Концепция технологогического обеспечения эксплуатационных свойств на основе стабилизации механических свойств материалов зубчатых колес системы приводов газотурбинного двигателя

E V Shehovtseva

doi:10.22213/2413-1172-2024-2-15-24

Authors

E. V. Shehovtseva Joint Stock Company “UEС-Saturn”

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-2-15-24

Keywords:

technological inheritance, mechanical properties of the material, gear

Abstract

Modern production of gears for gas turbine engines for aviation, marine and land use is inherently related to the calculation of the stress state of the working surfaces of the mating teeth. To create conditions for the operability of the gear train and the drive system as a whole, an engineering analysis of the contact endurance of the mating surfaces is a necessary criterion. The contact strength determines the life of the gear mechanism. The value of the contact strength, taking into account its distribution in the contact zone of the working mating surfaces of the gears, is determined by the processing technology and operation, but the mechanical properties and texture of the material have the greatest influence. This determines the requirements for the stability of the mechanical properties of the materials used for the manufacture of gears, making a topical question on their study. The technology of manufacturing the gears in the gas turbine engine drives forms the layer structure of the toothed crown because of the use of chemical-thermal treatment. The surface hardened layer of the gear tooth after chemical-thermal treatment is saturated with carbon and nitrogen, and as a result of thermal action acquires mechanical properties and structure different from the material in the supply. The paper presents the results of practical research of evolution of mechanical properties of structural steels 20H3MVF-Sh, 18H2N4MA, 16H3NVFM-Sh and 12H2N4A-Sh based on various types of chemical-thermal treatment, as well as microstructure of toughened layer and core of the part. The steel mechanical properties stabilization evaluation in the process of gear technology was performed. The presented results of experimental studies of mechanical properties of the material prove stabilization of mechanical and structural indicators, which are responsible for the contact strength of the mating surfaces of toothed gears.

Author Biography

E. V. Shehovtseva, Joint Stock Company “UEС-Saturn”

PhD in Engineering

References

Шеховцева T. В., Шеховцева E. В. Методология обеспечения эксплуатационных свойств зубчатых колес на основе знаний механических свойств материала // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 9. С. 31-34.

Руденко С. П., Валько А. Л., Сандомирский С. Г. Анализ применяемости стали 20MnCrS5 для зубчатых колес отечественных мобильных машин // Литье и металлургия. 2020. № 1. С. 44-49.

Сосновский Л. А. О выборе современного конструкционного металлического материала для механических систем ответственного назначения. Часть 2 // Механика машин, механизмов и материалов. 2022. № 4 (61). С. 86-96.

Сосновский Л. А. О выборе современного конструкционного металлического материала для механических систем ответственного назначения. Часть 1 // Механика машин, механизмов и материалов. 2022. № 3 (60). С. 85-96.

Шеховцева Е. В., Шеховцева Т. В. Взаимосвязь физико-механических свойств материала, технологических условий обработки и эксплуатационных характеристик зубчатых колес // Вестник РГАТА имени П. А. Соловьева. 2023. № 1 (64). С. 61-65.

Безъязычный В. Ф., Шеховцева Е. В. Технологическое обеспечение изготовления зубчатых колес авиационных газотурбинных двигателей с учетом нестабильности физико-механических свойств их материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023. № 8 (146). С. 35-42.

Ворожцова Н. А., Горбунов А. С., Макаров В. Ф. Обеспечение качества зубчатого венца цилиндрических колес при обработке комбинированным шлифовально-полировальным червячным кругом // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 2. C. 22-28.

Анализ взаимосвязей некоторых параметров поверхностей зубьев цилиндрических шестерен с режимами зубофрезерования / М. М. Кане, В. К. Шелег, М. А. Кравчук, П. И. Кот // Актуальные вопросы машиностроения. 2019. № 9. С. 251-255.

Шарая О. А., Пастухов А. Г., Кравченко И. Н. Инженерия поверхности упрочненных деталей : монография. М. : ИНФРА-М, 2020. 124 с.

Крукович М. Г., Федотова А. Д. Инженерия поверхностей деталей машин для повышения износостойкости // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2021. № 34. С. 52-58.

Мыльников В. В., Шетулов Д. И., Мясников А. М. Влияние режимов термической обработки мартенситностареющей стали на усталостные характеристики и параметры микродеформации // Современные наукоемкие технологии. 2021. № 6-1 С. 74-78.

Моргаленко Т. А. Технология обработки поверхностей трения скольжения, основанная на применении твердых износостойких покрытий, с учетом влияния технологической наследственности // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 12 (114). С. 31-38.

Киричек А. В., Соловьев Д. Л., Федонина С. О. Проявление технологической наследственности при исследовании твердости деформационно термически упрочненных сталей // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 8 (98). С. 25-28.

Шеховцева Т. В., Шеховцева Е. В. Особенности повреждения рабочих поверхностей зубчатых колес ГТД // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 6. С. 406-416.

Руденко С. П., Валько А. Л., Сандомирский С. Г. Применение перспективных экономно-легированных марок сталей для зубчатых колес мобильных машин // Механика машин, механизмов и материалов. 2019. № 4 (49). С. 61-69.

Короткин В. И., Колосова Е. М., Онишков Н. П. Оценка нагрузочной способности химикотермически упрочненных зубчатых передач с локальным контактом зубьев // Вестник машиностроения. 2020. № 8. С. 34-37.

Киричек А. В., Титенок А. В., Титенок И. А. Повышение коэффициента полезного действия зубчатого зацепления // Вестник Брянского государственного технического университета. 2019. № 3 (76). С. 43-50.

Овсеенко А. Н., Клауч Д. Н., Носов Д. П. Качество поверхностного слоя цилиндрических зубчатых колес при механической обработке // Тяжелое машиностроение. 2019. № 4. С. 19-23.

Короткин В. И., Колосова Е. М., Онишков Н. П. Прогнозирование контактной выносливости упрочненных зубьев и нагрузочной способности эвольвентных зубчатых передач по критерию предельного состояния материала // Вестник машиностроения. 2021. № 12. С. 35-37.

Клепиков В. В. Технология обработки зубчатых колес : монография. М. : ИНФРА-М, 2024. 409 с.

Короткин В. И., Колосова Е. М. Высокотвердые модифицированные зубчатые передачи Новикова для приводных редукторов специального назначения // Вестник машиностроения. 2023. № 4. С. 318-322.

Повышение ресурса работы зубчатой передачи на основе выбора технологии упрочнения рабочих поверхностей зубьев / Л. И. Куксенова, С. А. Поляков, М. С. Алексеева, С. В. Рубцов // Вестник научно-технического развития. 2019. № 3 (139). С. 24-36.

Сопротивление контактной усталости крупномодульных зубчатых колес из хромоникелевых сталей / С. П. Руденко, А. Л. Валько, С. А. Шишко, П. Г. Карпович // Механика машин, механизмов и материалов. 2019. № 1 (46). С. 58-63.