Перейти к публикации

Интенсивность износа при качении (высокие контактные напряжения)


Рекомендованные сообщения

Такая возникла задача, не могу определиться как ее решать. Суть такова - имеется стальной ролик, который перекатывается по стальной поверхности. Ролик заменяемый но надо определить ресурс (то есть в моем случае подобрать методику расчета интенсивности износа при качении). При необходимости - рассмотреть варианты с упрочнением поверхности. Сложнее обстоит с поверхностью по которой катится ролик - она не заменяемая. Но может конечно изнашиваться на какую то величину.

Осложняется дело тем что нагрузка на ролик большая (до 8000 lb) а диаметр всего около 3 дюймов. Контактное напряжение за пределами обычных лимитов (особенно если считать с закругленной поверхностью).

Система работает на открытом воздухе - масла нет.

И для ролика и для поверхности желательно иметь равномерный износ (а не питтинг и не трещины). То есть насколько я понял - в этом случае лучше не упрочнять поверхность. Но опять же для мягких сталей получаются какие то очень большие прикидочные значения интенсивности износа. Задача как мне видится очень сложная. Буду благодарен если кто то выскажется (к тому же я не специалист по этим конкретно вопросам, знаю на уровне студента и не более по книжкам)

 

PS для ролика большое число циклов, для поверхности по которой ролик катится получается не очень - можно ограничить 200 000 циклами качения.

Изменено пользователем etcartman
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


Дополню имеющимися экспериментальными данными (для более низкого уровня контактных напряжений), порядка 1000 МПа

При подобного рода нагружении мягкая сталь (в данном случае была вообще строительная ничем не упрочненная с минимальным HB) как бы отслаивается лепестками и изнашивается помаленьку (в разумных пределах).

Как раз как описано тут http://chiefengineer.ru/tehnicheskie-discipliny/mehanika/klassifikaciya-vidov-iznosa/

В эксперименте использовался упрочненный ролик (с неизвестными характеристиками), так вот он треснул от усталости на черепки (скорее всего из-за выточки внутри).

Изменено пользователем etcartman
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Очень-очень мельком встречал фразу типа "расслоение ... подшипники... отрыв частиц... ресурс..." у Болотина Ресурс машин и конструкций где-то в первых трех главах, дальше не смотрел. Ну вот сейчас вижу оглавление - м.б. поможет. М.б. добавить теорию упругости Демидова - в конце главы о контактных задачах есть интересное примечание о подшипниковых сталях.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Более менее подробную информацию можно найти по износу при скольжении (Крагельский, Когае-Дроздов - Износ деталей машин) а в данном случае все скольжение отнесено к бронзовому подшипнику скольжения (и это отдельный вопрос) а износ интересует при качении.

В вопросе речь идет о цевочной передачи в общем.

Что доподлинно известно что конечно же материалы можно попробовать упрочнить (хотя в этом случае вероятно повление поверхностных дефектов - концентраторов и это более опасно чем равномерный износ).

Нашел только то, что в таких случаях делают испытания для определения интенсивности износа Ih и даже схемы установки для испытания. А вот прикидочных величин для оценки пока не нашел.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Не уверен на 100%, но может помочь: Спришевский А.И. Подшипники качения; Воронков Б.Д. Подшипники сухого трения

Изменено пользователем ДУЧ
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Спасибо за ссылки. Я продвинулся достаточно далеко в этой теме с тех пор как задал свой вопрос.

Формулы для интенсивности износа при качении есть - в российских источниках основанные на теориях Крагельского. Это достаточно сложные формулы с кучей степенных коэффициентов, с претензией на общее решение проблемы но по сути верные только для частных случаев (небольшая вариация коэффициентов очень сильно меняет результат). Англоязычные источники вообще сразу исходят из необходимости проводить эксперименты и определять нужные параметры опытным путем (а генеральная зависимость там очень простая).

Ближайшее что есть ко мне - фрикционные передачи, там есть качение.

Определение контактных напряжений МКЭ задача не очень сложная, можно сказать тривиальная. Поэтому формулы на эту тему особенно не нужны.

Интересны результаты решения контактной задачи с учетом пластичности материала. В этом случае растягивающие напряжения на краях пятна ближе к поверхности сильно подрастают по сравнению с линейным расчетом (а навскидку должно быть наоборот). Так что из такого расчета сразу становится понятно почему материал слайсится при тяжелом контакте - это объясняется простыми соображениями основанными на малоцикловой усталости. И кстати теории Крагельского становятся очень сомнительными в свете этого, хотя он тоже пытается объяснить (и выводит свои зависимости) из соображений малоцикловой усталости, но немного не так.

Интересный вопрос который меня интересует - это начальное упрочнение при точечном контакте. То есть известна такая штука как дробейструйная обработка поверхности или обкатка роликами. В данном случае выходит что поверхность обрабатывается сама в процессе работы (то есть в самом начале). Такая особенность точечного контакта лежит в том числе в основе высокого ресурса передачи Новикова и подобных ему.

Изменено пользователем etcartman
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Прошу прощения за свое дилетанство, для меня вопрос слоистости металла сродни образованию брони. Накапливается упрочненный слой, отслаивается и заново упрочнение... С трудом представляю такой материал (сталь) на просторах необъятной.

Не являюсь приверженцем процесса "самообработки", предпочитаю "дубовые" запасы прочности.

Нравится Ваша увлеченность погружением в процесс. Правда, здорово.

А в исходной задаче поменял бы условия, уж больно все получается сложно с решением. Но это субьективно, не претендую...

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Тут дело не в увлеченности а в том что задача сугубо практическая. И надо ее решить, по возможности правильно. Просто взять где то формулу и использовать ее слишком велика вероятность не точного решения потому что данный процесс очень сложный. Но мой начальный вопрос пока остается в силе - может кто нибудь порекомендует что то полезное исходя из практического опыта решения подобных задач (на форуме много машиностроителей а для них эта задача обычная)

На рисунке то как я сейчас представляю данный процесс. Прочитав выкладки Крагельского я пришел к выводу что мне они в общем бесполезны потому что слишком общие и в ряде мест сомнительные.

post-43660-0-14220000-1452018890_thumb.png

Изменено пользователем etcartman
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Да я за выходные прочитал- просмотрел примерно несколько десятков таких справочников. Там в основном приводится случай когда поверхности в масле. Масло проникает в микродефекты и контактные напряжения сжимают его, разрывая материал. В принципе это явление называемое питтингом. В результате поверхность покрывается язвинами которые играют роль острых концентраторов, притом что окончательное разрушение (например зуба шестерни) происходит от изгибных напряжений с учетом этих самых концентраторов или от прогрессирующего раскрашивания поверхности. Лимиты на контактные напряжения в основном везде установлены по критерию питтинга опытным путем.

У меня задача несколько иная совершенно не стандартная. Во первых масла нет, во вторых предполагается интенсивный износ (который в частности устраняет поверхностные дефекты по мере их появления). Нужно интенсивность этого износа оценить и именно для условий когда контактные напряжения значительно выше лимита.

Сам по себе контакт хоть с какой силой означает сжатие (причем ядро сжатия по сути работает в условиях многоосного НДС). Такое сжатие ничего не разрушает и не изнашивает. Контактные напряжения мне известны. Известно также что при точечном контакте лимиты в 2 раза выше чем при линейном (до 2000 МПа и более)

Изменено пользователем etcartman
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Позвольте вопрос: что это за механизм? Можете описать более объектно?

Про Крагельского согласен.

Изменено пользователем ДУЧ
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Ролик 3'' в диаметре который катается по поверхности под большой нагрузкой.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

etcartman, а вы не задумывались о смене конструктивного исполнения механизма? Тем более, что у вас, как вы сами пишите: "контактное напряжение за пределами обычных лимитов".

В таком случае конструктора размышляют в направлении изменения конструкции. А вы рассуждаете как расчетчик...

У меня несколько лет назад была аналогичная ситуация, когда контактные напряжения были высоки в опорной конструкции. Пришлось изменить конструкцию опоры.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

конструкая сама по себе оптимальная и в том числе контактные напряжения не должны быть помехой. Единственная цель - проверить интенсивность и механизм износа и сравнить с заданными параметрами. Если бы речь шла о какой то опорной конструкции и легкости изменения параметров то и данный вопрос бы и не возник.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

конструкая сама по себе оптимальная и в том числе контактные напряжения не должны быть помехой. Единственная цель - проверить интенсивность и механизм износа и сравнить с заданными параметрами. Если бы речь шла о какой то опорной конструкции и легкости изменения параметров то и данный вопрос бы и не возник.

etcarttman, вы сами себе в своих собственных сообщениях противоречите.

С одной стороны у вас "контактное напряжение за пределами обычных лимитов". Но конструкция по-вашему "сама по себе оптимальная"...

Извините, но эти ваши утверждения одновременно существовать не могут. Лимиты они и на то существуют, чтобы их не превышать.

Вам контрольный вопрос: ваша конструкция должна подвергаться каким-то нормативным требованиям в части прочности и надежности?

Что это за изделие? Какой надзорный орган его контролирует?

Или его конструктор/расчетчик может по своему усмотрению и за свои деньги :clap_1: разрабатывать конструкцию с напряжениями, "выходящими за пределы обычных лимитов"? :wallbash:

 Если бы речь шла о какой- то по-вашей цитате "опорной конструкции и легкости изменения параметров то и данный вопрос бы и не возник".

Разве я в посте №13 писал про параметры? Я писал про конструкцию! Вы понимаете что такое конструкция? Это другое схемное решение, другая силовая схема нагружения, другое конструктивное исполнение и т.д. и т.п.

Причём тут параметры? Параметры не меняют то, что в предыдущем предложении описано.

Но я вижу, что вы совершенно не поминаете что такое конструирование. Вы рассуждаете с позиции расчетчика, причем не очень продвинутого...

И, замечу вам, что опорная конструкция де-факто не является легкой. Вы же не знаете в каких условиях, в какой среде она работает...

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Если брать чистую теорию Герца, то шарик в пару сантиметров достаточно ногтем вдавить в стол - и напряжения будут выше текучести. Как я думаю, для мягкой стали по линии контакта будет пластическое микровдавливание, отсюда и отслаивание, т.е. растягивающие напряжения по границе контакта не главный фактор. Сетку нужно сильно-сильно мельчить. Я решал схожую задачку, только был жёсткий шарик.

 

С одной стороны у вас "контактное напряжение за пределами обычных лимитов".

Демидов пишет, это нормально:

post-43288-0-03232300-1452084416.png

Изменено пользователем AlexKaz
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Alexkaz, я не знаком с вашим Демидовым, но в справочнике Писаренко Г.С., Яковлева А.П. и Матвеева В.В., ссылку на который я дал в посте #9 на странице 631-643, а конкретно  в разделе "Проверка прочности при контактных напряжениях" дается порядок расчета элементов конструкции в местах контакта.

Неужели этого не достаточно? :rolleyes:

Или может кто-то не смог прочитать файл формата djvu справочника Писаренко? :doh:

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
ак я думаю, для мягкой стали по линии контакта будет пластическое микровдавливание, отсюда и отслаивание, т.е. растягивающие напряжения по границе контакта не главный фактор.

 

Растягивающие напряжения в поперечном направлении возникают как результат сжатия и поперечной деформации. Но что интересно - при не линейном расчете они повышаются настолько что можно уже сделать вывод что они влияют на отслаивание. А при линейном в моем случае получается порядка 20 МПа всего.

 

 

 

С одной стороны у вас "контактное напряжение за пределами обычных лимитов". Но конструкция по-вашему "сама по себе оптимальная"...

 

Речь о не стандартном изделии прямо не регламентируемом нормами, и лимиты на самом деле не известны, поэтому и был задан вопрос. Есть предварительные соображения и эксперименты свидетельствующие о том, что эти лимиты выше чем то что есть. Задача состоит в том чтобы эту гипотезу подтвердить или опровергнуть. Что и планируется сделать прежде всего экспериментально на готовом уже стенде

Изменено пользователем etcartman
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Мне вот только не понравилось, что у Писаренко оценка ведётся по гидростатическим напряжениям, без учёта касательных (расчёт линейный, контакт линейный, напряжения равномерно распределены по площадке контакта, причём площадка находится в состоянии равномерного всестороннего сжатия - она потечь не может!). А согласно теории и практики потечёт внутренний слой при одинарной нагрузке с пластикой (от касательных напряжений), что и указано в посте http://cccp3d.ru/topic/77331-интенсивность-износа-при-качении-высокие-конт/?p=712026С усталостью интереснее. Взять эквивалентные (всмысле худшие для CalculiX) по внешнему контуру ролика, Sigma minus и Sigma plus есть и ярковыражены. Засунуть их в формулы обычной циклики?

Изменено пользователем AlexKaz
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




  • Сообщения

    • AlexArt
      Ну допустим, ты и на другом ресурсе это опубликовал. А не коммуниздил. Но вот продвигать воровство от государства, ворующее из Вики, это верх мерзости.
    • maxx2000
      Ах, да. Фильтры выбора добавили. Теперь можно выбрать только то что видно на первом плане, а не вместе с тем что с обратной стороны детали. В общем надо обновляться. Как раз работёнка на прессформу нарисовалась 
    • maxx2000
      Причина того - Кроилово. Кроилово всегда приводит к попадалову. Месяц простоял сколько мильонов деревянных потеряли? Вопрос риторический. И ещё будет стоять. Как памятник человеческой глупости и жадности.
    • AlexKaz
      "9 июля 1968 года на мышах был проведен самый знаменитый эксперимент американского ученого-этолога Джона Кэлхуна «Вселенная-25». Суть опыта заключалась в создании идеальных условий, где мыши могли бы жить и размножаться, не ведая никаких забот, вдали от хищников и в отсутствие эпидемий и заболеваний. Для этих целей ученый построил специальный загон, куда были помещены четыре пары белых мышей (самцов и самок). В распоряжении мышей всегда была чистая вода и еда в изобилии, специальные гнезда, где можно обустроить себе жилище ― гнезд в загоне хватало для проживания нескольких тысяч мышей. Температура в загоне в среднем составляла около 20 ℃ и была комфортной для мышей. Животные не подвергались никаким влияниям извне и жили в идеальных условиях в свое удовольствие. А дальше началось самое интересное. На первом этапе эксперимента мыши хорошо размножались, вели активный образ жизни, охотно играли. На следующей фазе эксперимента мыши стали есть меньше, перестали наедаться до отвала. На третьей фазе эксперимента, когда в загоне были уже сотни мышей, произошло распределение социальных ролей, стала ярко выраженной иерархия, клановость. Появились так называемые отверженные ― молодые особи, которых другие, взрослые мыши сгоняли в центр загона, не давали им вести нормальный образ жизни, причиняли физический вред. В природе такое, наверное, было бы невозможно, ведь эти мыши-агрессоры просто не дожили бы до старости: их бы съели хищники. Но в загоне Кэлхуна хищников не было, и взрослые мыши начали попросту издеваться над молодняком. Образовались две большие группировки: самцы-одиночки и самки-одиночки. При этом самки-одиночки отказывались спариваться <с менее статусными многочисленными молодыми самцами и с оставшимися старыми статусными> и отвергали ухаживания самцов. У мышей стал проявляться тотальный индивидуализм, мыши не стремились создать семью. На последней, четвертой стадии мышиная популяция стала сокращаться. Появились самцы, которых сам Кэлхун назвал «красивыми» (англ. beautiful ones), из-за отсутствия ран и рубцов. <В оригинале: They never engaged in sexual approaches toward females, and they never engaged in fighting, and so they had no wound or scar tissue. Thus their pelage remained in excellent condition. - Дословный перевод: Они никогда не прибегали к сексуальным подходам к самкам, и они никогда не участвовали в боях, и поэтому у них не было ран или рубцовой ткани. Таким образом, их шерсть сохранилась в отличном состоянии.> Эти мыши не вступали в борьбу за самок и территорию, не проявляли активности к размножению и только питались, спали и чистили шёрстку. У мышей стали проявляться различные формы девиантного поведения, вспышки агрессии. Самки стали проявлять агрессию, защищать себя сами, стали умерщвлять своих детенышей, а затем окончательно отказались размножаться. На пике эксперимента в загоне одновременно проживало чуть более двух тыс. мышей. Еды и гнезд было достаточно для дальнейшего роста популяции, но через четыре года после начала эксперимента Кэлхун остановил свой опыт, потому что в загоне осталось чуть более сотни мышей, и все они уже вышли из репродуктивного возраста. По итогам эксперимента Кэлхун пришел к выводу, что достижение определенной плотности населения и заполнение социальных ролей в популяции приводит к распаду общества" https://physicsoflife.pl/dict/pic/calhoun/calhoun.. https://scientificrussia.ru/articles/utopiya-dlya-mys.. https://ru.wikipedia.org/wiki/Кэлхун,_Джон_(этолог)
    • gudstartup
      @Koels вот в чем дело пока ds609 это предупреждение поэтому F может и не появится если sv601 это значит ошибка. возможно при нагреве радиатора серво определяет это как предупреждение или ваш вентилятор крутиться медленнее чем оригинальный и серва думает что он встал хотяпри этом обычно на экране в строке состояния FAN.мигает больше у меня вариантов нет....  
    • ДОБРЯК
      Решите любым алгоритмом. Тогда будет конструктивный разговор. :=)
    • Fedor
      https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_numerical_analysis_topics#Eigenvalue_algorithms     :) 
    • Юрий К.Ф.
      Добрый день. Не нашёл тут тему по стойке Китайско Китайской)) Lynuc N3ME. Видать мне так повезло с её наличием)) Приобрели 5-ти осевой Китаец. В б/у состоянии после удара по оси Z. Отремонтировали по механике, заменили батареи на драйверах, выставили лимиты. Всё Ок. Пригласили со стороны людей которые бы разобрались по операторской части. Те два выходных ковырялись, после сказали покажут расскажут, но за огромные деньги. Не сошлись. После месяц станок простоял, когда включили перестал реагировать на регулировку скорости шпинделя. То есть в режиме Jog, включаем обороты, которые стандартно 2140-2149 об/мин. При регулировке процетности не меняются (сама процентность показывает на мониторе). Так же при включении оборотов через команду M03S300 или другое значение, скорость так же показывает 2140-2149 об/мин. Грешить на тех товарищей с которыми не сошлись по деньгам для обучения, как то не хочется. Поковырялся в настройках шпинделя, вроде всё в норме. Проводку на шпинделе прозвонил, целая. В чём причина, не понятна. Кто нибудь сталкивался с подобным, или с подобной стойкой? Может подсказать варианты причины подобного?
    • ДОБРЯК
    • Fedor
      https://en.wikipedia.org/wiki/Eigenvalue_algorithm   Вот , кстати, важное свойство которое раньше встречал у Стренга. :)    http://elibrary.bsu.edu.az/files/kitablar/1022.pdf   
×
×
  • Создать...