带压开孔齿轮轴改进方案简析

带压开孔机变速箱齿轮轴装置（即动力传动部件），是在带压开孔机液压马达起动后和停机前对带压开孔钻钻杆及带压开孔刀提供切削动力而外加的动力驱动部件。使用变速箱齿轮的的目的是使液压泵站传动的液压能量由带压开孔机上的液压马达转变为机械动力后经变速箱将扭矩增大并带动钻杆及带压开孔刀转动，从而实现对管道的切削目的。在液压马达驱动变速箱时，带压开孔刀及钻杆、变速箱大齿轮均未转动的情况下，此时齿轮轴所承受的扭力是最大的，一方面要承受来自液压马达驱动力另一方面还要承受来自带压开孔刀、钻杆等受力后的反作用力。


轻便带压开孔机高空开孔作业，欢迎来厂检验指导

为了防止变速箱齿轮轴在液压马达启动和停止时能够有效地使齿轮与齿轮轴之间受力均匀并且能够承受2.5倍承力，在设计和制造过程中要考虑的问题。

液压马达输出轴带动主齿轮旋转，通过齿轮轴带动从齿轮组，从齿轮组带动钻杆，钻杆带动带压开孔刀，要经过3级齿轮减速，最终实现带压开孔刀切削装置以100-180r/min的速度来转动。

主传动齿轮副是带压开孔设备中的重要传动零件，前期试验的20CrMnMoH材料的主传动齿轮副在试验中曾出现齿轮轴断裂失效现象，经分析失效的主要原因是齿根抗弯强度明显不足和中心孔位承压不足而导致失效断裂。

为提高带压开孔机变速箱齿轮轴的齿根部位强度，延长使用寿命，先锋管道专家团队将主传动齿轮副材料调整配方并进行更新验证。在对新使用的材料热处理工艺及加工工艺掌握不够，缺乏基本的热处理及加工工艺数据，在主传动齿轮轴经渗碳淬火、回火，转机加磨削后放置3～7天后组装试机。

试机发现齿轮在经较大口径带压开孔机开孔后检查发现齿轮轴渗碳淬火后放置中纵向开裂。经过对带压开孔机变速箱齿轮轴裂纹部件进行分析，裂纹起源于齿部，沿轴向扩展，裂纹表面无旧痕及其他明显的材料宏观缺陷。齿轮箱主动齿轮轴原材料的化学成分、低倍组织等均合格，但锻件正火后组织不均匀，有明显混晶存在。

这种情况下，是因为带压开孔机采用的新工艺材料中的残留奥氏体量过多，主要是因为钢中合金元素多，材料中同时存在含有比原来合金中较多的Cr、Ni、Mo元素，而Cr、Mo是碳化物形成元素，这些元素在钢材料中与碳元素形成晶格复杂、稳定性差的碳化物，在渗碳加热时溶入奥氏体中，增加了钢材料中奥氏体的稳定性。Ni是非碳化物形成元素，在钢中不能与碳形成碳化物，但它却是开启γ相区的合金元素，能与γ-Fe形成无限固溶体，同样也增强了奥氏体的稳定性，使得淬火后发生了残留奥氏体量增较多的情况。

为尽可能地减少残留奥氏体量，专家组采取了“渗碳+加热淬火+回火“的方案，渗碳后高温回火的目的是为了使渗碳层中的高碳高合金度的马氏体和残留奥氏体发生分解，析出合金碳化物，用以减少淬火后残留奥氏体量。

带压开孔机齿轮轴加工工艺方法也同样做了改进，尤其是对于工程机械硬齿面变速箱的齿轮轴，需要在渗碳、淬火等热处理后进行精加工。由于齿轮轴精加工是采用“两顶尖”装夹方式，因而无论是齿轮轴的外圆加工还是最终的齿部加工，均需要高精度的中心孔作为加工基准。

实验中发现，因前道热处理工序造成的热变形，使得原有的中心孔发生形状变形及位置偏移，因此不能再作为后序的精加工基准，需要重新进行中心孔的修正处理。

重新修正加工后的齿轮轴经多次实验和实际检验均符合了带压开孔机的机械性能要求和强度要求。

带压开孔机看似不起眼的传动部件，经历了多次的实验、检测等数据来确保带压开孔机的正常作业，因此并不是随便一个仿造的铸件就能解决的。它是带压开孔设备在带压开孔作业中顺利开孔的保障，也是安全作业的前提。因此，在带压开孔机配件销售中，为了保证关键部件质量过硬，价格也就没有等级，显现出与其它仿制品价格不太灵活的表象。