Дані, доступні на початковій стадії проектування, звичайно обмежені. І тому необхідно на цій стадії використовувати апроксимаційні або емпіричні значення для деяких коефіцієнтів.
Для наведених шляхів застосування або для попередніх розрахунків часто допускають підстановку одиниці або деяких інших сталих для деяких коефіцієнтів. Якщо робити так, треба перевірити, щоб був гарантований достатній запас міцності. Інакше коефіцієнт безпеки треба відповідно збільшувати.
Точніше оцінювання можливе, коли виготовляння й контроль завершені, коли дані, отримані прямим вимірюванням, доступні.
Договірні положення щодо характеру підтвердження розрахунку треба узгоджувати попередньо між виробником і покупцем.
1.8.1 Метод А, коефіцієнти виведені з результатів повномасштабних випробувань під навантаженням, точних вимірів або комплексного математичного аналізу системи передач на основі перевіренного експлуатаційного досвіду чи будь-якого їх поєднання. Всі дані зубчастої передачі й навантаження повинні бути доступні. У таких випадках точність і надійність використовуваного методу будуть наочно показані й припущення чітко встановлені.
Загалом метод А вживають рідко через такі причини:
відповідна залежність не може бути інтенсивніше досліджена, ніж у методах В, С, D і Е;
подробиці експлуатаційних умов неповні;
відповідне вимірювальне обладнання недоступне;
вартість дослідження й вимірювання перевищують їх цінність.
Метод В, коефіцієнти виведені з достатньою точністю для більшості застосбвань. Припущення, що стосуються їх визначення, враховані. У кожному випадку треба оцінити, будуть ці припущення застосовувати чи ні за умови корисності. За потреби, треба вводити додаткові індекси, наприклад KV.B.
Метод С, де наведені спрощені апроксимації для деяких коефіцієнтів. Припущення, за яких їх визначено, враховані. Під час кожного оцінювання треба вирішувати, застосувати чи ні ці припущення до наявних умов. Додатковий індекс С потрібно використовувати за потреби, наприклад Xv.c-
Методи D і Е надають додаткові спеціальні методики для визначання деяких коефіцієнтів. Для деякого розширення їх застосовують у специфічній галузі застосування або за спеціальних умов, наприклад, коли приймальне випробовування обов’язкове. За потреби, ці коефіцієнти позначають додаванням індексу D або Є до познаки, наприклад КНр-о або КНр-Е-
Числові формули
Числові формули, встановлені в цьому стандарті, треба застосовувати з установленими одиницями виміру. Будь-які винятки спеціально позначені.
Послідовність обчислення коефіцієнтів під час розраховування
Коефіцієнти Kv, Хнр або XFp1 ХНа або KFa залежать від номінальної тангенційної сили. Вони також до деякої міри взаємозалежні, й отже, їх треба розраховувати послідовно таким чином;
Kv з силою Ft ХА;
КНр або XFp з силою F( КА Kv;
КНа або KFa з силою Ft КА KvКн₽(Fp)1.
Коли зубчаста передача містить два або більше зубчастих зачеплень, то треба вживати множник (КАКу) замість КА, також див. 4.2.
Визначання значень допусків
Значення допусків треба визначати згідно з ISO 1328-1.
4.2 Тангенційне навантаження, крутний момент і потужність
Оцінюючи дію навантаження на зубці передачі, треба розглядати всі сили, задіяні в зачепленні.
У випадку шевронної зубчастої передачі припущено, що повне тангенційне навантаження рівномірно розподілене між двома косозубими вінцями. Якщо це не так, наприклад, як наслідок прикладення зовнішніх осьових сил, то це треба врахувати. Дві половини косозубого вінця повинні трактуватись як два косозубих колеса, розміщені параллельно.
Стосовно багатопотокових передач, повне тангенційне навантаження не зовсім рівномірно розподілене між різними навантажувальними потоками (безвідносно до конструкції, тангенційної швидкості або точності виготовлення). У цих випадках роблять поправку за допомогою коефіцієнта розподілу навантаження між зачепленнями Ку (див. також 4.1.10), Якщо можливо, то Ку краще визначати вимірюванням, альтернативно його значення може бути оцінене з літератури.
Якщо робоча швидкість близька до резонансної швидкості, то потрібні ретельні дослідження. Див. розділи 5 і 6.
Номінальне тангенційне навантаження, номінальний крутний момент, номінальна потужність
Номінальне тангенційне навантаження Ft визначають у площині торцевого перерізу на ділильному циліндрі. Його виводять з номінального крутного моменту або потужності, що передається зубчастою парою.
Характеристика навантажувальної здатності зубчастих передач фактично ґрунтується на вхідному крутному моменті веденої машини. Це крутний момент, що відповідає найважчим постійним умовам експлуатації. Альтернативно може використовуватись як основа номінальний крутний момент первинного двигуна, якщо він відповідає потрібному крутному моменту веденої машини, або можна вибрати деякі інші придатні основи.
Ft визначають як номінальне тангенційне навантаження на зачеплення, тобто на зачеплення, взяте до розгляду. Відповідно визначають Ті Р. У наведених нижче формулах щ 2 наведені в обертах за хвилину.
2
(4)
(5)
000 Т12 _ 19098-1000Р _ 1000РТ_ Ft _ 1000Р _ 9 549Р
1,2 2 000 ®12 2
р =V- = ^1.2 П1,2
1000 1000 9 549 ’
^1,2 ^1,2 _ ^1,2 Л1,2
2 000 19 098 ’
_ 2 000 V _ пЛ 2
dV2 “ 9 549 ’
Еквівалентне тангенційне навантаження, еквівалентний крутний момент, еквівалентна потужність
Коли передаване навантаження непостійне, до розгляду треба брати не тільки пік навантаження та його очікувану кількість циклів, але також проміжні навантаження та їхні кількості циклів. Цей тип навантаження класифікують як робочий цикл і представляють спектром навантаження. У таких випадках сукупна дія втоми під час робочого циклу проявиться в характеристиці зубчастої передачі. Метод розраховування дії навантаження за цих умов наведено в ISO/TR 10455.
Максимальне тангенційне навантаження, максимальний крутний момент, максимальна потужність
Це є максимальне тангенційне навантаження Ftmax (або відповідний крутний момент Ттах, відповідна потужність Ртах) У змінному діапазоні режиму роботи. їхнє значення може бути обмежене ВІДПОВІДНОЮ запобіжною муфтою. Ftmax- Лпах • Ртах ВЙМЭГЭЮТЬ ОбуМОВИТИ бЄЗПЄКу ВІД КОНТЭКТ- ного ушкодження й від раптового злому зуба через навантаження, відповідної границі статичного напруження.
КОЕФІЦІЄНТ ЗОВНІШНЬОГО ДИНАМІЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ КА
Коефіцієнт КА пристосовує номінальне навантаження Ft Для того, щоб компенсувати приріст навантаження зубчастої передачі від зовнішніх джерел. Ці додаткові сили переважно залежні від характеристик двигуна й веденої машини, а також маси й жорсткості системи, враховуючи вали й муфти, що використовують під час роботи.
Для застосбвань, таких як морські зубчасті передачі тощо, які зазнають дії циклічних крутних моментів (крутильних коливань) і запроектовані для необмеженої довговічності, коефіцієнт зовнішнього динамічного навантаження може бути визначений як відношення між піковими циклічними крутними моментами й номінальним проектним крутним моментом. Номінальний проектний крутний момент визначається номінальною потужністю та швидкістю. Це крутний момент, що використовують у розрахунках навантажувальної здатності.
Якщо зубчаста передача підлягає обмеженій кількості відомих навантажень, більших ніж кількість пікових циклічних крутних моментів, цей вплив може бути прямо врахований накопиченою втомою або за допомогою збільшення коефіцієнта зовнішнього динамічного навантаження, що представляє вплив спектра навантаження.
Рекомендовано, щоб покупець і виробник/конструктор узгодили значення коефіцієнта зовнішнього динамічного навантаження.
Метод А — коефіцієнт КА_А
КА визначають у цьому методі за допомогою ретельного вимірювання й усебічного аналізу системи, або на основі достовірного досвіду роботи в галузі, що стосується застосування. Див. 4.2.2.
Метод В — коефіцієнт КА_В
Якщо недоступні достовірні дані, отримані, як описано в 5.1, на першій стадії конструювання, можна використовувати орієнтовні значення КА, які описано в додатку В.
ВНУТРІШНІЙ ДИНАМІЧНИЙ КОЕФІЦІЄНТ Kv
Внутрішній динамічний коефіцієнт робить поправку на вплив ступеня точності зубчастої передачі стосовно швидкості й навантаження. Висока точність зачеплення вимагає меншого заниження номінальних параметрів, ніж низька точність зубчатої передачі.
Взагалі прийнято, що на внутрішнє динамічне навантаження зубців передачі впливають:
конструкція;
виготовлення.
Динамічний коефіцієнт — відношення повного навантаження на зуб, охопюючи внутрішні динамічні ефекти, до передаваного тангенційного навантаження на зуб:
К Внутрішнє динамічне навантаження + Передаване навантаження vПередаване навантаження
Параметри, що впливають на внутрішнє динамічне навантаження, і розраховування
Конструкція
До конструктивних параметрів належать:
швидкість на початковому колі;
навантаження на зуб;
інерція й жорсткість обертових елементів;
змінення жорсткості зуба;
властивості змащення;
жорсткість вальниць і структура корпуса;
критичні швидкості та внутрішня вібрація в межах самої зубчастої передачі.
Виготовлення
До передумови виготовляння належать:
відхили торцевого кроку;
биття базових поверхонь відносно осі обертання;
відхили робочої поверхні зуба;
сумісність елементів зубчастого зачеплення;
балансування деталей;
посадки вальниць і попередній натяг.
Збудження передачі
Навіть коли вхідний крутний момент і швидкість постійні, може існувати значна вібрація мас зубчастих передач, і в результаті виникають динамічні сили. Ці сили виникають від відносного зміщення між зачепленими зубчастими колесами, коли вони вібрують у відповідь на збудження, відоме як передавальна помилка. Ідеальна кінематика зубчастої пари вимагає постійного передатного відношення між вхідним і вихідним обертовими частинами. Передавальна помилка визначена як відхил від рівномірного взаємного кутового руху пари зачеплених коліс. На неї впливають всі відхили від ідеальної форми зуба зачеплення й кроку по ділильному колу через конструкцію й виготовлення зубчастих передач та від умов експлуатації, за яких відбувається робота зубчатої передачі. Останнє охоплює таке:
Швидкість на початковому колі: Частоти збудження залежать від швидкості на початковому колі й модуля.
Змінення жорсткості зубчатого зачеплення, коли зубці передачі проходять цикл зачеплення: Це джерело збудження особливо проявляється в прямозубих передачах. Прямозубі й косозубі передачі з сумарними коефіцієнтами перекриття більше 2,0 мають менші зміни жорсткості.
Навантаження, що передається зубом: Через те, що прогини залежать від навантаження, модифікації поверхні зуба вздовж профіля зуба можуть бути запроектовані, щоб дати однорідне передатне відношення тільки для однієї величини навантаження. Навантаження, що відрізняються від запроектованого навантаження, будуть давати збільшену передавальну помилку.
Динамічна розбалансованість коліс і валів.
Вплив середовища: Інтенсивний знос і пластична деформація профіля зуба передачі збільшують передавальну помилку. Зубчасті передачі повинні мати правильно запроектовану систему змащення, захищення й ущільнення, щоб підтримувати безпечну експлуатаційну температуру й не забруднювати довкілля.
Співвісність валів: На співвісність зубчастої передачі впливають навантаження, термічна деформація зубчастих коліс, валів, вальниць і корпуса.
д) Збудження, спричинене тертям зуба.
Динамічна чутливість
На дії динамічних сил на зубці впливають такі чинники:
маса зубчастих коліс, валів та інших основних внутрішніх компонентів;
жорсткість зубців передачі, тіл коліс, валів, вальниць і корпусів;
демпфування.
Головними джерелами демпфування є вальниці валів і ущільнення. Інші джерела демпфування охоплюють гістерезис валів зубчастих коліс і в’язке демпфування рухомих передатних частин і муфт валів.
Резонанс
Коли значення збуджуваних частот (як, наприклад, частота зубчастого зачеплення та її гармоніки) збігаються або майже збігаються зі значенням власної частоти вібрації зубчастої системи, вібрації, посилені резонансом, можуть спричинити високе динамічне навантаження зуба. Коли значення внутрішнього динамічного навантаження за швидкості, що викликає резонанс, стає значним, експлуатації поблизу цієї швидкості треба уникати.
