受壓9000N和平面接觸的鋼球變形小,，選什么材料好

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* p; y& f, J* Y7 @9 A做一個(gè)工裝，支點(diǎn)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(jì)算

012345zy

選氮化硅陶瓷材料,，彈性模量較高,，為軸承鋼的1.5倍

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012345zy 發(fā)表于 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

) w& m* D0 J  Y! M氮化硅陶瓷材料,，在聯(lián)系陶瓷球,。接觸痕中間壓應(yīng)力、中部切應(yīng)力,、邊緣拉應(yīng)力應(yīng)該如何校核,。
) [: m( n7 J' d* n7 r, f$ o/ B9 E3 N
6 A" n. z$ T4 m1 r$ N

未來第一站

氮化硅陶瓷材料彈性模量能達(dá)到300GPa。

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! |5 c- a: z& ?0 \& o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(jì)算如下（取E=2.1X105 N/mm2,u=0.3）
8 N/ z9 t# Z$ n, U3 v7 k3 v' k# {1.接觸面半徑
c20=1.109*(9000*20/2.1X105)1/3=1.05 mm  
c15=0.953
9 V$ X' F* P% T" K6 O9 G1 @c10=0.833
c5=0.661
0 S% o7 w, c( h& m; P2.最大接觸應(yīng)力
σmax20=0.388*(9000*2.12*1010/202)=3870N/mm2
! S1 O8 h) R& c; d& Eσmax15=0.388*(9000*2.12*1010/152)=4688N/ mm2
σmax10=6143 N/ mm2
' p# Y; ?8 n4 X# b# H' z6 p$ e' wσmax5=9752 N/ mm2
( J$ u8 e6 j5 E. p$ ^9 H; {
3 K9 d* N9 v- \) W- B# a* p& Gc20表示鋼球半徑20mm;σmax20表示鋼球半徑為20時(shí)中心最大壓應(yīng)力,。

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未來第一站 發(fā)表于 2020-5-30 16:00
4 h0 ^4 I, \) \8 a氮化硅陶瓷材料彈性模量能達(dá)到300GPa。

1 z/ g1 b0 d  y4 ]) l4 M9 L- v& TSi3N4彈性模量310GPa,泊松比0.26,，硬度HV1600,，抗壓強(qiáng)度2800MPa.如果都換硬材料，接觸面半徑將進(jìn)一步減小,，根據(jù)上面計(jì)算壓強(qiáng)將超過材料的抗壓強(qiáng)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(dòng)阻力,。
# A  ^1 O/ h' a$ R) C( z& m& b

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Si3N4：,楊氏模量310GPa,泊松比0.26；球直徑7.5mm,壓碎載荷11500N,計(jì)算兩等徑球接觸面半徑和最大接觸壓應(yīng)力,。
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(jì)算值相同,。
6 t& i6 Q* c. D% |σmax0.92=1.5*11.5*4/（PI*0.92^2）=25.95GPa.資料中給出的Si3N4抗壓強(qiáng)度3.5GPa.  253.95>>3.5,資料中球被壓碎。
( J  z/ I( S  n+ P9 Z球受9000N壓力,，材料按最大抗壓強(qiáng)度3.5GPa,最大壓強(qiáng)按平均壓強(qiáng)的1.5倍,，接觸面半徑 c=(1.5*9/(PI*3.5)^1/2=1.108（mm）。
( Y9 f2 S% f. s3 W% e, ^. G接觸面直徑要到2.216mm,，最大壓應(yīng)力為3.5GPa,。

遠(yuǎn)祥

彈性模量越大的的材質(zhì)，就選它,。

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遠(yuǎn)祥 發(fā)表于 2020-5-31 22:14
彈性模量越大的的材質(zhì),，就選它。

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(yīng)力,，按赫茲公式中心最大壓應(yīng)力為平均壓應(yīng)力的1.5倍,。在彈性模量大的同時(shí)，抗壓強(qiáng)度也要滿足要求。再者靈敏度和摩擦系數(shù)關(guān)系很大在想能否用靜壓軸承的形式,。