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標題: 受壓9000N和平面接觸的鋼球變形小，選什么材料好 [打印本頁]
作者: 642093071    時間: 2020-5-30 06:43
標題: 受壓9000N和平面接觸的鋼球變形小，選什么材料好
本帖最后由 642093071 于 2020-5-30 06:45 編輯
% b# C! `4 M/ a) t% K$ f3 v( V: I1 H( [8 W$ R" n2 L
做一個工裝，支點是鋼球和平面。鋼球受9000N的壓力,希望接觸面積小些。定性的說：要選彈性模量高的材料，在受力允許的情況下，鋼球的直徑要小。請教大俠定量選擇如何計算
作者: 012345zy    時間: 2020-5-30 08:42
選氮化硅陶瓷材料，彈性模量較高，為軸承鋼的1.5倍
作者: 642093071    時間: 2020-5-30 09:03
012345zy 發(fā)表于 2020-5-30 08:42
# [! b6 v1 e# _" o* U+ n& U; ~選氮化硅陶瓷材料，彈性模量較高，為軸承鋼的1.5倍

. ~/ ~, i: [0 q氮化硅陶瓷材料，在聯(lián)系陶瓷球。接觸痕中間壓應力、中部切應力、邊緣拉應力應該如何校核。, P( _* Y. \5 V" h7 w
, ^3 R( n0 R1 R

) h( M& b8 f1 E; F) D2 H) x
作者: 未來第一站    時間: 2020-5-30 16:00
氮化硅陶瓷材料彈性模量能達到300GPa。
作者: 642093071    時間: 2020-5-30 17:12
本帖最后由 642093071 于 2020-5-30 20:13 編輯
# A4 g* m, v) Z7 y$ i
% {+ C# V) [2 ~8 ~3 ?鋼球和鋼平面接觸，鋼球受900kgf的壓力,按赫茲彈性接觸公式計算如下（取E=2.1X105 N/mm2,u=0.3）. N3 O* Q! z0 y. @8 h  n+ Q
1.接觸面半徑+ p, v+ D1 b/ E% Q+ R) N
c20=1.109*(9000*20/2.1X105)1/3=1.05 mm  1 Y' G+ m$ k8 |! l9 _% t6 M
c15=0.953
8 b2 @0 y# |4 a9 {4 Kc10=0.833
) n6 E+ m2 _+ e, ?c5=0.661
/ d/ C( o5 T: x/ }0 d% n% A3 l6 Q2.最大接觸應力8 M0 Y: {8 E* T* T& q6 Y5 F1 ]
σmax20=0.388*(9000*2.12*1010/202)=3870N/mm2
3 \( P9 F( d4 l" Zσmax15=0.388*(9000*2.12*1010/152)=4688N/ mm27 K' Q4 p4 s/ f* O* |
σmax10=6143 N/ mm27 @" Z& S9 }2 i1 i& ^. z
σmax5=9752 N/ mm2
  W  ^' E# ?" @2 o$ ~" V; t% g# m. E) n( S) i$ `
c20表示鋼球半徑20mm;σmax20表示鋼球半徑為20時中心最大壓應力。& q, N" T! m# z+ N$ ?
4 b% s6 n/ ?) J: H  F' \
作者: 642093071    時間: 2020-5-30 18:47
未來第一站 發(fā)表于 2020-5-30 16:00
: x( J" [$ J% V* s氮化硅陶瓷材料彈性模量能達到300GPa。
) u) l9 k1 E, c+ Q' B$ r# ^
Si3N4彈性模量310GPa,泊松比0.26，硬度HV1600，抗壓強度2800MPa.如果都換硬材料，接觸面半徑將進一步減小，根據(jù)上面計算壓強將超過材料的抗壓強度。這樣看平板要選擇硬度低一些的材料，形成摩擦副，減小滾動阻力。
- O* J) D4 `7 C6 D
作者: 642093071    時間: 2020-5-31 20:23
本帖最后由 642093071 于 2020-5-31 20:47 編輯 3 m6 C; l$ h& n. N# H, z

" K  ^6 G1 k) Y. N' KSi3N4：,楊氏模量310GPa,泊松比0.26；球直徑7.5mm,壓碎載荷11500N,計算兩等徑球接觸面半徑和最大接觸壓應力。4 [4 Z# z' S$ w
按赫茲公式c3.75=0.8876*(11500*3.75/3.1X105)1/3=0.46 mm .接觸面直徑0.92和資料中計算值相同。9 F/ R7 P( T. O6 D* P% i! B
σmax0.92=1.5*11.5*4/（PI*0.92^2）=25.95GPa.資料中給出的Si3N4抗壓強度3.5GPa.  253.95>>3.5,資料中球被壓碎。. b5 ^$ O4 W) Q' C$ i0 U
球受9000N壓力，材料按最大抗壓強度3.5GPa,最大壓強按平均壓強的1.5倍，接觸面半徑 c=(1.5*9/(PI*3.5)^1/2=1.108（mm）。. q1 A* x6 o$ J
接觸面直徑要到2.216mm，最大壓應力為3.5GPa。! n6 c' O2 ]5 b4 _' G
作者: 遠祥    時間: 2020-5-31 22:14
彈性模量越大的的材質，就選它。
作者: 642093071    時間: 2020-6-1 08:50
遠祥 發(fā)表于 2020-5-31 22:14
4 _2 P: @7 u1 m" _: ?, G彈性模量越大的的材質，就選它。
- X" I- m, d7 f" N# }4 I- {, `
同樣的載荷，彈性模量越大，接觸面直徑越小。載荷與接觸面積的比為平均壓應力，按赫茲公式中心最大壓應力為平均壓應力的1.5倍。在彈性模量大的同時，抗壓強度也要滿足要求。再者靈敏度和摩擦系數(shù)關系很大在想能否用靜壓軸承的形式。+ P+ }" g* v  ]/ t: P
: J* Z5 }% _. I) I8 F




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