常州天山重工機(jī)械有限公司
電話:0519-85116598
郵箱:mk@cztshi.cn
地址:江蘇省常州市新北區(qū)尚德路25號
常州天山重工機(jī)械有限公司
電話:0519-85116598
郵箱:mk@cztshi.cn
地址:江蘇省常州市新北區(qū)尚德路25號
一、主題內(nèi)容與適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定漸開線圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法,以確定齒輪接觸承載能力所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼、鑄鐵制造的漸開線圓柱齒輪由齒面點(diǎn)蝕損傷而失效的試驗(yàn)。其它金屬齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)可參照使用。
二、引用標(biāo)準(zhǔn)
GB1356漸開線圓柱齒輪基本齒廓
GB3480漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法
GB8539齒輪材料及熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的一般規(guī)定
GB10095漸開線圓柱齒輪精度
ZBJ17003工業(yè)齒輪潤滑油選用方法
三、主要代號
本標(biāo)準(zhǔn)中主要代號、意義及單位見表1。
表1
代號 | 意義 | 單位 |
AS ASW A1T A2T A1TW A2TW- a b C C′ d1 Ft k KA KHα KV m | 試驗(yàn)齒輪單個齒面上點(diǎn)蝕面積之和 試驗(yàn)齒輪單個齒面的工作表面積 試驗(yàn)齒輪副主動輪全部點(diǎn)蝕面積之和 試驗(yàn)齒輪副被動輪全部點(diǎn)蝕面積之和 試驗(yàn)齒輪副主動輪各齒工作表面積之和 試驗(yàn)齒輪副被動輪各齒工作表面積之和 試驗(yàn)齒輪箱中心距 工作齒寬 威布爾分布函數(shù)的尺度參數(shù) S-N曲線方程常數(shù) 修正后的S-N曲線方程常數(shù) 試驗(yàn)齒輪小輪分度圓直徑 端面內(nèi)分度圓周上的各義切向力 威布爾分布函數(shù)的形狀參數(shù) 使用系數(shù) 接觸強(qiáng)度計算的齒間載荷分布系數(shù) 動載系數(shù) 齒輪模數(shù) S-N曲線方程指數(shù) | mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm2 mm mm mm N mm |
m′ N n Nj NL No R Rs RT RZ r S T1 T1max T2 u ZE ZH ZL ZR ZV ZW ZX Zβ Zε σHlim σHO σH σlnN σN σNj μlnN μN η ΔFP ΔFβ Δff Δfpb | 修正后的S-N曲線方程指數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù) 齒輪接觸疲勞區(qū)上臨界點(diǎn)的循環(huán)次數(shù) 試驗(yàn)齒輪齒面應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 齒面應(yīng)力循環(huán)基數(shù) 可靠度 單齒點(diǎn)蝕面積率 齒輪副點(diǎn)蝕面積率 微觀不平度10點(diǎn)高度 試驗(yàn)有越出點(diǎn)時的失效試驗(yàn)點(diǎn)數(shù) 應(yīng)力 實(shí)測試驗(yàn)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)矩的平均值 實(shí)測試驗(yàn)齒輪箱輸入轉(zhuǎn)矩的最大值 實(shí)測試驗(yàn)齒輪箱輸出轉(zhuǎn)矩的平均值 齒數(shù)比 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 潤滑油系數(shù) 粗糙度系數(shù) 速度系數(shù) 齒面工作硬化系數(shù) 接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù) 接觸強(qiáng)度計算的螺旋角系數(shù) 接觸強(qiáng)度計算的重合度系數(shù) GB3480的試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限 循環(huán)次數(shù)為5×107時的R-S-N曲線應(yīng)力計算值 試驗(yàn)齒輪齒面接觸應(yīng)力 對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)的母體對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差 正態(tài)分布函數(shù)的母體標(biāo)準(zhǔn)差 循環(huán)數(shù)為N1時R-S-N曲線應(yīng)力計算值 對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)的母體平均值 正態(tài)分布函數(shù)的母體平均值 試驗(yàn)齒輪箱效率 齒距累積誤碼差 齒向誤差 齒形誤差 基節(jié)偏差 | % % μm N/mm2- N·m N·m N·m N/mm2 N/mm2 N/mm2 % μm μm μm μm |
四、試驗(yàn)方法
確定齒輪接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)在齒輪試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)齒輪的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。當(dāng)齒面出現(xiàn)接觸疲勞失效或齒面應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到規(guī)定的循環(huán)基數(shù)N。而未失效時(以下簡稱“越出”),試驗(yàn)終止并獲得齒面在試驗(yàn)應(yīng)力下的一個壽命數(shù)據(jù)。當(dāng)試驗(yàn)齒輪及試驗(yàn)過程均無異常時,通常將該數(shù)據(jù)稱為“試驗(yàn)點(diǎn)”。根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康模x擇小列不同的試驗(yàn)點(diǎn)的組合,經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理,確定試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞特性曲線及接觸疲勞極限應(yīng)力。
(1)常規(guī)成組法
常規(guī)成組法用于測定試驗(yàn)齒輪的可靠度-應(yīng)力-壽命曲線(即R-S-N曲線),求出試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力。
試驗(yàn)時取4~5個應(yīng)力級,每個應(yīng)力級不少于5個試驗(yàn)點(diǎn)(不包括越出點(diǎn))。最高應(yīng)力有中的各試驗(yàn)點(diǎn)的齒面應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不少于1×106。最高應(yīng)力級與次高應(yīng)力級的應(yīng)力間隔為總試驗(yàn)應(yīng)力范圍的40%~50%,隨著應(yīng)力的降低,應(yīng)力間隔逐漸減少。最低應(yīng)力級至少有一個試驗(yàn)點(diǎn)越出。
(2)少試驗(yàn)點(diǎn)組合法
少試驗(yàn)點(diǎn)組合法通常用于測定S-N曲線或僅測定極限應(yīng)力。
試驗(yàn)時試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)為7~16個。測定S-N曲線時,應(yīng)力級為4~10個,每個應(yīng)力級取1~4個試驗(yàn)點(diǎn)。
測定極限應(yīng)力時可采用升降法。
采用正交法進(jìn)行對比試驗(yàn)時,每個對比因素至少有3個試驗(yàn)點(diǎn)。
五、試驗(yàn)條件及試驗(yàn)齒輪
(1)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)按下述規(guī)定的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)齒輪進(jìn)行(對比試驗(yàn)的研究對象除外),上此可確定試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力σHlim。
1、試驗(yàn)條件
A、試驗(yàn)機(jī)
試驗(yàn)應(yīng)使用功率流封閉式結(jié)構(gòu)的齒輪試驗(yàn)機(jī),試驗(yàn)機(jī)的性能校核見表A(補(bǔ)充件)。試驗(yàn)機(jī)的中心距一般為90~150mm,試驗(yàn)齒輪線速度為8~16m/s。試驗(yàn)機(jī)的精度應(yīng)不低于試驗(yàn)齒輪所要求的精度,試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有以下基本功能:
a.齒輪斷齒時自動停機(jī);
b.有保證齒輪良好潤滑的循環(huán)噴油潤滑系統(tǒng);
c.有潤滑油油墨度控制裝置,回油溫度控制在60℃以下;
d.有循環(huán)次數(shù)記錄裝置,其記錄誤差不大于±0.1%。
5.1.1.2潤滑油
按ZB J17 003進(jìn)行潤滑油的選擇的保養(yǎng)。一般情況下試驗(yàn)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)三個月應(yīng)進(jìn)行潤滑油的取樣檢查。
B、試驗(yàn)齒輪
試驗(yàn)齒輪模數(shù)的選擇應(yīng)保證在試驗(yàn)中不出現(xiàn)彎曲疲勞斷齒,通常取m=3~8mm。螺旋角β=0°,齒數(shù)比u=1.2~1.5(小齒輪為主動輪),試驗(yàn)齒輪副材料相同,工作齒寬b>0.05a(中心距,mm),表面粗糙度RZ=2~5μm,精度為GB10095的4~6級,基本齒廓應(yīng)符合GB1356的規(guī)定。
試驗(yàn)齒輪的材料、熱處理及加工檢測見附錄B(補(bǔ)充件)。
2、齒輪接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)也可在試驗(yàn)條件和試驗(yàn)齒輪參數(shù)與產(chǎn)品齒輪工況和參數(shù)一致或相近的條件下進(jìn)行。
六、接觸疲勞失效判據(jù)
一、失效判別方法
齒輪接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)是以齒面點(diǎn)蝕損傷程度作為接觸疲勞失效的判據(jù)。判別方法有以下兩種:
a.單齒點(diǎn)蝕面積率
RS=AS/ASW…………………………(1)
式中:RS——單齒點(diǎn)蝕面積率,%;
AS——試驗(yàn)齒輪單個齒面上點(diǎn)蝕面積之和,mm2;
ASW——試驗(yàn)齒輪單個齒面的工作表面積,mm2。
b.齒輪副點(diǎn)蝕面積率
RT=A1T/A1TW+A2T-/A2TW…………………………(2)
式中:RT——齒輪副點(diǎn)蝕面積率,%;
A1T——試驗(yàn)齒輪副主動輪全部點(diǎn)蝕面積之和,mm2;
A2T——試驗(yàn)齒輪副被動輪全部點(diǎn)蝕面積之和,mm2;
A1TW——試驗(yàn)齒輪副主動輪各齒工作表面積之和,mm2;
A2TW——試驗(yàn)齒輪副被動輪各齒工作表面積之和,mm2.
二、失效判別準(zhǔn)則
1、非表面硬化齒輪,點(diǎn)蝕一般總是在所有齒面上出現(xiàn)。當(dāng)試驗(yàn)齒輪副的硬度相等或相近時,它們的點(diǎn)蝕損傷極限為:
RT=2%…………………………(3)
當(dāng)試驗(yàn)齒輪齒輪副點(diǎn)蝕面積率達(dá)到式(3)的點(diǎn)蝕損傷極限時,即判定該齒面失效。
2、表面硬化齒輪,包括滲碳、滲氮、碳氮共滲、火焰或感應(yīng)淬火的齒輪,點(diǎn)蝕一般在少數(shù)齒上出現(xiàn)。它們的點(diǎn)蝕損傷極限為:
RS=4%………………………………(4)
或
RT=0.5%…………………………(5)
當(dāng)試驗(yàn)齒輪點(diǎn)蝕面積率達(dá)到式(4)或式(5)的點(diǎn)蝕損傷極限時,即判定該齒面失效。
3、非表面硬化的試驗(yàn)齒輪循環(huán)基數(shù)N0=5×107。表面硬化的試驗(yàn)齒輪循環(huán)基數(shù)N0≥5×107。當(dāng)齒面應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到循環(huán)基數(shù)N0-,而齒面點(diǎn)蝕損傷速度未達(dá)到點(diǎn)蝕損傷極限時,試驗(yàn)停止,判定該試驗(yàn)點(diǎn)越出。
七、試驗(yàn)步驟
7.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備
7.1.1按5.1條進(jìn)行試驗(yàn)時,試驗(yàn)前應(yīng)按附錄A(補(bǔ)充件)的規(guī)定進(jìn)行齒輪試驗(yàn)機(jī)的性能校驗(yàn)。
7.1.2清洗試驗(yàn)齒輪后目測檢查,齒面不得有腐蝕,銹蝕或其它形式的損傷。對試驗(yàn)齒輪、輪齒及齒面進(jìn)行編號。
7.1.3試驗(yàn)齒輪安裝后應(yīng)檢查齒面接觸情況,按5.1條進(jìn)行試驗(yàn)時,試驗(yàn)機(jī)加載至試驗(yàn)載荷,齒面沿工作齒寬方向接觸斑點(diǎn)不小于90%,沿齒高方向接觸斑點(diǎn)不小于80%。
7.2預(yù)備性試驗(yàn)
預(yù)備性試驗(yàn)是為了確定試驗(yàn)的應(yīng)力級,一般可通過測定一條S-N曲線來估計疲勞區(qū)的應(yīng)力范圍和極限應(yīng)力,并根據(jù)4.1條的要求確定應(yīng)力級。
7.3試驗(yàn)過程的監(jiān)控
7.3.1試驗(yàn)中應(yīng)經(jīng)常檢查試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況并控制油溫。對靜態(tài)加載的試驗(yàn)機(jī)應(yīng)根據(jù)卸載情況確定重新加載的時間間隔,并作詳細(xì)記錄。
7.3.2根據(jù)試驗(yàn)齒輪的接觸應(yīng)力大小確定齒面檢查時間間隔。試驗(yàn)初期限可用10倍放大鏡觀察齒面,發(fā)現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕損傷后應(yīng)及時根據(jù)損傷形貌及擴(kuò)展趨勢縮短檢查的時間間隔,以便準(zhǔn)確記錄達(dá)到齒面點(diǎn)蝕損傷極限時的循環(huán)次數(shù),若檢查齒面時點(diǎn)蝕面積率已超過點(diǎn)蝕損傷極限,則取該段時間隔的一半作為該間隔達(dá)到齒面失效時的時間。
7.3.3對點(diǎn)蝕損傷的形貌,在齒面上的位置、該齒面的齒序號及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)進(jìn)行跟蹤檢查,并作描述和記錄。必要時進(jìn)行復(fù)膜或照相。
7.3.4在試驗(yàn)過程中,若沒有出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕面出現(xiàn)了其它損傷,如非正常磨損、膠合等,則應(yīng)仔細(xì)記錄它們的變化情況,并應(yīng)改善潤滑條件及運(yùn)轉(zhuǎn)條件。當(dāng)出現(xiàn)中等磨損、中等膠合工出現(xiàn)輪齒斷齒時,應(yīng)判為非接觸疲勞失效,該數(shù)據(jù)不能作為試驗(yàn)點(diǎn)。
7.4補(bǔ)充試驗(yàn)點(diǎn)
同一應(yīng)力級的試驗(yàn)點(diǎn)做完后應(yīng)時行分布檢驗(yàn)[見附錄C(補(bǔ)充件)],若分布函數(shù)的線性相關(guān)系數(shù)不能滿足最小值的要求時,需補(bǔ)充試驗(yàn)點(diǎn)。
7.5失效分析
八、試驗(yàn)齒輪接觸應(yīng)力計算
首頁??關(guān)于天山??新聞中心??產(chǎn)品展示??榮譽(yù)資質(zhì)??裝備能力??人才招聘
江蘇省常州市新北區(qū)尚德路25號 | |
0519-85116598 | |
mk@cztshi.cn |