机械必威体育网址

标题: 受压9000N和平面接触的钢球变形小，选什么材料好 [打印本页]
作者: 642093071    时间: 2020-5-30 06:43
标题: 受压9000N和平面接触的钢球变形小，选什么材料好
本帖最后由 642093071 于 2020-5-30 06:45 编辑
  e( \4 n! o, t% H) ?; ?6 y$ c6 x* F9 Z' C+ d
做一个工装，支点是钢球和平面。钢球受9000N的压力,希望接触面积小些。定性的说：要选弹性模量高的材料，在受力允许的情况下，钢球的直径要小。请教大侠定量选择如何计算
作者: 012345zy    时间: 2020-5-30 08:42
选氮化硅陶瓷材料，弹性模量较高，为轴承钢的1.5倍
作者: 642093071    时间: 2020-5-30 09:03
012345zy 发表于 2020-5-30 08:42( j9 O1 ]* i2 e0 Z- N* V! r
选氮化硅陶瓷材料，弹性模量较高，为轴承钢的1.5倍
0 ^  |  e% Y/ `% }8 d
氮化硅陶瓷材料，在联系陶瓷球。接触痕中间压应力、中部切应力、边缘拉应力应该如何校核。
  P! x/ X2 p. u+ Z9 Q1 m
' r5 ]8 M* d- M. Y- C3 ]
$ x+ o8 y- d! I% }6 v6 P2 r
作者: 未来第一站    时间: 2020-5-30 16:00
氮化硅陶瓷材料弹性模量能达到300GPa。
作者: 642093071    时间: 2020-5-30 17:12
本帖最后由 642093071 于 2020-5-30 20:13 编辑 6 L7 ~: f4 j) U6 m# A3 _

' f/ w: L$ s' s钢球和钢平面接触，钢球受900kgf的压力,按赫兹弹性接触公式计算如下（取E=2.1X105 N/mm2,u=0.3）0 g* F. Z6 `) d# w
1.接触面半径$ H2 \2 d, _" s! G0 @( }+ ]) M
c20=1.109*(9000*20/2.1X105)1/3=1.05 mm  
* u6 y; \3 q. q6 D% P" pc15=0.9539 B! p) U: L) p. \$ r: H; m6 s
c10=0.833
# I; D& X$ _2 @- |5 I" Fc5=0.661
1 T7 S* X5 V0 ?! ?+ d" T! Z# s2.最大接触应力) J- x1 I' r4 m4 y2 Z
σmax20=0.388*(9000*2.12*1010/202)=3870N/mm2$ G5 P/ I! J9 a" m: D6 S* X0 V: o
σmax15=0.388*(9000*2.12*1010/152)=4688N/ mm2
0 @- x6 D" u$ {9 aσmax10=6143 N/ mm29 ~/ Z" Q5 y8 i! j4 |/ d
σmax5=9752 N/ mm2
4 ~. t, t# q$ P; k  M* x2 U6 g" ~
c20表示钢球半径20mm;σmax20表示钢球半径为20时中心最大压应力。0 @* v4 y6 @. |; v) v6 n

' N. U- c& m+ b9 ~. E" K
作者: 642093071    时间: 2020-5-30 18:47
未来第一站 发表于 2020-5-30 16:00
4 k1 ^$ W' U7 N氮化硅陶瓷材料弹性模量能达到300GPa。
8 U3 J# f; x; B* C3 f  k
Si3N4弹性模量310GPa,泊松比0.26，硬度HV1600，抗压强度2800MPa.如果都换硬材料，接触面半径将进一步减小，根据上面计算压强将超过材料的抗压强度。这样看平板要选择硬度低一些的材料，形成摩擦副，减小滚动阻力。
0 e, j% d* Z9 `- u* k' H6 u, z
作者: 642093071    时间: 2020-5-31 20:23
本帖最后由 642093071 于 2020-5-31 20:47 编辑
$ K/ E% v0 o$ w" V- q5 X  \1 N- V
' F9 d  q+ l8 GSi3N4：,杨氏模量310GPa,泊松比0.26；球直径7.5mm,压碎载荷11500N,计算两等径球接触面半径和最大接触压应力。+ y. K: O) D5 Y6 e
按赫兹公式c3.75=0.8876*(11500*3.75/3.1X105)1/3=0.46 mm .接触面直径0.92和资料中计算值相同。
+ |; c6 e! i0 G+ c5 Z8 Zσmax0.92=1.5*11.5*4/（PI*0.92^2）=25.95GPa.资料中给出的Si3N4抗压强度3.5GPa.  253.95>>3.5,资料中球被压碎。* J. w+ _: }, F% e* l# D4 D( ^
球受9000N压力，材料按最大抗压强度3.5GPa,最大压强按平均压强的1.5倍，接触面半径 c=(1.5*9/(PI*3.5)^1/2=1.108（mm）。& K% p+ r) j, O3 j. }& S7 d/ q
接触面直径要到2.216mm，最大压应力为3.5GPa。9 z# o, o0 @, o
作者: 远祥    时间: 2020-5-31 22:14
弹性模量越大的的材质，就选它。
作者: 642093071    时间: 2020-6-1 08:50
远祥 发表于 2020-5-31 22:14
2 L# Y4 C  G* u弹性模量越大的的材质，就选它。
& Q/ w/ `- p5 D8 g& V
同样的载荷，弹性模量越大，接触面直径越小。载荷与接触面积的比为平均压应力，按赫兹公式中心最大压应力为平均压应力的1.5倍。在弹性模量大的同时，抗压强度也要满足要求。再者灵敏度和摩擦系数关系很大在想能否用静压轴承的形式。
7 ^+ J- ~4 |1 _
) F1 k( B' D7 |) R) N8 ], {



欢迎光临 机械必威体育网址 (//www.szfco.com/) Powered by Discuz! X3.4