Безъязычный Вячеслав Феоктистович, д.т.н., профессор, профессор кафедры инновационного машиностроения
152903, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53
Vyacheslav F. Bezyazychnyi, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Innovative Engineering
53, Pushkin St., Rybinsk 152934
Шеховцева Евгения Владимировна, к.т.н., начальник отдела
152903, г. Рыбинск, пр. Ленина, 163
Evgenia V. Shekhovtseva, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Department
163, Lenin pr., Rybinsk 152934
Шеховцева Татьяна Владимировна, к.т.н., доцент, доцент кафедры прикладной механики
152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53
Tatiana V. Shekhovtseva, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Applied Mechanics
53, Pushkin St., Rybinsk 152934
Цель – разработать комплексную модель, учитывающую взаимосвязь между конструкцией зубчатого колеса, свойствами материала и технологическими параметрами обработки. Данная модель должна предсказывать эксплуатационные характеристики колеса, учитывая воздействие как внутренних, так и внешних факторов. Для определения механических характеристик металла были проведены механические испытания с помощью электромеханического разрывного оборудования фирмы Tinius Olsen марки H100KU. Контроль механических показателей материала (предел прочности, предел текучести и др.) с нагрузкой более 100 Н/мм2 выполнялись на свидетелях по ГОСТ 1497-84. Контроль механических характеристик металла производился после каждой операции. Были исследованы изменения механических характеристик сталей 16Х3НВФМБ-Ш, 20Х3МВФ-Ш, 18Х2Н4МА и 12Х2Н4А-Ш для различных заготовок и видов обработки (формование металла давлением, механическая и абразивная обработки, химико-термическая и термическая обработки). Анализ механических характеристик металла показал существенные различия в твердости, прочности и пластичности образцов, полученных разными способами. Показано, что эти различия обусловлены микроструктурой материала (размер зерна, наличие включений, степень деформации), формирующейся в процессе обработки. Анализ был выполнен по следующим параметрам: коэффициенту технологической наследственности и структурной наследственности. Установлено, что наследование механических свойств материала (способом получения заготовки) обработкой давлением с последующей термической обработкой относительно сортового проката с аналогичной термообработкой характеризуется положительной тенденцией и составляет по пределу прочности прирост до 6,2%, по пределу текучести – до 5,3%. Показано, что прирост количественного показателя по коэффициенту структурной наследственности после химико-термической обработки относительно операции шлифования по упрочненному слою составляет по пределу прочности не менее 49%, по пределу текучести – не менее 68%. Разработанная многомерная модель взаимодействия зубчатых колес учитывает множество факторов, влияющих на их работу: свойства материала, температурные поля в зоне контакта зубьев, динамические нагрузки, воздействие смазочного материала.
Objective – development of a comprehensive model that takes into account the interrelationship between the structure of a gear wheel, material properties and technological processing parameters. This model should predict the operational characteristics of the wheel, considering the impact of both internal and external factors. Mechanical testing was conducted using electromechanical tensile testing equipment from Tinius Olsen, model H100KU, to determine the mechanical properties of the metal. Samples in compliance with GOST 1497-84 were used for monitoring material properties (tensile strength, yield strength, etc.) at loads above 100 N/mm2. The mechanical properties of the metal were monitored after each processing operation. The mechanical properties of the steels 16Kh3NVFMB-Sh, 20Kh3MVF-Sh, 18Kh2N4MA and 12Kh2N4A-Sh were investigated for different blanks and types of treatment (pressure forming, mechanical and abrasive, thermochemical and heat treatment). Analysis of the mechanical properties of the metal revealed significant differences in hardness, strength and ductility between samples obtained by different methods. It was shown that these differences are due to the microstructure of the material (grain size, presence of inclusions, degree of deformation) formed during processing. The analysis was based on parameters including the coefficient of technological inheritance and structural inheritance. It was found that the inheritance of the mechanical properties of the material through pressure working followed by heat treatment shows a positive trend relative to rolled material with similar heat treatment. This method results in an increase in tensile strength of up to 6.2% and in yield strength of up to 5.3%. Furthermore, it was shown that the increase in the quantitative indicator of structural inheritance after thermochemical treatment, relative to grinding of the hardened layer, is at least 49% for tensile strength and at least 68% for yield strength. The developed multidimensional model of gear interaction takes into account a wide range of factors that influence its operation, including material properties, temperature fields in the contact zone of the tooth, dynamic loads and the effect of lubricant.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.