Поиск стали для шестерни, работающие с большими скоростями и повышенным удельным давлением , под действием значительных ударных нагрузок

[vl 327]

Ищем сталь для изготовления шестерней главной передачи. 

 

требование к материалу:
1. вязкая сердцевина и высокая поверхностная твердость, работающие с большими скоростями и
повышенным удельным давлением , под действием значительных ударных нагрузок.

2. выдерживающий изгибный напряжения 1000-1200 МПа, а контактные 4000-4200 МПа

 

Как видно, требования по прочности раза в 2 выше стандартных материалов, поэтому ищем что то другое, может из авиационных сталей.

И еще нужна рекомендация, кто мог бы сделать термообработку этого материала.

 

 

[piden 2 874]

2 hours ago, vl said:

контактные 4000-4200 МПа

 

Как вообще рассчитываются эти допускаемые контактные? Ведь sigmaY, ну пусть 1000 MPa...

Везде в литературе, в стандартах ссылки друга на друга, что, мол, "так принято", но нигде не объясняется полученная цифра..

[ANT0N1DZE 178]

@vl Напряжения просто космос.

Может, какая-нибудь мартенситно-стареющая с твердосплавным напылением, но звучит как авантюра...

Возможно, стоит попробовать зацепление Новикова, там по напряжениям все лучше должно быть. Или на потоки поделить

Изменено 30 октября 2017 пользователем ANT0N1DZE

[piden 2 874]

9 hours ago, ANT0N1DZE said:

Напряжения просто космос.

Да обычные, для подшипниковых сталей..

[vl 327]

14 часа назад, piden сказал:

Как вообще рассчитываются эти допускаемые контактные? Ведь sigmaY, ну пусть 1000 MPa...

где то в расчетах зубьев это есть (это лучше наш инженер по зубьям скажет).

Я так понимаю, что речь идет о поверхностном слое материала с учетом термообработки, а не просто голой стали. А это уже значительно выше классического sigmaT. 

 

9 часов назад, ANT0N1DZE сказал:

Напряжения просто космос.

ну потому и спрашиваю, может есть авиационные стали :-))

а то сейчас на руках 19ХГН и аналоги, а тут превышение в 2 раза. Если хотя бы на 50, а лучше на 70% сталь будет прочнее, то уже хорошо (ну с учетом вязкой сердцевины).

9 часов назад, ANT0N1DZE сказал:

Может, какая-нибудь мартенситно-стареющая с твердосплавным напылением, но звучит как авантюра...

да, как авантюра прежде всего с точки зрения - а кто это сможет сделать.

9 часов назад, ANT0N1DZE сказал:

Возможно, стоит попробовать зацепление Новикова, там по напряжениям все лучше должно быть. Или на потоки поделить

нет, это уже недопустимая экзотика в данном конкретном случае. У нас и так изза компоновочных проблем сильно отрицательно корригированные зубья вышли.  

Изменено 31 октября 2017 пользователем vl

[piden 2 874]

6 minutes ago, vl said:

это лучше наш инженер по зубьям скажет

Можете узнать у него? Был бы сильно обязан)

[lobzik 395]

12 часа назад, ANT0N1DZE сказал:

Напряжения просто космос.

Ничего космического тут нет.. Средьненькой паршивости требования.
До 1950 н*мм приходилось делать
Гляньте вот эту под закалку ТВЧ
https://www.aubertduval.com/wp-media/uploads/sites/2/pdf/FADS_GB.pdf

Ну если этого мало, берите эту, она сильнее, но у нее с ресурсом хуже, и ржавеет прямо на глазах :)
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=4370

Изменено 31 октября 2017 пользователем lobzik

[ANT0N1DZE 178]

3 часа назад, piden сказал:

Да обычные, для подшипниковых сталей

 

35 минут назад, lobzik сказал:

Ничего космического тут нет.. Средьненькой паршивости требования

Я как-то и не припомню более 2000 МПа по контактным в зубчатых передачах. А вы сталкивались? Очень интересно было бы

[lobzik 395]

Это нестандартные требования. 
Например, при рассмотрении случая, когда обрываются другие привода, и оставшийся в живых должен дотянуть до приземления, даже деформировавшись, после чего он меняется..
В Формуле1 нередко используют, да и просто в автоспорте. 
Вот толковая контора,давно с этим работает..
http://www.hoer-technologie.de/jobs/
Но все таки лучше брать стали серии 16NiCrMo16-5

[vl 327]

2 часа назад, lobzik сказал:

Гляньте вот эту под закалку ТВЧ

интересньенько, спасибо

а для зубчатых передач есть опыт ее применения?

[lobzik 395]

33 минуты назад, vl сказал:

интересньенько, спасибо

а для зубчатых передач есть опыт ее применения?

Именно там и применяют ее. Для скоростных и нагруженных зубов. 

Надо порыться, где то валялись режимы термообработки. Но это твч! Середина улучшенная. 

[lobzik 395]

Еще вспомнилось.
Суть этих сталей в том, что у них немного углерода (до 0,2-0,25%). И после нарезки зуба идут в термообработку до 1000-1050 град. в среду углекислого газа для упрочнения через мартенсит.
Потом охлаждение. Таким образом верхний слой получает науглероживание до толщины 0,1-0,3 мм в час. Обычно больше 0,5 смысла нет..
Затем снова в печку до где- то под 700- 800 (точно -завсисит от стали), а лучше в ТВЧ - и резко охладить в масле.
Потмо небольшой отжиг - и вуаля!!
Стали совсем не легированные луччше не трогать, а трогать что-то из серии 

17CrNiMo6,  16MnCr5,  20MnCr5

 
Работает как раз что надо. Середина вязкая - поверхность твердая аш жуть!

Если можете - переведите себе эту хрень, либо могу пособветовать преводчика,и наслаждайтесь.
Там все есть.
http://www.stahl-online.de/wp-content/uploads/2013/10/MB-452-Einsatzhaerten.pdf

[soklakov 1 475]

В 31.10.2017 в 20:08, lobzik сказал:

Таким образом верхний слой получает науглероживание

И называется это цементация

Еще тоже самое делают водородом, тогда называют наводороживанием или что-то такое.

Но все равно смысл один и тот же - лишние включения в структуру материала увеличивают прочность, снижают пластичность.

[lobzik 395]

8 часов назад, soklakov сказал:

лишние включения в структуру материала увеличивают прочность, снижают пластичность.

Пардон, я перевожу с немецкого, могу не знать.
Водород - субстанция мерзкая в любом случае. И прочность не добавляет, и пластичность снижает..

[soklakov 1 475]

В 10.11.2017 в 00:22, lobzik сказал:

Водород - субстанция мерзкая в любом случае.

Пожалуй, да)

[Fedor 1 597]

В ‎30‎.‎10‎.‎2017 в 19:59, piden сказал:

 

Как вообще рассчитываются эти допускаемые контактные? Ведь sigmaY, ну пусть 1000 MPa...

Везде в литературе, в стандартах ссылки друга на друга, что, мол, "так принято", но нигде не объясняется полученная цифра..

Их еще называют герцевскими .   Они же напряжения сжатия при  гладком контакте двух тел и образовании герцевской площадки контакта... Сигма аш обычно обозначают

 

Изменено 13 ноября 2017 пользователем Fedor

[soklakov 1 475]

В 30.10.2017 в 19:59, piden сказал:

Как вообще рассчитываются эти допускаемые контактные? Ведь sigmaY, ну пусть 1000 MPa...

Прояснился как-то вопрос?

[soklakov 1 475]

22 часа назад, Fedor сказал:

Они же напряжения сжатия при  гладком контакте двух тел и образовании герцевской площадки контакта...

Рассмотрим задачу Герца в осесимметричной постановке. Допустим, что настройки заданы так, что задача решена точно ( у нас есть на это основания).

Итак, у нас есть три числа (на рисунке показаны два):

1. Максимальные эквивалентные напряжения 829 МПа. Их стоит сравнивать с допускаемыми изгибными, по крайней мере до тех пор, пока мы придерживаемся гипотезы единой кривой.

 

2. Максимальные напряжения сжатия в площадке контакта - 1946 МПа.

3. Максимальные контактные давления - 1457 МПа. (не показаны на рисунке)

 

Вот кого из них сравнивать с допускаемыми контактными напряжениями непонятно. И надо ли.

 

 

Внимание вопрос:

1. Является ли ошибкой расчета неравенство второй и третьей величины? Или все-таки контактное давление и давление сжатия разные вещи? 

 

В зависимости от ответа есть много  других вопросов.

[piden 2 874]

Федор, Соклаков,

Спасибо, что обратили внимание на вопрос. Вечером накидаю своих картинок)

[soklakov 1 475]

Обновлю картинку с учетом податливости плоскости, а то как-то несимпатично выходило.

Судя по всему, дело было в абсолютной жесткости площадки, об которую давим (взял учебное упражнение готовое).

Задал податливость, получил новые цифры:

1. Максимальные эквивалентные 431 МПа

2. Максимальные сжатия - 716 МПа

3. Максимальные контактные - 715 МПа

 

Соответственно, когда в контакте участвовала жесткая поверхность ожидать от нее адекватного поведения при расчете контактного давления, пожалуй, лишнее.

Делаю вывод, что контактное давление и напряжения сжатия в точке контакта должны совпадать.

И их нужно сравнивать с допускаемыми контактными из ТЗ. Так?

Следующий шаг - измельчить сетку и на втором теле, ведь оно ни чем не лучше первого.

И снова интересные изменения. В шаре эквивалентные напряжения не изменились. Как, в прочем, не изменились напряжения и в нижнем кирпиче. Просто мы стали их видеть, сделав сетку помельче.

А вот напряжения сжатия, которые логично равны в обоих телах, выросли по сравнению с предыдущим расчетом.

Ну и наконец, максимальное контактное давление переместилось из центра чуть в сторону.

Боюсь, при решении Герц не закладывал такой возможности. Переместившись, оно, естественно, упало и больше не совпадает с максимальным напряжением сжатия, которое по-прежнему осталось в центре.

 

Откуда хочется вернуться к вопросу: как определяются допускаемые контактные напряжения?

Изменено 14 ноября 2017 пользователем soklakov