ISO 6336 Berechnung der Tragfähigkeit von Stirn- und Schrägverzahnungen

Die von der International Organization for Standardization (ISO) entwickelte Norm „ISO 6336 Berechnung der Belastbarkeit von Stirn- und Schrägverzahnungen“ besteht aus einer Reihe von Normen, die unter demselben Titel organisiert sind:

• Die Norm „ISO 6336-1 Teil 1: Grundprinzipien, Einführung und allgemeine Einflussfaktoren“ enthält die Grundprinzipien, eine Einführung und allgemeine Einflussfaktoren für die Berechnung der Belastbarkeit von Stirn- und Schrägverzahnungen. Diese Norm bietet zusammen mit anderen Normen der ISO 6336-Reihe eine Methode, mit der verschiedene Getriebekonstruktionen verglichen werden können. Es ist nicht als Garantie für die Leistung zusammengebauter Antriebssysteme gedacht. Es ist nicht für allgemeine technische Zwecke gedacht, sondern vielmehr für die Verwendung durch erfahrene Getriebekonstrukteure, die in diesen Formeln sinnvolle Werte für die Faktoren auswählen können.

Die Formeln der Normenreihe ISO 6336 sollen eine einheitlich akzeptable Methode zur Berechnung der Belastbarkeit von Stirnrädern mit gerader oder schräger Evolventenverzahnung festlegen. Diese Normenreihe enthält Verfahren, die auf Tests und theoretischen Studien basieren, auf die sich die einzelnen Methoden beziehen. Die Methoden wurden validiert für: normalen Betriebseingriffswinkel von 15 bis 25 Grad, Referenzschrägungswinkel von bis zu 30 Grad und Querkontaktverhältnis von 1,0 bis 2,5. Wird dieser Rahmen überschritten, müssen die berechneten Ergebnisse durch Erfahrungswerte überprüft werden.

Die Bewertungsformeln in der Normenreihe ISO 6336 gelten nicht für andere Arten von Zahnverformungen, wie z. B. plastische Verformung, Gehäusequetschung und Verschleiß, und gelten nicht unter Vibrationsbedingungen, bei denen unvorhersehbare Profilverzerrungen auftreten können. Diese Normenreihe gilt nicht für durch Schmieden oder Sintern bearbeitete Zähne und für Zahnräder mit einem schlechten Tragbild.

Die in diesen Methoden dargestellten Einflussfaktoren stellen eine Methode zur Schätzung des Schadensrisikos dar, die mit der Industrie und experimentellen Erfahrungen im Einklang steht. Es ist möglich, dass diese nicht ganz wissenschaftlich korrekt sind. Daher sind Berechnungsmethoden in einem Teil der ISO 6336-Normenreihe nicht in einem anderen Teil der ISO 6336-Normenreihe gültig, sofern nicht ausdrücklich darauf verwiesen wird.

Verfahren in der Normenreihe ISO 6336 bieten Bewertungsformeln zur Berechnung der Belastbarkeit für verschiedene Versagensarten wie Lochfraß, Zahnfußbruch, Zahnflanschriss, Abrieb und Mikropitting. Bei Hanggeschwindigkeiten unter 1 m/s wird die Belastbarkeit des Getriebes im Allgemeinen durch abrasiven Verschleiß begrenzt.

Die Norm „ISO 6336-2 Teil 2: Berechnung der Oberflächenbeständigkeit (Pitting)“ erläutert die Grundformeln zur Bestimmung der Oberflächenbelastbarkeit von Stirnrädern mit Evolventen-Außen- oder Innenverzahnung. Diese Norm enthält Formeln für alle Auswirkungen auf die Oberflächenbeständigkeit, für die quantitative Bewertungen vorgenommen werden können. Sie gilt in erster Linie für ölgeschmierte Getriebe, kann aber auch zur Ermittlung von Näherungswerten für fettgeschmierte Getriebe herangezogen werden, sofern stets ausreichend Schmierstoff im Netz vorhanden ist.

Die angegebenen Formeln gelten für Stirnräder mit Zahnprofilen, die mit der in der Norm ISO 53 genormten Grundzahnstange kompatibel sind. Es kann auch für Zähne verwendet werden, die zu anderen Grundzahnstangen passen, bei denen das tatsächliche Querkontaktverhältnis weniger als 2,5 beträgt. Die Ergebnisse stimmen gut mit anderen Methoden überein. Diese Formeln können im Allgemeinen nicht direkt zur Bewertung von Arten von Zahnoberflächenschäden wie Kunststoffkriechen, Kratzern und Verschleiß angewendet werden. Die durch die zulässige Kontaktspannung ermittelte Belastbarkeit wird als Flächentragfähigkeit oder Flächenhaltbarkeit bezeichnet.

• In der Norm „ISO 6336-3 Teil 3: Berechnung der Zahnbiegefestigkeit“ werden Zahnbiegespannungsberechnungen für Evolventen-Außen- oder Innen-Stirn- und Schrägverzahnungen mit einer Kantendicke von mindestens 0,5 ht für Außenverzahnungen und mindestens 1,75 mm durchgeführt für Innenverzahnungen werden die zu verwendenden Grundformeln erläutert. Im Betrieb kann es bei Innenverzahnungen zu anderen Ausfallarten als der Gewindebiegeermüdung kommen, nämlich zu Brüchen, die am Fußdurchmesser beginnen und radial nach außen fortschreiten. Diese Norm bietet keine ausreichende Sicherheit gegen andere Versagensarten als die Ermüdung durch Gewindebiegen. Alle Belastungseinflüsse auf die Zahnfußspannung werden einbezogen, soweit sie auf die von den Zahnrädern übertragenen Belastungen zurückzuführen sind und quantitativ ausgewertet werden können. Die in dieser Norm angegebenen Formeln gelten für Stirn- und Schrägverzahnungen mit Zahnprofilen, die für in der Norm ISO 53 genormte Grundzahnstangen geeignet sind. Es kann auch für Zähne verwendet werden, die zu anderen Grundzahnstangen passen, wenn das virtuelle Kontaktverhältnis weniger als 2,5 beträgt. Die anhand der zulässigen Biegespannung ermittelte Belastbarkeit wird als Fadenbiegefestigkeit bezeichnet.
• Die Norm „ISO 6336-4 Teil 4: Berechnung der Zahnflansch-Bruchlastkapazität“ beschreibt ein Verfahren zur Berechnung der Zahnflansch-Bruchlastkapazität von zylindrischen Stirn- und Schrägverzahnungen mit Außenverzahnung. Es ist nicht dazu gedacht, als Bewertungsmethode im Konstruktions- und Zertifizierungsprozess eines Getriebes verwendet zu werden. Die angegebenen Formeln gelten sowohl für angetriebene als auch für angetriebene Stirnräder. Zahnprofile entsprechen der in der Norm ISO 53 spezifizierten Grundzahnstange. Sie können auch für Zähne verwendet werden, die zu anderen Zahnstangen passen, bei denen das tatsächliche Querkontaktverhältnis weniger als 2,5 beträgt. Das Verfahren wurde für aufgekohlte Zahnräder validiert und die Formeln dieser Norm gelten nur für aufgekohlte Zahnräder mit Eigenschaften innerhalb der angegebenen Grenzen. Diese Norm gilt nicht für die Bewertung anderer Arten von Zahnschäden als Zahnflankenbrüchen.
• In der Norm „ISO 6336-5 Teil 5: Festigkeit und Qualität von Materialien“ werden Kontakt- und Zahnfußspannungen erläutert und Zahlenwerte für beide Grenzspannungszahlen angegeben. Diese Norm legt Anforderungen an die Materialqualität und die Wärmebehandlung fest und erläutert deren Auswirkungen auf die beiden Grenzspannungszahlen. Werte, die dieser Norm entsprechen, eignen sich zur Verwendung in Verbindung mit den Berechnungsverfahren, die in den Normen ISO 6336-2, ISO 6336-3 und ISO 6336-6 und Anwendungsnormen für Industrie-, Hochgeschwindigkeits- und Schiffsgetriebe vorgesehen sind. Sie gilt für alle Zahnräder, Zahnstangengrundprofile, Profilabmessungen, Bauformen usw., die von diesen Normen abgedeckt werden. Die Ergebnisse stimmen gut mit anderen Methoden für den in den Normen ISO 6336-1 und ISO 10300-1 spezifizierten Bereich überein.
• In der Norm „ISO 6336-6 Teil 6: Berechnung der Lebensdauer unter variabler Belastung“ Es beschreibt lediglich die notwendigen Informationen und standardisierten Bedingungen zur Berechnung der Lebensdauer von Zahnrädern unter wechselnder Belastung für Grübchen- und Zahnfußbiegefestigkeit bzw. Sicherheitsfaktoren für die erforderliche Lebensdauer.
• Die Norm „ISO 6336-20 Teil 20: Berechnung der Verschleißbelastbarkeit – Flash-Temperatur-Methode“ beschreibt Methoden und Formeln zur Bewertung des Verschleißrisikos des Blocks basierend auf dem Konzept der Kontakttemperatur. Das Grundkonzept gilt für alle Maschinenelemente mit beweglichen Kontaktflächen. Die Blitztemperaturformeln gelten für Betriebsbedingungen, die durch eine bandförmige oder nahezu bandförmige Hertzsche Kontaktzone und ausreichend hohe Péclet-Zahlen gekennzeichnet sind.
• In der Norm „ISO 6336-21 Teil 21: Berechnung der Reibungsbelastbarkeit – Integrale Temperaturmethode“ Es wird die Integral-Temperatur-Methode zur Berechnung der Verschleißbelastbarkeit von Stirnrädern erläutert.
• In der Norm „ISO 6336-22 Teil 22: Berechnung der Graufleckigkeitstragfähigkeit“ Es wird ein Verfahren zur Berechnung der Graufleckentragfähigkeit von Stirnrädern mit Außenverzahnung beschrieben. Diese Norm wurde auf der Grundlage von Tests und Beobachtungen ölgeschmierter Zahnradgetriebe mit Modulen zwischen 3 mm und 11 mm und Böschungsgeschwindigkeiten zwischen 8 m/s und 60 m/s entwickelt. Das Verfahren kann jedoch auf jedes Zahnradpaar angewendet werden, für das entsprechende Referenzdaten vorliegen, sofern die in der Norm festgelegten Kriterien erfüllt sind. Die angegebenen Formeln gelten sowohl für angetriebene als auch angetriebene Stirnräder mit Zahnprofilen, die für die in der Norm ISO 53 angegebene Grundzahnstange geeignet sind. Dies gilt auch für Zähne, die mit anderen Grundzahnstangen verbunden sind und bei denen das virtuelle Kontaktverhältnis weniger als 2,5 beträgt. Diese Norm gilt nicht für die Bewertung anderer Arten von Oberflächenschäden an Zahnrädern als Grauflecken.
• In der Norm „ISO 6336-30 Teil 30: Berechnungsbeispiele für die Anwendung von ISO 6336 Teile 1, 2, 3, 5“ werden Beispiele ausgearbeitet, bei denen nur Näherungsmethoden zur Bestimmung bestimmter Einflussfaktoren wie des dynamischen Faktors Kv und des angewendet werden Lastverteilungsfaktoren KHα, KHβ usw. angeboten. Vollständige analytische Berechnungsverfahren finden Sie hier in den referenzierten Abschnitten der Norm ISO 6336. Ausgearbeitete Beispiele, die fortgeschrittenere Analysetechniken und -methoden abdecken, sind auf dieses Dokument nicht anwendbar. Die in dieser Norm dargestellten Beispielberechnungen dienen als Orientierungshilfe für die Anwendung der Normen ISO 6336-1, ISO 6336-2, ISO 6336-3 und ISO 6336-5. Keine der dargestellten Werte, Sicherheitsfaktoren oder Daten stellen empfohlene Kriterien für die tatsächliche Ausrüstung dar.
• Die in der Norm „ISO 6336-31 Teil 31: Berechnungsbeispiele für die Belastbarkeit mit Graufleckigkeit“ dargestellten Beispielberechnungen dienen ausschließlich der Orientierung bei der Anwendung der technischen Spezifikation ISO/TS 6336-22. Bei der Durchführung dieses Verfahrens sollten keine der dargestellten Werte oder Daten als Material- oder Schmierstoffzugabe oder Mikrogeometrie-Empfehlung in tatsächlichen Anwendungen verwendet werden. Die erforderlichen Parameter und zulässigen Schichtdickenwerte müssen für eine bestimmte Anwendung gemäß den in der Norm ISO 6336-22 definierten Verfahren ermittelt werden.

Neben den zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die wir für Unternehmen verschiedener Branchen anbieten, bietet unsere Organisation auch Prüfdienstleistungen gemäß der Normenreihe „ISO 6336, Berechnung der Belastbarkeit von Stirn- und Schrägverzahnungen“ mit geschultem und geschultem Personal an Fachpersonal und fortschrittliche technologische Ausrüstung.