Prelucrarea cutiei de viteze

Cutiile de viteze sunt componente esențiale ale sistemelor de transmisie mecanică. Prin angrenarea angrenajelor interne, acestea facilitează transmiterea puterii, reglarea vitezei și conversia cuplului, ceea ce le face adaptabile la diverse domenii, cum ar fi utilajele industriale, energia eoliană, transportul feroviar și aplicațiile maritime. Performanța lor determină direct eficiența transmisiei, stabilitatea și durata de viață a întregii mașini, în timp ce precizia procesului de fabricație este esențială pentru asigurarea funcționalității de bază a cutiilor de viteze.

Pe baza structurii transmisiei, cutiile de viteze sunt clasificate în principal în trei tipuri: cutii de viteze planetare, cutii de viteze cilindrice cu arbori paraleli și cutii de viteze conice în unghi drept. Cutiile de viteze planetare, cu configurația lor angrenaj solar-angrenaj planetar-angrenaj coroană internă, realizează un echilibru între rapoarte de transmisie ridicate și dimensiuni compacte, ceea ce le face potrivite pentru aplicații cu spațiu limitat, cum ar fi energia eoliană și industria aerospațială. Cutiile de viteze cilindrice cu arbori paraleli oferă o capacitate portantă mare, cu cupluri nominale care ajung până la 900 kN·m și sunt utilizate în mod obișnuit în utilaje grele pentru minerit și metalurgie. Cutiile de viteze conice în unghi drept permit redirecționarea puterii la 90°, oferind în același timp caracteristici de înaltă precizie și zgomot redus, adesea întâlnite în liniile de manipulare a materialelor. Clasificate după aplicație, cutiile de viteze pot fi clasificate ca fiind specializate pentru energia eoliană, uz industrial general, transport feroviar și alte tipuri, cu diferențe semnificative în ceea ce privește precizia de prelucrare și cerințele de proces în aceste aplicații.

Fabricarea cutiilor de viteze este un proiect sistematic care integrează formarea brută, tăierea de precizie, tratamentul termic, asamblarea și inspecția. Se învârte în principal în jurul a trei componente cheie: carcasa, angrenajele și arborii. În etapa de formare a brute, carcasele sunt de obicei produse prin procese de turnare sau forjare, în timp ce angrenajele și arborii sunt fabricate din oțel aliat de înaltă rezistență pentru a asigura proprietăți mecanice fundamentale. După formare, marcarea și poziționarea sunt necesare pentru a indica locațiile cheie de prelucrare, cum ar fi suprafețele divizate ale cutiilor și găurile lagărelor, oferind puncte de referință pentru prelucrarea ulterioară.

Prelucrarea carcasei este fundamentală pentru asigurarea preciziei de asamblare a cutiilor de viteze. Procesul începe cu frezarea brută a suprafețelor cutiei de viteze folosind freze orizontale și prelucrarea brută a găurilor de rulment cu mașini de găurit și frezat, lăsând adaosuri uniforme de prelucrare. Centrele de prelucrare sunt apoi utilizate pentru frezarea fină a suprafețelor cutiei de viteze, utilizând linii de referință, cum ar fi linia centrală a găurilor mari de rulment de pe carcasa superioară și liniile paralele ale suprafeței cutiei de viteze, pentru a poziționa cu precizie coordonatele XYZ. Pentru a îmbunătăți precizia ulterioară a găuririi fine, trebuie frezate crestături de referință pe pereții alezajului carcasei și pe fețele frontale. După asamblarea cutiei de viteze, se utilizează un detector de muchii 3D pentru poziționare, urmat de găurirea fină a găurilor de rulment pentru a asigura precizia și planeitatea sistemului de găuri, evitând astfel abaterile de angrenare a roților dințate după asamblare.

Componentele arborelui, în calitate de purtători ai transmisiei puterii în cutiile de viteze, necesită, de asemenea, o precizie critică de prelucrare. Prelucrarea implică în principal strunjire, frezare și rectificare, cu un control precis asupra preciziei dimensionale a fusului și a rugozității suprafeței pentru a asigura o compatibilitate strânsă cu rulmenții și angrenajele. Acest lucru previne vibrațiile operaționale sau pierderile de transmisie a puterii, punând o bază solidă pentru stabilitatea generală a transmisiei cutiei de viteze.

Asamblarea și inspecția sunt etapele finale ale procesului de fabricație și sunt la fel de importante pentru performanța finală a cutiei de viteze. Înainte de asamblare, componentele trebuie curățate temeinic pentru a îndepărta petele de ulei și resturile metalice și acoperite cu ulei antirugină. În timpul asamblării, jocurile de fixare ale angrenajelor și rulmenților trebuie controlate strict, utilizând un cuplu de strângere precis și măsuri anti-slăbire pentru a preveni slăbirea operațională. Faza de inspecție combină testele nedistructive cu tehnologiile de măsurare de precizie. Boroscoapele cu fibră optică sunt utilizate pentru a detecta microfisurile și reziduurile străine de pe suprafețele angrenajelor, mașinile de măsurat în coordonate verifică precizia dimensională, iar simulările dinamice analizează caracteristicile de angrenare, asigurându-se că produsul îndeplinește standardele de proiectare.

Odată cu progresele tehnologiei industriale, fabricarea cutiilor de viteze evoluează către o precizie, o eficiență și o inteligență sporite. Aplicarea echipamentelor de prelucrare CNC și a tehnologiilor de simulare permite un control precis al parametrilor procesului. Designul ușor și adoptarea de noi materiale reduc consumul de energie, menținând în același timp rezistența. Procesele precise de prelucrare și controlul strict al calității constituie împreună valoarea fundamentală a cutiilor de viteze în sistemele de transmisie din diverse industrii.