К оценке контактно-усталостной долговечности химико-термоупрочненных зубчатых колес

Введение. Статья посвящена уточнению прочностных характеристик диффузионного слоя цементованных (Ц) и нитроцементованных (Нц) эвольвентных зубчатых колес. Регламентируемые ГОСТ 21354-87 зависимости предела контактной выносливости стальных деталей от твердости в области ограниченной (до 10-12 млн циклов) долговечности завышены.Цель работы - определить максимально допустимый уровень нагрузки эвольвентных зубчатых передач в условиях действия альтернативных форм отказа и область корректного применения рекомендаций ГОСТ 21354-87. Материалы и методы. В поверхностно упрочненных деталях протекают одновременно глубинные и поверхностные процессы контактного разрушения с принципиально различными механизмами контактно-усталостной долговечности. Лидирующий вид разрушения определяется комплексом факторов, основные из которых - уровень напряженности и свойства приповерхностных слоев материала. Нагрузочная способность диффузионного слоя исследована на основе экспериментальных данных по методике оценки прочности структурно неоднородного материала с использованием обобщенного критерия предельного состояния Писаренко - Лебедева. Результаты исследования. Учет влияния пластических свойств материала и его изменения в пределах диффузионного слоя позволил существенно повысить достоверность прогнозирования уровня нагрузочной способности цементованных и нитроцементованных зубчатых передач по контактной прочности. Подтверждено наличие порогового значения твердости рабочей поверхности зубьев колес на уровне 60-61 единиц по Роквеллу, превышение которого ведет к снижению контактно-усталостной долговечности. Приведена оценка влияния параметра пластичности на уровень нагрузочной способности и варьирование величины этого параметра при различных видах химико-термической обработки (ХТО). В области ограниченной долговечности опережающими являются глубинные контактные разрушения. И пределы контактно-усталостной долговечности по показаниям поверхностного выкрашивания должны быть ориентированы на допускаемое нормальное контактное глубинное напряжение. Обсуждение и заключение. С экспериментальными данными полученные результаты качественно согласуются, но в ряде случаев несколько превышают их. Необходимы исследования по величине параметра пластичности и его изменению в зависимости от химического состава стали и вида ХТО. Но уже на данном этапе полученные результаты могут быть использованы при проектировании тяжело нагруженных поверхностно упрочненных зубчатых передач при назначении твердости поверхности и толщины диффузионного слоя. Область применения - передачи бортовых редукторов тракторов, нефтедобывающих станков-качалок, горнодобывающего и подъемно-транспортного оборудования.