D0I:10.13374/i.issm1001-053x.1991.06.028 北京科技大学学报 第13卷第6期 Vol,13No.6 1991年11月 Journal of University of Science and Technelogy Beijing Nov 1991 钒钛球墨铸铁齿轮的弯曲静强度 周建梁·朱孝禄· 摘要：通过试验，得到具有铁素体和贝氏体双相组织的饥钛球铁齿轮的弯曲静强度计 算公式。进一步证明了，轮齿的塑性变形量与齿根应力的关系式。该试验数据，进一步充 实和扩展了球铁齿轮的σ1和值。 关键词：齿轮强度，球毁铸铁，塑性变形，弯曲应力，塑模比 The Static Bending Strength of V-Ti Nodular Cast Iron Gears Zhou Jianliang'Zhu Xiaolu ABSTRACT:Based on a large number of test results for the V-Ti nodular cast iron gears the relationship between remains deformation 6 and static bending strength limit pim.was obtaincd.This result further confirms that the static bending strength of gears depends on the ratio of remains deformation to module, KEY WORDS:gear strength,nodular cast iron,remains deformation,bending stress,ratio of remains deformation to module 在80年代初期，文献〔1)首次对若千球墨铸铁材料的齿轮，进行了大量的弯曲静强度试 验研究。提出了若干关于齿轮弯曲静强度的论点，得出了关于齿轮弯曲静强度极限应力的计 算公式：0。=01(6/m)“。从而得出结论：某种材质齿轮的弯曲静强度极限值cr11m,不是 1990-10-04收稿 机械工程系(Departmcnt of Mechanical Engincering) 566
第 1 3卷 第 6 期 V o l 。 1 3 N o 。 6 1 9 9 1年 1 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g N o v 1 9 9 1 钒钦球墨铸铁齿轮的弯曲静强度 周 建梁 ’ 朱孝禄 ’ 摘 要 : 通过试验 , 得到 具有铁 素体和 贝 氏体双相组织 的钒钦球 铁齿轮的 弯曲静强度计 算 公式 。 进一 步证明 了 , 轮齿的塑性变形量与齿根应力 的关系式 。 该试验 数 据 , 进一步充 实和 扩展 了球铁齿轮的 J i 和 k值 。 关健词 : 齿轮强度 , 球 墨铸铁 , 塑性变形 , 弯曲应力 , 塑模比 T h e S t a t i e B e n d i n g S t r e n g t h o f V 一 T i N o d u l a r C a s t I r o l G e a r s Z h o u J f a n l f a n 夕 , Z h u X f a o l “ ` A B S T R A C T : B a s e d o n a l a r g e n u m b e r o f t e s t r e s u l t s f o r t h e V 一 T i n o d u l a r e a s t i r o n g e a r s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n r e m a i n s d e f o r m a t i o n d a n d s t a t i e b e n d i n g s t r e n g t h l i m i t 『 ; 1 i m 。 w a s o b t a i n e d 。 T h i s r e s u l t f u r t h e r e o n f i r m s t h a t t h e s t a t i e b e n d i n g s t r e n g t h o f g e a r s d e p e n d s o n t h e r a t i o o f r e m a i n s d e f o r m a t i o n t o m o d u l e 。 K E Y W O R D S : g e a r s t r e n g t h , n o d 住 l a r e a s t i r o n , r e m a i n s d e f o r m a t i o n , b e n d i n g s t r e s s , r a t i o o f r e m a i n s d e f o r m a t i o n t o m o d u l e 在80 年代 初期 , 文 献〔1〕首次对若 干球 墨铸 铁材料的齿轮 , 进行了大量的 弯曲静强 度 试 验研究 。 提出了若千 关于齿轮 弯曲静强度的论 点 , 得 出了关于齿 轮 弯曲静强度极限应力的 计 算公 式 : ` ; = a : ( 刃fn ) “ 。 从而得出结论 : 某种材质齿轮的 弯曲静强 度极限 值 , , ; i m 。 , 不是 1 9 9 0 一 1 0 一 0通收稿 机 械工 程系 ( D e P a r t m e n t o f M e c h a n i c a l E n g i n c e r i n g ) 5 6 6 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1991. 06. 028
一个固定值，而是根据在不同使用条件下，轮齿所允许的残余变形量来确定。 文献〔2)运用弹塑性有限单元法，分析研究了齿轮轮齿在塑性变形阶段的应力、变形的 变化规律，建立了轮齿残余变形量与弯曲静强度极限应力之间的关系，得到了与试验公式 rr=g1(0/m)基本上相同的结论。 本文通过对中硬齿面的钒钛球铁齿轮弯曲静强度的试验研究，不但提供了这种新型材料 齿轮的力学性能的新数据，而且进一步充实和论证了有关球铁齿轮弯曲静强度的一些结论。 1试验方法及齿根应力计算 试验齿轮所用材料为具有铁素体+贝氏体双相组织的钒钛球墨铸铁·。其化学成分(%) 如下： Mn P S RE Mg v Ti 3.0w4.22.54.0 <1.0 <0.1 <0,050,020,20,020,080.150,50,050.3 该材料获国家专利局颁发专利证书。 球铁齿轮的热处理过程为：铸造后的齿轮毛坯在780~940℃温度区间内退火，保温30~ 180min,使其获得全部铁素体组织。然后将铸件再加热到780~920℃，保温10~60min,获 得铁素体+奥氏体组织。尔后，快速冷却到250~300℃，保温30~60min,得到由贝氏体构 成骨架，中间夹有弥散状铁素体的基体组织，贝氏体包围石墨生长。 这种材料由于V、T元素形成的硬质点和细化晶粒的作用，使耐磨性和强度都较高。又由 于大量铁素体的存在，且具有高的韧性和适中的硬度(HRC30~40),从而使加工性能较好。 齿轮台架试验表明，这种球铁齿轮，具有较高的抗点蚀能力，是制造中硬齿面齿轮的好材 料。 试验的齿轮是标谁直齿圆柱齿轮，其参数如下： 模数m=6mm,齿数z=25,压力a,=20°，变位系数×=0，齿顶高系数h:=1,径向间 隙系数c=0.25,齿根圆角半径P,。=0.38m,齿宽b=25,14~25.20mm。 据此，计算得试验齿轮的尺寸参数： 分度圆直径d=150mm,齿顶圆直径d.=162mm,齿根圆直径d:=135mm,基圆直 径d。=140.954mm,基节p。=17.713mm,齿顶圆压力角a=29°31′53"。 轮齿弯曲静强度的齿根应力计算，本文采取文献〔1)提出的方法。即仿照弯曲疲劳强度 计算的强度条件，把具有微量残余变形的齿根应力，作为“比较应力”·来处理。再用齿 轮试验的方法，确定其相应的极限应力01im,然后，建立强度条件：0r≤0r14m,这样， 使它能与弹性范围内的疲劳强度计算直接联系起来，使用较简便。 将以上试验齿轮的有关数据，代入文献〔1)所提出的齿根应力的计算公式，可得本试验 齿轮的齿根应力计算式为： O=0.35Fn/b (1) 式中：0r一齿根弯曲应力；F。一加载后作用在轮齿上的法向力；b一齿宽。 利用此式，就可以根据加载F。n的数值，算得齿根应力σ？。 567
一个 固定值 , 而是根据在不同 使用条件下 , 轮齿所允许的残 余变形量来确定 。 文 献〔2〕运用弹塑性有限单元法 , 分析研究了齿轮轮齿在 塑性变形阶段的应力 、 变 形 的 变化规律 , 建立 了 轮齿残 余变形量与弯曲静强 度极限应 力之 间的 关系 , 得到 了与 试 验 公 式 , 二 = 。 , (『 加 ) ` 基本上相 同 的结论 。 本文 通过 对 中硬 齿面的 钒钦球 铁齿轮弯曲静强度的试 验研究 , 不 但提供 了这种新型材料 齿 轮 的 力学性能 的 新数据 , 而且进 一步充实和论证 了有关 球 铁齿轮弯 曲静强度 的一些 结 论 。 1 试验方法及 齿根应 力计算 试验齿轮所用 材料 为具有铁素体 + 贝 氏体双相组织的 钒钦球墨铸 铁 ` 。 其化学成分 ( % ) 如下 : 5 1 M n 3 。 0 ~ 4 。 2 2 。 5 ~ 4 。 0 < l 。 0 < 0 。 l < 0 。 0 5 0 。 0 2 ~ 0 。 2 , 该 材料获国 家专利局颁发专利证书 。 M g 0 。 0 2 ~ 0 。 0 8 0 。 15 ~ 0 。 5 0 。 0 5~ O , 3 球铁齿轮的热 处 理过 程为 : 铸造 后的 齿 轮毛坯 在 78 0 一 9 40 ℃ 温度 区 间 内退火 , 保温 3 0 一 1 80 m in , 使其获得全部铁素体组织 。 然 后将铸件再加 热到 78 0 一 9 20 ℃ , 保 温 10 一 60 m in , 获 得铁素体 十 奥氏体组织 。 尔后 , 快速冷却到 2 50 一 3 0 ℃ , 保温 30 一 60 m 加 , 得到 由贝 氏体构 成骨架 , 中间夹有弥散状铁素体的 基体组织 , 贝氏体包围 石 墨生长 。 这种材料由于V 、 iT 元素形成的 硬质点和细化晶粒 的 作用 , 使耐磨性和 强度都较 高 。 又 由 于大量铁素体的存在 , 且具有高 的韧性和 适中的硬 度 ( H RC 30 一 40 ) , 从而使加工 性能较好 。 齿轮台架试验表明 , 这种 球铁齿 轮 , 具有较高 的抗点 蚀能 力 , 是制造 中硬 齿面齿 轮 的 好 材 料 。 试验的齿 轮是 标淮直齿圆 柱齿轮 , 其参数如下 : 模数。 二 6 nI m , 齿数 z 二 25 , 压 力 a 。 = 2 a0 , 变位系数 x 二 。 , 齿顶高系数 峡 二 1 , 径向 间 隙 系数 C = 0 . 2 5 , 齿根 圆角半径户 . 。 = o . 3 s m , 齿宽 b = 2 5 . 2 4 一 2 5 . 2 o m m 。 据此 , 计算得试验齿轮的尺寸 参数 : 分度圆直径 d = 1 50 m m , 齿顶圆直径 d . = 1 62 m m , 齿 根圆 直径 d f 二 13 5 m m , 基 圆 直 径 d 、 = i 4 0 . 9 5 4 m 。 , 基节 P 、 = i 7 . 7i 3 o m , 齿顶圆 压 力角 a = 2 9 “ 3 1 ` 5 3 “ 。 轮齿 弯曲静强 度的齿根应 力 计算 , 本文采取文献〔D 提出的方法 。 即仿 照弯曲疲劳 强 度 计算的强 度条件 , 把具有微量残余变形的 齿 根应 力 , 作为 “ 比较应力 ” a ; 来 处 理 。 再 用 齿 轮试验的方法 , 确定其相应的极限应 力心 : , m 。 , 然后 , 建立强 度条 件 : 肠 ( 屿 1 , 功 : , 这样 , 使它 能与 弹 性范 围 内的 疲劳强 度计算直接联系起来 , 使用 较简便 。 将 以上试 验齿轮的 有关数据 , 代人文献〔O 所提出的 齿根应力 的计算公式 , 可得 本 试 验 齿轮的齿根应 力计算式为 : 了 ; = 0 。 3 5 F 、 。 / b ( 1 ) 式 中 : , : — 齿根弯曲应力 ; F 、 。 — 加载后作用在轮齿上的 法向 力 ; b — 齿宽 。 利用此式 , 就可以根据加 载 F 、 。 的数值 , 算得齿根应力叮石 。 5 6 7
2实验结果与分析 试验齿轮编号为No,14和No.18。一个试验齿轮，可进行多个齿的静弯曲试验。图1为 随着齿根应力0r的增加（即F。n增加），轮齿的残余变形量d也增加的变化。其线性规律和 文献〔1)中6类球铁齿轮的线性规律几乎完全一致。由于基节仪在测量小塑性变形量时的测量 精度较差，故在/m小值时，测量数据的离散性较大。这个现象在本试验中，同样存在。参 考文献〔1)所提出的公式： 0g=01(d/m) (2) 式中：m一齿轮模数，mm; 6一轮齿残余弯曲变形量（最大残余变形），μm; 01一每单位模数产生单位残余变形量时的齿根弯曲应力，N/mm2,:取决于材料 的机械性能； 一指数，其值取决于齿轮材料的种类和热处理等因素。 根据图1的试验数据，可得到以下回归直线方程： 20r : 10 80 7.01 6.0 00 5.0 9 0,36 4,0h 卡 0.35 3.0h 700 0.34 0.33 2.0 0.32 600 0.31 0.30 0.29 1.0 0.9 500 0.28 0.8 0.27 0.7 0.6 0.26 0.5 400 0.25 0. 0.24 0.23 0. 30 0.22 150 200 250 300 350 400 HB 0.2 0,1 g:/×102Nmm-2 图1 No.14和NO和18试验齿轮的5/m-F图 图2球铁齿轮的σ1-HB和k-HB的关系曲线 Fig.1 Valucs of 6/m as determined by ar Fig.2 o1 and k for various nodular for the test gears No.14 and No.18 cast iron gears 568
2 实验结果与分析 试验齿轮 编号为 N o . 14 和 N o . 18 。 一个试 验齿轮 , 可进行多 个齿的静 弯曲试验 。 图 1 为 随着齿 根应力 叮 二 的 增加 ( 即 F b 。 增加 ) , 轮齿 的残余变形 量d也增加 的 变化 。 其线性规律和 文献〔 1〕中 6类球铁齿轮的线 性规律几乎完全一致 。 由于基节仪在 测量 小塑性变形量时的测量 精度较差 , 故在 d / m 小值时 , 侧量数据的 离散性较大 。 这个现象在本试验中 , 同样存在 。 参 考文 献 〔1〕所提出的 公 式 : a ; = a : ( J / 二 ( 2 ) 式 中 : 协 — 齿轮模数 , m m ; ` — 轮齿残余弯曲变形量 ( 最大残余变形 ) , 卜m ; , : — 每单位模数产生单位残余 变形量时的 齿根弯曲应 力 , N / m m z , q : 取决于 材 料 的 机械性能; k — 指数 , 其值取决于齿轮材料的种类和热处理等因素 。 根 据图 1的 试验数据 , 可得到 以下回 归直线方 程 : 2 0 r 一 一 气厂一 、 一州 . : ’.) Z } , 才 毕 / I } } - / 才 - . { } { ` _ / 丫 , . 声 I I I J , 衣 卜乙 . …少 厂一 尸洲洲{ 0 。 36 0 . 3 5 0 . 多4 . 0 . 多多 0 . 3 2 0 。 多1 0 。 多0 , 芝 0 . 2 9 0 . 2 8 甲l。u 、 N/七产 了 尸卜. Lr卜le卫.I 10 ..90.8076D54 .0.0 肠254乃Z J S口 4Q0 血0 1护 09867 挤气 …… , . 0D0 门U八曰 15 0 2 0 0 2 5 0 多0 0 . 1 . 声`l亨 卜l lj se es 斗 L , ù夕2 : 0 . , … 0 . 1 L J 盆 -J se -J J es 上 J 一止二一- ~ - 一一 J 多 4 5 6 7 8 , 1 0 ar 八 l o z N · 。 。 一 2 图1 N o . 14 和 N O 和 18 试验齿轮的 匀 , 一 a F 图 F 19 . 2 v a l u e s o f 占 / m a s d e t e r m i n e d b y a ; f o r t h e t e s t g e a r s N o 。 1 4 a n d N o 。 一8 图 2 球 铁齿轮 的口 1 一 H B和 卜 H B的关系曲线 F i g 。 2 cr 1 a n d k f o r v a r i o u s n o d u l a r c a s t l r o n g e a t s 5 6 8
0p=588.84(δ/m)0.2372 (3) 式中（δ/m)称之为“塑模比”。引人模数是为了消除模数的影响，使公式更具有普遍性。这 一点已为大量试验所证实。 根据式(3)，得到本试验的钒钛球铁齿轮的01=588.84N/mm2,k=0,2372 为了比较和对照，将此0：和k值列入表1。表1中还同时列出文献[1)提供的6种球铁齿轮 的01和k值。将这些01、数据画成图2。 表1各种球铁齿轮的01和k值 Table 1 Values of o and k for various nodular cast iron gears 序号 球佚牌号 硬度(HB) 1(N/mm2) QT42-10 19 345 0,2549 3 QT50-5 201 365 0.2490 9 QT60-2 115 400 0.2415 2 QT70-2 256 495 0.2285 QT50-5 表面HRC64 软氮化 心部204 370 0,2463 QT120-1 HRC43.7 6 (409,4) 770 0.3625 V-T球盈铸铁齿轮 表面362 心部361 588.84 0.2372 图2表示了σ1和值的变化规律。0：的线性变化规律，证实了文献〔1)提出的σ：随 HB增加而增加的外延趋势。此直线可用下式拟合： 01=1.75HB+14.66 (4) 从图2还可以看到k值的变化规律：当齿轮硬度小于HB300时，值随着硬度的增加而减 小；当硬度大于HB300时，值随硬度的增加而急速上升。其虚线表示上升趋势，尚待实验 作进一步验证。 图3表示本试验的钒钛球铁齿轮和各类其它硬度的球铁齿轮(1)，在不同的d/m值下，其弯 曲静强度极限应力01m,与硬度的关系。框图内表示以ISO计算法所得弯曲静强度极限值。可 以清楚地看出，作者所得的主体部分0rm,值和ISO数据是比较一致的。当d/m较低，且硬度 较低时，其线性规律较好；当δ/m较高，且硬度亦较高时，其数据则较离散。 在实际的球铁齿轮设计中，不同的精度等级，可以采用不同的d/m值，然后根据硬度 值，查图3，即可确定极限应力0g1im,值，详见文献〔1)。 3球铁齿轮的断裂极限应力 在进行齿轮弯曲静强度试验时，除了反复加载、卸载和逐次测量残余变形量外，最后， 还要把轮齿压断，从而测得轮齿的断裂载荷，然后，用上述式(1)计算得齿根的断裂应力 OFlimbo 为了比较，将本次试验的钒钛球铁齿轮的011m数据点，绘在由文献C1)提供的图4中， 569
a ; = 5 8 8 . 8 4 ( d / 。 ) ” · “ “ 7 “ 式 中 (刃。 )称之为 “ 塑模 比” 。 引入 模数是为了消除模数的影响 , 一点已为 大量 试验 所 证 实 。 ( 3 ) 使公式更具有普遍性 。 这 根据 式 ( 3 ) , 得到 本试 验 的 钒钦球铁齿 轮的 , 1 = 5 8 s . s 4 N加 m Z , k = 0 . 2 3 7 2 为 了 比较和 对照 , 将 此 , , 和 舟值 列入表 1 。 表 1中还同时列 出文献 〔1〕提供的 6种 球 铁齿轮 的。 , 和 壳值 。 将这些 , , 、 秃数据画 成图 2 。 表 T a b l e 1 V a l u e s o f 各种 球铁齿 轮 的 , : 和 k 值 a n d 寿 f o r v a r i o u s n o d 住 l a r e a s t i r o n g e a r s 序号 球 铁 牌 号 硬度 ( H B ) J l ( N / m m Z ) 任J , : - R 曰八目O, 月1 01 之, , ]r 几“` Q T 42一 1 0 Q T 5 o一 5 Q T 6 0一 2 Q T 7 O一 2 Q T S。一5 软 氮化 0 一 2 5 4 9 0 。 2 4 9 0 0 。 2 4 1 5 0 . 2 2 8 5 归a八lU10 任古ē卜é 八性nJ月 nQ 月ōJ 表面 心部 2 H R C 6 4 0 4 Q T i 2 0一 l H R C 4 3 。 7 ( 4 0 Q 。 4) 3 7 0 77 0 0 。 2 4 6 3 0 。 3 6 2 5 V 一 T i 球虽铸 铁齿 轮 表面 3 6 2 心 部 3 6 1 5 8 8 。 8 4 0 。 2 3 7 2 图 2 表示 了 , , 和 k值的变化规 律 。 , : 的线 性变 化规律 , 证 实 了 文 献 〔1〕 提 出 的 , 工 随 H B增加 而增加的 外延趋势 。 此直线可用下 式拟 合 : 叮 1 = 1 。 7 5 H B + 1 4 。 6 6 ( 4 ) 从图 2还可以看到 寿值的变化 规律 : 当齿轮 硬 度小于 H B 3 0 时 , k值随着硬度的 增加 而 减 小 ; 当硬 度大于 H B 30 。时 , k值随硬度的 增加而急速 上升 。 其虚线表示上升趋势 , 尚 待 实验 作进一 步验证 。 图 3表示本试验的钒钦球铁齿轮 和各类其它 硬 度的 球铁齿轮 〔 ” , 在不同的 d / m 值下 , 其弯 曲 静强 度极限 应力’o ; : 。 。 与硬度的关 系 。 框图内表示以 15 0 计算法所得弯 曲静强 度极限 值 。 可 以清楚地看出 , 作者所得 的主体部分『 , : n2 . 值和巧 O 数据是 比较一致的 。 当刃m 较低 , 且硬度 较低时 , 其线 性规律较好 ; 当刃 , 较高 , 且硬 度亦 较高时 , 其数据则较离散 。 在 实际的球铁齿轮设 计中 , 不 同的精度等级 , 可 以采 用 不同 的刃 m 值 , 然后 根 据 硬 度 值 , 查图 3 , 即可确定极限 应力『 F ; , m . 值 , 详见文献〔1〕 。 3 球铁齿轮的断裂 极限应力 在 进行齿轮弯曲静强度试验时 , 除了 反复加 载 、 卸载和逐次测 量残余变形量外 , 最后 , 还要 把轮齿 压断 , 从而 测得轮 齿 的断 裂载荷 , 然 后 , 用上 述式 (1 ) 计 算得 齿 根的 断 裂应 力 口 F 1 1 皿 b o 为了 比较 , 将 本次试验的 钒钦球 铁齿 轮的 a : , , 二 b 数 据点 , 绘在 由文 献〔1〕提供 的图 4 中 : 5 6 9
1400r 1300 1200 1100 1 U00 500 00 1g0 a0-2 20 100 700 120 V-Y:necular cast iro gears qT50-3 60 1100 Qf42-10 -T cast iron gca 500 10G 150 200 250 300 50 400 公 400 15G 是5 fhraugh hardene 300H .nitr:ded 200 。，0 图3球铁齿轮的0F11ms值 图4球铁齿轮的齿根断裂极限应力 Fig.3 oplima values of nodular cast Fig.4 The bending stress limits of iron gears with various hardness nadular cast iron gears dur- ing tooth rupture 由图4可以看出，锐钛球铁齿轮有着较高的断裂极限应力，同时可以看出，对于这种锐 钛球铁齿轮试件，由于材料和热处理工艺控制不稳定，致使断裂极限应力值0s1:b非常 离散。显然图4中，下面二个点是不足取的，从而得出，控制好材料和热处理工艺的稳定， 对于提高球铁齿轮的承载能力，是至关重要的从而得出， 4结 论 由钒钛球铁齿轮的试验研究得出： (1)具有铁素体和贝氏体双相组织的钒钛球铁齿轮的弯曲静强度计算式为： 0F11m=588.84(d/m)0.2372 从而进一步验证了，轮齿塑性变形量6与齿根应力0的关系，采用下式拟合最佳： 0s=g1(δ/m)h (2)本文的试验数据，进一步充实和扩展了文献〔1)得出的有关球铁齿轮的01、值和 断裂极限应力值01im,使球铁齿轮的设计数据，更为全面可靠。 (3)进一步论证了文献〔1所指出的：不同使用场合和不同精度等级的齿轮传动，其轮 570
叱D0O `自,了、7J I 刁 n以 ; . 1 , . , 且, ` 州三 . 、Nì叫州。住 D 一 { , _ 一 上 艺 — 一 门 一 1艺口 月1工口 v 创 “ 廿 e 目 熟乙 r 已e 仁 o d 、 、 、 、 、 ! . } 一 【一二 _ ’ _ _ 一洲埃才 丁 } 一 三 几 二 。 身才 漆夕 . / 毕/ 犷 户 , 呱万 - 尹 一 荞 一 ` 一 了二 n 。 己。几日r 引 声 。“ } 一 10 一 T工 n o d u l a 之、之聋叼 D 1 5 0 2 0 0 J 0 0 3 5 0 图3 球铁齿轮的口 F il 二 。 值 图4 球铁齿轮的齿根断裂极 限应力 F 19 . 3 a F l i m 。 v a l u e s o f n o d u l a r e a s t i r o n g e a r s w i t h , a r i o u s 五 a r d n e s s F 19 。 4 T h e b e n d i n g s t r e s s l i m i t s o f n a d u ] a r e a s t i r o n g e a r s d u r - i n g t o o t h r u P t u r e 由图 4 可以看出 , 钒钦球铁齿 轮有着较高的断 裂极限应 力 , 同时可 以看出 , 对于这种钒 钦球铁齿轮试件 , 由于材料和热 处理 工艺控制不 稳定 , 致使断 裂极 限 应 力 值 a 二 1 ; m 、 非 常 离散 。 显然图 4 中 , 下面二个点是不足取 的 , 从而得 出 , 控制 好材料和 热处 理工艺的 稳定 , 对于提高球铁齿轮的承载能力 , 是至关 重要的 从而得 出 , 4 结 论 由 钒钦球铁齿轮 的试验研究得 出 : ( l) 具有铁素体和贝 氏体双相组织 的 钒钦球铁齿轮 的 弯曲静强 度计算式为 : 了 , , : , . = 5 8 8 。 8 4 ( J / 。 ) ” · “ 3 7 2 从而 进一步 验证 了 , 轮齿塑性变形量 d与齿根应 力口 ; 的关 系 , 采用下 式拟 合最 佳 : 『 , = 叮 : ( d / 。 ) 为 ( 2) 本文的 试验数据 , 进一步充实和 扩展了文献〔1〕得出的有关 球铁齿 轮的 a : 、 九值 和 断 裂极限应 力值 a ; 1 , 二 : , 使球铁齿轮 的 设计数据 , 更为 全面可靠 。 ( 3) 进一步论 证了文献〔1〕所指出的 : 不 同使用场 合和不 同精度等级 的齿轮传 动 , 其 轮 5 70
齿弯曲静强度极限应力01im:值，应根据各自允许的塑模比d/m来确定，其or1im值与ISO 计算法所得数据，在主体上是一致的。 (4)由图2可知，球铁齿轮的硬度，影响着k值的变化，从而影响着轮齿所承受的齿根弯 曲应力0值。 (5)从试验数据的离散性，可以看到对于球铁齿轮，其材料和热处理工艺，能否达到设 计要求，对于保证球铁齿轮的承载能力，至关重要。 参考文献 1朱孝禄，廉以智，易秉钺。球铁齿轮弯曲静强度的试验研究，北京钢铁学院学报， 1984,增刊1 2周晓东，朱孝禄。弹塑性有限元法研究齿轮弯曲静强度，第三届全国齿轮强度和试 验学术讨论会论文集，1989 3GB3480-83,渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法.北京：中国标准出版社，1955 4朱孝禄，沈水福，易秉钺等.A Research on Load Carrying Capacities of Re-Mg Spheroidal Cast-Iron Gears,Proceedings of the Sixth World Congress on the The- ory of Machines and Mechanisms,1983,New Delhi. YLⅡ-6000A烟气轮机用GH132型合金 YLI-6000型烟气轮机是我国独立开发，自行设计制造，全部选用国产材料的能量回收 的关键设备。亦是我国烟机系列中功率较大的动力装置。双级涡轮盘件选用GH132合金，单 级盘件毛坯直径850mm,重达800kg。中国石化总公司根据北京科技术大学在调查报告中提 出的生产厂家，在治金部、中国石化总公司、航空航天部和中国有色总公司的指导和支持 下，由北京科技大学、上钢五厂、西南铝加工厂、成都发动总公司、中石化北京设计院和兰 州炼油化工总厂机械厂共同组成改关课题组。 首批研制的盘件作为重要部件用于YL11~6000A型烟机。该机于1987年10月27日在大连 石化公司年产100万t催化裂化装置上投入运行，1989年8月31日停机检修，第1周期运行 10200h。全年平均每天节电103495度，以大连地区工业用电0,25元/度计，可收益人民币 1099.63万元，年经济效益可达900万元左右。在停机检修期间，对两级盘件进行了外观、探 伤、硬度、组织等的检查，结果未见任何异常，经北京科技大学判定可继续投入使用。目前 Φ850mmGH132合金祸轮盘件装机运行的还有兰州炼油化工总厂和锦西石油五厂，等待调试 运行的还有锦州石油六七厂，年经济效益预测可达3000万元以上。该项已达到国外先进水 平，为我国填补了空白。 571
齿弯曲静强 度极限应 力。 ; , : m . 值 , 应根据各 自允许的 塑模比刃。 来确定 。 其a ; , : 二 : 值与15 0 计算法所得数据 , 在主体上是一致的 。 ( 4) 由图2可 知 , 球铁齿轮的硬度 , 影响 着尧值的 变化 , 从而影响着轮齿所承受的 齿根 弯 曲应 力『 ; 值 。 ( 5) 从试验数据的 离 散性 , 可 以看到对 于球铁齿轮 , 其材料和热处理工艺 , 能否达到设 计要求 , 对于保证球铁齿 轮的承载 能力 , 至关重要 。 参 考 文 献 1 朱孝 禄 , 廉 以智 , 易秉钻 . 球铁齿轮弯曲静强度的试验研究 , 北京钢 铁学 院 学 报 , 1 9 8 4 , 增刊 1 2 周晓东 , 朱孝禄 。 弹塑性有限元祛研究齿 轮弯 曲静强度 , 第三届全国齿轮强度 和 试 验学术讨论会论文集 , 1 9 89 3 G B 34 80 一 83 , 渐开线圆 柱齿轮承载能力计算方法 . 北京 : 中国 标准 出版 社 , 1 9 5 5 4 朱孝禄 , 沈 k7 福 , 易秉锻等 . A R e s e a r e h o n L o a d C a r r y i n g C a p a e i t i e s o f R e 一 M g S p h e r o i d a l C a s t 一 I r o n G e a r s , P r o e e e d i n g s o f t h e S i x t h W o r ld C o n g r e s s o n t h e T h e - o r y o f M a e h i n e s a n d M e e h a n i s m s , 1 9 8 3 , N e w D e lh i . 心O卜,火 心 K心伙峭仪 心伙心 X 心 X 以 K心伙心夺二 Y L l 一 6 o o 0 A烟气轮机用 G H 1 32 型合金 Y L I 一 6 0 0 0 型烟气轮机是我 国独立开 发 , 自行设计制造 , 全部选用 国产材料的能量回收 的 关键设备 。 亦是我国烟机系列中功率较大的动 力装置 。 双级 涡轮盘件选用 G H 1 32 合金 , 单 级盘件毛坯直径 8 50 m m , 重达 8 0 k g 。 中国石化总公 司根据北京科技术大学在调 查报告 中 提 出的生 产厂 家 , 在冶金部 、 中国 石化总公 司 、 航空航天部和中国有色总公司 的 指 导 和 支 持 下 , 由北京科技大学 、 上钢五厂 、 西 南铝加工厂 、 成都发动总公 司 、 中石化北京设计院和 兰 州 炼油化工 总厂机械厂 共 同组成攻关课题组 。 首批研 制的盘件 作为重要 部件用于 Y L ; , 一 6 0。。 A型烟机 。 该机于 1 9 8 7年 10 月 2 7 日在 大连 石 化公司 年产 10 0万 t 催化裂化 装置上 投入运行 , 1 9 8 9年 8月 31 日停机检修 , 第 1 周 期 运 行 1 02 0 h 。 全年平均每 天节电 1 0 3 4 95 度 , 以大连 地区工 业用 电 0 。 25 元 /度 计 , 可 收 益 人 民 币 1 0 9 9 。 6 3万元 , 年经济效益可 达 9 0 万元左 右 。 在停机检修 期间 , 对两 级盘件进行了 外观 、 探 伤 、 硬 度 、 组织 等的检查 , 结 果未见任何异常 , 经北京科技大学 判定可继续投入使用 。 目前 小8 5 o m m G H 1 32 合 金涡 轮盘件装机运行的 还有兰州炼油化工总厂和锦 西石油五厂 , 等待调试 运行的还有锦州 石油六七厂 , 年经济效益预 测可 达3 。。。万元以上 。 该项已 达 到 国 外先 进 水 平 , 为 我 国填补了空白 。 5 7 1
