ISO 6336 Cálculo de la capacidad de carga de engranajes rectos y helicoidales

La norma “ISO 6336 Cálculo de la capacidad de carga de engranajes rectos y helicoidales” desarrollada por la Organización Internacional de Normalización (ISO) consta de una serie de normas organizadas bajo el mismo título:

La norma ISO 6336-1 Parte 1: Principios básicos, introducción y factores de influencia generales proporciona los principios básicos, una introducción y factores de influencia generales para calcular la capacidad de carga de engranajes rectos y helicoidales. Esta norma, junto con otras normas de la serie ISO 6336, proporciona un método mediante el cual se pueden comparar diferentes diseños de engranajes. No pretende garantizar el rendimiento de los sistemas de engranajes impulsores ensamblados. No está destinado a fines de ingeniería general, sino que está destinado a ser utilizado por diseñadores de engranajes experimentados que puedan seleccionar valores razonables para los factores en estas fórmulas.

Las fórmulas de la serie de normas ISO 6336 tienen como objetivo establecer un método uniformemente aceptable para calcular la capacidad de carga de engranajes cilíndricos con dientes de espiral rectos o helicoidales. Esta serie de normas contiene procedimientos basados en pruebas y estudios teóricos referenciados por cada método. Los métodos han sido validados para: ángulo de presión de funcionamiento normal de 15 grados a 25 grados, ángulo de hélice de referencia de hasta 30 grados y relación de contacto transversal de 1,0 a 2,5. Si se excede este alcance, los resultados calculados deben ser verificados por la experiencia.

Las fórmulas de clasificación de la serie de normas ISO 6336 no se aplican a otros tipos de distorsión de los dientes de los engranajes, como la deformación plástica, el aplastamiento y el desgaste de la caja, y no se aplican en condiciones de vibración donde puede ocurrir una distorsión impredecible del perfil. Esta serie de normas no se aplica a dientes acabados mediante forja o sinterización ni a engranajes con un patrón de contacto deficiente.

Los factores de impacto presentados en estos métodos constituyen un método para estimar el riesgo de daños consistente con la experiencia experimental y de la industria. Es posible que estos no sean completamente exactos desde el punto de vista científico. Por lo tanto, los métodos de cálculo en una parte de la serie de normas ISO 6336 no son válidos en otra parte de la serie ISO 6336 a menos que se haga referencia específica.

Los procedimientos de la serie de normas ISO 6336 proporcionan fórmulas de clasificación para calcular la capacidad de carga para diferentes modos de falla, como picaduras, fractura de la raíz del diente, grieta en la brida del diente, abrasión y micropicaduras. A velocidades en pendiente inferiores a 1 m/s, la capacidad de carga del engranaje generalmente está limitada por el desgaste abrasivo.

La norma “ISO 6336-2 Parte 2: Cálculo de la durabilidad superficial (picaduras)” explica las fórmulas básicas que se utilizarán para determinar la capacidad de carga superficial de engranajes cilíndricos con dientes internos o externos de espiral. Esta norma contiene fórmulas para todos los efectos sobre la durabilidad de la superficie para los cuales se pueden realizar evaluaciones cuantitativas. Se aplica principalmente a transmisiones lubricadas con aceite, pero también se puede utilizar para obtener valores aproximados para transmisiones lubricadas con grasa siempre que siempre haya suficiente lubricante en la red.

Las fórmulas dadas son válidas para engranajes cilíndricos con perfiles de dientes compatibles con la cremallera básica normalizada en la norma ISO 53. También se puede utilizar para dientes acoplados a otras cremalleras básicas donde la relación de contacto transversal real es inferior a 2,5. Los resultados concuerdan bien con otros métodos. Por lo general, estas fórmulas no se pueden aplicar directamente para evaluar tipos de daños en la superficie de los dientes de los engranajes, como fluencia, rayado y desgaste del plástico. La capacidad de carga determinada a través de la tensión de contacto permitida se llama capacidad de carga superficial o durabilidad de la superficie.

En la norma "ISO 6336-3 Parte 3: Cálculo de la resistencia a la flexión del diente", los cálculos de la tensión de flexión del diente se realizan para engranajes rectos y helicoidales internos o externos con un espesor de borde de al menos 0,5 ht para engranajes externos y al menos 1,75 mn para engranajes internos se explican las fórmulas básicas a utilizar. En servicio, los engranajes internos pueden experimentar modos de falla distintos a la fatiga por flexión de la rosca, es decir, fracturas que comienzan en el diámetro de la raíz y progresan radialmente hacia afuera. Esta norma no proporciona una seguridad adecuada contra modos de falla distintos de la fatiga por flexión del hilo. Se incluyen todos los efectos de la carga sobre la tensión de la raíz del diente siempre que sean el resultado de cargas transmitidas por los engranajes y puedan evaluarse cuantitativamente. Las fórmulas dadas en esta norma son válidas para engranajes rectos y helicoidales con perfiles de dientes adecuados para engranajes de cremallera básicos estandarizados en la norma ISO 53. También se puede utilizar para dientes acoplados a otras cremalleras básicas si la relación de contacto virtual es inferior a 2,5. La capacidad de carga determinada en función de la tensión de flexión admisible se denomina resistencia a la flexión del hilo.
La norma “ISO 6336-4 Parte 4: Cálculo de la capacidad de carga de rotura de la brida del diente” describe un procedimiento para calcular la capacidad de carga de rotura de la brida del diente de engranajes rectos cilíndricos y helicoidales con dientes externos. No está destinado a ser utilizado como método de calificación en el proceso de diseño y certificación de una caja de cambios. Las fórmulas indicadas son válidas tanto para engranajes cilíndricos conducidos como conducidos. Los perfiles dentados cumplen con la cremallera básica especificada en la norma ISO 53. También se pueden utilizar para dientes acoplados a otras cremalleras donde la relación de contacto transversal real es inferior a 2,5. El procedimiento ha sido validado para engranajes carburados y las fórmulas de esta norma sólo son válidas para engranajes carburados con propiedades dentro de los límites especificados. Esta norma no se aplica a la evaluación de tipos de daños en los dientes de los engranajes distintos de la fractura del flanco del diente.
En la norma “ISO 6336-5 Parte 5: Resistencia y calidad de los materiales”, se explican las tensiones de contacto y de raíz del diente y se dan valores numéricos para ambos números de tensión límite. Esta norma especifica los requisitos para la calidad del material y el tratamiento térmico y comenta sus efectos en ambos números de tensión límite. Los valores que se ajustan a esta norma son adecuados para su uso junto con los procedimientos de cálculo proporcionados en las normas ISO 6336-2, ISO 6336-3 e ISO 6336-6 y las normas de aplicación para engranajes industriales, de alta velocidad y marinos. Se aplica a todos los engranajes, perfiles básicos de cremallera, dimensiones de perfil, diseño, etc. cubiertos por estas normas. Los resultados concuerdan con otros métodos para el rango especificado según las normas ISO 6336-1 e ISO 10300-1.
En la norma “ISO 6336-6 Parte 6: Cálculo de la vida útil bajo carga variable”, Describe sólo la información necesaria y las condiciones estandarizadas para calcular la vida útil de engranajes sujetos a cargas variables para la resistencia a las picaduras y a la flexión de la raíz del diente, o factores de seguridad para la vida requerida.
La norma “ISO 6336-20 Parte 20: Cálculo de la capacidad de carga de desgaste - Método de temperatura de inflamación” describe métodos y fórmulas para evaluar el riesgo de desgaste del Bloque basándose en el concepto de temperatura de contacto. El concepto básico se aplica a todos los elementos de la máquina con áreas de contacto móviles. Las fórmulas de temperatura de inflamación son válidas para condiciones de funcionamiento caracterizadas por una zona de contacto Hertziana en forma de banda o casi en forma de banda y números de Péclet suficientemente altos.
En la norma “ISO 6336-21 Parte 21: Cálculo de la capacidad de carga por fricción - Método de temperatura integral”, Se explica el método de temperatura integral utilizado para calcular la capacidad de carga de desgaste de engranajes cilíndricos.
En la norma “ISO 6336-22 Parte 22: Cálculo de la capacidad de carga de micropicaduras”, Se describe un procedimiento para calcular la capacidad de carga de micropicaduras de engranajes cilíndricos con dientes externos. Esta norma fue desarrollada sobre la base de pruebas y observación de transmisiones de engranajes lubricadas con aceite con módulos entre 3 mm y 11 mm y velocidades de línea inclinada entre 8 m/s y 60 m/s. Sin embargo, el procedimiento se puede aplicar a cualquier par de artes para el cual se disponga de datos de referencia apropiados, siempre que se cumplan los criterios especificados en la norma. Las fórmulas indicadas son válidas tanto para engranajes cilíndricos accionados como accionados con perfiles de dientes adecuados para la cremallera básica especificada en la norma ISO 53. También se aplica a los dientes acoplados a otras cremalleras básicas donde la relación de contacto virtual es inferior a 2,5. Esta norma no se aplica a la evaluación de tipos de daños en la superficie de los engranajes distintos del micropitting.
En la norma “ISO 6336-30 Parte 30: Ejemplos de cálculo para la aplicación de ISO 6336 partes 1, 2, 3, 5”, ejemplos elaborados aplican sólo métodos aproximados para la determinación de ciertos factores influyentes como el factor dinámico Kv y el Se ofrecen factores de distribución de carga KHα, KHβ, etc. Los procedimientos de cálculo analítico completos se proporcionan aquí en las secciones mencionadas de la norma ISO 6336. Los ejemplos resueltos que cubren técnicas y métodos de análisis más avanzados no son aplicables a este documento. Los cálculos de muestra presentados en esta norma se proporcionan como orientación sobre la aplicación de las normas ISO 6336-1, ISO 6336-2, ISO 6336-3 e ISO 6336-5. Ninguno de los valores, factores de seguridad o datos presentados representan criterios recomendados para el equipo real.
Los cálculos de muestra presentados en la norma “ISO 6336-31 Parte 31: Ejemplos de cálculo de capacidad de carga por micropicaduras” se proporcionan únicamente como guía sobre la aplicación de la especificación técnica ISO/TS 6336-22. Al realizar este procedimiento, ninguno de los valores o datos presentados debe utilizarse como tolerancias de material o lubricante o recomendaciones de microgeometría en aplicaciones reales. Los parámetros requeridos y los valores de espesor de película permitidos deben determinarse para una aplicación específica de acuerdo con los procedimientos definidos en la norma ISO 6336-22.