活塞环主要分为气环和油环两种。
活塞环的作用
气环的作用是保证气缸与活塞间的密封性,防止漏气,并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁,由冷却水带走;油环起布油和刮油的作用,下行时刮除气缸壁上多余的机油,上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。这样既可以防止机油窜入气缸中燃烧掉,又可以减少活塞与气缸壁的摩擦阻力。此外,油环还能起到辅助封气的作用。
活塞环的工作条件及性能要求
活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用,温度较高(尤其是,温度可达600K)。活塞环在气缸内做高速运动,加上高温下部分机油出现变质,使活塞环的润滑条件变差,难以保证液体润滑,磨损严重。因此,要求活塞环弹性好,强度高、耐磨损。
活塞环的间隙
活塞环会在发动机运转过程中与高温气体接触发生热膨胀现象,而周期性的往复运动又使其出现径向胀缩变形。因此,为了保证正常的工作,活塞环在气缸内应该具有以下间隙。
d—活塞环内径;B—活塞环宽度
■ 端隙又称开口间隙,是指活塞环在冷态下装入气缸后,该环在上止点时,环的两端头之间的间隙。一般为0.25~0.50mm。
■ 侧隙又称边隙,是指活塞环装入活塞后,其侧面与活塞环槽之间的间隙。第道环因为工作温度高,间隙较大,一般为0.04~0.10mm;其他环一般为0.03~0.07mm。油环侧隙比气环小。
■ 背隙是指活塞环装入气缸后,活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙,一般为0.50~1.00mm。油环背隙较气环大,有利于增大存油间隙,不锈钢螺旋叶片生产厂家,便于减压泄油。
活塞环的泵油作用
由于侧隙和背隙的存在,当发动机工作时,活塞环便产生了泵油作用。其原因是,活塞下行时,活塞环靠在环槽的上方,活塞环从缸壁上刮下来的机油充入环槽下方;当活塞上行时,活塞环又靠在环槽的下方,同时将机油挤压到环槽上方。如此反复运动,就将缸壁上的机油泵入燃烧室。由于活塞环的泵油作用,使机油窜入燃烧室,会使燃烧室内形成积炭和增加机油消耗,并且还可能在环槽(尤其是第道气环槽)中形成积炭,使环卡死,失去密封作用,甚至折断活塞环。
气 环
■ 气环的密封机理
活塞环有一个切口,且在自由状态下不是圆环形,其外形尺寸比气缸的内径大些,因此,它随活塞一起装入气缸后,便产生弹力而紧贴在气缸壁上。
活塞环在燃气压力作用下,压紧在环槽的下端面上,于是燃气便绕流到环的背面,并发生膨胀,其压力下降。同时,燃气压力对环背的作用力使活塞环更紧地贴在气缸壁上。压力已有所降低的燃气,从第道气环的切口漏到第二道气环的上平面时,又把这道气环压贴在第二环槽的下端面上,于是,燃气又绕流到这个环的背面,再发生膨胀,其压力又进一步降低。
如此继续进行下去,从***后一道气环漏出来的燃气,其压力和流速已经大大减小,因而泄漏的燃气量也就很少了。因此,为数很少的几道切口相互错开的气环所构成的“迷宫式”封气装置,就足以对气缸中的高压燃气进行有效的密封。
气环的断面形状及各环间隙处的气体压力
■ 气环的切口
气缸内的燃气漏入曲轴箱的主要通路是活塞环的切口,因此,切口的形状和装入气缸后的间隙大小对于漏入曲轴箱的燃气量有一定的影响,切口间隙过大,则漏气严重,使发动机功率减小;间隙过小,活塞环受热膨胀后就有可能卡死或折断。切口间隙值一般为0.25~0.8mm。第道气环的温度,因而其切口间隙值。
气环的切口形状
直角形切口工艺性好;阶梯形切口的密封性好,但工艺性较差;斜口形切口,斜角一般为30°或45°,其密封作用和工艺性均介于前两种之间,但其锐角部位在套装入活塞时容易折损;图中(d)为二冲程发动机活塞环的带防转销钉槽的切口,压配在活塞环槽中的销钉,是用来防止活塞环在工作中绕活塞中心线转动的。
■ 气环断面形状
气环的断面形状
■ 矩形环的优点是结构简单、制造方便、散热性好、废品率低;缺点主要是有泵油作用,容易造成机油消耗量过大并有可能形成燃烧室积炭。另外,矩形环的刮油性、磨合性及密封性较差,现代汽车基本不采用。
■ 锥面环的优点是与气缸壁的接触为线接触,密封和磨合性能较好,刮油作用明显,容易形成油膜以改善润滑;缺点是传热性能较差。锥面环主要应用在除第道环外的其他环。
■ 扭曲环是当代汽车发动机广泛应用的一种活塞环,主要是因为扭曲环除具有锥面环的优点之外,还能减小泵油作用,减轻磨损、提高散热性能。安装扭曲环时应特别注意:内圆切槽向上,外圆切槽向下,不能装反。
■ 梯形环的主要优点是能把沉积在环槽中的结焦挤出,从而避免了活塞环被黏结而出现折断,同时其密封性能优越,使用寿命长;缺点主要是上下两端面的精磨工艺较复杂。梯形环在热负荷较大的柴油发动机上使用较多。
■ 桶面环的优点是活塞的上下行程都可以形成楔形油膜以改善润滑,对活塞在气缸内摆动的适应性好,接触面积小,有利于密封;缺点是凸圆弧面加工困难,多用于强化柴油发动机的第道环。
油 环
油环分为普通油环和组合油环两种。
普通油环是用合金铸铁制造的。其外圆面的中间切有一道凹槽,在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狭缝。油环上唇的上端面外缘一般均有倒角,可以使油环向上运动时能够形成油楔。机油可以把油环推离气缸壁,从而易于进入油环的切槽内。下唇的下端面外缘不倒角,这样向下刮油能力较强。鼻式油环和双鼻式油环的刮油能力更强,但加工较困难。
油环及其刮油作用
油环的断面形状
对于由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成的组合式油环,轴向衬环夹装在第二、第三刮油片之间,径向衬环使三个刮油片压紧在气缸壁上。这种油环的优点是,片环薄,对气缸壁的比压(单位面积上的压力)大,因而刮油作用强;三个刮油片是各自***的,故对气缸的适应性好;重量轻;回油通路大。因此,组合油环在高速发动机上得到较广的应用。其缺点是制造成本高(片环的外表面必须镀铬,否则滑动性不好)。
齿轮,被公认为是工业化的一种标志,齿轮制作水平直接影响到机械产品的功能和质量。本文从齿轮制作在工业中重要意义动身,着重介绍了齿轮加工工艺、光滑技能的蕞新开展情况,以及齿轮加工用光滑介质的技能要求和挑选办法。
1 导言
众所周知,齿轮传动是近代机器中***常见的一种机械传动,是机械产品的重要根底零部件。它与其他机械传动方式(链传动、带传动、液压传动等)传动相比,具有功率范围大、传动功率高、传动经确、运用寿数长等特色。因而,它已成为许多机械产品不行缺少的传动部件,也是机器中所占比重蕞大的传动方式。
齿轮的设计与制作水平将直接影响到机械产品的功能和质量,例如,在现代蓬勃的轿车工业中,一般每辆轿车中有18~30个齿部,齿轮的质量直接影响轿车的噪声、平稳性及运用寿数。齿轮的加工技能和设备一般极大的影响了工业范畴中所能达到的蕞高制作水平,现代工业兴旺的******如美国、德国和日本等也是齿轮加工技能和设备的制作强国。因而,齿轮在工业开展中的位置一向比较突出,被公认为是工业化的一种标志。从这个视点来看,重视齿轮的***加工技能和开展趋势具有极其重要意义。
2 齿轮加工技能的新开展
一般来说,齿轮制作工艺进程包含资料制备、齿坯加工、切齿、齿面热处理和齿面精加工等五个阶段。齿形加工和热处理后的精加工是齿轮制作的要害,也反映了齿轮制作的水平。而齿轮制作工艺的开展,很大程度上表现在精度等级与出产功率的前进两方面。现在世界各国主要从齿轮加工工艺和加工设备的开展两个方面来不断地前进齿轮的制作水平。
2.1
硬齿面滚齿技能
在传统办法中,不锈钢螺旋叶片制作机器价格,齿轮的硬齿面的加工需求经过齿面的磨削加工,不锈钢螺旋叶片供应商,由于磨齿加工功率太低,加工成本过高,尤其对一些大直径,大模数的齿轮在加工上难度更大,因而从20世纪80年代起,国内外企业已逐步选用硬齿面刮削作为淬硬齿轮(40~65HRC)的半精、精加工办法。
硬齿面滚齿技能也称刮削齿加工,这种工艺,是选用一种特别的硬质合金滚刀,对渗碳淬火后齿面硬度为HRC58-62的齿轮齿面进行刮削,刮削精度可达到7级。这种办法可加工任意螺旋角、模数1~40mm的齿轮。普通精度(6~7级)硬齿面齿轮,一般选用“滚—热处理—刮削”工艺,粗、精加工在同一台滚齿机上即可完成;齿面粗糙度要求较高的齿轮,可在刮削后安排珩齿加工;对于高精度齿轮,则选用“滚—热处理—刮削—磨”工艺,用刮削作半精加工工序代替粗磨,切除齿轮的热处理变形,留下小而均匀的余量进行精磨,能够节约1/2~5/6的磨削工时,经济效益十分显着。对于大模数、大直径、大宽度的淬硬齿轮,因无相应的大型磨齿机,一般只能选用刮削加工。
硬齿面刮削蕞大的特色是出产功率要比磨齿高5-6倍,除此以外,可对热处理渗碳淬火齿轮过大的变形量进行磨齿前的修刮,不仅消除了齿轮的变形量,确保了齿轮在磨齿加工中的平稳,并且前进了磨削功率,保护了磨齿设备的精度。
选用硬齿面滚齿技能进行齿轮加工时,温度操控极为重要,由于过高的温度会使刀具磨损加快且易崩刀;因而需求经过金属加工液来冷却,一起冲走刀具和工件上的切削,前进刀具寿数和工件外表加工粗糙度。一般选用专用的油基切削液作为冷却光滑介质,如KR-C20,经过对粘度的适当操控和选用优异环保的极压抗磨剂来满意工艺中冷却、清洗和光滑等方面的要求。
2.2干切削技能
干式切削加工即无光滑切削加工,是金属切削加工的开展趋势之一。该技能在上世纪80年代即开始研究,但一向受到机床、刀具资料的限制而开展缓慢,近十几年来跟着机床设计技能、硬质合金刀具和外表涂层技能、新式套瓷刀具、工艺理论研究的开展,干式切削在大幅度提升出产功率、显着改进外表质量的一起,也使出产成本有所下降。
高速干式切削是在无冷却、光滑油剂的效果下,选用很高的切削速度进行切削加工。高速干式切削有必要选用适当的切削条件。首先,选用很高的切削速度,尽量缩段刀具与工件间的接触时刻,再用紧缩空气或其他类似的办法移去切屑,以操控工作区域的温度。实践证明,当切削参数设置正确时,切削发生的热量80%可被切屑带走。
高速干式切削法不仅使机床结构紧凑,并且极大地改进了加工环境和下降了加工费用。在齿轮加工中,为进一步延伸刀具寿数、前进工件质量,可在齿轮干式切削进程中,每小时运用10~1000ml光滑油进行微量光滑。这种办法发生的切屑能够认为是干切屑,工件的精度、外表质量和内应力不受微量光滑油的幅面影响,还能够用自动操控设备进行进程监测。
据资料显示,美国、日本、德国等兴旺***选用干式切削的总成本是传统切削工艺的70%左右。据美国企业的统计,在会集冷却加工体系中,切削液占总成本的14%~16%,而刀具成本只占2%~4%。据测算,假如20%的切削加工选用干式加工,总的制作成本可下降1.6%。干切技能的优势还表现在零件外表质量的前进和几许精度的改进。国外资料表明,干切工艺的工件外表粗糙度值能够下降40%左右,除此之外,干式切削对于资源和环境的重要意义也是显而易见的。德国在高速干式切削范畴中处于令先位置,现有8%左右的企业选用干式切削,这预示着高速干式滚齿技能将是未来齿轮加工开展的一个方向。
能够预见,国内涵滚齿、插齿、成型磨等加工范畴选用干式切削技能将***潜力,跟着齿轮机床、齿轮资料、齿轮刀具、加工工艺的前进,代替传统工艺只是时刻问题。
2.3
齿轮的无屑加工
与滚齿、插齿、剃齿和磨齿等传统的齿轮齿形成形方式不同,齿轮的无屑加工办法是运用金属的塑性变形或粉末烧结使齿轮的齿形部分终究成形或前进齿面质量的。该办法能够分为工件在常温下进行加工的冷态成形和把工件加热到1000℃左右进行加工的热态成形两类。前者包含冷轧、冷锻等;后者包含热轧、精细模锻、粉末冶金等。
无屑加工齿轮能够使资料运用率从切削加工的40~50%前进到80~95%以上,出产率也可成倍增长。但因受模具强度的限制,安阳不锈钢螺旋叶片,现在一般只能加工模数较小的齿轮或其他带齿零件,一起对精度要求较高的齿轮,在用无屑加工成形后仍需求运用切削加工***终精整齿形。无屑加工齿轮需求选用专用的工艺配备,初始***较大,只要在出产批量较大时(一般达万件以上)才干显着下降出产成本。
1 齿轮资料的选取
齿轮资料的挑选是至关重要的环节,现在在通用普遍的齿轮才有以下几种:
1.1 钢
钢的性质耐冲击、耐性好,外表经过特定的热处理后大大提升其的硬度,为***适用制作齿轮的资料。
1.2 锻钢
合金钢依据所含金属的成分及功能,可分别使资料的耐性、耐冲击、耐磨及抗胶合的功能等取得进步,也可经过热处理或化学热处理改善资料的力学功能及进步齿面的硬度。所以对于既是高速、重载又要求尺度小、质量小的航空用齿轮,就都用功能优良的合金钢来制作。
1.3 铸铁
铸钢耐磨性比较好,故用于大型的齿轮。
1.4 非金属
非金属资料能够大大地降低齿轮传动进程中的噪音,但缺点也比较明显,耐磨性较差,只适用于部分传动齿轮。
2 机械加工工艺
2.1 粗 / 精车
车削加工的本质就是依照零件图纸的尺度要求,在确保尺度质量合格的情况下,确保切切削***性、稳定性、安全性。在进行精车加工的进程中,咱们有必要了解留意以下几点:刀具的选取、切削途径及参数的设定、产品质量。
2.2 滚齿
滚切齿轮属于展成法,可将看作无啮合间 隙的齿轮与齿条传动。当滚齿旋转一周时,相当于齿条在法向移动一个刀齿,滚刀的接连传动,犹如一根无限长的齿条在接连移动。当滚刀与滚齿坯间严格依照齿轮于齿条的传动比强制啮合传动时,滚刀刀齿在一系列方位上的包络线就形成了工件的渐开线齿形。随着滚刀的笔直进给,即可滚切出所需的渐开线齿廓。
2.3 热处理
热处理是指资料在固态下,经过加热、保温文冷却的手段,以取得预期安排和功能的一种金属热加工工艺。
2.4 磨齿
利用磨齿机对齿轮的轮齿进行磨削加工的进程叫做磨齿。分为圆柱形齿轮的内齿磨削和外齿磨削;圆柱斜齿轮的内齿磨削和外齿磨削,以及伞齿轮的磨削。 磨齿机,是一种齿轮精加工用的金属切削机床。用砂轮作为刀具来磨削现已加工出的齿轮齿面,用以进步齿轮精度和外表光洁度,这种加工办法称为“磨齿”。适用于精加工淬火后硬度较高的钢料齿轮。是一种齿轮精加工用的金属切削机床。用砂轮作为刀具来磨削现已加工出的齿轮齿面,用以进步齿轮精度和外表光洁度,这种加工办法称为“磨齿”。适用于精加工淬火后硬度较高的钢料齿轮。
2.5 磨锥面/磨内孔
经过磨床进行外表或内孔进行加工,也包括珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等设备。
2.6 安装
安装是一个汉语词语,指将零件按规则的技能要求组装起来,并经过调试、查验使之成为合格产品的进程,安装始于安装图纸的规划。.产品都是由若干个零件和部件组成的。依照规则的技能要求,将若干个零件接组成部件或将若干个零件和部件接组成产品的劳动进程,称为安装。前者称为部件安装,后者称为总安装
3 工艺挑选
3.1 资料挑选
3.1.1 轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮
选用中碳钢,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等钢制作,常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮,正火硬度HBS160~200,一般调质硬度HBS200~280。因硬度适中,精切齿廓可在热处理后 进行,工艺简单,成本低。齿面硬度不高则易于磨合,但承载才能也不高。这种齿轮主要用于规范系列减速箱齿轮、冶金机械、中载机械和机床中的一些次要齿轮。
3.1.2 中载、中速、接受必定冲击载荷、运动较为平稳的齿
选用中碳钢或合金调质钢,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等钢,也可选用55Tid、60Tid等低淬透性钢。其终究热处理选用高频或中频淬火及低温回火,制成硬齿面齿轮,可达齿面硬度HRC50~55,齿轮心部坚持正火或调质状况,具有较好的耐性。因为感应加热外表淬火的齿轮变形小,若精度要求不高(如7级以下),可不用再磨齿。机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。对外表硬化的齿轮,应留意控制硬化层深度及硬化层沿齿廓的合理散布。
3.1.3 重载、高速或中速,且受较大冲击载荷的齿轮
选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等钢。其热处理选用渗碳、淬火、低温回火,齿轮外表取得HRC58~63的高硬度,因淬透性较高,齿轮心部有较高的强度和耐性。这种齿轮的外表耐磨性、抗皮劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击才能都比外表淬火的齿轮高,精度要求较高时,***终一般要安排磨削。它适用于工作条件较为恶劣的轿车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。碳氮共渗与渗碳相比,热处理变形小,生产周期短,力学功能高,而且还应用于中碳钢或中碳合金钢,所以许多齿轮可用碳氮共渗来替代渗碳工艺。内燃机坦克、飞机上的变速齿轮的负载和工作条件比轿车的更重、更恶劣,要求资料的功能更高,应选用含合金元素高的合金渗碳钢,以取得更高的强度和耐磨性。
3.1.4 精细传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮(如内齿轮)
主要要求精度高,热处理变形小,宜选用氮化钢,如35CrMo、38CrMoAlA等钢。热处理选用调质及氮化处理,氮化后齿面硬度高达HV850~1200(相当于HRC65~70),热稳定性好(在500~550℃仍能坚持高硬度),并有必定的抗蚀性。其缺点是硬化薄,不耐冲击,故不适用于载荷频频变动的重载齿轮,而多用于载荷平稳、光滑杰出的精细传动齿轮或磨齿困难的内齿轮。近年来,因为软氮化和离子氮化工艺的开展,使工艺周期缩短,选用钢种变宽,选用氮化处理的齿轮逐步广泛。
3.2 车铣加工
3.2.1 车铣设备
数控车床是一种***的加工设备,能够对齿轮的轴向/径向尺度进行粗加工与精加工.
3.2.2刀具类型
在进行数控车削的进程中,咱们需求有几大要素需求掌握,刀具的挑选、工装的承认、切削参数的设定。其间***重要的环节就是刀具挑选。在挑选车削刀具的进程中需考虑刀具的原料、赶紧方法、刀杆形状、刀片形状、刀片后角、刀杆方向、内切圆直径、刀片切削刃长等。刀具类型一般取决于加工工件区域的不同,加工内孔一般运用镗孔刀。加工工件外圆尺度一般运用惯例外圆车刀;加工槽的进程中一般运用特种成型刀具。
3.2.3刀具装夹
快速松开的赶紧方法能够削减换刀时间,刚性赶紧的方法能够削减振动、延常刀具寿命。
3.3 滚齿加工
滚齿设备是一种进行齿轮成型的设备,滚刀是加工进程中的重中之重,常用的加工外啮合支撑和斜齿圆柱齿轮的刀具。加工时,滚刀相当于一个螺旋角很大的螺旋齿轮,其齿数即为滚刀的头数,工件相当于另一个螺旋齿轮,互相依照一对螺旋齿轮空间啮合,以固定的速比旋转,由依次切削的各相邻方位的刀齿齿形。刀转一转﹐齿轮绕自身轴线转过一个齿﹔多头滚刀转一转﹐齿轮转过的齿数与滚刀头数持平。值得说明的一点是用硬质合金制作滚刀﹐能够明显进步切削速度和切齿效率。全体硬质合金滚刀已在钟表和仪器制作工业中广泛地用于加工各种小模数齿轮.
3.4热处理
对工件外表进行强化的金属热处理工艺。它广泛用于既要求表层具有高的耐磨性、抗皮劳强度和较大的冲击载荷,又要求全体具有杰出的塑性和耐性的零件,如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。外表热处理分为外表淬火和化学热处理两大类。
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