обработка

• Получистовая токарная обработка: Обработать соединительные поверхности, внутреннее отверстие и опорные торцевые поверхности, оставив припуск на шлифование 2–3 мм;

• Прецизионная зубофрезерная обработка: Зубофрезерные станки с ЧПУ обрабатывают профили зубьев, контролируя отклонение шага до ±0,05 мм и погрешность направления зубьев до ≤0,03 мм/100 мм;

• Бурение: Отверстия под болты для сборки машины (диаметр φ30–φ60 мм) с позиционным допуском ±0,1 мм и совокупной погрешностью расстояния между отверстиями ≤0,2 мм;

• Шлифование: Отшлифуйте внутреннее отверстие (допуск IT7) и опорные торцевые поверхности (перпендикулярность ≤0,02 мм/100 мм), чтобы обеспечить точность посадки на фланец цилиндра.

5. Обработка поверхности и сборка

• Поверхности зубьев подвергнуты пескоструйной обработке (шероховатость Ра12,5мкм) и покрыты антикоррозийным грунтом; необработанные поверхности окрашены верхним слоем (общая толщина ≥100мкм);

• При сборке разъемных шестерен на месте необходимо проверить зазоры в соединениях щупами (зазор ≤0,05 мм). После затяжки болтов повторно измерить радиальное биение зубчатого венца (≤0,1 мм).

III. Процесс проверки зубчатых передач шаровых мельниц

1. Проверка сырья и заготовок

• Химический состав: Спектральный анализ подтверждает допустимое содержание Кр и Мо в 42CrMo;

• Качество поковок: Макроструктурный контроль поковок (метод травления) не выявил усадки и пористости (степень ≤2). Испытания на растяжение подтвердили предел текучести ≥600 МПа.

2. Контроль термообработки

• Испытание на твердость: твердомер по Бринеллю измеряет твердость поверхностей и сердцевин зубьев (250–280HBW) с отклонением однородности ≤30HBW;

• Металлографическая структура: Образцы содержат закаленный сорбит (класса ≤3) без сетчатых карбидов.

3. Проверка точности профиля зуба

• Испытание измерительного центра зубчатых передач:

• Суммарная погрешность шага ≤0,15 мм (для шестерен диаметром 5 м), индивидуальное отклонение шага ±0,03 мм;

• Общее отклонение профиля ≤0,08 мм, погрешность направления зуба ≤0,05 мм/100 мм;

• Радиальное биение: Тестер биения зубчатых колес измеряет радиальное биение зубчатого кольца (≤0,1 мм).

4. Окончательная проверка готовой продукции

• Точность сборки: После сборки разъемных шестерен лазерные трекеры определяют общую круглость (≤0,15 мм);

• Испытание на зацепление: Испытания на зацепление с образцами шестерен (работа в течение 2 часов без нагрузки) показывают наличие пятен контакта и отсутствие аномального шума;

• Качество внешнего вида: капиллярный контроль (КП) галтелей корней зубов (R≥3 мм) не выявил трещин и заусенцев (глубина ≤0,5 мм).