Ультразвуковое упрочнение зубчатых колес вертолетной трансмиссии

Abstract

RUS: Цель работы. Оценка влияния ультразвукового упрочнения (УЗУ) на сопротивления усталости, величину и характер распределения остаточных напряжений в поверхностном слое образцов зубчатых колес из стали 16Х3НВФМБ-Ш вертолетной трансмиссии. Методы исследования. Для проведения сравнительных испытаний на усталость были изготовлены специальные образцы с выкружкой в количестве 34 шт. Материал образцов зубчатых колес – сталь 16Х3НВФМБ-Ш. Технологический процесс изготовления выкружки образцов аналогичен техпроцессу обработки впадин зубьев исследуемых зубчатых колес вертолетной трансмиссии. Часть образцов (17 шт.) испытывались в исходном состоянии, остальные – подвергались ультразвуковому упрочнению шариками. Испытания проводились на вибростенде ВЭДС-400 при комнатной температуре и резонансных колебаниях по первой изгибной форме консольно закрепленных образцов. Полученные результаты. На основе результатов экспериментальных исследований, показано влияние ультразвукового упрочнения на сопротивление усталости, величину и характер распределения остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое образцов из стали 16Х3НВФМБ-Ш. Научная новизна. Экспериментальные исследования показали, что ультразвуковое упрочнение повышает сопротивление усталости образцов из стали 16Х3НВФМБ-Ш и формирует в их поверхностном слое остаточные напряжения сжатия в диапазоне от -533 до -23 МПа. Предел выносливости исходных образцов составляет σ-1=588 МПа. Предел выносливости образцов с выкружкой, поверхность которых подвергалась ультразвуковому упрочнению стальными шариками, составляет σ-1= 666 МПа. Практическая ценность. На основании полученных результатов данного эксперимента возможно разработать рациональный технологический процесс изготовления зубчатых колес из стали 16Х3НВФМБ-Ш вертолетной трансмиссии, обеспечивающий их высокие эксплуатационные характеристики. UK: Мета роботи. Оцінка впливу ультразвукового зміцнення на опір утомленості, величину і характер розподілення залишкових напружень у поверхневому шарі зразків зубчатих коліс із сталі 16Х3НВФМБ-Ш вертолітної трансмісії. Методи дослідження. Для проведення порівняльних випробувань на втомленість були виготовлені спеціальні зразки з викруткою у кількості 34 шт. Матеріал зразків зубчатих коліс – сталь 16Х3НВФМБ-Ш. Технологічний процес виготовлення викружки зразків аналогічний технологічному процесу обробки впадин зубців дослідних зубчатих коліс вертолітної трансмісії. Частина зразків (17 шт.) випробувались в початковому стані, інші – піддаваались ультразвуковому зміцненню шариками. Випробування проводились на вібростенді ВЭДС-400 при кімнатній температурі та резонансних коливаннях по першій згинальній формі консольно закріплених зразків. Отримані результати. На основі результатів експериментальних досліджень, показано вплив ультразвукового зміцнення на опір втомленості, величину і характер розподілення залишкових напружень стиску у поверхневому шарі зразків із сталі 16Х3НВФМБ-Ш. Наукова новизна. Експериментальні дослідження показали, що ультразвукове зміцнення підвищує опір втомленості зразків із сталі 16Х3НВФМБ-Ш і формує в їх поверхневому шарі залишкові напруження стиску в діапазоні від -533 до -23 Мпа. Межа витримки вихідних зразків складає σ-1= 588 МПа. Межа витримки зразків з викруткою, поверхня яких піддавалася ультразвуковому зміцненню стальними шариками, складає σ-1= 666 МПа. Практична цінність. На основі отриманих результатів даного експерименту можливо розробити раціональний технологічний процес виготовлення зубчатих коліс із сталі 16Х3НВФМБ-Ш вертолітної трансмісії, що забезпечує їх високі експлуатаційні характеристики. EN: Purpose. Evaluation of the effect of ultrasonic hardening on endurance strength, the magnitude and nature of the distribution of residual stresses in the surface layer of samples of gear wheels from steel 16Х3НВФМБ-Ш of helicopter transmission is done. Methods of research. For comparative tests on fatigue, special samples were made with a fillet in a number of 34 pieces, samples material of gear wheels is steel 16Х3НВФМБ-Ш, the technological process of making fillet samples is similar to the technological process of processing the cavities of the teeth of helicopter transmission gear wheels were used. Some samples (17 pcs.) were tested in the initial state, the rest of samples were subjected to ultrasonic hardening with balls. The tests were carried out on a ВЭДС-400 vibrostand at room temperature and resonant vibrations in the first bending form of cantilevered samples. Received results. In the work, based on the results of experimental studies, the effect of ultrasonic hardening on fatigue resistance, the magnitude and nature of the distribution of residual compressive stresses in the surface layer of samples of steel 16Х3НВФМБ-Ш were schown. Scientific novelty. Experimental studies have shown that ultrasonic hardening increases the fatigue resistance of samples from steel 16Х3НВФМБ-Ш and forms in their surface layer the residual compressive stresses in the range from -533 to -23 MPa. The endurance limit of the original samples is σ-1 = 588 MPa. The endurance limit of samples with a fillet, which surface was subjected to ultrasonic hardening with steel balls, is σ-1 = 666 MPa. Practical value. Based on the results of this experiment, it is possible to develop a rational technological process for the manufacture of gear wheels from steel 16Х3НВФМБ-Ш of helicopter transmission, ensuring their high performance.