ДСТУ ISO/TR 13989-1:2005 Розрахунок навантажувальної здатності циліндричних, конічних і гіпоїдних зубчастих передач з умови відсутності заїдання. Частина 1. Метод температури спалаху (ІSO/TR 13989-1:2000, ІDT...

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ ЦИЛІНДРИЧНИХ, КОНІЧНИХ
І ГІПОЇДНИХ ЗУБЧАСТИХ ПЕРЕДАЧ З УМОВИ ВІДСУТНОСТІ ЗАЇДАННЯ
Частина 1. Метод температури спалаху

(ISO/TR 13989-1:2000, IDT)
ДСТУ ISO/TR 13989-1:2005

 

Київ
ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ
2008

ПЕРЕДМОВА

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

ПЕРЕКЛАД І НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ РЕДАГУВАННЯ: В.Власенко, канд. техн. наук; В.Фей (науковий керівник); В.Галушко; О.Висоцький; І.Добровольська

2 НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Держспоживстандарту України від 30 грудня 2005 р. № 386 з 2007-07-01

3 Національний стандарт відповідає ISO/TR 13989-1:2000 Calculation of scuffing load capacity of cylindrical, bevel and hypoid gears — Part 1: Flash temperature method (Розрахунок навантажувальної здатності циліндричних, конічних і гіпоїдних зубчастих передач з умови відсутності заїдання. Частина 1. Метод температури спалаху)

Ступінь відповідності — ідентичний (IDT)

Переклад з англійської (еn)

4 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ

ЗМІСТ

Національний вступ

Вступ

1 Сфера застосування

2 Нормативні посилання

3 Терміни, визначення понять, познаки і одиниці вимірювання

3.1 Терміни та визначення понять

3.2 Познаки і одиниці вимірювання

4 Заїдання і зношування

4.1 Виникнення заїдання і зношування

4.2 Перехідна діаграма

4.3 Тертя під час початкового заїдання

5 Основні формули

5.1 Температура в контакті

5.2 Формула температури спалаху

5.3 Торцева питома навантага

5.4 Розподіл повних об’ємних температур

5.5 Приблизна апроксимація об’ємної температури

6 Коефіцієнт тертя

6.1 Середній коефіцієнт тертя, метод А

6.2 Середній коефіцієнт тертя, метод В

6.3 Середній коефіцієнт тертя, метод С

7 Параметр на лінії зачеплення

8 Коефіцієнт входу в зачеплення

9 Коефіцієнт розподілу навантаги

9.1 Коефіцієнт підтримки

9.2 Прямозубі зубчасті передачі з немодифікованими профілями

9.3 Прямозубі зубчасті передачі з профільною модифікацією

9.4 Вузькі косозубі зубчасті передачі з немодифікованими профілями

9.5 Вузькі косозубі зубчасті передачі з профільною модифікацією

9.6 Широкі косозубі зубчасті передачі з немодифікованими профілями

9.7 Широкі косозубі зубчасті передачі з профільною модифікацією

9.8 Вузькі конічні зубчасті передачі

9.9 Широкі конічні зубчасті передачі

10 Температура заїдання і безпека

10.1 Температура заїдання

10.2 Структурний коефіцієнт

10.3 Тривалість дії контакту

10.4 Температура заїдання під час випробовування зубчастих передач

10.5 Діапазон безпеки

Додаток А Представлення формули температури спалаху

Додаток В Оптимальна профільна модифікація

Бібліографія

НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП

Цей стандарт є тотожний переклад ISO/TR 13989-1:2000 Calculation of scuffing load capacity of cylindrical, bevel and hypoid gears — Part 1: Flash temperature method (Розрахунок навантажуваль­ної здатності циліндричних, конічних і гіпоїдних зубчастих передач з умови відсутності заїдання. Частина 1. Метод температури спалаху).

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

ISO/TR 13989-1, який є технічним звітом типу 2, підготовлений Технічним комітетом ISO/TC 60 Зубчасті передачі, Підкомітетом SC 2 Розрахунок навантажувальної здатності зубчастих передач.

ISO/TR 13989 містить такі частини під загальною назвою «Розрахунок навантажувальної здат­ності циліндричних, конічних і гіпоїдних зубчастих передач з умови заїдання»:

— Частина 1. Метод температури спалаху:

— Частина 2. Метод інтегральної температури.

Додатки А і В цього стандарту наведено тільки для інформації.

ISO 1122-1:1998, ISO 6336-1:1996, ISO 10825-1:1995 не впроваджено в Україні як націо­нальні.

Копію зазначених документів можна отримати у Головному фонді нормативних документів.

До стандарту внесено такі редакційні зміни:

— слова «ця частина ISO/TR 13989» замінено на «цей стандарт»;

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

— структурні елементи цього стандарту: «Титульний аркуш», «Передмову», «Національний вступ», «Зміст» та «Бібліографічні дані» — оформлено відповідно до вимог національної стандар­тизації України;

— виправлені деякі друкарські помилки в формулах (48), (65), (81), (85), (91) та поясненнях даних.

ВСТУП

З 1990 року метод температури спалаху, представлений у цьому стандарті, був збагачений дослідженням короткотривалих процесів, розглядом перехідних діаграм, новими наближеннями коефіцієнтів тертя і цілковито поновленими коефіцієнтами розподілу навантаги. У 1991 році про­фесор Блок сприяв поширенню формули температури спалаху, яке зробило її безпосередньо при­датною для гіпоїдних зубчастих передач.

Інтегральна температура усереднює температуру спалаху і доповнює емпіричні коефіцієнти впливу до прихованого коефіцієнта розподілу навантаги. Підсумкове значення апроксимує макси­мальну температуру контакту, таким чином приводить до такого самого оцінення ризику заїдання, як і метод температури спалаху у цьому стандарті. Метод інтегральної температури менш чутли­вий до тих випадків, де є локальні температурні максимуми, звичайні в зубчастих передачах, що мають низький коефіцієнт перекриття, або контакт близько основного кола, або інші чутливі кон­фігурації.

Ризик пошкодження від заїдання змінюється з властивостями матеріалів зубчастих коліс, використаного мастила, шорсткості бічних поверхонь зубців, швидкостей ковзання і навантаги. На противагу відносному довготривалому розвитку пошкодження від утоми одна єдина миттєва перевантага може ініціювати пошкодження від заїдання такої важкості, що пошкоджені зубчасті ко­леса стануть непридатні до використовування. Згідно з Блоком [12] [13] [14] [15] [16] [17], високі контактні температури в мастилі і на поверхнях зубців під час миттєвого контактного положення можуть спричинити пробій плівки мастила в контактній поверхні.

Міжповерхнева контактна температура вважається сумою двох таких складових:

— міжповерхневої об’ємної температури рухомих контактних поверхонь, яка, якщо змінюється, робить це тільки порівняно повільно. Для того, щоб оцінити цю складову частину, може бути при­датна усереднена частина із двох повних об’ємних температур двох зубців, що труться. Останні дві об’ємні температури знаходять із теорії теплової мережі [18].

— швидкозмінної температури рухомих поверхонь в контакті. Потрібно проявити особливу увагу до коефіцієнта тертя. Загальною практикою є використання коефіцієнта тертя, чинного для умов експлуатування, хоча можна заявити, що у разі початкового заїдання коефіцієнт тертя має значно вищі величини.

Комплексна залежність між механічними, гідродинамічними, термодинамічними та хімічними явищами була предметом широкого дослідження і експериментів, які можуть стимулювати різні емпіричні коефіцієнти впливу. Пряме доповнення емпіричних коефіцієнтів впливу може примусити пов’язані функційні коефіцієнти в основній формулі бути зафіксованими до середніх величин. Проте правильне трактування функційних коефіцієнтів (наприклад, коефіцієнт тертя, коефіцієнт розпо­ділу навантаги, коефіцієнт термоконтакту) зберігає головну формулу цілою, узгодженою з експе­риментами і практикою.

Поряд з максимальною контактною температурою поширювання контактної температури вздовж лінії зачеплення дає необхідну інформацію для проектування зубчастих передач.

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ ЦИЛІНДРИЧНИХ, КОНІЧНИХ І ГІПОЇДНИХ
ЗУБЧАСТИХ ПЕРЕДАЧ З УМОВИ ВІДСУТНОСТІ ЗАЇДАННЯ
Частина 1. Метод температури спалаху

РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ, КОНИЧЕСКИХ И ГИПОИДНЫХ
ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ИЗ УСЛОВИЯ ОТСУТСТВИЯ ЗАЕДАНИЯ
Часть 1. Метод температуры вспышки

CALCULATION OF SCUFFING LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL, BEVEL AND HYPOID GEARS
Part 1. Flash temperature method

Чинний від 2007-07-01

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт встановлює методи і формули оцінювання ризику заїдання, базовані на кон­цепції контактної температури Блока.

Фундаментальну концепцію, згідно з Блоком, застосовують до всіх елементів механізму з рухо­мими зонами зачеплення. Формули температури спалаху чинні для контактної площинки Герца, що має форму смуги або приблизно форму смуги, і умов експлуатації, характеризованих достатньо високими числами Пекле.

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

Цей стандарт містить датовані і недатовані посилання на вимоги з інших стандартів. Ці нор­мативні посилання наведено у відповідних місцях тексту, а познаки стандартів подано нижче. У разі датованих посилань більш пізні доповнення або зміни до будь-якого з цих стандартів чинні лише у тому випадку, якщо їх внесено до цього стандарту у вигляді доповнень або змін. Для недатованих посилань чинним є останнє видання (зокрема доповнення).

ISO 1122-1:1998 Vocabulary of gear terms — Part 1: Definitions related to geometry

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

ISO 10300-1 :-¹⁾ Calculation of load capacity of bevel gears — Part 1: Introduction and general influence factors

ISO 10825:1995 Gears — Wear and damage to gear teeth — Terminology.

НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ

ISО 1122-1:1998 Словник термінів зубчастих передач. Частина 1. Визначання, що стосуються геометрії

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

ISО 10300-1:-¹⁾ Розрахунок навантажувальної здатності конічних передач. Частина 1. Вступна частина і загальні коефіцієнти впливу

ISО 10825:1995 Зубчасті передачі. Зношування та пошкодження зубців зубчастих коліс. Термінологія.

¹⁾ Буде виданий.

3 ТЕРМІНИ, ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ, ПОЗНАКИ І ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАННЯ

3.1 Терміни та визначення понять

Для цілей цього стандарту застосовано терміни і визначення, наведені у ISО 1122-1 і ISО 10825.

3.2 Познаки і одиниці вимірювання

Познаки, використані в цьому стандарті, наведено в таблиці 1. Одиниці вимірювання довжини: метр, міліметр і мікрометр — вибрані відповідно до загальної практики. Щоб досягнути «зрозумі­лої» системи, одиниці вимірювання для В_м, с_γ, Х_м адаптовані до змішаного застосування метра і міліметра, або міліметра і мікрометра.

БІБЛІОГРАФІЯ

1 ISO 53:1998 Cylindrical gears for general and heavy engineering — Standard basic rack tooth profile

2 ISO 677:1976 Straight bevel gears for general engineering and heavy engineering — Basic rack

3 ISO 701:1998 International gear notation — Symbols for geometrical data

4 ISO 1328-1:1995 Cylindrical gears — ISO system of accuracy — Part 1: Definitions and allowable values of deviations relevant to corresponding flanks of gear teeth

5 ISO 6336-2:1996 Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 2: Calculation of surface durability (pitting)

6 ISO 6336-3:1996 Calculation of load capacity of spur and helical gears— Part 3: Calculation of tooth bending strength

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

8 ISO 6743-6:1990 Lubricants, industrial oils and related products (class L)— Classification— Part 6: Family С (Gears)

9 ISO 10300-2:-⁷⁾ Calculation of toad capacity of bevel gears— Part 2: Calculation of surface durability (pitting)

10 ISO 10300-3:-⁷⁾ Calculation of load capacity of bevel gears — Part 3: Calculation of tooth root strength

11 ISO 14635-1:1997 Gears— FZG test procedures — Part 1 : FZG test method A/8.3/90 for relative scuffing load-carrying capacity of oils

12 Blok H. Les températures de surface dans les conditions de graissage sous pressions extrêmes. Proc. 2nd World Petroleum Congress, Paris, 1937, section IV, Vol. Ill, 471—486

Примітка. Положення статті, як це було опубліковано в її початковій французькій версії, не були ніколи представлені для корекції і мають багато друкарських помилок; але англійський переклад («Surface temperatures under extreme pressure lubrication conditions») є в розпорядженні Дельфського Технічного університету.

13 Blok Н. Measurement of temperature flashes on gear teeth under extreme pressure conditions. Proc. Gen. Disc. Lubrication, Inst. Mech. Eng., London, 1937, Vol. 2,14—20

14 Blok H. Theoretical study of temperature rise at surfaces of actual contact under oiliness lubricating conditions. Proc. General Disc. Lubrication, Inst. Mech. Eng., London, 1937, Vol. 12, 222—235

15 Blok H. Surface temperature measurements on gear teeth under extreme pressure lubricating conditions. Power Transm., Nov. 1937, 653—656

16 Blok H. Lubrication as a gear design factor. Proc. Int. Conf. on Gearing, London, 1958, Inst. Mech. Eng., 144—158

17 Blok H. The postulate about the constancy of scoring temperature. Interdisciplinary approach to the lubrication of concentrated contacts. Proc. NASA Symp. Interdiscipl. approach to the lubrication of concentr. contacts. NASA SP-237, 1970, 153—248

18 Blok H. Thermal network for predicting bulk temperatures in gear transmissions. Proc. 7th Round Table Discussion. Marine Reduction Gears, Finspong, Sweden, 1969, 3—25, 26—32. For a complete translation into French, see Bulletin no. 59, 3—13, Soc. d’Etudes de l’Industrie de l’Engrenage, Paris

19 Blok H. Thermal instability of flow in elasto-hydrodynamic films as a cause for cavitation, collapse and scuffing. Leeds-Lyon Symp., Univ. of Leeds, 1974

20 Salomon G. Failure criteria in thin film lubrication. Wear, 1976,1—6

21 Czichos H. Failure criteria in thin film lubrication; investigations of the different stages of film failure. Wear, 1976,13—17

22 Begelinger A., de Gee, A.W.J. Lubrication of sliding point contacts of AISI 52100 steel — the influence of curvature. Wear, 1976, 7—12

23 Bolani G. Failure criteria in thin film lubrication with E.P. additives. Wear, 1976, 19—23

24 Begelinger A., de Gee, A.W.J. Thin film lubrication of sliding point contacts of AISI 52100 steel. Wear, 1974, 103—114

25 Fowie T.l. Gear lubrication: relating theory to practice. Lubrication Eng., 32 (1976) 1, 17—37

26 Begelinger A., de Gee, A.W.J. Failure of thin film lubrication — a detailed study of the lubricant film breakdown mechanism. Wear, 1982, 57—63

27 Czichos H. Influence of asperity contact conditions on the failure of sliding elasto-hydrodynamic contacts. Wear, 1977, 1—14

28 Schipper D.J. Transition in the lubrication of concentrated contacts. Thesis, 1988, Twente Univ. of Techn., the Netherl., ISBN 90-9002448-4

29 de Gee A.W.J. Transition in lubricated systems. Proc. Workshop on Wear Modelling, Argonne National Lab., U.S.A., 1988, Editor: F.A. Nichols

30 Burton R.A. Thermal deformation in fractionally heated contact. Wear, 1980, 1—20

31 Barber J.R. Thermoelastic displacements and stresses due to heat source moving on the surface of a half-plane. J. Appl. Mech., 51, 1984, 636—640

32 Notes by Prof. H. Blok. Document N 418 of ISO/TC60/Working Group 6,1991

33 Wydler R. Application of non-dimensional parameters in gear tooth design. Proc. Int. Conf. on Gearing, London, 1958, Inst. Mech. Eng., 62—71. Polder, J.W. Characteristic parameters of a gear tooth design. Communication to above paper, p. 472

34 Tanaka, S., Yamada, Hattori, Ogata Influence of pitch errors on surface failure of spur gears. JSME Int. Conf. on Motion and Power Transm., Hiroshima, 1991

35 Calculation of gear rating for marine transmissions. Det Norske Veritas, Classif. Note 41.2,1993

36 The extensive pre-1940 tests of Blok had to be destroyed shortly before the surrender of Netherlands on 14th May, 1940. See following reference: Blok, H. Thermo-tribology — fifty years on. Keynote address to the Int. Conf. Tribology; Friction, Lubrication and Wear — 50 years on. Inst, of Mech. Engrs., London, 1—3 July 1987, Paper C 248/87

37 Winter H., Michaelis K., Collenberg H.F. Investigations on the scuffing resistance of high-speed gears. AGMA Technical Paper, 1990, 90 FTM 8

38 Federal test method standard 791B, method 6508.1: Load carrying capacity of lubricating oils (Ryder gear machine)

39 Winter H., Michaelis K., Funck G. Der FZG-Ryder-Freßtest für Flugturbinenschmierstoffe. Tribologie + Schmierungstechnik 35(1988)1, 30—37

40 Michaelis K. Freßtragfähigkeit für Hochleistungs-Hypoidgetriebe-Schmierstoffe. Mineralöltechnik 23 (1978) 13,1—24

41 DIN 51354-2 Prüfung von Schmierstoffen; FZG-Zahnrad-Verspannungs-Prüfmaschine; Prüfverfahren A/8,3/90 für Schmieröle. (Testing of lubricants; FZG gear test rig; method A/8,3/90 for lubricating oils)

42 Horowitz A. A. Contribution to the engineering design of machine elements involving contrashaped contacts. Israel J. of Technology 9 (1971) 4, 311—322

43 Coleman W. Pitting resistance of bevel and hypoid gear teeth. AGMATechn. Paper 229.05,1960.