ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗГИБНОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ ЗУБЬЕВ КОЛЕС СУДОВЫХ РЕДУКТОРОВ, ПОДВЕРГАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКЕ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Аннотация
В работе дано обоснование исследования влияния шероховатости и микронеровности в зоне переходных поверхностей зубчатых колес на их изгибную выносливость. Рассмотрена технология изготовления зубчатых колес и доля операции по ручному полированию впадин зубьев в общей трудоемкости их изготовления, а также применяемые марки стали для колес, упрочняемых поверхностной закалкой токами высокой частоты. Представлены требования к качеству поверхности зубьев после механической обработки. Определены конструкции круглых образцов, опытных зубчатых колес и условия испытаний. Представлены режимы закалки токами высокой частоты образцов и колес. Обоснованы диапазоны шероховатостей и значения для напряжений, при которых проводятся исследования. Произведена обработка результатов испытаний путем проведения регрессионного анализа, которые представлены аналитическим способом в виде уравнения эмпирической линии регрессии и графическим способом в системе координат с осями σ, lg N. По результатам проведенных усталостных испытаний образцов и зубьев в области ограниченной выносливости можно сделать вывод о том, что наклон ветвей кривых усталостей для зубьев и образцов отличается в зависимости от шероховатости поверхности, причем наклон увеличивается с увеличением шероховатости. Установлено, что предел выносливости образцов и колес в диапазоне шероховатости Rz 0,4 … 40 практически не снижается. Дальнейшее увеличение шероховатости поверхности до Rz 250 мкм снижает пределы выносливости при симметричном и пульсирующем циклах на 22 … 24 %. В результате исследования обоснованы нормы шероховатости переходных поверхностей зубчатых колес, подвергаемых поверхностной закалке токами высокой частоты. Полученные результаты также могут быть использованы при выполнении расчетов на изгибную циклическую прочность зубчатых колес.
Ключевые слова
поверхностная закалка, токи высокой частоты, зубчатые колеса, изгибная выносливость, переходные поверхности, судовой редуктор, шероховатость зубьев
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Корнилович С. А. Повышение контактной выносливости поверхностного слоя зубьев шестерен при их изготовлении и ремонте / С. А. Корнилович // Омский научный вестник. - 2012. - № 2 (110). - С. 75-76.
Руденко С. П. Особенности расчета зубчатых колес трансмиссий на глубинную контактную выносливость / С. П. Руденко, А. Л. Валько // Вестник машиностроения. - 2015. - № 11. - С. 5-11.
Katsuyuki M. Повышение усталостной прочности шестерен посредством контурного индукционного воздействия и использования дробеструйной обработки / M. Katsuyuki, E. Hirohito, K. Kazuhiro [и др.] // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. - 1995-65. - № 637. - С. 92-97.
Чернявский И. С. Анализ контактной и изгибной выносливости зубчатых колес трансмиссии трактора Т-150К / И. С. Чернявский, А. В. Устиненко // Вестник Нац. техн. ун-та «ХПИ». - 2013. - № 40 (1013). - С. 186-190.
Саламех А. Обоснование норм шероховатости переходных поверхностей зубьев, упрочняемых поверхностной закалкой токами высокой частоты, при ремонте судовых тяжело нагруженных зубчатых передач: дис. … канд. техн. наук / А. Саламех. - Астрахань, 2005. - 167 с.
Рубан А. Р. Ограниченная выносливость цементируемых зубьев колес судовых редукторов / А. Р. Рубан // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2011. - № 1. - С. 56-62.
Шеховцева Е. В. Упрочнение поверхностного слоя рабочих поверхностей зубчатых колес с помощью химико-термической обработки / Е. В. Шеховцева, Т. В. Шеховцева // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2017. - Т. 13. - № 8 (152). - С. 374-378.
Школьник Л. М. Методика усталостных испытаний: справочник / Л. М. Школьник. - М.: Металлургия, 1978. - 304 с.
Кашкаров А. А. Методика исследования влияния шероховатости переходных поверхностей зубьев, упрочненных поверхностным пластическим деформирование, на их изгибную выносливость / А. А. Кашкаров, В. А. Мамонтов // Пробл. динамики и прочности исполнительных механизмов и машин: Материалы научн. конф., Астрахань, 1 - 5 окт., 2002. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2002. - С. 278-280.
Демидов П. Н. Оптимальный выбор материала и способа поверхностного упрочнения высоконагруженных зубчатых колес с целью повышения сопротивления заеданию / П. Н. Демидов, М. Ю. Семенов, В. А. Нелюб // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2012. - № 4 (36). - С. 22-27.
Степнов М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: справочник / М. Н. Степнов. - М.: Машиностроение, 1985. - 232 с.
Fabre A. Microgeometrical influences on micropitting fatigue damage: multi-scale analysis / A. Fabre, Barrallier, M. Desvignes, H. P. Evans, M. P. Alanou // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. - 2011. - Vol. 225. - № 6. - Pp. 419-427. DOI: 10.1177/1350650110396980.
ГОСТ 21354-87-1989. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 76 с.
Об авторах
Саламех Али - доцент
ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет»
