ISO 6336 Obliczanie nośności kół zębatych czołowych i śrubowych

Norma „ISO 6336 Obliczanie nośności przekładni czołowych i śrubowych” opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) składa się z szeregu norm zorganizowanych pod tym samym tytułem:

Norma ISO 6336-1 Część 1: Podstawowe zasady, wprowadzenie i ogólne współczynniki wpływu” zawiera podstawowe zasady, wprowadzenie i ogólne współczynniki wpływu do obliczania nośności przekładni czołowych i śrubowych. Niniejsza norma, wraz z innymi normami z serii ISO 6336, zapewnia metodę porównywania różnych konstrukcji przekładni. Nie ma na celu zagwarantowania wydajności zmontowanych układów przekładni napędowych. Nie jest przeznaczony do ogólnych celów inżynieryjnych, ale raczej do użytku przez doświadczonego projektanta przekładni, który może wybrać rozsądne wartości współczynników w tych wzorach.

Wzory zawarte w normach serii ISO 6336 mają na celu ustalenie jednolitej, akceptowalnej metody obliczania nośności przekładni walcowych z zębami ewolwentowymi prostymi lub śrubowymi. Ta seria norm zawiera procedury oparte na testach i badaniach teoretycznych, do których odwołują się poszczególne metody. Metody zostały zwalidowane dla: normalnego kąta ciśnienia roboczego od 15 stopni do 25 stopni, referencyjnego kąta linii śrubowej do 30 stopni i współczynnika zwilżania poprzecznego od 1,0 do 2,5. W przypadku przekroczenia tego zakresu obliczone wyniki należy zweryfikować doświadczalnie.

Wzory znamionowe zawarte w normach serii ISO 6336 nie mają zastosowania do innych rodzajów odkształceń zębów kół zębatych, takich jak odkształcenia plastyczne, zgniatanie i zużycie obudowy, i nie mają zastosowania w warunkach wibracyjnych, w których może wystąpić nieprzewidywalne odkształcenie profilu. Niniejsza seria norm nie dotyczy zębów wykończonych metodą kucia lub spiekania oraz kół zębatych o złym wzorze styku.

Przedstawione w tych metodach współczynniki wpływu stanowią metodę szacowania ryzyka uszkodzeń zgodną z doświadczeniem branżowym i eksperymentalnym. Możliwe, że nie są one całkowicie dokładne z naukowego punktu widzenia. Dlatego metody obliczeniowe zawarte w jednej części serii norm ISO 6336 nie obowiązują w innej części serii ISO 6336, chyba że jest to wyraźnie określone.

Procedury zawarte w normach serii ISO 6336 zapewniają wzory znamionowe do obliczania nośności dla różnych trybów uszkodzeń, takich jak wżery, pękanie korzenia zęba, pękanie kołnierza zęba, ścieranie i mikropitting. Przy prędkościach na zboczu poniżej 1 m/s nośność przekładni jest zazwyczaj ograniczona przez zużycie ścierne.

Norma „ISO 6336-2 Część 2: Obliczanie trwałości powierzchni (pitting)” wyjaśnia podstawowe wzory, które należy stosować przy wyznaczaniu nośności powierzchniowej przekładni walcowych z ewolwentowymi zębami zewnętrznymi lub wewnętrznymi. Niniejsza norma zawiera wzory na wszystkie wpływy na trwałość powierzchni, dla których można przeprowadzić ocenę ilościową. Dotyczy przede wszystkim przekładni smarowanych olejem, ale można go również zastosować do uzyskania przybliżonych wartości dla przekładni smarowanych smarem stałym, o ile w sieci zawsze jest wystarczająca ilość smaru.

Podane wzory obowiązują dla przekładni walcowych o profilach zębów zgodnych z zębatką podstawową znormalizowaną w normie ISO 53. Można go również stosować do zębów współpracujących z innymi zębatkami podstawowymi, w których rzeczywisty współczynnik styku poprzecznego jest mniejszy niż 2,5. Wyniki są dobrze zgodne z innymi metodami. Wzory te na ogół nie mogą być bezpośrednio stosowane do oceny rodzajów uszkodzeń powierzchni zębów przekładni, takich jak pełzanie plastyczne, zadrapania i zużycie. Nośność określona na podstawie dopuszczalnego naprężenia kontaktowego nazywana jest nośnością powierzchniową lub trwałością powierzchni.

W normie „ISO 6336-3 Część 3: Obliczanie wytrzymałości zębów na zginanie” obliczenia naprężeń zginających zębów wykonuje się dla ewolwentowych zewnętrznych lub wewnętrznych przekładni zębatych czołowych i śrubowych o grubości krawędzi co najmniej 0,5 ht dla kół zębatych zewnętrznych i co najmniej 1,75 mn dla przekładni wewnętrznych Wyjaśniono podstawowe wzory, które należy stosować. Podczas pracy wewnętrzne koła zębate mogą ulegać awariom innym niż zmęczenie zginające gwintu, a mianowicie pęknięciom zaczynającym się od średnicy stopki i postępującym promieniowo na zewnątrz. Niniejsza norma nie zapewnia odpowiedniego zabezpieczenia przed uszkodzeniami innymi niż zmęczenie gwintu. Uwzględniono wszystkie skutki obciążenia na naprężenia korzeni zębów, o ile są one wynikiem obciążeń przenoszonych przez koła zębate i można je ocenić ilościowo. Wzory podane w tej normie obowiązują dla przekładni zębatych czołowych i śrubowych z profilami zębów odpowiednimi dla podstawowych przekładni zębatych znormalizowanych w normie ISO 53. Można go również stosować do zębów połączonych z innymi zębatkami podstawowymi, jeśli współczynnik styku wirtualnego jest mniejszy niż 2,5. Nośność określona na podstawie dopuszczalnego naprężenia zginającego nazywana jest wytrzymałością gwintu na zginanie.
Norma „ISO 6336-4 Część 4: Obliczanie wytrzymałości na zrywanie kołnierza zęba” opisuje procedurę obliczania wytrzymałości na zrywanie kołnierza zęba w walcowych przekładniach czołowych i śrubowych z zębami zewnętrznymi. Nie jest ona przeznaczona do stosowania jako metoda oceny w procesie projektowania i certyfikacji skrzyni biegów. Podane wzory obowiązują zarówno dla napędzanych, jak i napędzanych przekładni walcowych. Profile zębów odpowiadają zębatce podstawowej określonej w normie ISO 53. Można je również stosować do zębów współpracujących z innymi zębatkami, w których rzeczywisty współczynnik styku poprzecznego jest mniejszy niż 2,5. Procedura została zwalidowana dla przekładni nawęglanych i wzory niniejszej normy obowiązują wyłącznie dla przekładni nawęglanych o właściwościach mieszczących się w określonych granicach. Niniejsza norma nie ma zastosowania do oceny rodzajów uszkodzeń zębów przekładni innych niż złamania boków zębów.
W normie „ISO 6336-5 Część 5: Wytrzymałość i jakość materiałów” wyjaśniono naprężenia kontaktowe i korzeni zębów oraz podano wartości liczbowe obu wartości naprężeń granicznych. W niniejszej normie określono wymagania dotyczące jakości materiałów i obróbki cieplnej oraz omówiono ich wpływ na obie wartości naprężeń granicznych. Wartości zgodne z tą normą nadają się do stosowania w połączeniu z procedurami obliczeniowymi przewidzianymi w normach ISO 6336-2, ISO 6336-3 i ISO 6336-6 oraz normach zastosowań dla przekładni przemysłowych, szybkich i morskich. Dotyczy wszystkich przekładni, podstawowych profili zębatek, wymiarów profili, konstrukcji itp. objętych tymi normami. Wyniki są w dobrej zgodności z innymi metodami w zakresie określonym w normach ISO 6336-1 i ISO 10300-1.
W normie „ISO 6336-6 Część 6: Obliczanie trwałości użytkowej pod zmiennym obciążeniem”: Opisano jedynie niezbędne informacje i znormalizowane warunki obliczania trwałości użytkowej przekładni zębatych poddanych zmiennym obciążeniom pod kątem wżerów i wytrzymałości na zginanie nasady zębów lub współczynników bezpieczeństwa dla wymaganej trwałości.
Norma „ISO 6336-20 Część 20: Obliczanie nośności na zużycie – Metoda temperatury zapłonu” opisuje metody i wzory do oceny ryzyka zużycia bloku w oparciu o koncepcję temperatury kontaktowej. Podstawowa koncepcja dotyczy wszystkich elementów maszyn z ruchomymi powierzchniami styku. Wzory na temperaturę rzutową obowiązują dla warunków pracy charakteryzujących się pasmową lub prawie pasmową strefą kontaktu Hertza i odpowiednio wysokimi liczbami Pécleta.
W normie „ISO 6336-21 Część 21: Obliczanie nośności ciernej – Metoda temperatury całkowej”, Wyjaśniono metodę całkowania temperaturową stosowaną do obliczania odporności na zużycie przekładni walcowych.
W normie „ISO 6336-22 Część 22: Obliczanie nośności mikropittingu”: Opisano procedurę obliczania nośności mikropittingowej przekładni walcowych z zębami zewnętrznymi. Norma ta została opracowana na podstawie badań i obserwacji przekładni zębatych smarowanych olejem o modułach od 3 mm do 11 mm i prędkościach jazdy po zboczu od 8 m/s do 60 m/s. Jednakże procedurę można zastosować do dowolnej pary kół zębatych, dla której dostępne są odpowiednie dane referencyjne, pod warunkiem spełnienia kryteriów określonych w normie. Podane wzory obowiązują dla napędzanych i napędzanych przekładni walcowych o profilach zębów odpowiednich dla zębatki podstawowej określonej w normie ISO 53. Dotyczy to również zębów współpracujących z innymi zębatkami podstawowymi, w których współczynnik kontaktu wirtualnego jest mniejszy niż 2,5. Niniejsza norma nie ma zastosowania do oceny rodzajów uszkodzeń powierzchni przekładni innych niż mikropitting.
W normie „ISO 6336-30 Część 30: Przykłady obliczeń dla zastosowania ISO 6336 części 1, 2, 3, 5” omówiono przykłady stosowania jedynie przybliżonych metod określania niektórych czynników wpływających, takich jak współczynnik dynamiczny Kv i oferowane są współczynniki rozkładu obciążenia KHα, KHβ itp. Pełne procedury obliczeń analitycznych podano w odpowiednich sekcjach normy ISO 6336. Sprawdzone przykłady obejmujące bardziej zaawansowane techniki i metody analizy nie mają zastosowania w tym dokumencie. Przykładowe obliczenia przedstawione w niniejszej normie służą jako wytyczne dotyczące stosowania norm ISO 6336-1, ISO 6336-2, ISO 6336-3 i ISO 6336-5. Żadna z przedstawionych wartości, współczynników bezpieczeństwa ani danych nie stanowi zalecanych kryteriów dla rzeczywistego sprzętu.
Przykładowe obliczenia przedstawione w normie „ISO 6336-31 Część 31: Przykłady obliczeń nośności mikropittingu” służą wyłącznie jako wytyczne dotyczące stosowania specyfikacji technicznej ISO/TS 6336-22. Podczas wykonywania tej procedury żadna z przedstawionych wartości ani danych nie powinna być wykorzystywana jako naddatki materiałowe lub smarne lub zalecenia mikrogeometrii w rzeczywistych zastosowaniach. Wymagane parametry i dopuszczalne wartości grubości folii należy określić dla konkretnego zastosowania, zgodnie z procedurami określonymi w normie ISO 6336-22.