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

Евгения Владимировна Шеховцева

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

Авторы

Е. В. Шеховцева ПАО «ОКД-Сатурн»

DOI:

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

Ключевые слова:

технологическая наследственность, механические свойства материала, зубчатое колесо

Аннотация

Современное производство зубчатых передач для газотурбинных двигателей авиационного, морского и наземного назначения неотъемлемо связано с расчетом напряженного состояния рабочих поверхностей сопрягаемых зубьев. Для создания условий работоспособности зубчатой передачи и системы приводов в целом инженерный анализ контактной выносливости сопрягаемых поверхностей является необходимым критерием. Контактная прочность определяет ресурс зубчатого механизма. Величина контактной прочности с учетом ее распределения в зоне контакта рабочих сопрягаемых поверхностей зубчатых колес определяется технологией обработки и эксплуатацией, но наибольшее влияние оказывают механические свойства и текстура материала. Это обусловливает требования по стабильности механических свойств материалов, применяемых для изготовления зубчатых колес, делая актуальным вопрос по их изучению. Технология изготовления зубчатых колес приводов газотурбинного двигателя формирует послойное строение зубчатого венца на основании применения химико-термической обработки. Поверхностный упрочненный слой зубчатого венца шестерни после химико-термической обработки насыщается углеродом и азотом, а также в результате термического воздействия приобретает механические свойства и строение, отличные от материала в состоянии поставки. В работе представлены результаты практических исследований эволюции механических свойств конструкционных сталей 20Х3МВФ-Ш, 18Х2Н4МА, 16Х3НВФМБ-Ш и 12Х2Н4А-Ш исходя из различных видов химико-термической обработки, а также микроструктуры упрочненного слоя и сердцевины детали. Выполнена оценка стабилизации механических свойств сталей в процессе технологии производства зубчатых колес. Представленные результаты экспериментальных исследований механических свойств материала доказывают стабилизацию механических и структурных показателей, которые отвечают за контактную прочность сопрягаемых поверхностей зубчатых колес.

Биография автора

Е. В. Шеховцева, ПАО «ОКД-Сатурн»

кандидат технических наук

Библиографические ссылки

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.