柴油机传动装置齿轮盐浴软氮化工艺的研究
|
摘要
本文通过对传动装置齿轮的现状及存在的问题进行分析，引出了本文的选题依据及立项意义。针对齿轮的结构特点、设计原则、失效形式及各种破损实例，指出了当前提高齿轮表面疲劳寿命的最有效方法。本文在对齿轮表面强化工艺的探讨中选择了盐浴软氮化处理工艺，并通过正交试验法优选了最佳处理工艺。本文同时对软氮化中间齿轮的齿面接触强度、齿根弯曲强度及疲劳寿命进行了理论计算，并与接触疲劳试验结果进行比较，从中找出理论值与模拟试验之间的内在联系，为盐浴软氮化处理工艺齿轮延长使用寿命提供理论依据，为实际装车运用考核做技术准备。
试验结果表明：盐浴软氮化工艺具有处理温度低、时间短、操作简单、处理后无需加工等特点，可以带来一定的经济效益；盐浴软氮化工艺处理后几乎无变形，具有合适的表面硬度及硬度梯度，可以明显工件的耐磨性、耐蚀性和疲劳强度，可用于齿轮的表面强化处理；经对软氮化处理工艺的表面可靠性设计，在理论上此工艺对疲劳寿命提高显著。
Through analyzing actuality and present problems of transmission gear on diesel engine, educed the significations of selecting subject. Due to structure peculiarity, design principle, failure form and worn examples, pointed a better method to delay fatigue life of gear surface. After researching hardening technology of gears surface, selecting soft nitrding treatment technology in fused salt. Through direct cross testing method, optimized a better treatment technology. At moment calculating fatigue life of intermediate gears after they were treated by soft nitriding treating technology, compared to testing results and found relation between theory calculation values and fatigue testing. This subject offered a theory basis for delay fatigue life of soft nitriding gears, and did technological prepare for locomotive of loading the gears running on railway.The testing results make know: a) soft nitriding treating technology in fused salt had advantages in following: its treating temperature is lower, time is short, operating is sample, no need machining after treating; b) after treating hardly deform, were to suitable surface hardness and grads, increased wearable peculiarity, corrode-resistant characteristic and fatigue intensity, may use to strengthen surface of gears; c) though reliability design for gear surface after soft nitriding in fused salt, the fatigue life of gear was increased observably.
试验结果表明：盐浴软氮化工艺具有处理温度低、时间短、操作简单、处理后无需加工等特点，可以带来一定的经济效益；盐浴软氮化工艺处理后几乎无变形，具有合适的表面硬度及硬度梯度，可以明显工件的耐磨性、耐蚀性和疲劳强度，可用于齿轮的表面强化处理；经对软氮化处理工艺的表面可靠性设计，在理论上此工艺对疲劳寿命提高显著。
Through analyzing actuality and present problems of transmission gear on diesel engine, educed the significations of selecting subject. Due to structure peculiarity, design principle, failure form and worn examples, pointed a better method to delay fatigue life of gear surface. After researching hardening technology of gears surface, selecting soft nitrding treatment technology in fused salt. Through direct cross testing method, optimized a better treatment technology. At moment calculating fatigue life of intermediate gears after they were treated by soft nitriding treating technology, compared to testing results and found relation between theory calculation values and fatigue testing. This subject offered a theory basis for delay fatigue life of soft nitriding gears, and did technological prepare for locomotive of loading the gears running on railway.The testing results make know: a) soft nitriding treating technology in fused salt had advantages in following: its treating temperature is lower, time is short, operating is sample, no need machining after treating; b) after treating hardly deform, were to suitable surface hardness and grads, increased wearable peculiarity, corrode-resistant characteristic and fatigue intensity, may use to strengthen surface of gears; c) though reliability design for gear surface after soft nitriding in fused salt, the fatigue life of gear was increased observably.
引文
[1] 铁道部大连机车车辆工厂编．东风4型内燃机车．1993．8
[2] 中国铁路机车车辆工业科学技术协会编．铁路机车车辆制造新技术．中国铁道出版社，2000．6
[3] 周克印等．基于疲劳寿命计算疲劳状态诊断方法研究．理化检验—物理分册，2002(10) Vol．38，P427-430
[4] 金建宏．氮化齿轮轴断裂失效分析．新技术新工艺，2002(8)，P32-33
[5] 金属材料与热处理译丛编译委员会编．齿轮热处理(1)．上海：上海市科学技术编译馆出版，1965．8
[6] 吴轮中编著．机械构件的热处理设计．上海：上海科学技术文献出版社，1987．10
[7] 齿轮热处理编译组译．齿轮热处理译文集．北京：国防工业出版社，1980．2
[8] Osgood C C著．李寿同、仇仲翼译．疲劳设计[M]．北京：科学出版社，1982
[9] 程军红等．解决齿轮断裂问题的有效方法．机械传动，2002(3)，P52-53
[10] 韩琦．150系列柴油机零件的材料、硬度和渗层深度的规范化．
[11] 王福民．内燃机零部件试验．天津：天津科学技术出版社，1991．1
[12] 王剑彬等．具有可靠度约束的行星齿轮传动的稳健优化设计．机械传动，2002(1)，P31-32
[13] 赵菊初．渐开线齿轮点蚀成因新释．机械设计，2002(7)，P38-42
[14] 夏延秋等．摩擦系数对齿轮接触疲劳寿命的影响．机械传动，2002(1)，P48-49
[15] 邵冶群等．齿面硬度对煤机低速重载齿轮磨损性能的影响．机械传动，2002(2)，P57-58
[16] 王庆驹．热处理盐浴及有关介质化学分析法．机械工业出版社，1994．12
[17] 龚桂义等．渐开线圆柱齿轮强度计算与结构设计．机械工业出版社，1986．2
[18] 徐滨士等．表面工程的理论与技术．国防工业出版社，1999．8
[19] 李天才等编．齿轮热处理变形问题的探讨．国防工业出版社，1965
[20] 上海船用柴油机研究所．内燃机零部件结构设计可靠性译文集，1991．10
[21] 丁得刚．论硬齿面硬化层深度的确定．金属热处理
[22] 胡以正等．LTC-1复合化学热处理的组织、性能和应用的研究
[23] Mullcr J．盐浴渗氮及有关工艺之现状及其在世界各国的应用．赠阅资料
[24] 安陀兹基．齿轮传动的计算[M]．机械工业出版社，1958
[25] 范垂初．齿轮强度和试验[M]．机械工业出版社，1979
[26] 丁霍林．摩擦学原理．机械工业出版社，1981
[27] 赵菊初．渐开线直齿圆柱齿轮胶合承载能力的计算[J]．机械设计，2001(11)，P29-33
[28] [西德]H．梅梯格著．高速内燃机设计．机械工业出版社，1981．12
[29] 朱孝录．齿轮轮齿随机断裂现象．机械传动．，1999(1)
[30] 赵世柯等．直齿轮“渗碳-温挤”渗碳层厚度分布模型．材料科学与工艺，2002(6)，P175-178
[31] 傅乐荣等．离子氮碳共渗在柴油机气缸套和活塞环上的应用．金属热处理，2002(6)27，P38-39
[32] 唐电等．中国古代的钢铁渗碳和渗氮技术．金属热处理，2002(8)27，P50-52
[33] 吴兆汉等编．内燃机设计．北京：北京理工大学出版社，1990．4
[34] 贾厚雨．20CrMnMo钢中心楔块的渗碳与氢脆．金属热处理，2002(8)27，P57-59
[35] 徐滨士等．表面工程的进展．金属热处理，2002(7)27，P1-3
[36] 张国栋．8620H钢齿轮锻件的正火处理．金属热处理，2002(7)27，P53-55
[37] ASM，Metals Handbook 8~(th) Edition，V. 10，1975
[38] 《正交试验法》编写组．正交试验法．国防工业出版社．1976
[39] 廖永平、严擎宇．正交试验法在机械工业中的应用．中国农业机械出版社．1984
[40] 大连机车车辆厂．东风4D型内燃机车1．内部资料．2000(11)
[41] 齿轮手册编委会．齿轮手册．机械工业出版社．1990(11)
[2] 中国铁路机车车辆工业科学技术协会编．铁路机车车辆制造新技术．中国铁道出版社，2000．6
[3] 周克印等．基于疲劳寿命计算疲劳状态诊断方法研究．理化检验—物理分册，2002(10) Vol．38，P427-430
[4] 金建宏．氮化齿轮轴断裂失效分析．新技术新工艺，2002(8)，P32-33
[5] 金属材料与热处理译丛编译委员会编．齿轮热处理(1)．上海：上海市科学技术编译馆出版，1965．8
[6] 吴轮中编著．机械构件的热处理设计．上海：上海科学技术文献出版社，1987．10
[7] 齿轮热处理编译组译．齿轮热处理译文集．北京：国防工业出版社，1980．2
[8] Osgood C C著．李寿同、仇仲翼译．疲劳设计[M]．北京：科学出版社，1982
[9] 程军红等．解决齿轮断裂问题的有效方法．机械传动，2002(3)，P52-53
[10] 韩琦．150系列柴油机零件的材料、硬度和渗层深度的规范化．
[11] 王福民．内燃机零部件试验．天津：天津科学技术出版社，1991．1
[12] 王剑彬等．具有可靠度约束的行星齿轮传动的稳健优化设计．机械传动，2002(1)，P31-32
[13] 赵菊初．渐开线齿轮点蚀成因新释．机械设计，2002(7)，P38-42
[14] 夏延秋等．摩擦系数对齿轮接触疲劳寿命的影响．机械传动，2002(1)，P48-49
[15] 邵冶群等．齿面硬度对煤机低速重载齿轮磨损性能的影响．机械传动，2002(2)，P57-58
[16] 王庆驹．热处理盐浴及有关介质化学分析法．机械工业出版社，1994．12
[17] 龚桂义等．渐开线圆柱齿轮强度计算与结构设计．机械工业出版社，1986．2
[18] 徐滨士等．表面工程的理论与技术．国防工业出版社，1999．8
[19] 李天才等编．齿轮热处理变形问题的探讨．国防工业出版社，1965
[20] 上海船用柴油机研究所．内燃机零部件结构设计可靠性译文集，1991．10
[21] 丁得刚．论硬齿面硬化层深度的确定．金属热处理
[22] 胡以正等．LTC-1复合化学热处理的组织、性能和应用的研究
[23] Mullcr J．盐浴渗氮及有关工艺之现状及其在世界各国的应用．赠阅资料
[24] 安陀兹基．齿轮传动的计算[M]．机械工业出版社，1958
[25] 范垂初．齿轮强度和试验[M]．机械工业出版社，1979
[26] 丁霍林．摩擦学原理．机械工业出版社，1981
[27] 赵菊初．渐开线直齿圆柱齿轮胶合承载能力的计算[J]．机械设计，2001(11)，P29-33
[28] [西德]H．梅梯格著．高速内燃机设计．机械工业出版社，1981．12
[29] 朱孝录．齿轮轮齿随机断裂现象．机械传动．，1999(1)
[30] 赵世柯等．直齿轮“渗碳-温挤”渗碳层厚度分布模型．材料科学与工艺，2002(6)，P175-178
[31] 傅乐荣等．离子氮碳共渗在柴油机气缸套和活塞环上的应用．金属热处理，2002(6)27，P38-39
[32] 唐电等．中国古代的钢铁渗碳和渗氮技术．金属热处理，2002(8)27，P50-52
[33] 吴兆汉等编．内燃机设计．北京：北京理工大学出版社，1990．4
[34] 贾厚雨．20CrMnMo钢中心楔块的渗碳与氢脆．金属热处理，2002(8)27，P57-59
[35] 徐滨士等．表面工程的进展．金属热处理，2002(7)27，P1-3
[36] 张国栋．8620H钢齿轮锻件的正火处理．金属热处理，2002(7)27，P53-55
[37] ASM，Metals Handbook 8~(th) Edition，V. 10，1975
[38] 《正交试验法》编写组．正交试验法．国防工业出版社．1976
[39] 廖永平、严擎宇．正交试验法在机械工业中的应用．中国农业机械出版社．1984
[40] 大连机车车辆厂．东风4D型内燃机车1．内部资料．2000(11)
[41] 齿轮手册编委会．齿轮手册．机械工业出版社．1990(11)