Kaks sõltumatut väsimuspiiri – miks tuleb mõlemat kontrollida
A spiraalne käik paar võib sama töökoormuse korral kahe täiesti erineva mehhanismi tõttu puruneda ja mõlemat tuleb kontrollida eraldi, kuna materjali omadused, geomeetrilised tegurid ja ohutusvarud on neil erinevad. Ühe kontrolli läbimine ei tähenda teise kontrolli läbimist:
Kontroll 1 – punktkoormusele vastupidavus (kontaktväsimus)
Hambaküljel mõõdetud hertsi kontaktpinge σ_H peab jääma alla materjali lubatud kontaktpinge σ_H lim. Lõiketerade teke on pinna väsimusmehhanism – see algab hambaküljel või vahetult selle all lõikejoonel, kus EHL-kile on kõige õhem. See on progresseeruv (hoiatus enne katastroofilist purunemist) ja seda reguleerib pinna kõvadus. Tüüpiline minimaalne ohutustegur S_H min = 1,0–1,2.
Kontroll 2 – hambajuure paindetugevus
Hambajuure serva paindepinge σ_F peab jääma alla materjali lubatud paindepinge σ_F lim. Hambajuure murd on paindeväsimusmehhanism – see algab tõmbepoolsest juureservast ja levib hoiatamata katastroofiliseks hambamurruks. Seda määravad südamiku sitkus ja juure geomeetria. Tüüpiline minimaalne ohutustegur S_F min = 1,3–2,0 (kõrgem kui süvendumine, kuna purunemine on äkiline).
ISO 6336 kontaktpinge valem — punktkoormuse takistuse arvutamine
ISO 6336-2 arvutab nimikontaktpinget kaldepunktis. spiraalne käik σ_H0 kaldenurgas spiraalne käik paari ja seejärel rakendab koormuse mõjutegureid efektiivse kontaktpinge σ_H saamiseks:
σ_H = Z_H × Z_E × Z_ε × Z_β × √(F_t/(b × d₁) × (u+1)/u) × √(K_A × K_V × K_Hα × K_Hβ) [MPa]
| Tegur | Nimi | Tüüpiline väärtus | Füüsiline tähendus |
|---|---|---|---|
| Z_H | Tsoonitegur | 2,35 β=20° ja α_n=20° juures | Teisendab tangentsiaaljõu kontaktpingeks punktis spiraalne käik kaldenurk; väheneb veidi spiraali nurga all |
| Z_E | Elastsustegur | 189,8 √MPa (teras/teras) | Materjali elastsed omadused; fikseeritud väärtusele 189,8 mis tahes terasest-terasele hammasrattapaari puhul |
| Z_ε | Kontaktide suhte tegur | 0,75–0,88 (madalam = parem) | Arvestab koormuse jagamisega spiraalne käik kogukontakti suhtest; suurem ε_γ vähendab Z_ε, vähendades σ_H – kaldhammasratta eelis kvantifitseeritakse |
| Z_β | Spiraali nurga tegur | √(cos β): 0,97 β=20° juures | Arvestab kaldus kontaktjoonega; tagasihoidlik kasu spiraalinurgast, mis ületab Z_ε |
| F_t/(b × d₁) | Ühikukoormus | N/mm² | Nominaalne hertsi koormus – põhiintensiivsus enne pinge kontsentreerumist |
| sina | Ülekandearv | = z₂/z₁ | Kumerustegur: suurem u tähendab, et väiksemal hammasrattal (hammasrattal) on suurem kontaktpinge kui suuremal hammasrattal. |
| K_A | Rakendustegur | 1,0–3,0 | Välise koormuse muutus (teenindustegur); korrutab võrdselt nii kontakt- kui ka paindepinget |
| K_Hβ | Näo koormuse jaotustegur (kontakt) | 1,05–1,8 | Ebaühtlane koormus üle spiraalne käik pinna laius; arvestab võlli läbipainde ja joondusveaga. Vähendab pliikroon. |
Aukestumisohutuse tegur spiraalne käik paar (hammasratas ja ratas eraldi kontrollitud):
S_H = σ_H lim_eff / σ_H ≥ S_H_min (tavaliselt 1,00 üldise tööstusliku rakenduse puhul; 1,20 rakenduste puhul, mille koormusajalugu on ebakindel)
ISO 6336 paindepinge valem – hambajuure tugevuse arvutamine
Spiraalhammasratta hamba ristlõige — hambajuure ümarpind on kogu hammasratta suurim paindepinge koht. Standard ISO 6336-3 arvutab nimipaindepinge kaldhammasratta jaoks. spiraalne käik σ_F0 selles asukohas ja rakendab koormuse mõjutegureid K_A, K_V, K_Fα ja K_Fβ, et saada efektiivne pinge võrdlemiseks σ_F lim-iga.
σ_F = (F_t / (b × m_n)) × Y_Fa × Y_Sa × Y_ε × Y_β × K_A × K_V × K_Fα × K_Fβ [MPa]
| Tegur | Nimi | Tüüpiline väärtus | Füüsiline tähendus |
|---|---|---|---|
| Y_Fa | Hamba kujutegur | 2,5–3,5 (väheneb z-ga) | Paindemomendi õlg spiraalne käik juurefilee hambavahe suhtes; sõltub hammaste arvust ja profiili nihkest |
| Y_Sa | Pingeparandustegur | 1,55–1,80 | Pingekontsentratsioon juureserva servas; arvestab servaserva raadiuse sälguefekti. Suurem servaserv → madalam Y_Sa → madalam σ_F |
| Y_ε | Kontaktsuhte tegur (painutus) | 0,62–0,75 | Koormuse jagamise mõju painutamisel; kokkupuutel väiksem vähenemine kui Z_ε, kuna koormus koondub endiselt üksikutele hammastele |
| Y_β | Spiraali nurgategur (painutus) | 1 – εβ × β/120 (umbes) | Spiraalne kontaktjoon pikendab juurte koormustsooni; mõõdukas kasu painutamiseks β=20–25° juures |
| K_Fβ | Näo koormustegur (painutamine) | 1,05–2,0 | Ebaühtlane koormus üle pinna laiuse; sarnane K_Hβ-ga, aga rakendatud paindele. Serva koormus joondusveast suurendab otseselt σ_F väärtust |
Paindeohutustegur spiraalne käik:
S_F = σ_F lim_eff / σ_F ≥ S_F_min (tavaliselt 1,40–1,60 üldise tööstusliku rakenduse puhul; 2,00 ohutuskriitiliste rakenduste puhul)
Materjali lubatud pinged — σ_H lim ja σ_F lim Viide
Karbureeritud spiraalne käik — gaaskarbureerimisega saavutatav pinnakõvadus HRC 58–62 annab σ_H lim väärtuseks 1500–1800 MPa (ISO 6336-5 MQ to ME materjalikvaliteet) — ligikaudu 3 korda suurem kui QT pehme servaga hammasrattal, mis võimaldab sama koormuse juures kas 3 korda suuremat edastatavat koormust või ligikaudu 9 korda pikemat kasutusiga.
| Materjali klass | Kuumtöötlus | Pinna kõvadus | σ_H lim (MPa) ISO MQ | σ_F lim (MPa) ISO MQ | ISO 6336-5 kvaliteet |
|---|---|---|---|---|---|
| 45# (C45) | QT | HB 220–280 | 490–560 | 190–225 | ML (miinimum) |
| 40Cr (41Cr4) | QT | HB 260–320 | 530–600 | 210–240 | ML |
| 42CrMo (42CrMo4) | Induktsioon HRC 52 | HRC 50–55 | 820–950 | 340–380 | MQ |
| 20CrMnTi | Karbureeritud + jahvatatud | Inimõiguste komitee 58–62 | 1500–1650 | 430–480 | MQ ME-le |
| 17CrNiMo6 | Karbureeritud + jahvatatud | Inimõiguste komitee 58–62 | 1600–1800 | 450–500 | MINA (parim) |
ISO 6336-5 materjali kvaliteeditasemed: ML = minimaalne; MQ = keskmine kvaliteet (tööstusstandard); ME = kõrge kvaliteet (auto- ja merendus). σ_H lim ja σ_F lim väärtused on võetud standardi ISO 6336-5 tabelitest 1 ja 2.
Töödeldud arvutuse näide — M5 kaldhammasrataspaar, 75 kW kiirusel 1500 p/min
Antud: M5, z₁=24, z₂=72, β=20°, α_n=20°, b=80 mm, 20CrMnTi karastatud teras, P=75 kW, n₁=1500 p/min, KA=1,25 (kerge löök)
1. samm – geomeetria
d₁ = 5 × 24 / cos20° = 127,8 mm | d₂ = 5 × 72 / cos20° = 383,4 mm
u = z₂/z₁ = 3,0 | C = (127,8 + 383,4)/2 = 255,6 mm
2. samm — Tangentsiaaljõud ja ühikkoormus
T₁ = 9550 × 75 / 1500 = 477,5 Nm
F_t = 2T₁ / d₁ = 2 × 477 500 / 127,8 = 7475 N
F_t/b = 7475 / 80 = 93,4 N/mm² → Ühiku koormus w_t = F_t × (u+1)/(b × u) = 7475 × 4/(80 × 3) = 124,6 N/mm²
3. samm — Kontaktpinge σ_H (lihtsustatud, KV=1,05, KHβ=1,15, KHα=1,0)
σ_H0 = Z_H × Z_E × Z_ε × Z_β × √(w_t)
= 2,35 × 189,8 × 0,79 × 0,970 × √(124,6)
= 2,35 × 189,8 × 0,79 × 0,970 × 11,16
= 380 MPa (nimiväärtus)
σ_H_eff = σ_H0 × √(KA × KV × KHβ × KHα)
= 380 × √(1,25 × 1,05 × 1,15 × 1,0)
= 380 × √1,509 = 380 × 1,229 = 467 MPa
4. samm – ohutustegur süvenditesse katmisel
σ_H piir (20CrMnTi karbureeritud, ISO MQ) = 1500 MPa
S_H = 1500 / 467 = 3.21 ✓ (vähemalt 1,0 – ohutult ületatud)
5. samm – paindepinge σ_F (YFa=2,65, YSa=1,60, Yε=0,68, Yβ=0,88, KFβ=1,18)
σ_F0 = (F_t / (b × mn)) × YFa × YSa × Yε × Yβ
= (7475 / (80 × 5)) × 2,65 × 1,60 × 0,68 × 0,88
= 18,69 × 2,545 = 47,6 MPa
σ_F_eff = σ_F0 × KA × KV × KFα × KFβ
= 47,6 × 1,25 × 1,05 × 1,0 × 1,18
= 47,6 × 1,550 = 73,7 MPa
6. samm – paindeohutustegur
σ_F lim (20CrMnTi karbureeritud, ISO MQ) = 450 MPa
S_F = 450 / 73,7 = 6.11 ✓ (vähemalt 1,4 — ületatud mugavalt)
Milline piirväärtus on kontaktväsimus või painutusväsimus?
Korea Ever-Power teostab iga tellimuse jaoks ISO 6336 kontaktväsimuse ja paindeväsimuse arvutused spiraalne käik järjekord – S_H ja S_F aruannete esitamine vastavalt määratud minimaalsetele ohutusteguritele ja kõigi geomeetriliste muudatuste märgistamine, mis parandaksid tugevusvaru
Praktikas sõltub piirang – kummal kahest kontrollist on väiksem ohutusvaru – peamiselt hammasratta suurusest ja materjalist:
Suur edastusvõimsus ja kiirus (kõrge F_t pinna laiuse ühiku kohta); pehme külje QT materjal, kus σ_H lim on suhteliselt madal; suured moodulhammasrattad, mille hammas on kõrge ja juurefilee on helde (madal Y_Fa × Y_Sa). spiraalne käik Sammu läbimõõtu tuleb suurendada või materjali uuendada, et see vastaks S_H_min väärtusele.
Väikese hammaste arvuga hammasratas (z₁ < 18 → kõrge Y_Fa); väike moodul ja kitsas pealispinna laius; vastassuunaline koormus (Y_M = 0,7); löökkoormus, mis viib kõrge K_Fβ väärtuseni; löökkoormused pole KA-s täielikult kajastatud. spiraalne käik Moodulit tuleb suurendada või juure ümardamise raadiust suurendada, et see vastaks S_F_min väärtusele.
Korea Ever-Power — ISO 6336 arvutus iga tööstustellimuse jaoks
Korea Ever-Power teostab iga täpsusastme jaoks täieliku ISO 6336-2 ja ISO 6336-3 tugevusarvutuse spiraalne lõigatud hammasratas tööstuslik tellimus – nii hammasratta kui ka hammasratta S_H ja S_F andmete esitamine koos kõigi K-teguritega. Klientidele, kes pakuvad võimsust, kiirust, ülekandearvu ja rakendustüüpi, valib Korea Ever-Poweri insenerimeeskond mooduli ja pinna laiuse, mis saavutab sihtohutustegurid kõige kulutõhusama materjaliga. Otsese spiraalhammasrataste tootjaKorea Ever-Power lisab ISO 6336 arvutuste kokkuvõtte tellimuse dokumentatsiooni, muutes käigukasti spetsifikatsiooni tehnilise aluse täiesti läbipaistvaks. Sirvige spiraalkäigukasti tootevalik tööstuslike ajamirakenduste jaoks.
Korduma kippuvad küsimused
Kontaktväsimuspiir σ_H lim skaleerub ligikaudu pinna kõvaduse ruuduga (Hertzi kontaktväsimus on pinnanähtus, mida määrab karastatud korpus). Pinna kõvaduse kolmekordistamine HB 280-lt HRC 60-le rohkem kui kolmekordistab σ_H lim-i. Paindeväsimuspiir σ_F lim skaleerub rohkem südamiku sitkusega kui pinna kõvadusega – hambajuure murdumispragu levib läbi südamiku materjali, mitte kõva pinna. Pinna kõvaduse suurendamine parandab σ_F lim-i ainult mõõdukalt (parandades karastamise käigus tekkinud survejääkpinget juure tsoonis), parandades samal ajal dramaatiliselt σ_H lim-i. See asümmeetria tähendab, et karastatud korpuse puhul spiraalsed hammasrattad, on punktkorrosiooni ohutustegur S_H tavaliselt palju suurem kui painde ohutustegur S_F – paindeväsimus määrab sagedamini minimaalse vastuvõetava hammasratta suuruse karastatud hammasrataste puhul. spiraalne käik paarid.
Spiraali nurk siseneb ISO 6336 kontaktpinge valemisse kolme teguri kaudu: Z_ε (kontaktsuhte tegur, paraneb ε_β-ga), Z_β (spiraali nurga tegur = √cos β, väheneb β-ga mõõdukalt) ja Z_H (tsoonitegur, väheneb veidi). Β suurendamise netomõju 20°-lt 25°-le σ_H-le on ligikaudu −5 kuni −8% (st madalam kontaktpinge, parem punktkorrosioonikindlus) – peamiselt seetõttu, et ε_β suureneb tüüpilise tööstusliku hammasratta puhul ligikaudu 0,9-lt 1,3-le, vähendades oluliselt Z_ε-d. Paindekontrolli puhul paraneb Y_β β-ga veidi, vähendades veelgi σ_F-i. Mõlemad ohutustegurid paranevad, kui β suureneb 20°-lt 25°-le, suurendades aksiaalset tõukejõudu (F_a suureneb tan 25°/tan 20° = 1,28 × algne) – tavaline kompromiss.
Jah — AGMA 2101 ja ISO 6336 põhinevad samadel Hertzi kontaktpinge ja Lewise paindepinge valemitel, millel on erinev tegurite nomenklatuur ja veidi erinevad ohutusteguri konventsioonid. Enamiku rakenduste puhul vastab ISO 6336 järgi õigesti hinnatud käik, mille S_H ≥ 1,1 ja S_F ≥ 1,5, ka AGMA 2101 hinnakriteeriumidele sobiva hooldusteguri rakendamise korral. Korea Ever-Power kasutab ISO 6336 standardit vaikearvutusstandardina, kuid saab pakkuda AGMA 2101 vormingus väljundit klientidele, kes seda vajavad — sama spiraalne käik koostatakse olenemata sellest, millises standardis arvutus esitatakse.
ISO 6336 on mõeldud materjali mediaankvaliteedi (MQ taseme) osas konservatiivseks (pessimistlikuks – hammasratas, mis läbib ISO 6336 standardi S_H = 1,0 juures, peaks keskmise materjali ja tootmiskvaliteedi puhul suure tõenäosusega üle elama kavandatud kasutusea. See võib ME-kvaliteediga materjali (väga range metallurgilise kontrolliga esmaklassilised karastatud hammasrattad) tegelikku eluiga alahinnata ja eluiga üle hinnata, kui: materjal on MQ vahemiku alumises piiris; KA on alahinnatud (tegelikud tippkoormused ületavad eeldatavat kasutustegurit); või joondusveategur K_Hβ on liiga madal (jääknihe pärast paigaldamist on suurem kui arvutuses eeldatud). Kriitiliste rakenduste puhul soovitab Korea Ever-Power määrata tegelikud K-tegurid mõõdetud võlli läbipainde ja korpuse joonduse põhjal, mitte kasutada tabelina esitatud hinnanguid.
Taotle oma spiraalhammasratta tugevusarvutust vastavalt standardile ISO 6336
Esitage oma võimsus, kiirus, ülekandearv, tsentrite vahe ja rakenduse tüüp. Korea Ever-Power teostab täieliku ISO 6336-2 (augukorrosioon) ja ISO 6336-3 (paindekorrektuur) arvutuse ning soovitab õiget moodulit, pealispinna laiust ja materjali, et saavutada nõutavad ohutustegurid – need on iga tööstusliku käigukasti tellimusega standardvarustuses kaasas.
ISO 6336-2 auklikkus · ISO 6336-3 painutamine · S_H ja S_F on esitatud · Kõik K-tegurid on märgitud · Lisatud igasse tellimusse
Toimetaja: Cxm
