Может ли контактый износ для мягкой стали продолжаться как угодно долго?

[etcartman 23]

Досточтимые, уважаемые участники форума!

Особенно механической ориентации.

Вопрос про передачи из мягкой стали (например сталь3 или подобная, но вообще интересует именно A36)

имеются большие зубья с низким уровнем изгибных напряжений. Ну - типа 50-100 МПа.

А контактные напряжения в свою очередь рассчитанные по формальной твердости - близки к пределу. То есть очень большие

На опыте мог убедиться что передачи такого рода довольно быстро изнашиваются. Но поскольку тест был ограничен по времени - остался вопрос, что будет дальше?

Стандартная кривая износа имеет три участка - приработка, работа, прогрессирующая ветвь.

А вследствие чего собственно эта самая последняя ветвь? Что потом?

По моему варианта два

1) Износ будет продолжаться как угодно долго - пока зуб не уменьшится и не будет достигнут предел по усталости в корне зуба (то есть все таки изгибная прочность)

2) Износится пара мм и далее под поверхностью металл будет сильно упрочнен. Потому что контакт в частности тоже предполагает поперечные растягивающие напряжения. После упрочнения металла зуб начнет трескаться по всей поверхности. И от изгиба и вообще. Поверхность защербиться и зуб отколется.

Какой вариант более реалистичный?

передача - открытая, не в масле. Учебники хором говорят что контактная прочность не важна (то есть питтинг) а только износ - все что будет происходить.

Изменено 30 августа 2014 пользователем etcartman

[tmpr 27]

Я бы предложил третий вариант:

Абразивный износ, повышение скольжения. Пятно контакта будет уменьшаться - напряжения увеличиваться, в результате катастрофический износ.

 

Расчёты зубчатых колёс предполагают какие-то определённые свойства материала. Если пытаться рассчитать какие-то предельные случаи, то есть риск получить некорректные результаты. Кроме питтинга, есть ещё износ порождаемый заеданием, это может быть горзда более существенно

[etcartman 23]

Тут речь не о коробке передач а об открытой тихоходной передаче вообще. Я не понимаю как тут от износа ее может заклинить - скорее наоборот поверхности приработаются и работа станет плавнее со сременем.
Передачи такая штука вообще, в которых 100 лет нет почти ничего нового. Я даже думаю, задай я вопрос лет 50 назад - мне бы сразу ответили в деталях, что произойдет. Есть сложности чисто теоретического характера с объяснением явлений наблюдаемых на практике. Например передача Новикова с точечным контактом - в теории работать не должна вообще, а на практике работает в полтора раза дольше. Потому что есть некоторые условные расчеты применительно к стандартным эвольвентным передачам, а не общая теория.
Вот нагуглил кое что по данной теме нового и старого.
в последнем справочнике пишет что открытые - рассчитывать только на изгиб зубьев. Единственное что я могу сделать от себя - попробовать посчитать износ (в стадии нормальной работы) и посмотреть во первых насколько он велик вообще, а вот есть ли некоторый предел износа например - сказать сложнее.
Если будет в течении всего срока выполняться условие при котором скорость срезания слоев выше их деградации (в точке максимальных растягивающих напряжений) - то вроде бы работать все это должно вплоть до предела по усталостной прочности на изгиб (который при небольших номинальных напряжениях наступит по идее не скоро)

Изменено 30 августа 2014 пользователем etcartman

[tmpr 27]

Например передача Новикова с точечным контактом - в теории работать не должна вообще,

почему это не должна? Ещё как должна.

 

Я не понимаю как тут от износа ее может заклинить

я не про заклинивание, а про скольжение. Про тихоходность речи не было. Как и вообще о конкретных условиях.

Можно только предполагать, что будет. Никто не даст 100%-ного ответа и не будет слушать 100%-ных ответов.

Определённо можно только повторить: при экстремальных условиях любой расчёт нельзя считать корректным (названые материал я считаю таким условием). Только эксперимент.

в последнем справочнике пишет что открытые - рассчитывать только на изгиб зубьев

Нельзя эту фразу применять к любой твёрдости. Открытая передача должна всё равно иметь какую-то минимальную твёрдость, чтобы износ не был катастрофическим. Нельзя делать из этой фразы вывод, что контактная прочность не имеет значения.

[etcartman 23]

для примера приведу очень старые системы, которые имею в виду

1

2

3

тут показана рейка с износом уже. Такие вещи сейчас еще широко применяются в горных странах вроде Швейцарии, потому что делать тоннели и срывать холмы возможно не всегда, а дороги нужны.

То есть в принципе - я не спрашиваю о чем то новом, скорее всего такие передачи были изучены досконально еще в 19м веке. Когда собственно обыкновенные стали в основном и использовались. Наверняка опыт эксплуатации приличный, поэтому делать какие то новые опыты специально для выяснения данного факта смысла нет.

 

[tmpr 27]

я не спрашиваю о чем то новом

В данном случае именно об этом вы и спрашиваете :)

Решения-то у вас нет, и методики тоже :)

 

 

 

Наверняка опыт эксплуатации приличный

я не знаю, что вы пректируете и не могу ответить, есть ли у кого подобный опыт.

Могу сказать что у этой паровозной рейки  скорее всего несколько единицы циклов нагружения в день - это уже может быть принципиальным отличем от редуктора, который крутиться целый день. Например.

 

Конкретно, могу сказать что расчётах ISO и DIN  коэффициенты не учитывают автоматных сталей. И для тихоходных передач в непонятных условиях смазки учёт износа просто так не посчитать. Ради этого и выдуман метод А. Гост, к сожалению, отстал в этом плане.

Изменено 30 августа 2014 пользователем tmpr

[etcartman 23]

Могу сказать что у этой паровозной рейки  скорее всего несколько единицы циклов нагружения в день - это уже может быть принципиальным отличем от редуктора, который крутиться целый день. Например.

 

Конкретно, могу сказать что расчётах ISO и DIN  коэффициенты не учитывают автоматных сталей. И для тихоходных передач в непонятных условиях смазки учёт износа просто так не посчитать. Ради этого и выдуман метод А. Гост, к сожалению, отстал в этом плане.

 

Я разницу между редуктором и паравозной рейкой вполне понимаю. Вот паравозная рейка - ближайший аналог того что нужно. Большая нагрузка при маленьких изгибных напряжениях, небольшая скорость, количество циклов за период эксплуатации - сопоставимое.

 

 

Не могли бы вы дать ссылку на документ ISO по расчету износа? На тот самый метод А?

[tmpr 27]

ISO 6336

Метод А - это расчёты (все, не только износ) на основе экспериментальных данных в известных условиях.

Обычный метод - это метод В (он же в госте) - расчёт на основе эмпирических зависимостей

Износ и в госте есть, но опять же - это применительно к ограниченому набору "шестерённых" материалов. Для других надо применять какие-то поправки (в простейшем случае запас увеличивать).

Хотя, я так понимаю, случай не особо ответственный, раз уж такая экономия на материале.

Если пользуетесь киссофтом - там есть расчёты износа по разным стандартам, даже вроде нестандартные есть.

В AGMA 925 есть отличные от исо и госта расчёты износа - может они что-то добавят.

 

Но опять повторю свою мысль: если вероятен катастрофический износ (а я считаю что у автоматной стали он будет более вероятен), то стандартные расчёты могут не дать результат.

 

 

P.S. посмотрите ISO 6336-5, это справочник по материалам и допустимым напряжениям. Там есть нормализованные стали HB<200. Может они сгодятся как аналог.

 

P.P.S. Вот, кстати, нашёл у себя такую бумагу:

Microstructure and Fatigue Resistance of Carburized Steels.pdf

Обратите внимание как сера и фосфор влияют на допустимые напряжения. (графики на стр.3)

Изменено 1 сентября 2014 пользователем tmpr