---

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

РОЗРАХУНОК
НАВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ
ЦИЛІНДРИЧНИХ ПРЯМОЗУБИХ
І КОСОЗУБИХ ПЕРЕДАЧ

Ч

Б3№ 3-2005/195

астина 2. Розрахунок міцності
активної поверхні зубців

(

ДСТУ ISO 6336-2:2005

ISO 6336-2:1996, IDT)

Видання офіційне

Київ
ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ
2007

ПЕРЕДМОВА

1 ВНЕСЕНО: Технічний комітет «Механічні приводи» (ТК 47); Акціонерне товариство закритого типу «Науково-дослідний інститут «Редуктор» (АТЗТ «НДІ «Редуктор»)

ПЕРЕКЛАД І НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ РЕДАГУВАННЯ: О. Висоцький; В. Власенко, канд. техн, наук;

В. Галушко; В. Фей (науковий керівник)

2 НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Держспоживстандарту України від 25 травня 2005 р. № 128 з 2006-10-01

З Національний стандарт відповідає ISO 6336-2:1996 Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 2: Calculation of surface durability (pitting) (Розрахунок навантажувальної здатності ци­ліндричних прямозубих і косозубих передач. Частина 2. Розрахунок міцності активної поверхні зубців) з Сог. 1:1998, Сог. 2:1999

Ступінь відповідності — ідентичний (IDT)

Переклад з англійської (еп)

4 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ

Право власності на цей документ належить державі.

Відтворювати, тиражувати і розповсюджувати його повністю чи частково
на будь-яких носіях інформації без офіційного дозволу заборонено.
Стосовно врегулювання прав власності треба звертатися до Держспоживстандарту України

Держспоживстандарт України, 2007

ЗМІСТ

с.

Національний вступ IV

Вступ IV

1. Сфера застосування 1

2. Нормативні посилання 1

3. Пітингове пошкодження й коефіцієнти безпеки 2

4. Основні формули З

5. Коефіцієнт, що враховує форму спряжених поверхонь зубців Z_H і коефіцієнти однопарного зачеплення зубців Z_B і Z_D ..7

6. Коефіцієнт пружності Z_E 12

7. Коефіцієнт сумарної довжини контактних ліній Z_E 13

8. Коефіцієнт кута нахилу лінії зуба Z_p 14

9. Міцність за контактних напружень 15

10. Коефіцієнт довговічності Z_NT (для поверхонь зуба) 15

11. Вплив плівки мастила, коефіцієнти Z_L, Z_v і Z_R 17

12. Коефіцієнт термооброблення Z_w . 22

13. Коефіцієнт розміру зубчастого колеса Z_x 23

Додаток А Бібліографія 24НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП

Цей документ є тотожний переклад ISO 6336-2:1996 Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 2: Calculation of surface durability (pitting) (Розрахунок навантажувальної здатності ци­ліндричних прямозубих і косозубих передач. Частина 2. Розрахунок міцності активної поверхні зубців) з Сог. 1:1998, Сог.2:1999.

Технічні пбправки внесено безпосередньо до тексту стандарту й виділено рисками (||).

Міжнародний стандарт ISO 6336 розробив Технічний комітет ISO/TC60, Gear (Зубчасті передачі). Підкомітет SC2, Gear capacity calculation (Розраховування навантажної здатності зубчастих передач).

Технічний комітет, відповідальний за цей стандарт в Україні, — ТК 47 «Механічні приводи».

ISO 6336 містить такі частини під загальною назвою «Розрахунок навантажувальної здатності циліндричих прямозубих і косозубих передач»:

• Частина 1. Основні принципи, вступна частина і загальні коефіцієнти впливу;

• - Частина 2. Розрахунок міцності активної поверхні зубців;

• Частина 3. Розрахунок на міцність зубців при вигині;

• Частина 5. Міцність і якість матеріалів.

Додаток А цієї частини ISO 6336 довідковий.

З міжнародними стандартами, на які є посилки в цій частині стандарту, можна ознайомитися в Головному фонді нормативних документів.

До цієї частини стандарту внесено такі редакційні зміни:

• до розділу 2 «Нормативні посилання» долучено національне пояснення, яке в тексті виділе­но рамкою;

• вислови «ISO 6336» і «ця частина ISO 6336» замінено висловами «цей стандарт» і «ця час­тина стандарту» у відповідних відмінках;

• усі виноски у тексті стандарту мають наскрізну нумерацію; повний текст виноски внизу сто­рінки подано за першої появи; далі у тексті виноски внизу сторінки подано посилку на пункт, де цю виноску використано вперше;

• структурні елементи цього стандарту: «Титульний аркуш», «Передмову», «Національний вступ», «Зміст», «Бібліографічні дані» — оформлено згідно з вимогами комплексу стандарту «На­ціональна стандартизація».

На цей час в Україні впроваджено такі стандарти:

• ДСТУ ISO 6331-1:1996 Розрахунок навантажувальної здатності циліндричних прямозубих і ко­созубих передач. Частина 1. Основні принципи, вступна частина і загальні коефіцієнти впливу;

• ДСТУ ISO 6336-5:2005 Розрахунок навантажувальної здатності циліндричних прямозубих і косозубих передач. Частина 5. Міцність і якість матеріалів.

ВСТУП

Напруження Герца, на якому ґрунтуються розрахунки контактного напруження, є основним прин­ципом, що використовують у цій частині ISO 6336 для оцінювання міцності активної поверхні зубців циліндричних передач. Це суттєвий показник напруження, яке виникає під час контактування поверхні зуба. Проте це не єдина причина пітингу чи відповідних глибинних зрізувальних напружень. Є інші супутні впливи, наприклад коефіцієнт тертя, напрям, величина ковзання та вплив мастила на роз­поділ напруження. На стадії розробляння їх прямо не застосовують у розрахунках навантажувальної здатності, проте беруть до уваги їх до деякої міри в понижувальних коефіцієнтах та виборі значень властивостей матеріалу.

Незважаючи на недоліки, напруження Герца корисне як робоча гіпотеза. Це стосується факту, що для даного матеріалу граничні значення напруження Герца переважно отримані з випробувань на витривалість зразків зубчастої передачі, таким чином додаткові доречні впливи були охоплені цими значеннями. Отже, якщо рекомендоване задане значення величини перебуває в діапазоні за­стосування, то напруження Герца прийнятне як проектний базис для екстраполяції експерименталь­них даних у значення величин для зубчастих передач різних розмірів.

Для розрахунку допустимого контактного напруження й визначання числових значень коефіцієнтів було схвалено декілька методів (див. ISO 6336-1).ДСТУ ISO 6336-2:2005

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ
ЦИЛІНДРИЧНИХ ПРЯМОЗУБИХ
І КОСОЗУБИХ ПЕРЕДАЧ

Частина 2. Розрахунок міцності активної поверхні зубців

РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРЯМОЗУБЫХ
И КОСОЗУБЫХ ПЕРЕДАЧ

Часть 2. Расчет прочности активной поверхности зубьев

CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF SPUR
AND HELICAL GEFRS

Part 2. Calculation of surface durability (pitting)

Чинний від 2006-10-01

1. СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Ця частина стандарту встановлює основні формули для використання під час визначання повер­хневої навантажувальної здатності циліндричних зубчастих передач з евольвентними внутрішніми чи зовнішніми зубцями. У ній охоплено формули для всіх впливів на міцність активної поверхні зубців, для якої можуть бути зроблені кількісні оцінювання. Вона застосовна передусім до передач, що змащують оливою, але її можна використати, щоб отримати приблизні значення величин для (повільнообертових) передач з консистентним змащенням за умови наявності достатньої кількості мастила в зачепленні.

Наведені формули чинні для циліндричних зубчастих передач з профілями зуба згідно зі стандар­тизованим вихідним контуром в ISO 53. їх можна використовувати для зубців, де дійсний коефіцієнт торцевого перекриття менший від є_аП = 2,5. Результати добре узгоджуються з іншими методами для діапазону, зазначеного у сфері застосування першої частини цього стандарту.

Користувача цієї частини стандарту попереджають, що коли точно встановлений метод викори­стовують для значних кутів нахилу лінії зуба й великих кутів профілю, то результати розрахунку повинні бути підтверджені досвідом, як у методі А.

Ці формули не можуть бути прямо застосовані для оцінювання типів пошкодження поверхні зуба, таких як пластична піддатливість, подряпини, «засвітлення» поверхні або будь-якого іншого від описа­них у розділі 3.

Навантажувальна здатність, визначена через допустиме контактне напруження, названа «повер­хневою навантажувальною здатністю» або «поверхневою довговічністю».

2. НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

Наведені нижче стандарти містять положення, які через посилки в цьому тексті становлять поло­ження цієї частини стандарту. На час опублікування цієї частини стандарту зазначені видання були чинні. Усі стандарти підлягають перегляду, і сторони угод, що ґрунтуються на цій частині стандарту,

Видання офіційне

заохочуються, щоб дослідити можливість застосування останніх видань стандартів, вказаних нижче. Члени Міжнародної електротехнічної комісії (ІЕС) і Міжнародної організації стандартизації (ISO) ведуть каталоги чинних нині міжнародних стандартів.

ISO 53:1974 Cylindrical gears for general and heavy engineering — Basic rack

ISO 6336-1:1996 Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors

ISO 6336-5:1996 Calculation of load capacity pf spur and helical gears — Part 5: Strength and quality of materials.

НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ

ISO 53:1974 Циліндричні зубчасті передачі для загального й важкого машинобудування. Вихід­ний контур

ISO 6336-1:1996 Розрахунок навантажувальної здатності циліндричних прямозубих і косозубих пе­редач. Частина 1. Основні принципи, вступна частина і загальні коефіцієнти впливу

ISO 6336-5:1996 Розрахунок навантажувальної здатності циліндричних прямозубих і косозубих пе­

редач. Частина 5. Міцність і якість матеріалів. І

З ПІТИНГОВЕ ПОШКОДЖЕННЯ Й КОЕФІЦІЄНТИ БЕЗПЕКИ

Якщо перевищені межі поверхневої довговічності зачеплених зубців, то з поверхні будуть викри­шуватися частинки, залишаючи раковинки.

Ступінь, до якого такі раковинки можна допустити (в розмірі й кількості), змінюється в широких межах і значно залежить від галузі застосування. У деяких галузях може бути допущений значний літинг; а в інших будь-якого помітного пітингу треба уникати.

Подальші визначення, доречні для середніх умов експлуатації, допоможуть розрізнити початко­вий пітинг і деструктивний пітинг.

Лінійне або прогресивне збільшення всієї площі раковинок недопустиме, проте ефективна опор­на поверхня зуба може бути збільшена початковим пітингом, і масштаб утворення раковинок може зго­дом знизитися (нисхідний пітинг) або припинитися (загальмований пітинг). Такий пітинг вважається при­пустимим. У сумнівних випадках подальше правило визначальне,

Пітинг, що спричиняє формування раковинок, які збільшуються лінійно або прогресивно з часом за незмінних умов експлуатації (лінійний або прогресивний пітинг), неприйнятний. Оцінювання пошко­дження повинно охоплювати повну активну ділянку всіх поверхонь зуба. Кількість і розмір щойно ут­ворених раковинок на непрогартованих поверхнях зуба повинні бути враховані. Часте явище, коли ра­ковинки формуються тільки на одній або декількох поверхнях зуба по верхнє во п рога ртованої зубчастої передачі. За таких обставин оцінювання треба зосереджувати на фактично викришених поверхнях. Зубці, що є особливо ризикованими, треба відмічати для критичної експертизи, якщо потрібна кількісна оцінка.

В особливих випадках перше приблизне оцінювання може базуватися на розгляді повної кількості відламків зносу. У критичних випадках стан поверхонь треба дослідити принаймні тричі. Проте перше перевіряння повинне мати місце принаймні тільки після 10⁶ циклів навантаження. Подальша перевірка повинна мати місце після періоду роботи залежно від результатів попередньої перевірки.

Якщо погіршення від пітингу є таке, що загрожує життю людини, або є ризик, що воно призведе до серйозних наслідків, тоді пітинг неприпустимий. Внаслідок впливів концентрації напруження рако­винка діаметром 1 мм біля перехідної кривої наскрізнопрогартованого або поверхневопрогартованого зуба передачі може стати початком тріщини, яка може призвести до злому зуба; з цієї причини таку раковинку треба вважати як неприпустиму (наприклад, в авіаційних передачах).

Подібні міркування правильні для зубчастих передач турбін. Загалом, протягом довговічності (від 1О¹⁰ до 10¹¹ циклів), яка потрібна цим зубчастим передачам, ні пітинг, ні надмірний серйозний знос не­припустимі. Таке пошкодження може призвести до неприйнятних коливань і надмірних динамічних на­вантажень. Відповідно треба залучати до розрахунку значні коефіцієнти безпеки, тобто можна допус­тити тільки низьку ймовірність відмови.

Навпаки, пітинг більше 100 % робочих поверхонь можна допустити для деяких тихохідних промис­лових зубчастих передач з великими зубцями (наприклад модуль 25), виготовлених зі сталі низької твердості, де вони нормально передаватимуть номінальну потужність протягом 10—20 років. Окремі раковинки можуть бути до 20 мм у діаметрі й завглибшки до 8 мм Очевидний «деструктивний» пітинг який виникає протягом перших двох або трьох років роботи, звичайно сповільнюється. Поверхні зуба стають гладенькими й від роботи зміцнені аж до збільшення значення величини твердості за Брінелем на 50 % або більше.

Для таких умов відносно низькі коефіцієнти безпеки (в деяких випадках менші від одиниці) можуть бути вибрані з відповідною вищою ймовірністю пошкодження поверхні зуба. Проти злому зуба потрібен вищий коефіцієнт безпеки.

Коментарі щодо вибору коефіцієнта безпеки S_H можна знайти в 4.1,3 ISO 6336-1. Рекомендовано, щоб виробник і замовник узгодили значення мінімального коефіцієнта безпеки.

4 ОСНОВНІ ФОРМУЛИ

Примітка 1. Усі познаки, терміни й одиниці виміру визначені в ISO 6336-1.