ISO 6336 Tính toán khả năng chịu tải của bánh răng trụ và bánh răng xoắn ốc

Tiêu chuẩn “Tính toán ISO 6336 về khả năng chịu tải của bánh răng thẳng và bánh răng xoắn” do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) phát triển bao gồm một loạt các tiêu chuẩn được tổ chức dưới cùng tiêu đề:

Tiêu chuẩn ISO 6336-1 Phần 1: Nguyên tắc cơ bản, giới thiệu và các hệ số ảnh hưởng chung” cung cấp các nguyên tắc cơ bản, giới thiệu và các hệ số ảnh hưởng chung để tính toán khả năng chịu tải của bánh răng thẳng và bánh răng xoắn. Tiêu chuẩn này cùng với các tiêu chuẩn khác trong bộ tiêu chuẩn ISO 6336 cung cấp phương pháp để có thể so sánh các thiết kế bánh răng khác nhau. Tiêu chuẩn này không nhằm mục đích đảm bảo tính năng của các hệ thống bánh răng dẫn động đã lắp ráp. Nó không dành cho mục đích kỹ thuật chung mà được thiết kế để sử dụng bởi người thiết kế bánh răng có kinh nghiệm, người có thể chọn các giá trị hợp lý cho các hệ số trong các công thức này.

Các công thức trong bộ tiêu chuẩn ISO 6336 nhằm thiết lập một phương pháp được chấp nhận thống nhất để tính toán khả năng chịu tải của bánh răng hình trụ có răng thẳng hoặc xoắn ốc. Loạt tiêu chuẩn này bao gồm các quy trình dựa trên thử nghiệm và nghiên cứu lý thuyết được tham chiếu theo từng phương pháp. Các phương pháp đã được xác nhận cho: góc áp suất vận hành bình thường từ 15 độ đến 25 độ, góc xoắn tham chiếu lên tới 30 độ và tỷ lệ tiếp xúc ngang từ 1,0 đến 2,5. Nếu vượt quá phạm vi này thì kết quả tính toán cần được kiểm chứng bằng kinh nghiệm.

Các công thức đánh giá trong bộ tiêu chuẩn ISO 6336 không áp dụng cho các loại biến dạng răng bánh răng khác, chẳng hạn như biến dạng dẻo, vỡ vỏ và mài mòn, đồng thời không áp dụng trong các điều kiện rung nơi có thể xảy ra biến dạng biên dạng không thể đoán trước. Loạt tiêu chuẩn này không áp dụng cho các răng được hoàn thiện bằng cách rèn hoặc thiêu kết và cho các bánh răng có kiểu tiếp xúc kém.

Các hệ số tác động được trình bày trong các phương pháp này tạo thành một phương pháp ước tính rủi ro thiệt hại phù hợp với kinh nghiệm thực nghiệm và ngành. Có thể những điều này không hoàn toàn chính xác về mặt khoa học. Do đó, các phương pháp tính toán trong một phần của bộ tiêu chuẩn ISO 6336 không có hiệu lực trong phần khác của bộ tiêu chuẩn ISO 6336 trừ khi được tham chiếu cụ thể.

Các quy trình trong loạt tiêu chuẩn ISO 6336 cung cấp các công thức đánh giá để tính toán khả năng chịu tải cho các dạng hư hỏng khác nhau như rỗ, gãy chân răng, nứt mặt bích răng, mài mòn và rỗ vi mô. Ở tốc độ trên đường dốc dưới 1 m/s, khả năng chịu tải của bánh răng thường bị hạn chế do mài mòn.

Tiêu chuẩn “ISO 6336-2 Phần 2: Tính toán độ bền bề mặt (rỗ)” giải thích các công thức cơ bản được sử dụng để xác định khả năng chịu tải bề mặt của bánh răng trụ có răng bên ngoài hoặc răng bên trong liên quan. Tiêu chuẩn này chứa các công thức về tất cả các ảnh hưởng đến độ bền bề mặt để có thể thực hiện đánh giá định lượng. Nó chủ yếu áp dụng cho các hộp số được bôi trơn bằng dầu, nhưng cũng có thể được sử dụng để thu được các giá trị gần đúng cho các hộp số được bôi trơn bằng mỡ miễn là luôn có đủ chất bôi trơn trong mạng.

Các công thức đưa ra có giá trị đối với các bánh răng trụ có biên dạng răng tương thích với thanh răng cơ bản được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ISO 53. Nó cũng có thể được sử dụng cho các răng được ghép với các giá đỡ cơ bản khác có tỷ lệ tiếp xúc ngang thực tế nhỏ hơn 2,5. Kết quả phù hợp tốt với các phương pháp khác. Những công thức này thường không thể được áp dụng trực tiếp để đánh giá các loại hư hỏng trên bề mặt răng bánh răng như từ biến nhựa, trầy xước và mòn. Khả năng chịu tải được xác định thông qua ứng suất tiếp xúc cho phép được gọi là khả năng chịu tải bề mặt hay độ bền bề mặt.

Trong tiêu chuẩn “ISO 6336-3 Phần 3: Tính toán độ bền uốn của răng”, việc tính toán ứng suất uốn của răng được thực hiện cho các bánh răng xoắn và bánh răng xoắn bên ngoài hoặc bên trong không liên quan có độ dày cạnh ít nhất là 0,5 ht đối với bánh răng bên ngoài và ít nhất 1,75 mn. đối với các bánh răng trong. Các công thức cơ bản được sử dụng sẽ được giải thích. Trong quá trình sử dụng, các bánh răng bên trong có thể gặp các dạng hư hỏng khác ngoài mỏi do uốn ren, cụ thể là các vết nứt bắt đầu từ đường kính chân răng và tiến triển hướng ra ngoài. Tiêu chuẩn này không cung cấp sự an toàn đầy đủ chống lại các dạng hư hỏng khác ngoài mỏi do uốn ren. Tất cả các tác động của tải trọng lên ứng suất chân răng đều được đưa vào miễn là chúng là kết quả của tải trọng được truyền bởi các bánh răng và có thể được đánh giá một cách định lượng. Các công thức nêu trong tiêu chuẩn này áp dụng cho bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng có biên dạng răng phù hợp với bánh răng thanh răng cơ bản được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ISO 53. Nó cũng có thể được sử dụng để ghép răng với các giá đỡ cơ bản khác nếu tỷ lệ tiếp xúc ảo nhỏ hơn 2,5. Khả năng chịu tải được xác định dựa trên ứng suất uốn cho phép được gọi là cường độ uốn ren.
Tiêu chuẩn “ISO 6336-4 Phần 4: Tính toán khả năng chịu tải đứt mặt bích răng” mô tả quy trình tính toán khả năng chịu tải đứt mặt bích của bánh răng trụ trụ và bánh răng xoắn ốc có răng ngoài. Nó không nhằm mục đích sử dụng làm phương pháp đánh giá trong quá trình thiết kế và chứng nhận hộp số. Các công thức đã nêu có giá trị cho cả bánh răng trụ dẫn động và truyền động. Cấu hình răng tuân theo giá đỡ cơ bản được quy định trong tiêu chuẩn ISO 53. Chúng cũng có thể được sử dụng để ghép răng với các giá đỡ khác có tỷ lệ tiếp xúc ngang thực tế nhỏ hơn 2,5. Quy trình đã được xác nhận cho các bánh răng được cacbon hóa và các công thức của tiêu chuẩn này chỉ có hiệu lực đối với các bánh răng được cacbon hóa có các đặc tính nằm trong giới hạn quy định. Tiêu chuẩn này không áp dụng để đánh giá các loại hư hỏng răng bánh răng ngoài gãy sườn răng.
Trong tiêu chuẩn “ISO 6336-5 Phần 5: Độ bền và chất lượng của vật liệu”, ứng suất tiếp xúc và chân răng được giải thích và các giá trị số được đưa ra cho cả hai số ứng suất giới hạn. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về chất lượng vật liệu và xử lý nhiệt và nhận xét về ảnh hưởng của chúng đối với cả số ứng suất giới hạn. Các giá trị phù hợp với tiêu chuẩn này phù hợp để sử dụng cùng với các quy trình tính toán được cung cấp trong các tiêu chuẩn ISO 6336-2, ISO 6336-3 và ISO 6336-6 và các tiêu chuẩn ứng dụng cho các bánh răng công nghiệp, tốc độ cao và hàng hải. Nó áp dụng cho tất cả các bánh răng, cấu hình giá đỡ cơ bản, kích thước cấu hình, thiết kế, v.v. được đề cập trong các tiêu chuẩn này. Các kết quả này phù hợp tốt với các phương pháp khác trong phạm vi được chỉ định theo tiêu chuẩn ISO 6336-1 và ISO 10300-1.
Trong tiêu chuẩn “ISO 6336-6 Phần 6: Tính toán tuổi thọ sử dụng dưới tải trọng thay đổi”, Nó chỉ mô tả các thông tin cần thiết và các điều kiện tiêu chuẩn hóa để tính toán tuổi thọ sử dụng của các bánh răng chịu tải trọng thay đổi đối với độ bền rỗ và uốn chân răng, hoặc các hệ số an toàn đối với tuổi thọ yêu cầu.
Tiêu chuẩn “ISO 6336-20 Phần 20: Tính toán khả năng chịu tải mài mòn - Phương pháp nhiệt độ chớp cháy” mô tả các phương pháp và công thức đánh giá rủi ro mài mòn của Khối dựa trên khái niệm nhiệt độ tiếp xúc. Khái niệm cơ bản áp dụng cho tất cả các bộ phận máy có vùng tiếp xúc chuyển động. Các công thức nhiệt độ chớp cháy có giá trị đối với các điều kiện vận hành được đặc trưng bởi vùng tiếp xúc Hertzian dạng dải hoặc gần dạng dải và số Péclet đủ cao.
Trong tiêu chuẩn “ISO 6336-21 Phần 21: Tính toán khả năng chịu tải ma sát - Phương pháp nhiệt độ tích phân”, Phương pháp nhiệt độ tích phân được sử dụng để tính toán khả năng chịu tải mài mòn của bánh răng trụ được giải thích.
Trong tiêu chuẩn “ISO 6336-22 Phần 22: Tính toán khả năng chịu tải vi rỗ”, Quy trình tính toán khả năng chịu tải rỗ vi mô của bánh răng trụ có răng ngoài được mô tả. Tiêu chuẩn này được phát triển trên cơ sở thử nghiệm và quan sát các hộp số được bôi trơn bằng dầu với các mô-đun từ 3 mm đến 11 mm và tốc độ đường dốc từ 8 m/s đến 60 m/s. Tuy nhiên, quy trình này có thể được áp dụng cho bất kỳ cặp bánh răng nào có sẵn dữ liệu tham chiếu thích hợp, miễn là đáp ứng được các tiêu chí quy định trong tiêu chuẩn. Các công thức đã nêu có giá trị cho các bánh răng trụ dẫn động cũng như truyền động có biên dạng răng phù hợp với thanh răng cơ bản được quy định trong tiêu chuẩn ISO 53. Tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho các răng được ghép với các giá đỡ cơ bản khác có tỷ lệ tiếp xúc ảo nhỏ hơn 2,5. Tiêu chuẩn này không áp dụng để đánh giá các loại hư hỏng trên bề mặt bánh răng ngoài các vết rỗ tế vi.
Trong tiêu chuẩn “ISO 6336-30 Phần 30: Các ví dụ tính toán để áp dụng ISO 6336 phần 1, 2, 3, 5”, các ví dụ đã làm việc chỉ áp dụng các phương pháp gần đúng để xác định các hệ số ảnh hưởng nhất định như hệ số động Kv và các yếu tố phân phối tải KHα, KHβ, v.v. được cung cấp. Quy trình tính toán phân tích đầy đủ được cung cấp ở đây trong các phần được tham chiếu của tiêu chuẩn ISO 6336. Các ví dụ đã thực hiện bao gồm các kỹ thuật và phương pháp phân tích nâng cao hơn không được áp dụng cho tài liệu này. Các phép tính mẫu trình bày trong tiêu chuẩn này được cung cấp để hướng dẫn áp dụng các tiêu chuẩn ISO 6336-1, ISO 6336-2, ISO 6336-3 và ISO 6336-5. Không có giá trị, hệ số an toàn hoặc dữ liệu nào được trình bày đại diện cho tiêu chí được khuyến nghị cho thiết bị thực tế.
Các tính toán mẫu được trình bày trong tiêu chuẩn “ISO 6336-31 Phần 31: Các ví dụ tính toán về khả năng chịu tải của lỗ rỗ vi mô” chỉ nhằm mục đích hướng dẫn áp dụng thông số kỹ thuật ISO/TS 6336-22. Khi thực hiện quy trình này, không có giá trị hoặc dữ liệu nào được trình bày sẽ được sử dụng làm phụ cấp vật liệu hoặc chất bôi trơn hoặc khuyến nghị về hình học vi mô trong các ứng dụng thực tế. Các thông số yêu cầu và giá trị độ dày màng cho phép phải được xác định cho một ứng dụng cụ thể theo quy trình được xác định trong tiêu chuẩn ISO 6336-22.