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花键表面的几何参数对其耐久性有很重要的意义

Date:2016-07-16 10:56:27View:

  花键表面的几何参数对其耐久性(耐磨性)有很重要的意义。沿心径增大间隙(从0 . 02 到0.04mm ) ,就导致磨损增大25 %~30%。改变花键的侧边间隙,则对花键的耐磨性没有多大影响。对用在拖拉机上的淬火花键连接件作过试验,在载荷为单向载荷的情况下,甚至把侧边间隙增加到2 ? ,都未发现耐磨性有明显的变化。当汽车在原地起步或在交叉地带运行时,在万向轴的花键连接件上发生清晰的侧边间隙凹槽。尽管此时连接件的载荷增加了15 % ,也没有发现磨损值有多大变化。

  为防止在花键连接处出现摩擦耗蚀,根据可能,需要消除或减少配合面的相对位移。这一点可由优化齿形和提高花键的制造精度来保证。除此以外,有效的设计方法可保证花键连接沿心径方向的配合,使其间隙最小。

  在卡马汽车厂用渐开线的花键齿形代替直角齿形,在其它相同条件下,摩擦表面的耐磨性提高了1 倍多。这是因为在断开线齿形中由于轴套与轴更易对准中心而使花健工作面的滑动量减少的缘故。

  防止发生摩擦耗蚀的有效手段是将相对微动转移到中间介质中去。采用中间变形材料可以达到此目的,这种材料是

  在低弹性模数的金属基体上或聚合物的基体上形成的。要消除微动磨损,可以采用磷酸盐氟塑料班盖层,使花键连接件的耐久性提高1 倍。

  在国外,为了提高花键连接件的耐磨性,摩擦表面就用减摩性好的特殊的尼龙减磨覆盖层。这种覆盖层使振动受到阻尼,使工作面上的载荷更加均匀。采用尼龙薄层减小摩擦系数(由0 . 3 减小到0 . 06 ) ,就可延长万向轴花键连接件的使用期,并增加汽车的行驶里程(由3 . 2 万增至24 万km )。用工艺方法提高花键连接件的耐磨性,可从两个方面考虑。第一,提高花健连接件的制造情度;第二,防止配合件摩擦表面损坏,即以正常的氧化磨损过程或疲劳氧化过程代替急剧的损坏形式(如粘着或擦伤、磨粒磨损或疲劳磨损)。至于制造精度,花键侧面平行性的偏差对耐磨性有极大影响。这类偏差使花键接触点在径向和轴向偏移和歪斜。花键套齿侧表面平行性的偏差也产生类似的影晌。因此,提高花键连接件的耐磨性的重要因素是保持花键轴上的齿相对于其它轴线的平行性。生产花键轴时,在热处理后采用磨齿工艺即可保证。

  苏联现有的花键磨床能根好地加工花键齿,齿的平行度偏差在齿长300mm 时不大于9 微米 。用一套量规(花健环)检查连接件时,不能检验因侧面和对心面上的间隙而引起的齿的平行度偏差。因此,建议引用一个非常必要的检验,即检验轴上的齿相对于轴心的平行度偏差。

  为减少发生擦伤的概率,必须提高表层硬度和提高表层抗塑性变形的强度,防止摩擦表面间发生金属接触。为此,采用各种各样的降低花键连接件磨损速度的工艺方法。例如.采用表面塑性变形法,可使磨损速度降低30 % ~50 %。

  明斯克汽车厂强化工艺中心实验室研制了花键滚压装置和多滚轮式滚压机,用于花键轴和套的直角键形花键表面纵向光洁滚压。该实验室的这项设计用于光洁滚压,适用于两种标准尺寸的10 个品名零件的花健,这些零件用在rA3 一51 型汽车和K 一700 型拖拉机上。在滚压冲压机上,用一个往复行程即可完成被加工零件的滚压。在加工过程中,根据加工余量把齿侧面粗糙度减小到1 . 6 林m 。在经过滚压的零件中,齿厚的尺寸差和在横截面上齿侧表面上的不平行度在0 . 010 · ? o . o25mm 范围内(齿厚尺寸差的初始值小于0. 03mm,在同一截面上的不平行度小于0.05mm )。齿的纵向不平行度(螺旋型)改善不多,与铣削加工相比,改善了大约10 时~15 %。因此,在滚压前,花键的纵向不平行度应符合允许的偏差。在滚压完并进行热处理后(高频电流淬火),齿厚及齿的位置精度应保持不变,而侧表面的粗糙度降低一个等级。

  这种用于加工滑动拨叉及传动轴端的直角花键表面的光洁滚压方法,在哥罗多宁市万向轴厂得到了推广。该厂生产的零件用在MA3 型汽车上。在明斯克市汽车试验基地,对装有万向轴的花键配合件的自动卸货汽车进行道路试验,呈现了很好的使用指标。

  花键配合处的硬度对耐磨性影响很大。台架试验揭示了花键轴花健的磨损与其硬度之间的线性关系。极限应力与转速相应为9 MPa 和i300r / min 。试验用的花键轴用钢4OX 制造,花键硬度为HRC20 、21 , 29 、30 . 40 、41 和51 ~52 。键齿相对于轴心的不平行度偏差在100mm 的齿长上为0 . 04 ~0.05mm ,对心径方向的间隙和侧边间隙相应为0 . 14 ~ 0. 15 mm 和0 . 2 ~0.22mm ,对心表面的粗糙度参数,轴为R 。=1 . 25微米。轴套为R . = 2 . 5 微米 。轴侧表面粗糙度为R 。=2 . 5 微米,轴套为R 。=20 微米 。用各种型号中碳钢加工的同样硬度的花键连接件的试验表明,它们具有实际上相同的耐磨性。对用甸18X 厂T 制造、硬度为HRC56 、63 的渗碳花键轴磨损强度进行了研究,结果表明,与淬火到硬度为HRC50 的花键相比,前者极限压力增大50 % (即引起花键连接件急剧磨损的下限压力)。

  为了进一步提高花键连接件的耐磨性,必须更广泛地采用快速渗碳法(应用渗碳钢,随后摔火至硬度为HRC56~ 63 )。应用渗氮法和氛化法,可使花键连接件传动装置的使用寿命提高1 . 5 ~ 2 倍。当氰化深度为0 . 2 ~0.3 mm ( HRC 50 )时,零件扭曲变形最小。

  采用最佳的润滑脂成分乃是提高因枯着或疲劳剥落而损坏的汽车万向传动装置和其它机构中的花键连接的耐磨性的重要手段。在10 ”次循环试验中,花键磨损达10 协m 。当润滑油枯度从13 提高到75cSt 后,就可完全消除连接件中花键的磨损。在这些润滑脂中加有二硫化钥添加剂,在磨合过程中,它会防止表面擦伤,同时降低配合副的摩擦系数,且使工作温度更低,并保持连接件正常工作到1250 次循环,即与用润滑脂yCCA 相比,正常工作循环增加了4 倍。考虑到润滑脂昂贵,建议将后者用于货运汽车的万向传动装置和其它传动装置的花键连接件上。

  为提高花键连接件的耐磨性,可以采用特殊的包握金属的润滑脂,在润滑脂中加有能产生转移现象的各种金属的颗粒,例如,为确定采用加铜合金的包覆金属的润滑脂(白俄罗斯共和国科学院物理技术研究所研制的巾TH 一410 和CMn - 5 )的效益,对MA3 一5549 自动卸货汽车上万向传动的l 0个花键连接件进行了使用试验。当汽车经过6 万km 行驶里程后,零件仍处于良好的工作状态。

  用稠润滑脂提高连接件寿命的方法,不管稠化剂类型如何,对于发生微动磨损的连接件是不起作用的。在这种情况下,润滑脂被磨损产物弄脏,而失去润滑性能。


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