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专利摘要

一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，涉及轴承/齿轮材料胶合失效的预测技术领域。为了解决现有的胶合失效预测方法并未综合考虑多因素的影响存在适用范围受限的问题和胶合失效的定量边界预测不精确的问题。本发明定量解析摩擦热与塑性变形能综合作用产生的材料热软化行为，以及表层材料塑性流变导致的加工硬化行为；综合考虑服役工况、材料本构关系、润滑状态、接触行为、摩擦热、应变能等因素的耦合作用，基于绝热剪切失稳假设，推导轴承齿轮材料胶合失效的理论预测模型，能够获取轴承/齿轮发生胶合失效时的临界速度和接触压力等定量边界，为轴承和齿轮的抗胶合设计和使用提供基础依据。主要用于轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202010117065.X
申请日期:
2020-02-25
专利申请人:
哈尔滨工业大学
分类号:
G06F30/17 ; G06F119/08 ; G06F119/14
发明/设计人:
张传伟，古乐，王黎钦，赵小力，郑德志，唐光泽
权利要求: 1.一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据绝热剪切失稳理论和轴承、齿轮材料的高温塑性流变行为的本构方程得到：其中，γ为塑性应变；T为温度；n为材料加工硬化指数；T0为温度的参考值；B为常数；步骤二、基于步骤一，结合胶合失效过程中由表层材料大应变率塑性变形能导致的温升Tp和高速摩擦过程中滑滚接触下摩擦热导致的表面温升Tc得到：ψ＝1.23fhpa1/2(ρcpkvr)-1/2其中，τ为剪切应力；μ为摩擦系数；pH为赫兹接触压力；vs为相对滑动速度；fp为Taylor-Quinney系数；fhp为热分配系数；a椭圆接触区长半轴半径；ρ为材料密度，cp为材料比热容；k为材料的热传导系数；vr为滚动速度；进一步得到发生胶合的临界塑性应变γc为：γc＝(-αμpHvs+β)/τα＝ψnρcp/[(n+1)fp]β＝nρcp(1/B+T0)/[(n+1)fp]由接触表面剪切应力τs导致的近表层材料的塑性应变γs为：其中τy为剪切屈服强度；根据材料的塑性应变γs和胶合临界塑性应变γc预测轴承/齿轮材料胶合失效，即当材料的塑性应变γs大于等于其胶合临界塑性应变γc时，预测为发生胶合失效；利用定量预测判据进行轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测，即当满足定量预测判据时预测为发生胶合失效；所述的定量预测判据如下：2.根据权利要求1所述的一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，所述赫兹接触压力pH＝3Q/2πab，其中，Q为载荷；b为椭圆接触区短半轴半径。3.根据权利要求2所述的一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，所述轴承、齿轮材料的高温塑性流变行为的本构方程为为塑性应变率；A为常数。4.根据权利要求3所述的一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，步骤一的实现过程如下：根据绝热剪切失稳理论，当材料热软化率等于硬化率判定发生失稳，即剪切应力τ对塑性应变γ的变化率为零时发生失稳：当塑性应变率的变化率为零，将轴承、齿轮材料的高温塑性流变行为的本构方程代入上式得到m为材料加工硬化指数；由于塑性应变γ和塑性应变率都不为零，得到5.根据权利要求1至4之一所述的一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，所述胶合失效过程中由表层材料大应变率塑性变形能导致的温升Tp＝fpτγ/ρcp。6.根据权利要求5所述的一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，所述在高速摩擦过程中滑滚接触下摩擦热导致的表面温升Tc＝1.23μpHvsfhpa1/2(ρcpkvr)-1/2。7.根据权利要求6所述的一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，所述步骤二中，将Tp和Tc代入从而得到8.根据权利要求1所述的一种轴承/齿轮材料胶合失效的定量预测方法，其特征在于，材料的加工硬化指数n和常数B通过材料的真应力-真应变曲线获得。