燃机传动系统17CrNiMo6齿轮材料不同热处理R-S-N疲劳曲线测试研究.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENGlNEER燃机传动系统17CrNiM06齿轮材料不同热处理R—S—N疲劳曲线测试研究刘韶峰1，胡云波z．邹俊伟2，郑学斌z(1．中国航空动力机械研究所，湖南株洲412002；2．中国航发湖南南方宇航工业有限公司，湖南株洲412002)摘要：以燃气轮机传动系统中应用的17CrNiM06齿轮材料为研究对象，通过两种不同的热处理工艺，分别得到两种齿轮的心部硬度，分别为心部硬度大于30HRC示E大于25HRC(J=12mm处不大于28HRC)，再以齿轮高频试验测试为研究手段，得到两种不同热处理条件下的弯曲疲劳R

2、—S一～曲线。关键词：燃机传动：齿轮；弯曲疲劳；高频试验中图分类号：TH114文献标志码：B文章编号：1002—2333(2016)12一0142一03O引言燃气轮机传动系统齿轮箱属于高速重载设备，其中齿轮为主要失效件之一，其失效形式主要为齿轮弯曲疲劳失效。齿轮弯曲疲劳失效的主要表现形式为在零件表面或局部形成裂纹或发生断裂的现象。本文主要以燃机传动系统中齿轮材料17CrNiM06为研究对象，通过两种不同的热处理工艺，分别得到两种不同的齿轮心部硬度，以齿轮高频试验测试为研究手段，得到齿轮材料17CrNiM06的两种弯曲疲劳R—s—N曲线，为

3、类似齿轮箱齿轮的设计提供重要的试验依据。1试验J．J试验方法采用齿轮弯曲试验设备对轮齿进行脉动加载试验，加载至轮齿出现裂纹或失效，停止试验，得出在此应力下的循环应力次数即寿命数据。试验时，载荷仅施加在试验轮齿上，每个试验齿轮根据试验要求可进行无数次试验，则可以得到无数个试验点。每做完一个轮齿的试验，再选取另外一个轮齿进行试验，但所选取的轮齿与进行过试验的轮齿(包括用以支承的轮齿)间隔不少于一个齿。试验齿轮不作啮合运转。1．2试验齿轮参数基金项目：湖南省科技重大专项(2012FJl002)；湖南省战略新兴产业项目(2014GKl029)根据

4、GB／T14230中的相关规定，试验齿轮随机抽取，目的是为了提高试验结果的可信度，并使试验结果能够反映该种齿轮的承载能力[1_2】。齿轮材料为17CrNiM06(渗碳淬火)。试验时每种齿轮材料取5个应力级，在每个应力级取6个试验点进行试验。试验齿轮的参数和精度：模数m=4film，螺旋角／3=o。，齿宽b=25mm，应力修正系数Y。，=2．0，齿根圆角参数q。=2．5，齿根圆角粗糙度R，≤10Ixm，精度为GB／T10095．1的6级。齿廓线与齿根圆弧线是圆滑过渡，检查试验齿轮精度并记录其实测数值。实测全部试验齿轮的表面硬度、基节偏差并剔

5、除不合格的试验齿轮。J．3试验时弯曲失效判据试验载荷加载方式为高频脉动，所以工作时，试验设备是处在共振状态下，如轮齿出现明显疲劳裂纹或断裂时，系统的共振频率就会发生变化。试验中出现以下情况时，设备将自动停机，试验结束。具体操作是通过试验设备控制程序设置失效判据。根据GB／T14230要求。试验中，如果发生下列现象之一时，都应判为失效：1)当轮齿沿齿根发生断裂或轮齿出现疲劳裂纹时；2)试验载荷或频率相比原始设置值下降了5％～10％。1．4试验齿轮热处理工艺为获得两种试验齿轮样件的心部硬度，采取如下两[9]张蓓，陈淑玲．基于ANSYSWork

6、bench直齿圆柱齿轮淬火过程的热应力模拟[J]．机械工程师，2013(11)：106—107．[10]张蓓，袁小会，肖志余．塑料模零件淬火过程有限元模拟分析[J]．模具工业，2014，40(8)：65—68．，[11]董立伟，谷正气，刘水长，等．网格划分对汽车外流场数值计算影响的研究[J]．汽车科技，2012(1)：12—15．[12]齐学义，陈大为，胡家昕，等．网格划分对轴流式水轮机数值计算结果的影响[J]水电能源科学，2010，28(1)：107—109．[13]袁国勇．ANSYS网格划分方法的分析[J]现代机械，2009@：59—

7、60．[14]王明强，朱永梅，刘文欣．有限元网格划分方法应用研究[J]．机械设计与制造，2004(1)：22—24．[15]古成中，吴新氏有限元网格划分及发展趋势EJI．JournalofFrontiersofComputerScienceandTechnology，2008，3(3)：248-259．(编辑黄获)作者简介：张蓓(1983一)，女，硕士，讲师，研究方向为金属材料与热处理。收稿日期：2016—10—24142i2016年第12期网址：WWW．ixgcs．corn电邮hrbengineer@163com机械工程师豳翰麓睁；，黪

8、囊鬻囊囊爨篓鍪羹囊鬟翳察璐辩z瓣赫黼黼壤&蓥鍪MECHANlCALENGINEER表1心部硬度(i>25HRC，扣12mm处。<28HRC)齿轮弯曲疲劳试验载荷表表2心部硬度(，>30HRC)