钢蜗轮副磨损过程的实验研究

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1、华南理工大学学报(自然科学版)JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)文崑编号：1000-565X(2009)09-0108-04钢蜗轮副磨损过程的实验研究*李助军邵明张大童李元元（华南理丁•大学机械与汽车工程学院，广东广州510640）摘要：为选择合理的硬度配对来延长机械式履带调抠器中钢蜗轮副的使用寿命，在SRVIV微动磨损实验机上，设计了一种研究硬度对钢蜗轮副磨损行为影响的实验方法，并利用该方法在无润滑、室温条件下考察了不同硬度配对对40CrN

2、iMoA钢和18Cr2Ni4WA钢组成的钢蜗轮副磨损行为的影响.实验结果表明：随着蜗轮材料40CrNiMoA钢硬度的增加,40CrNiMoA钢的磨损体积减小，与之相对应的蜗杆材料18Cr2Ni4WA钢的磨损体积增大;在实验条件下，双方具有相近使用寿命的硬度配对出现在40CrNiMoA钢硬度为HRC43左右时.关键词：蜗轮；合金钢；硬度；磨损中图分类号：TH117.1文献标识码：A履带式车辆使用的机械式履带调整器中的钢制宜廓环面蜗杆副⑴的蜗杆和蜗轮材料均采用合金钢制造•在实际使用过程中，该钢蜗轮副经常发牛胶合和齿形变形以致调整困难,H往

3、往由于钢蜗轮副一方的磨损过大而导致整副钢蜗轮副达不到预期的使用寿命.减少齿面磨损、延长蜗杆副使用寿命的方法很多，如:采用承载能力较大的环面蜗杆传动删；在润滑油中添加极压性添加剂⑶；采用淬火、渗碳、氮化、复合强化等强化手段3】，开发新型蜗轮材料9®等.然而，有关利用上述方法后怎样使得钢蜗轮副双方具有相同使用寿命的研究鲜见报道.40CrNiMoA合金钢和18Cr2Ni4WA低碳合金钢具有较好的力学性能,热处理后具有较高的强度和韧性，经常应用于性能要求较高、存在一定冲击的蜗杆传动中•文中通过考察材料硬度对钢蜗轮副双方磨损量的影响，期望通过确

4、定合理的硬度配对來延长调整器中钢蜗轮副的使用寿命.1实验方案和条件实验在SRVIV微动磨损实验机上进行，试样接触形式为线接触，如图1所示•上试样做直线往复式运动，尺寸为（/>15mmx22mm；下试样与机座固定连接,尺寸为24mmx7.9mm.实验选择的蜗轮材料A为40CrNiMoA合金钢，蜗杆材料B为18Cr2Ni4WA低碳合金钢,化学成分用直读光谱仪测试，具体成分如表1所示.表1实验材料的化学成分Table1Chemicalcompositionofexperimentalmaterials材料含屋/%CSiMnMoCrNi

5、WFe40CrNiMoA0.4290.3030.6270.1770.6961.461—余量18Cr2Ni4WA0.1890.2860.378—1.4874.4800.973余量采用不同的热处理工艺使蜗轮材料得到了4种收稿H期：2008-07-25审羞金项冃：军品配套项目（JPPT・115・2・69刀作者筒介：李助军（1980-），男，博上牛，主要从事齿轮设计制造技术研究・E・mail：lizhujim80@163.com不同的硬度，分别为HRC33、HRC41、HRC50和HRC59,蜗杆材料试样的硬度为HRC59,各试样的热处理条件

6、如表2所示.娜，进而计算得到试样的磨损体积.2实验结果与讨论房兮热处理条件叼科淬火工艺冋火参数A,40CrNiMoA85OXxl.Oh油冷630*x2・0hHRC33A：40CrNiMoA850*xl.Oh油冷550Tx2.0hHRC41a340CrNiMoA850%：x】.0h油冷350rx2.0hHRC50a440CrNiMoA850^xl.Oh油冷180X：x2.0hHRC59910X渗磺x6・0h*B18Cr2Ni4WA850迟渗碳xl.5h风冷t180无x2.0hHRC59850Xx50min油淬农2试样的热处理条件和硬度T

7、able2Heat・lrealmenlconditionsandhardnessofspecimens2.1实验结果图3为按照配对组合并进行实验后得到的结果•如图3所示,40CrNiMoA钢的磨损体积随其硬度的增加呈下降趋势，而相对应的18Cr2Ni4WA钢的蘑损体积变化悄况正好与40CrNiMoA钢的相反，即随着40CrNiMoA钢破度的增加,18Cr2Ni4WA钢被40CrNiMoA钢磨损掉的体积增大.通常要评价A材料和B材料的相对耐磨性时,分别用A试样和B试样与较硬的C试样(如GCrl5)组成摩擦副进行摩损实验,实验后测砥出A试

8、样和B试样的磨损量然后相互比较确定.由于该方法在实验过程中的硬度配对组合并不是实际使用中零件硬度的配对组合，且该方法还忽略了材料配对对摩擦磨损的影响，所以不能直接将该方法用于钢蜗轮副材料合理硬度配对的研究.确定摩擦副的硬