[发明专利]一种离子氮化齿轮承载能力的计算判断方法

说明书

本发明提供离子氮化齿轮承载能力的计算判断方法,包括对齿轮的强度进行计算；选择满足所述离子氮化渗层深度的离子氮化的硬度梯度曲线；依据齿轮的设计参数，应用有限元软件进行齿轮的接触应力的模拟分析，得到齿轮的接触应力分布曲线；进行齿轮表面浅层剥落的力学分析：将所述离子氮化的硬度梯度曲线转化为强度分布曲线；将所述齿轮的接触应力分布曲线与所述强度分布曲线绘制在同一坐标的曲线图中进行分析比较，判定此离子氮化的硬度梯度曲线能否满足该齿轮的要求。该方法是为离子氮化代替渗碳淬火的可行性提供依据。

技术领域

本发明属于齿轮热处理工艺技术领域，特别涉及一种离子氮化齿轮承载能力的计算判断方法。

背景技术

目前，渗碳淬火齿轮在渗碳淬火工艺过程中产生的畸变量很大，特别是透平压缩机上的薄壁渗碳淬火齿轮，渗碳淬火后的畸变量很大，经常出现尺寸超差报废的质量问题，渗碳淬火齿轮的畸变，一直困扰着齿轮热处理界，成为世界性的难题。离子氮化齿轮的畸变量很小，可以说采用离子氮化代替渗碳淬火工艺，也就直接避开了渗碳淬火畸变的痼疾，国内外一直在研究用氮化工艺代替渗碳淬火的工艺，做了大量的研究工作，但到目前为止，也没有一个通用计算方法或者判据。

发明内容

本发明的目的在于找到一种透平压缩机上的薄壁渗碳淬火齿轮，应用离子氮化进行表面强化的力学判据的离子氮化齿轮承载能力的计算判断方法。

为实现上述目的，本发明提供一种离子氮化齿轮承载能力的计算判断方法,包括对齿轮的强度进行计算；所述齿轮的强度计算包括应用AGMA2101-D04标准计算轮齿耐点蚀性能、轮齿的弯曲应力、轮齿弯曲应力许用值、齿轮的许用屈服强度、轮齿接触应力许用值及离子氮化渗层深度；

根据所述离子氮化渗层深度要求，选择离子氮化的硬度梯度曲线；

依据齿轮的设计参数，应用有限元软件进行齿轮的接触应力的模拟分析，得到齿轮的接触应力分布曲线；所述齿轮的设计参数包括模数、齿数、旋转角、压力角、齿顶高系数、齿跟高系数、变位系数及旋向；

进行齿轮表面浅层剥落的力学分析：将所述离子氮化的硬度梯度曲线转化为强度分布曲线；将所述齿轮的接触应力分布曲线与所述强度分布曲线绘制在同一坐标的曲线图中，进行分析比较，判定此强度分布曲线能否满足该齿轮的要求。

本发明的提供的离子氮化齿轮承载能力的计算判断方法是在传统的齿轮承载能力计算的基础上，针对离子氮化齿轮的浅层剥落机理，从力学分析入手，从表层剥落的根本原因上，有针对性地设计出了力学判断依据，从而为离子氮化代替渗碳淬火的可行性提供依据。

附图说明

图1是本发明实施例提供的根据渗氮层深度选择的一离子氮化的硬度梯度曲线示意图；

图2是本发明实施例提供的将接触应力分布曲线同硬度转化的强度分布曲线绘制在同一坐标的曲线图进行比较的示意图；

图3是本发明实施例提供的依据74号齿轮的设计参数，应用有限元软件进行齿轮的接触应力的模拟分析,输出的应力分布曲线示意图；

图4是本发明实施例提供的针对74号齿轮，将接触应力分布曲线同硬度转化的强度分布曲线绘制在同一坐标的曲线图中的示意图。

具体实施方式

本发明实施例所涉及的离子氮化齿轮材料为35CrMoV，其化学成分符合GBT3077标准，材料的冶炼采用电炉冶炼、电渣重熔精炼。涉及的齿轮为透平离心压缩机上的薄壁渗碳淬火齿轮。

本发明实施例提供的离子氮化齿轮承载能力的计算判断方法是在传统的齿轮承载能力计算的基础上，针对离子氮化齿轮的浅层剥落机理，从力学分析入手，从表层剥落的根本原因上，有针对性地设计出了力学判断依据，从而为离子氮化代替渗碳淬火的可行性提供依据，具体包括：