Страница 4: ДСТУ ISO 10300-1:2006. Розраховування навантажувальної здатності конічних передач. Частина 1. Вступна частина і загальні коефіцієнти впливу (62828)

Багато зубчастих систем залежать від зовнішніх опор, таких як машинні фундаменти, щоб збе­регти суміщення зубчастого зачеплення. Якщо ці опори погано спроектовані, початково зміщені, або стали зміщеними протягом роботи внаслідок пружних або термічних відхилів чи інших чинників, то за­гальне функціювання зубчастої системи буде несприятливим.

Деформація корпусів, що підтримують зубчасту передачу, вали і вальниці, внаслідок зовнішніх консольних, поперечних і осьових навантажень, впливає на контакт зубців у зачепленні.

Через те, що деформація змінюється з навантаженням, важко отримати задовільну пляму кон­такта за різних навантажень. Взагалі, деформація внаслідок зовнішніх навантажень від двигуна і ве­деного устатковання зменшує навантажувальну здатність і це, так само як і деформація, спричинена внутрішніми силами, повинно враховуватися під час визначання фактичного контакту зубців передачі.

більшість конічних передач виготовлені із цементованої, поверхнево прогартованої сталі. Допу­стимі напруження для неї та інших матеріалів повинні таким чином базуватися на випробовуваннях конічних передач скрізь, де вони доступні. Величини допустимого напруження, які базуються j-ia різних методах виробництва сталі та термооброблення, зазначені у ISO 6336-5. Твердість і міцність на роз­тягування, так як і ступінь точності, також будуть критерієм вибору величини допустимого напру­ження.

Примітка. Високоякісні марки сталей показують вищі величини допустимого напруження, в той час низькоякісні марки пока­зують нижчі величини допустимого напруження (див. ISO 6336-5).

Еіудь-який залізистий матеріал, маючи поверхнево-серцевинний взаємозв’язок, напевно матиме залишкове напруження. Якщо правильно користуватися, то таке напруження буде стискувальним у бічній поверхні зуба, таким чином збільшуючи втомну міцність вигину зуба передачі. Дробоструминне оброблення, цементація поверхні та індукційне загартування, якщо правильно виконані, є загальними методами стимулювання стискувального попереднього напруження на поверхні зубців колеса. Невлас­тиві технології шліфування після термооброблення можуть зменшити залишкові стискувальні напру­ження або навіть вводити залишкові розтягувальні напруження в перехідні криві зубців, таким чином знижуючи величини допустимого напруження.

Використаний метод дослідження містить динамічний коефіцієнт K_v в рівнянні, знижуючи показ­ники передач через збільшення навантажень, спричинених погрішностями зубців передачі. Це надає спрощені величини для легкого застосування.

Динамічна характеристика системи результується в додаткових навантаженнях зубців передачі внаслідок відносних рухів поєднаних мас двигуна і веденого устатковання. Коефіцієнт зовнішнього динамічного навантаження К_Л призначений враховувати експлуатаційні характеристики двигуна і веде­ного устатковання. Проте треба визнати, якщо нерівність роботи двигуна, редуктора або веденого устатковання спричинить збудження з частотою, яка близька до однієї з головних власних частот сис­теми, резонансні коливання можуть спричинити серйозні перевантаження, можливо в декілька разів вищі від номінального навантаження. Тому, де стосується критичного робочого застосування, реко­мендується робити аналізування вібрації повної системи. Це аналізування повинне охоплювати всю систему, а також двигун, редуктор, ведене устатковання, муфти, умови монтажу і джерела збудження. Повинні бути розраховані власні частоти, форми коливань і амплітуди динамічної характеристики.

Зубці більшості конічних передач мають бочкоподібну модифікацію і модифікацію поверхні вздовж лінії зуба під час виготовлення, щоб врахувати деформацію валів і монтажу. Це результуєть­ся в локалізації плями контакту протягом випробовування обкаткою під легкими навантаженнями. Під розрахунковим навантаженням, якщо інакше не визначено, пляма контакту зубців поширена за бічною поверхнею зуба без концентрацій плями на краях будь-якого елемента.

Застосування розрахункових формул до конічних передач, виготовлених за умов, у яких цей про­цес не здійснюється, і які не мають адекватної плями контакту, може вимагати модифікацій коефі­цієнтів, наведених у ISO 10300. Ці зубчасті передачі не охоплені.

Примітка. Повне навантаження, використовуване для аналізування плями контакту, може охоплювати впливи коефіцієнта зовнішнього динамічного навантаження (див. додаток С щодо повнішого пояснення утворення контакту зубців).

Корозія поверхні зуба передачі може мати суттєвий шкідливий вплив на міцність під час виги­нання і опір пітінгу зубців. Проте оцінення впливу корозії на зубці передач є поза рамками ISO 10300.

Коефіцієнти, вміщені в основні формули, що представлені в ISO 10300, відображають геометрію передачі або встановлені угодою, необхідно розраховувати відповідно до формул.

Також коефіцієнти, вміщені в формули в ISO 10300, відображають впливи відхилів в обробленні або робочому циклі компонента виробу. Вони відомі як коефіцієнти впливів, тому що вони враховують величину впливів. Хоч трактуються як незалежні, вони можуть впливати один на одного до міри, що поза оціненням. Вони охоплюють коефіцієнти навантаження К_А, K_Vi К_нр, К_На, ^KFa< ^а також ті коефі­цієнти, що впливають на допустимі напруження.

Також вміщені інші коефіцієнти, що відображають математичне співвідношення напруження і ресурса.

Коефіцієнти впливу можна визначити різними методами розраховування. Вони позначені, за не­обхідності, додаванням індексів від А до С до позначень. Поки інакше не зазначено (наприклад у при­кладному стандарті) більш точний метод переважний для важливих передач. Рекомендовано, щоб до­поміжні індекси використовувалися кожного разу, коли метод, використовуваний для оцінення коефіцієнта, не був ідентифікований інакше.

Для деяких застосувань може буде необхідно зробити вибір між коефіцієнтами, визначеними з ви­користанням альтернативних методів (наприклад, альтернативи для визначання динамічного коефіці­єнта або коефіцієнта розподілу навантаження). Під час представлення розрахунку метод, що викори­стовується, повинен бути позначений розширенням індексу.

Приклад

/<На-В

6. ЗОВНІШНЯ СИЛА І КОЕФІЦІЄНТ ЗОВНІШНЬОГО ДИНАМІЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ К_А

   1. Номінальна окружна сила, крутильний момент, потужність

Для цілей ISO 10300, крутильний момент на шестерні використовується в основних формулах розраховування напруження. Для того, щоб визначити момент вигину на зубі або силу на поверхні зуба, окружна сила розраховується в формулі напруження на ділильному конусі всередині ширини

Номінальний крутильний момент веденого устатковання є вирішальний. Це робочий крутильний момент, що передається протягом довгого періоду часу і за найбільш важких регулярних робочих умов.

Приклад

Максимальний постійний крутильний момент прокатки, крутильний момент від максимального вантажу, що піднімається.

Номінальний крутильний момент приводної машини може використовуватися, якщо це відпові­дає необхідному крутильному моменту двигуна.

Якщо навантаження нерівномірне, то повинно бути зроблено ретельне аналізування навантажень передач, в якому взято до уваги зовнішні та внутрішні динамічні коефіцієнти. Рекомендовано, щоб усі різні навантаження, що трапляються протягом очікуваної довговічності передач і тривалість кожного навантаження, були визначені. Для визначання еквівалентної довговічності передач для спектра кру­тильних моментів буде використовуватися метод, базований на правилі Майнера (див. ISO/TR 10495).

У випадках, де не доступний достовірний досвід або спектри спільного навантаженні, визначені практичним вимірюванням або всебічним системним аналізуванням, розраховуйте, використовуючи номінальну окружну силу F_mt, відповідно до 6.1 і коефіцієнт зовнішнього динамічного навантаження К_А. Цей коефіцієнт зовнішнього динамічного навантаження робить поправку для будь-яких зовнішніх прикладених динамічних навантажень, що додаються до навантаження номінальним робочим крутиль­ним моментом Ті-

У визначенні коефіцієнта зовнішнього динамічного навантаження потрібно враховувати факт, що багато первинних двигунів створюють миттєві пікові крутильні моменти, які відчутно більші від мо­ментів, визначених номінальними параметрами первинного двигуна або веденого устатковання. Є ба­гато можливих джерел динамічного перевантаження, які повинні бути розглянуті, враховуючи:

• вібрацію системи;

• критичну швидкість;

• крутильні моменти пришвидшення;

• швидкість, що перевищує допустиму;

• раптові відхили в роботі системи;

• гальмування;

• від’ємні крутильні моменти, такі як ті, що створені сповільнювачами транспортних засобів, ре- зультуються в навантаженні зворотних бокових поверхонь зубців передачі.

Аналізування критичних швидкостей в межах робочого діапазону привода є необхідним. Якщо присутні критичні швидкості, то повинні бути зроблені зміни в конструкції усієї привідної системи для того, щоб їх усунути, або ввести демпфування системи для зведення до мінімуму коливань коліс і валів.

Коефіцієнти застосування найкраще встановлюються повним аналізуванням досвіду обслугову­вання в конкретному застосуванні. Для застосувань таких, як морські зубчасті передачі, які зазнають періодичних пікових крутильних моментів (крутильні коливання) і сконструйовані для необмеженої дов­говічності, коефіцієнт зовнішнього динамічного навантаження може бути визначений, як відношення між періодичним піковим крутильним моментом і номінальним установленим крутильним моментом. Ноіміпальний установлений крутильний момент визначений встановленою потужністю і швидкістю.

Якщо передача зазнає обмеженого числа авантажень, більших ніж періодичні пікові крутильні моменти, то цей вплив може бути перекритий а допомогою накопиченої втоми, або за допомогою збільшеного коефіцієнта зовнішнього динамічного навантаження, що представляє вплив спектра на­вантажень.

Якщо досвід обслуговування не доступний, то потрібно робити повне аналітичне дослідження. У додатку В наведено приблизні величини, якщо будь-яка з цих альтернатив неможлива.

6. ДИНАМІЧНИЙ КОЕФІЦІЄНТ K_v

   1. Загальний принцип

Динамічний коефіцієнт K_v робить поправку на впливи якості зубців передачі, пов’язаних зі швид­кістю і навантаженням, а також інших параметрів, перелічених нижче (див. 7.2—7.6). Динамічний ко­ефіцієнт установлює зв’язок між повним навантаженням зубців, враховуючи внутрішні динамічні впли­ви, і коловим навантаженням, що передається, і виражений як сума внутрішнього дієвого динамічного навантаження і передаваного колового навантаження зубців, поділена на передаване колове наван­таження зубців. Параметри для внутрішнього динамічного навантаження зубців передачі ділять на дві категорії: конструкція і виготовлення.

Конструктивні параметри охоплюють:

• окружну швидкість на початковому колі;

• навантаження зубців;

• інерцію і жорсткість обертових елементів;

• варіацію жорсткості зубців;

• властивості змащення;

• жорсткість вальниць і конструкції корпуса;

• критичні швидкості і внутрішні коливання в межах самої передачі.

Параметри виготовлення охоплюють:

• відхили кроку зубців;

биття початкових поверхонь відносно осі обертання

• ;відхили бічної поверхні зубців;

• сумісність елементів сполучених зубців передачі;

• баланс частин;

• посадка вальниці і попередній натяг.

Навіть якщо вхідний крутильний моменті швидкість постійні, можуть існувати суттєві коливання мас передачі та результувальні динамічні сили зубців. Ці сипи є наслідком відносних переміщень між зачепленими зубчастими колесами, оскільки вони вібрують у відповідь на збудження, відоме як кіне­матична помилка. Ідеальна кінематика зубчастої пари вимагає постійного передатного відношення між входом і виходом. Кінематична помилка визначена як відхил від однорідного відносного кутового руху пари зачеплених коліс. На неї впливають усі відхили від ідеальної форми зуба фактичної конструкції колеса, метод виготовлення і експлуатаційні умови. Експлуатаційні умови охоплюють наступне:

1. Колова швидкість на початковому колі. Частоти збудження залежать від колової швидкості на початковому колі та модуля;

2. Коливання жорсткості зачеплення, коли зубці колеса проходять цикл зачеплення. Це є дже­релом збудження, особливо наявне в прямозубих конічних колесах і конічних колесах із нульовим кутом нахилу кругових зубців. Конічні передачі з криволінійними зубцями з модифікованим коефіцієнтом перекриття > 2 мають менші коливання жорсткості;

3. Навантаження, передаване зубом. Через те що деформації залежні від навантаження, профільні модифікації зубців передачі можуть бути спроектовані, щоб дати рівномірне передатне відношення тільки для однієї величини навантаження. Навантаження, відмінні від спроектованого на­вантаження, будуть збільшувати погрішність передачі;

4. Динамічний дисбаланс коліс і валів;

5. Середовище застосування. Надмірна зношеність і пластична деформація профілів зубців ко­леса збільшують погрішність передачі. Передачі повинні мати належним чином розроблену систему змащення, корпус і ущільнення, щоб підтримувати безпечну робочу температуру та середовище без забруднення;

6. Суміщення вала. На суміщення зубців передачі впливають навантажувальні і термічні дефор­мації коліс, валів, вальниць і корпусів;