Удосконалення технологічного процесу виготовлення цапфи вала із застосуванням методів поверхневого термічного зміцнення

Abstract

Актуальність теми кваліфікаційної роботи. Цапфа вала є критичним елементом ходової частини важкої техніки, що виконує роль нерухомої опори маточини колеса та безпосередньо сприймає значні динамічні та статичні навантаження. Призначення цапфи вимагає високої твердості шийок, опору втомі та в’язкості серцевини. Проте базова термообробка сталі 40Х не забезпечує потрібної міцності масивних перерізів. ТВЧ-гартування дозволяє створити зносостійкий поверхневий шар при збереженні пластичної серцевини для сприйняття ударних навантажень, що робить впровадження методів поверхневого зміцнення (ТВЧ-гартування) актуальним завданням для сучасного машинобудування. Мета роботи – удосконалення технологічного процесу виготовлення цапфи шляхом впровадження поверхневого зміцнення та обґрунтування рішень, що підвищують її довговічність. Теоретичне та практичне значення одержаних результатів. У роботі обґрунтовано вимоги до точності та шорсткості відповідальних поверхонь сталі 40Х (зокрема шийок під підшипники ø120 H7 та ø100 H7). Розроблено вдосконалений технологічний процес із застосуванням ТВЧ-гартування, розраховано оптимальні режими термообробки та параметри чистової механічної обробки загартованих поверхонь. Додатково розроблено заходи з охорони праці при роботі з установками ТВЧ та заходи з екологічної безпеки. Виконано конструкторське опрацювання підшипникового вузла, модернізацію геометрії деталі через розрахунок радіусів галтелей, визначено операційні припуски на фінішне шліфування та проведено перевірочний розрахунок цапфи на міцність, що підтвердив надійність конструкції при екстремальних навантаженнях.