Расчет и исследование напряженно-деформированного состояния азотированного зубчатого колеса

Дан анализ напряженно-деформированного состояния конструкции азотированного зубчатого колеса с использованием программ SolidWorks 2018 (Simulation) и APM WinMachine (FEM). Приведены модели, методика, примеры расчетов. Установлено, что в результате азотирования увеличиваются поверхностная твердость изделия и коэффициент запаса прочности. Оптимальная температура для процесса формирования азотированного слоя твердостью 11740–12003 МПа для коррозионно-стойкой жаропрочной стали марки 12Х18Н9Т составила 570–590°С при времени азотирования 48 ч. После азотирования исследуемая сталь имеет однородную структуру с четко выраженными переходными слоями, средняя толщина азотированного слоя составляет 60–90 мкм.

Напряженно-деформированное состояние изделия до и после азотирования, определяющее внутренние напряжения и деформацию зуба колеса, показывает, что статические характеристики примерно равны. Однако колесо, упрочненное методом азотирования, имеет более высокую твердость, больший запас прочности и меньшую склонность к деформации при высоких нагрузках.

1. Гусейнов А. Г. Повышение работоспособности деталей машин и аппаратуры путем восстановления и упрочнения диффузионной металлизацией // Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. – М.: АзТУ, МГСУ, 2002. – 40 с.

2. Ремонт дорожных машин, автомобилей и тракторов: учебник для учреждений СПО / Под ред. В. А. Зорина. – Изд. 10-е – М.: Академия, 2016. – С. 512.

3. Кобелева К. В., Туктамышев В. Р. Обзор методов повышения долговечности авиационных зубатых передач // Аэрокосмическая техника. Пермь: Вестник ПНИПУ. – 2017. – No 50. – С. 11. DOI: 10.15593/2224-9982/2017.50.12.

4. Старосельский, А. А., Гаркунов Д. Н., Долговечность трущихся деталей машин: производственно-практическое издание. – М.: Машиностроение, 1967. – С. 396.

5. Лахтин Ю. М., Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка металлов: Учеб. пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1985. – 256 с.

6. Сулима А. М., Шулов В. А., Ягодкин Ю. Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. – М.: Машиностроение, 1988. – С. 240.

7. Китаев , Н. И., Костин К. Б, Пичхидзе С. Я. Упрочнение высоконагруженного зубчатого колеса // Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование // Сб. материалов 7- й Международной молодежной научно-практической конференции, Курск: ЮЗГУ. – 2020. – 4 с.

8. Маркова О. А. Прикладная механика. Детали машин. Часть I: Учебное пособие. – Нижнекамск: Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «КНИТУ», 2013. – С. 123.

9. Пегашкин В. Ф. Обработка зубчатых колес: Учебн. пособие. – ФГАОУ ВО «УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2016. – С. 132

10. Костин К. Б., Горшков Н. В., Викулова М. А., Лукьянова В. О., Пичхидзе С. Я. Исследование поверхности и состава стали марки 12Х18Н10Т с разными типами обработки // Сб. материалов XXVIII МНПК, 31.07.2017, Самара: НИЦ «Л-Журнал», 2017. – 2 с.

11. Борисов Ю. С., Викулова М. А., Китаев Н. И., Пичхидзе С. Я. Анализ возможности упрочнения микрохирургических офтальмологических ножниц // Тамбов: Научный альманах. – 2020. – No 7–1 (69). – С. 153–156.

12. Бибиков П. С. Влияние газо-термоциклических процессов азотирования на структуру и свойства высоколегированных коррозионностойких сталей авиационного назначения // Автореф. дис. ... канд. наук. – М.: МЭИ, 2021. – 22 с.

13. Китаев Н. И., Пичхидзе С. Я. Исследование прочностных характеристик азотированного зубчатого колеса // Материаловедение. – 2021. – No 8. – С. 3–8.