ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ВИГОТОВЛЕННЯ ЗУБЧАТИХ ПЕРЕДАЧ В ЕНЕРГОМАШИНОБУДУВАННІ

Abstract

Розвиток сучасного енергомашинобудування йде по лінії неперервного підвищення швидкостей, коефіцієнта корисної дії і потужностей агрегатів. Зубчасті передачі та редуктори є відповідальними частинами сучасних механізмів і займають важливе місце в вітчизняному енергомашинобудуванні. Міцність і зносостійкість зубчастих передач, крім конструктивних факторів, залежить і від технологічних прийомів обробки. Заключним етапом виготовлення таких коліс є операція зубошліфування. В процесі зубошліфовання в тонкому поверхневому шарі відбуваються складні термомеханічні процеси. В результаті короткочасного нагрівання до високих температур в такому поверхневому шарі виникають структурні перетворення, прижоги, а в деяких випадках навіть мікро і макротріщіни. Крім того, мають місце випадки виготовлення зубчастих коліс з прихованими дефектами шліфування (наприклад, появлення в поверхневому шарі зубів великих розтягуючи напруг), що знижує ресурс роботи, а в окремих випадках викликає поломку зубів в умовах експлуатації. Розробка ефективних заходів по забезпеченню якості поверхневого шару на операції зубошліфування багато в чому залежить від можливості прогнозування (або розрахунку) температур і залишкових напружень по глибині цементованного шару зубів. Запропоновано методику розрахунку внутрішніх залишкових напружень виникаючих при зубошліфуванні коліс з цементуємих сталей. На основі виконаних розрахунків і експериментів запропоновані і обгрунтовані шляхи підвищення якості виготовлення робочих поверхонь зубчастих передач, що застосовуються в агрегатах теплових і атомних електростанцій.

Развитие современного энергомашиностроения идет по линии непрерывного повышения скоростей, коэффициента полезного действия и мощности агрегатов. Зубчатые передачи и редукторы являются ответственными частями современных механизмов и занимают важное место в отечественном энергомашиностроении. Прочность и износостойкость зубчатых передач, помимо конструктивных факторов, в большой степени зависит и от технологических приемов обработки. Заключительным этапом изготовления таких колес является операция зубошлифования. В процессе зубошлифования в тонком поверхностном слое происходят сложные и своеобразные термомеханические процессы. В результате кратковременного нагрева до высоких температур в таком поверхностном слое возникают структурные превращения, называемые прижогами, а в некоторых случаях даже микро и макротрешины. Кроме того, имеют случаи изготовления зубчатых колес со скрытыми дефектами шлифования (например, появление в поверхностном слое зубьев больших растягивающих напряжений), что снижает ресурс работы, а в отдельных случаях вызывает поломку зубьев в условиях эксплуатации. Разработка эффективных мер по обеспечению качества поверхностного слоя на операции зубошлифования во многом зависит от возможности прогнозирования (или расчета) температур и остаточных напряжений по глубине цементованного слоя зубьев. Предложена методика расчета внутренних остаточных напряжений, возникающих при зубошлифовании колес из цементуемых сталей. На основании выполненных расчетов и экспериментов предложены и обоснованы пути повышения качества изготовления рабочих поверхностей зубчатых передач, применяемых в агрегатах тепловых и атомных электростанциях.

The development of modern power engineering goes along the line of continuous increase of speeds, efficiency and power units. Gears and gearboxes are crucial parts of modern mechanisms and occupy an important place in the domestic power engineering industry. The strength and durability of gears, in addition to design factors, to a large extent depends on the processing techniques. The final stage of manufacturing such wheels is the gear grinding operation. In the process of tooth-grinding, complex and unique thermomechanical processes take place in the thin surface layer. As a result of short-term heating to high temperatures, structural transformations, called prizhogami, occur in such a surface layer, and in some cases even micro and macro-cracks. In addition, there are cases of manufacturing gears with hidden grinding defects (for example, the appearance in the surface layer of teeth of large tensile stresses), which reduces the service life, and in some cases causes the teeth to break under operating conditions. The development of effective measures to ensure the quality of the surface layer during a gear grinding operation largely depends on the ability to predict (or calculate) temperatures and residual stresses along the depth of the cemented tooth layer. A method for calculating the internal residual stresses arising during gear grinding of wheels from cemented steels is proposed. On the basis of the performed calculations and experiments, the ways of improving the quality of manufacturing the working surfaces of gears used in units of thermal and nuclear power plants are proposed and substantiated.