Страница 4: ДСТУ ISO 6336-2:2005. Розрахунок навантажувальної здатності циліндричних прямозубих і косозубих передач. Частина 2. Розрахунок міцності активної поверхні зубців (62285)

ISO 6336-5 подає інформацію про загально використовувані матеріали зубчастих передач, мето­ди термообробляння й вплив якості зубчастої передачі на значення допустимих напружень а_{н (іт}, от­риманих з результатів випробування стандартних базових зразків зубчастих передач.

Також див. ISO 6336-5, вимоги до матеріалу й термообробляння для ступенів якості ML, MQ, ME і MX. Загалом вибирають якість матеріалу MQ, якщо інше не узгоджено.

Див. 4.2.1d) щодо докладної інформації. Допустимі значення напруження можна визначити за до­помогою випробувань роликів або можна взяти з літератури.

8. КОЕФІЦІЄНТ ДОВГОВІЧНОСТІ Z_NT (ДЛЯ ПОВЕРХОНЬ ЗУБА)

Коефіцієнт довговічності Z_NT враховує найвище контактне напруження, у тому числі статичне на­пруження, яке може бути допустимим для обмеженої довговічності (кількість циклів навантаження), як порівнянне з допустимим напруженням у точці або «коліні» на кривих рисунка 8, де Z_NT = 1,0. Z_NT зас­тосовують для стандартного базового використання.

Головні чинники впливу такі:

1. матеріал і термообробляння (див. ISO 6336-5);

2. кількість циклів навантаження (строк служби) A/_L;

3. режим змащення;

4. критерії відмови;

5. необхідність плавності роботи;

6. швидкість на ділильному колі;

д) чистота матеріалу зубчастої передачі;

8. в’язкість матеріалу й міцність на розрив;

залишкове напруження

.

Для цілей цієї частини ISO 6336 кількість циклів навантаження /V_L встановлено як кількість кон­тактів зачеплення під навантаженням зуба аналізованої передачі.

1. Коефіцієнт довговічності Z_NT)метод А

Крива S—N або крива руйнування, встановлена зі зразків фактичної зубчастої пари, є визначни­ком для навантажувальної здатності за обмеженого строку служби і є таким чином також визначником для матеріалів обох зачеплених зубчастих коліс, термообробляння, відповідного діаметра, модуля, шорсткості поверхонь зуба, швидкості на ділильному колі й використовуваного мастила. Через те, що крива S—N або крива руйнування дійсна безпосередньо для згаданих умов, то впливи, представлені коефіцієнтами Z_R, Z_v, Z_L, Z_w і Z_x включені в криву й таким чином повинні набувати значення 1,0 у формулі розрахунку.

2. Коефіцієнт довговічності Z_NT, метод В

Допустиме напруження за обмеженого строку служби або коефіцієнт безпеки в діапазоні напру­жень обмеженої довговічності визначають, використовуючи коефіцієнт довговічності Z_NT для стандар­тної базової випробуваної зубчастої передачі (див. 4.2).

Z_NT для статичного й базового напружень можна взяти з рисунка 8 або таблиці 2.

Коефіцієнт Zn-гдля напружень обмеженої довговічності можна отримати інтерполяцією між значен­нями для базового й статичного напруження, як зазначено в 4.2.2. Цей підхід зазначений в 4.2.3, в яко­му обговорено визначання допустимих напружень для обмеженої довговічності.




—

Eh — Поверхневопрогартована сталь

IF — Сталь і чавун GGG, загартування полум'ям або індукційне




NT (nitr.)

NV (nitr.)

NV (nitrocar.)

St — Сталь (о₈ < 800 Н/мм²)

V — Наскрізнопрогартована сталь (ст_ві 800 Н/мм²)

GG — Сірий чавун

GGG (perL bai., ferr.) — Чавун з кулястим графітом (перлітна, бейнітна, феритна структура)

GTS (регі.) — Чорний чавун з лускоподібним графітом (перлітна структура)

Азотована сталь

— Наскрізнопрогартована й поверхневопрогартована сталь, азотована сталь

— Наскрізнопрогартована й поверхневопрогартована сталь, нітроцеменгована сталь

Рисунок 8 — Коефіцієнт довговічності Z_NT для стандартних базових випробуваних зубчастих передач

Таблиця 2 — Коефіцієнт довговічності Z_NT

Матеріал1)	Кількість циклів навантаження	Коефіцієнт довговічності ZNT
St, V, GGG (perl, bain.), GTS (perl.), Eh, IF, тільки коли певний ступінь пітингу допустимий	А/с < 6 х 10s, статичне	1,6
	Wl = 107	1.3
	Nl = 10®	1,0
	Nl*1O10 Оптимальне мастило, матеріал, виготовлення й досвід	0,85 1,0
st, V, GGG (perl, bain.), GTS (perl.), Eh, IF	Л/l £ 10s, статичне	1,6
	/Vl~5x107	1,0
	= IO10 Оптимальне мастило, матеріал, виготовлення й досвід	0,85 1,0
GG, GGG (ferr.), NT (nitr.), NV (nitr.)	A/l £ 10s, статичне	1,3
	A/L = 2x 106	1,0
	A/L = 1010 Оптимальне мастило, матеріал, виготовлення й досвід	0,85 1,0
NV (nitrocar.)	A/l s 105, статичне	1,1
	Wl = 2x 106	1,0
	A/l = Ю10 Оптимальне мастило, матеріал, виготовлення й досвід	0,85 1,0
^Див. рисунок 8 для пояснення вживаних скорочень.





11 ВПЛИВ ПЛІВКИ МАСТИЛА, КОЕФІЦІЄНТИ Z_L, Ъ I Z_R

Плівка мастила між поверхнями зубців впливає на міцність активної поверхні зубців. Значний вплив має таке:

1. в’язкість мастила в зачепленні;

2. сума миттєвих швидкостей двох зубчастих поверхонь;

3. навантаження;

4. радіус відносної кривизни;

5. взаємовідношення між комбінованими значеннями шорсткості поверхонь зубців і мінімальною товщиною плівки мастила має значний вплив на міцність активної поверхні зубців.

Згідно з EHD (пружньогідродинамічної теорії стосовно характеристик плівок мастила в зонах пруж­ного контакту ковзання-кочення) параметри від а) до d) впливають на розміри плівки й стискування.

До того ж, природа мастила (мінеральне мастило, синтетичне мастило), його походження, вік тощо також мають вплив на міцність активної поверхні зубців.

Примітка 4. Інформація й рекомендації стосовно вибору типу мастила й в'язкості можна знайти в інших публікаціях.

6. .1 Вплив плівки мастила, метод А

За методом А вплив плівки мастила на міцність активної поверхні зубців визначають на основі надійного досвіду експлуатації або випробувань зубчастих передач, що мають порівнянні розміри, ма­теріали, мастило й умови експлуатації. Доцільним є положення 4.1.8 ISO 6336-1,

7. .2 Вплив плівки мастила, коефіцієнти Z_L>Z* і Zr, метод В

Наведена інформація базується на випробуваннях з використанням стандартних базових зубчас­тих передач. Графіки на рисунках 9—11 показують тенденцію трьох коефіцієнтів, які внесено в мето­дику розрахунку згідно з методом В:

Z_t — для впливу номінальної в’язкості мастила (як характерна величина впливу мастила) на дію плівки мастила;

Z_v — для впливу швидкості на ділильному колі на дію плівки мастила;

Z_R — для впливу шорсткості поверхні зуба після припрацювання (як процес виготовляння) на дію плівки мастила.

Значний розкид (смуга графіків) вказує, що є інші впливи, ніж згадні вище, які також залучені в плівку мастила, де не внесено в методику розрахунку.

Ці недоліки було взято до розгляду, коли наносили криві на рисунках 9—11. Зрозуміло, що їх не можна розглядати, як ті, що представляють фізичні закони. Вони швидше емпіричні.

Коефіцієнти впливу представлені як незалежні один від одного, але насправді не можуть бути цілком відокремлені. З цієї причини результати випробування, які були отримані змінюванням однієї змінної, доки інші витримувалися сталими, були вивірені, щоб урахувати галузевий досвід із зубчас­тими передачами різних розмірів і умов експлуатації. Таким чином деякі із записаних значень не коре- люються прямо з результатами випробування. Загалом наскрізь прогартовані зубчасті передачі більш чутливі, ніж поверхневопрогартовані передачі, до впливів в’язкості, швидкості на ділильному колі й шорсткості поверхні. Це відображено в емпіричних кривих, накреслених розкиданими смугами на ри­сунках 9—11 включно. Коли зубчаста пара складається з деталей, одна з твердого матеріалу, а інша з м’якого, то коефіцієнти Z_L, Z_v і Z_R треба визначати для м’якішого з матеріалів. Див. ISO 6336-5 щодо значень о_н ііт загальних матеріалів зубчастих передач.

Вплив змащувальної плівки повністю ефективний тільки за рівня напруження тривалої довговіч­ності. Вплив нижчий за найвищих рівнів напруження обмеженої довговічності (див. розділ 10 і 4.2).

Коефіцієнт мастила Z_L встановлений з випробувань з використанням мінерального мастила (з і без ЕР присадок). Для порівняння, коли випробовують певні синтетичні мастила в комбінації з по- верхневопрогартованими зубчастими передачами, то значення Z_L у 1,1 рази вищі, а з наскрізь прогар- тованими зубчастими передачами — в 1,4 рази вищі від спостережуваних.

Ці значення треба перевіряти в кожному окремому випадку (де, можливо, криві подібні до тих, які отримані для мінеральних мастил, треба підготувати й для синтетичних мастил).

1. 1 Коефіцієнти Z_L, Z_v і Z_Rдля базового напруження

   1. 1 Коефіцієнт мастила Z_L

Коефіцієнт мастила Z_L для мінеральних мастил (з або без присадок високого тиску ЕР) можна виз­начити, як функцію номінальної в’язкості при 40 °С (або 50 °С) і величини о_н ііт м’якішого з матеріалів зачепленої зубчастої пари згідно з вказівками в наступних пунктах а) і Ь). Значення для v₄₀ застосо­вують для індексу в'язкості VI = 95 і в’язкостях до 500 сСт при 40 °С, для вищої в’язкості треба вико­ристовувати значення, отримане для 500 сСт при 40 °С або 300 сСт при 50 °С, щоб визначити значення величини Z_L.

1. 1 Графічні значення величин

Z_L можна взяти з рисунка 9 як функцію номінальної в’язкості мастила при 40 °С (або 50 °С) і зна­чень О_Н |_іт.

Номінальні в'язкість при 50 °С, v₅i, мм²/с —

Рисунок 9 — Коефіцієнт мастила Z_L




2. 2 Визначання розраховуванням

a) Z_t можна обчислити, використовуючи формули (29)—(32), які узгоджуються з кривими на ри­сунку 9:

Т

■І -

'•'ZL


*12




л *■> 80

1,2 +

^v50_

У діапазоні 850 Н/мм² < о_{н ]іт} < 1 200 Н/мм²:




= C_ZL +




4 (10-Czl)




^{г 134} f

1,2 +— ^v40 _




с + 0,6357,

^ZL 4 375




У діапазоні а_н |_jrn < 850 Н/мм²:




У діапазоні о_н ц_т^> 200 Н/мм²:




C_2L=0,91.

b) Альтернативно Z_L можна обчислити за формулою (33): 4=С_а+4(1.0-С_а)у,

де Vf - 1/(1,2 + 80/v₅₀)², використовуючи параметри в’язкості з таблиці 3.




(29)

(ЗО)



аблиця 3 — Параметри в'язкості

Клас в’язкості ISO	VG 321)	VG 46п	VG 68п	VG 100	VG 150	VG 220	VG320
Номінальна удо в мм2/с в язкість V50в мм2/с	32 21	46 ЗО	68 43	100 61	150 89	220 125	320 180
Параметр в'язкості, vf	0,040	0,067	0,107	0,158	0,227	0,295	0,370
Тільки для високошвидкісних передач.





2. 2 Коефіцієнт швидкості Z_v

Коефіцієнт швидкості Zy можна визначити як функцію швидкості на початковому колі та допустимого значення напруження м’якішого з матеріалів зачепленої зубчастої пари згідно з 11.2.1.2.1 або 11,2.1.2.2.

1. 1 Графічні значення величин

Z_v можна взяти з рисунка 10 як функцію швидкості на початковому колі та значень о_н |_іт.




Швидкість на початковому колі, v, м/с




Рисунок 10 — Коефіцієнт швидкості Z_v

2. 2 Визначання розрахунком

1. Z_v можна обчислити, використовуючи формули (34) і (35). Вони відтворюють криві на рисунку 10.

₇_г ,2(1,0-С_2ї)

L’ 32 ’ (34)

.0,8 + —

N V

де C_Zv= C_ZL +0,02 (див. формули (ЗО)—(32) щодо значень C_ZL). (35)

2. Альтернативно Z_v можна обчислити з формули (36):

Z_v=C_Zv+2(1,0-C_z„)v_p, (36)

де параметр швидкості v_p = y(O,8 + 32/v)^os.

3. 3 Коефіцієнт шорсткості Z_R

Коефіцієнт шорсткості Z_R можна визначити згідно з наступним як функцію стану поверхні (шор­сткістю) зуба, розмірів (радіусу відносної кривизни p_re(J^1>) і значень <у_н іі™ для м’якішого матеріалу за­чепленої зубчастої пари.

Скачать бесплатно