Kugelmühlen-Bullengetriebe

Detaillierte Einführung, Herstellungsprozess und Inspektionsprozess von Kugelmühlen-Bullengetrieben

I. Funktionen und strukturelle Merkmale von Kugelmühlen-Hauptgetrieben

• Hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit: Die Zahnoberfläche muss eine ausreichende Härte (≥240HBW nach dem Abschrecken und Anlassen) aufweisen, um Verschleiß zu widerstehen, während der Zahnkörper eine gute Zähigkeit (Schlagzähigkeit ≥40J/cm²) benötigt, um Stößen beim Eingriff standzuhalten;

• Hochpräzise Vernetzung: Zahnprofilfehler müssen innerhalb der Klasse 7 von GB/T 10095 kontrolliert werden, wobei die Kontaktfläche mit dem Ritzel (≥50 % entlang der Zahnhöhe, ≥60 % entlang der Zahnlänge) sichergestellt werden muss;

• Strukturelle Stabilität: Große Zahnräder (Durchmesser ≥ 3 m) werden häufig in geteilten Strukturen (2–4 Segmente) ausgeführt, um Transport und Montage zu erleichtern. Die Verbindungsflächen müssen eine Positionierungsgenauigkeit gewährleisten (radialer Versatz ≤ 0,1 mm).

II. Herstellungsprozess von Kugelmühlen-Hauptzahnrädern (am Beispiel von 42CrMo-Split-Zahnrädern)

1. Rohlingsvorbereitung (Schmiedestahl)

• Rohstoff: Es werden 42CrMo-Stahlplatten oder Schmiedeteile mit einer Dicke von ≥ 100 mm ausgewählt, wobei die Zusammensetzung durch eine Spektralanalyse bestätigt wird (C 0,38–0,45 %, Cr 0,9–1,2 %, Mo 0,15–0,25 %).

• Schmieden/Schneiden:

• Integralschmieden: Auf 1100–1150 °C erhitzen und mit einer hydraulischen Presse zu Ringrohlingen schmieden (für Durchmesser ≤ 5 m). Nach dem Schmieden normalisieren (860 °C × 3 h, luftgekühlt), um Spannungen abzubauen und die Härte auf 200–230 HBW zu reduzieren.

• Geteiltes Schneiden: Große Zahnräder werden in Segmente (z. B. 2 Segmente) mit einer Bearbeitungszugabe von 10–15 mm geschnitten. Die Verbindungsflächen werden plan gefräst (Ebenheit ≤ 0,05 mm/m).

2. Grobbearbeitung und Montage (geteilte Zahnräder)

• Schruppdrehen: CNC-Vertikaldrehmaschinen bearbeiten den Außenkreis, die Innenbohrung und die Endflächen und lassen für die Innenbohrung eine Schleifzugabe von 5–8 mm übrig.

• Montagepositionierung: Befestigen Sie segmentierte Rohlinge mit Passstiften und Schrauben (Schraubenvorspannung ≥ 800 N·m), um eine Umfangsabweichung an den Verbindungsstellen von ≤ 1 mm sicherzustellen.

• Schruppen des Zahnradwälzfräsens: Grobfräsen der Zahnprofile mit einer Wälzfräsmaschine, dabei 3–5 mm Schlichtzugabe (einschließlich Verformungsausgleich nach dem Abschrecken und Anlassen) belassen.

3. Abschrecken und Anlassen (Schlüsselprozess)

• Auf 840–860 °C erhitzen, nach der Isolierung (Abschrecken) mit Öl abkühlen und dann 4 Stunden lang bei 580–620 °C anlassen (Hochtemperaturanlassen). Die endgültige Härte beträgt 250–280 HBW, was eine Zugfestigkeit von ≥ 800 MPa gewährleistet.

• 100 % Ultraschallprüfung (UT) nach dem Abschrecken und Anlassen (entspricht JB/T 4730.3 Grad II), wobei keine Risse oder Absplitterungen zulässig sind.

4. Fertigbearbeitung

• Vorschlichtdrehen: Bearbeiten Sie Verbindungsflächen, Innenbohrungen und Referenzstirnflächen und lassen Sie dabei eine Schleifzugabe von 2–3 mm übrig.

• Präzisions-Wälzfräsen: CNC-Wälzfräsmaschinen verarbeiten Zahnprofile und kontrollieren die Teilungsabweichung auf ±0,05 mm und den Zahnrichtungsfehler auf ≤0,03 mm/100 mm;

• Bohren: Schraubenlöcher der Maschinenmontage (Durchmesser φ30–φ60 mm) mit einer Positionstoleranz von ±0,1 mm und einem kumulativen Lochabstandsfehler von ≤0,2 mm;

• Schleifen: Innenbohrung (Toleranz IT7) und Referenzstirnflächen (Rechtwinkligkeit ≤0,02mm/100mm) schleifen um Passgenauigkeit zum Zylinderflansch zu gewährleisten.

5. Oberflächenbehandlung und Montage

• Zahnoberflächen werden sandgestrahlt (Rauhigkeit Ra12,5μm) und mit Rostschutzgrundierung beschichtet; unbearbeitete Oberflächen werden mit Decklack lackiert (Gesamtdicke ≥100μm);

• Bei der Montage geteilter Zahnräder vor Ort die Fugenabstände mit Fühlerlehren prüfen (Abstand ≤ 0,05 mm). Nach dem Anziehen der Schrauben den Rundlauf des Zahnkranzes erneut messen (≤ 0,1 mm).

III. Inspektionsprozess von Kugelmühlen-Hauptgetrieben

1. Rohmaterial- und Rohlingsprüfung

• Chemische Zusammensetzung: Spektralanalyse bestätigt qualifizierten Cr- und Mo-Gehalt in 42CrMo;

• Schmiedequalität: Die Makrostrukturprüfung der Schmiedeteile (Ätzverfahren) zeigt keine Schrumpfung oder Porosität (Grad ≤2). Zugversuche bestätigen eine Streckgrenze von ≥600 MPa.

2. Wärmebehandlungsprüfung

• Härteprüfung: Der Brinell-Härteprüfer misst Zahnoberflächen und Kerne (250–280 HBW) mit einer Gleichmäßigkeitsabweichung von ≤ 30 HBW.

• Metallografische Struktur: Die Proben zeigen angelassenen Sorbit (Grad ≤3) ohne Netzwerkkarbide.

3. Prüfung der Zahnprofilgenauigkeit

• Prüfung von Zahnradmesszentren:

• Kumulativer Teilungsfehler ≤0,15 mm (für Zahnräder mit 5 mm Durchmesser), individuelle Teilungsabweichung ±0,03 mm;

• Gesamtprofilabweichung ≤0,08 mm, Zahnrichtungsfehler ≤0,05 mm/100 mm;

• Radialer Schlag: Der Zahnrad-Rundlaufprüfer misst den radialen Schlag des Zahnkranzes (≤0,1 mm).

4. Endkontrolle der fertigen Produkte

• Montagegenauigkeit: Nach der Montage der geteilten Zahnräder erkennen Lasertracker die Gesamtrundheit (≤0,15 mm).

• Eingriffsprüfung: Eingriffsprüfungen mit Ritzelproben (2 Stunden Leerlauf) zeigen qualifizierte Kontaktstellen und keine anormalen Geräusche;

• Aussehensqualität: Die Eindringprüfung (PT) der Zahnfußfilets (R≥3mm) zeigt keine Risse oder Grate (Tiefe ≤0,5mm).