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支重輪、鏈條、鏈輪產品技術發展前景

發布日期:2018-07-12 作者: 點擊:

如何盡快擴大品種,攻克技術難關,提升經濟增長質量,步入鏈傳動“生產強國”的軌道是值得深入探索和研究的。本文從技術角度,淺談鏈傳動產品技術發展前景。

1、加強科研基礎工作全面提升技術創新能力

近年來,國內外在鏈條的疲勞性能方面做了大量的試驗研究工作,對于指導產品設計與制造無疑發揮了重要的作用。

同時,也注意到了對鏈條的疲勞壽命分布規律的研究,但限于多種原因,這些研究工作不夠深入和系統,而對疲勞斷口的分析,特別是對疲勞斷口的微觀分析遠遠不足,對疲勞斷裂過程中裂紋萌生、微觀裂紋擴展、宏觀裂紋擴展、斷裂失效的機理及其動態全貌觀察了解甚少,而斷口的失效分析,對于檢驗和指導產品設計與制造工藝是至關重要的一環。當然,斷口分析不應僅限于鏈板零件的疲勞斷裂,也應包括滾子、套筒自零件的小能量多種疲勞破裂。事實上,國內同行已開始認識到疲勞壽命分析規律與斷口分析的重要性,并在不同層面上啟動了這方面的研究工作,而建立典型的疲勞斷口圖譜應是行業內一個重要的基礎性工作。

磨損機制及其失效機理的研究對于打造名牌鏈條產品是至關重要的,磨損歷來是鏈條產品最重要而又最易察覺到的關鍵技術指標之一。近年來,國內已開始了滾子鏈、齒形鏈磨損失效機理的研究,微觀分析了鏈條的磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損等主要磨損機制,探討了接觸疲勞裂紋的生成、擴展與剝落的動態過程以及循環硬化與循環軟化特性。隨著市場對鏈條產品耐磨性能的要求不斷提高(ε<1%),全面系統地研究滾子鏈、套筒鏈、齒形鏈以及特殊工況使用的鏈條等眾多產品的磨損特性勢在必行。作為一種技術發展趨勢,開展高速、沖擊、變速、變載、粉塵、腐蝕等嚴酷服役條件下的磨損機制及其失效機理的研究,并探討耐磨性提高的重要途徑將是一個具有實用價值的關鍵技術和創新工程。

對于高速鏈傳動噪聲的重要性,行業內已早有認識,但相應的研究與測試工作一直沒有進展,究其原因,首先是行業內沒有相關的標準和檢驗規范,而要想提出鏈傳動噪聲的評價指標和測試方法,沒有堅實的前期研究基礎作為支撐也是很難實現的;其次,科學的噪聲測試環境和測試條件也限制了這方面工作的開展。當前,已有不少鏈條產品,如:汽車發動機正時鏈、機油泵鏈、變速箱傳動鏈、摩托車發動機正時鏈等已逐漸引入了噪聲評價指標,從而拉動了行業對這一市場需求技術策略的產生。應該指出,噪聲的測試與研究不能僅限于鏈傳動系統的瞬時噪聲值,而是應該對鏈傳動系統的瞬態信號或非穩態信息的噪聲頻譜進行實時分析,研究其噪聲的頻率一時間的動態特性,尋求產生噪聲的根源和降低噪聲的措施,從而在此基礎上提出相關的評價標準和檢驗規范,而這一研究工作首先由高速套筒滾子鏈傳動和高速齒形鏈傳動起步,將具有重要的指導意義。

另外,在鏈傳動嚙合機理上應開展務實的基礎技術研究,如對目前國際上應用在高精機械傳動上的Hy-Vo的鏈條以及派生出的Hy-Vo嚙合鏈,(在同一掛鏈條中既能實現外接觸又可內接觸)、Hy-Vo多節距擺銷鏈(在同一掛鏈條中有兩種節距尺寸)等新型鏈條的嚙合原理及其設計方法。

2、新產品的開發

隨著市場需求的變化,鏈條產品系列呈現了多元化趨勢,在普通型,加重型的基礎上,派生出一系列輕窄型產品,變異出帶O形密封圈自潤滑的系列產品以及彈簧滾子、金屬與橡膠混裝滾子的低噪聲系列產品;鏈條節距除向大、小節距兩端延伸外,還在小節距范圍內插入了新的節距,使小節距分布更密,更適用于不同工況的傳動,呈現了“個性化”特征;在尺寸相同的條件下,派生出一系列不同疲勞強度、不同拉伸強度,甚至不同磨損性能的變異產品;在服役工況產品,出現了耐高溫、耐腐蝕、耐粉塵、耐強力磨損以及適于輸送各種物料結構型式的產品;在材料應用方面,除黑色金屬材料(包括不銹鋼材料)外,非金屬材料的應用亦日漸廣泛如工程塑料、橡膠,還有復合材料等;在嚙合機制上,打破了非共軛傳動一統天下,準共軛傳動和共軛傳動的新型鏈條嚙合原理及其設計方法的研究已基本實現產業化需求。

3、工藝技術

3.1 沖壓技術

鏈條產品的模具和其技術發展的重點,應該根據需要量大、技術含量高、代表發展方向,同時還必須是目前已有一定基礎,是有條件,有可能經過努力發展起來的。為此,發展前景,可以從下面幾個方面考慮。

(1)精密模具:多工位級進模和精沖模代表了沖模高新技術的主要發展方向,這類模具精度要求和壽命要求極高。這種模具在鏈條行業主要為制造汽車發動機用正時鏈、凸輪軸鏈、平衡軸鏈、機油泵鏈,自動變速器鏈,分動器鏈以及其它精密機械用高精度鏈條等使用。一般多工位級進模,行業內中大型企業已有所使用,但大部分企業在精度和壽命上仍有一定差距。而對高精度多功能多工位級進模和精沖模,目前還沒有很好的研發,今后發展趨勢是研發鏈板和附件多工位多功能硬質合金高速級進模和多工位復合精沖級進模。

(2)快速經濟模具和組合模具。鏈條產品據稱有2萬余種,結構型式呈多元化、個性化,有的產品批量小,供貨周期短,尤其是各行各業使用的輸送連更是如此。這樣對生產技術管理提出了新的課題,如何適應市場,構建一種穩定的快節奏的生產方式,保持在激烈市場競爭中發展和提高。我們認為開發應用經濟模具和組合模具的前景最佳。經濟模具有薄板模具、鋼帶模具、聚氨酯橡膠模具、鋅基合金模具等。組合模具如多元組合式沖模、分解式組合沖模、積木式組合模等。上述沖模具有生產周期短、成本低、適用性強等特點。

(3)模具標準化及模具標準件的發展及進一步推廣應用。

(4)模具CAD/CAM/CAE/CAPP技術以及信息化工程。

(5)模具最新制造技術(含用微電子、光電子、計算機、網絡通訊、軟件技術等信息技術帶動和提升的模具制造技術),高速銑削技術,電火花銑削加工、超精加工、特種加工、激光加工,快速原型制造技術,直接金屬成型技術,敏捷制造等。

(6)優質模具材料的正確使用(包括熱加工、機械加工、熱處理等工藝)

3.2 熱處理技術

熱處理是鏈傳動行業的重要工藝,是保證和提高產品零件與使用壽命,充分發揮材料潛能的關鍵工序,是企業保持產品競爭能力的主要手段之一。

應用和開發適應本行業工藝特點的先進可靠自動化程度高、節能環保的設備與相關先進技術是熱處理發展重點。

(1)工藝裝備:真空熱處理爐,微機全自動控制密封式可控氣氛多用爐熱處理生產線,微機全自動控制連續式可控氣氛熱處理生產線,微機全自動控制化學熱處理設備,微機全自動控制感應加熱設備,熱處理微機全自動控制系統,高壽命工裝配件(輻射管、氧探頭、熱電偶等)。滲碳氣冷淬火多用爐和生產線,貝氏體等溫淬火爐和生產線,熱處理的人工智能維護和遠程服務系統,無污染脫脂清洗生產線。

(2)工藝:專用熱處理淬火劑,聚合物淬火劑的合理應用,金屬基體復合材料的熱處理,1010℃高溫快速滲碳,高溫快速回火,滲碳后等溫淬火,球墨鑄鐵貝氏體等溫淬火,精密控制冷卻方法。

(3)工藝材料和輔助材料:滲劑和冷卻氣的高純凈化,甲烷(丙烷)低溫(<900℃)裂解催化劑,長壽命爐用耐熱合金,新型耐火、絕熱筑爐材料。

(4)測量:滲碳淬硬層、表層硬化層深度無損測量方法,準確、無損、經濟測熱處理殘余應力的方法。

(5)工藝過程模擬:工件熱處理后的服役壽命分析模型,與合金成分、爐氣、溫度和時間對應的金相組織模型和預測,預見畸變和殘余應力的模型。

(6)環保和能源:燃燒產物中盡可能減少Nox的方法,含氰廢水高效、經濟無害處理方法,無污染溶劑和脫脂劑,高效油水分離、廢油回收方法。低熱量的低成本回收方法,熱處理廢熱的多次利用。

3.3 其它技術:

機械各行各業,除采用共用裝備和加工手段外,一般都有本行業的專業用裝備和加工手段,研發、制造、使用高精度、高效率的專用設備是鏈條行業提升整體技術質量水平的重要課題之一。

走“產學研”之路,研發數控高精度卷管機(卷制零件的尺寸精度不低于IT8,形狀公差等級10-11級,位置公差等級7-8級),數控高精度銷軸切斷機(長度尺寸精度不大于IT10,形狀公差等級8級,位置公差等級7-8級),多工位高精度滾子冷擠機,高精度多功能高速鏈條裝配自動線(應具有整機傳動精度高、定位準確、剛性好,采用機械手夾持送件、內孔定位、鋼球擠孔等技術,集組裝、鉚頭、予拉跑合檢測、拆節等功能),高效自動鏈板整列機,高效自動銷軸、套筒、滾子分選機等。

在拋光工序上要開展電化學光飾的研究,推廣應用振動拋光機械和行星拋光機,推廣應用環保型除污、光亮、去毛刺、清洗、烘干自動生產線,逐步改善目前滾筒光飾的作業環境。

4、鏈輪

鏈輪產業近年來也有新的發展空間,硬齒面粉末冶金鏈輪、交錯齒鏈輪、高精度鏈輪、精沖正時鏈輪等的應用領域不斷擴大。鏈輪齒形,特別是齒形鏈鏈輪齒形,由于嚙合機制的變革,產生了一系列新齒形,其變位鏈輪的齒形設計方法與檢驗方法也正在研究與完善,與之相適應的新型齒形鏈鏈輪滾刀的研發需同步起動。

作為傳統產業的鏈傳動行業同樣也有其高層面的前沿研究領域和行業技術發展趨勢的前瞻性以及多學科交叉、關鍵技術聯合攻關等重大科技問題,上述這些重大科技都需要應用CAD/CAE/CAM/CAPP計算機仿真技術,逆向工程,快速原型設計、概念設計、可靠性技術、高精度電鏡分析、頻譜分析等原理和技術來加以實現。


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