一、主題(ti)内容(rong)與适(shi)用(yong)範圍
本(ben)标準(zhun)規定(ding)了測(ce)定漸開線(xian)圓柱(zhu)齒輪接觸(chu)疲勞(lao)強(qiang)度的試驗方法(fa)，以确定(ding)齒輪(lun)接(jie)觸承載能(neng)力(li)所需(xu)的基(ji)礎數(shu)據(ju)。
本标準适(shi)用(yong)于鋼(gang)、鑄鐵制造的漸(jian)開線(xian)圓(yuan)柱齒輪(lun)由齒面點蝕損(sun)傷而失效(xiao)的試(shi)驗。其(qi)它金(jin)屬齒(chi)輪的接觸疲勞(lao)強度(du)試驗(yan)可參照(zhao)使用(yong)。
二(er)、引用标準(zhun)
gb1356 漸開線(xian)圓(yuan)柱齒(chi)輪基本齒廓
gb3480 漸(jian)開線圓柱(zhu)齒輪承載(zai)能力(li)計算(suan)方法(fa)
gb8539 齒輪材料及熱(re)處理質量檢驗的一般規(gui)定
gb10095 漸開線(xian)圓柱(zhu)齒輪(lun)精度
zbj17003 工業齒輪潤滑(hua)油選用(yong)方法
三(san)、主(zhu)要代号(hao)
本标準中主要(yao)代号、意義(yi)及單位見(jian)表1。
表1
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代(dai)号 |
意義(yi) |
單位(wei) |
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as asw a1t a2t a1tw a2tw a b c c′ d1 ft k ka khα kv m |
試驗(yan)齒輪單個齒面上點(dian)蝕面積(ji)之和(he) 試驗齒輪單個齒面的工(gong)作表面(mian)積 試驗齒輪副主(zhu)動(dong)輪全部點蝕面積之(zhi)和 試(shi)驗齒輪副(fu)被動(dong)輪全(quan)部點(dian)蝕面(mian)積之(zhi)和 試(shi)驗齒(chi)輪副(fu)主動輪各(ge)齒工(gong)作(zuo)表(biao)面(mian)積之和 試驗齒輪(lun)副被(bei)動(dong)輪(lun)各齒(chi)工作表面積之(zhi)和 試驗齒輪箱(xiang)中心(xin)距 工作齒(chi)寬 威布爾分布函數(shu)的尺度參數 s-n 曲線方(fang)程常(chang)數 修正後的s-n曲(qu)線方程常數(shu) 試(shi)驗齒輪小輪分(fen)度圓直(zhi)徑 端面内分(fen)度圓周上(shang)的各義(yi)切(qie)向力(li) 威布爾分布函(han)數的形狀參數(shu) 使用(yong)系數 接觸(chu)強度計(ji)算的齒(chi)間(jian)載荷分(fen)布系(xi)數 動載系數 齒(chi)輪模數 s-n 曲線方(fang)程指數 |
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
zβ zε σhlim σho σh σlnn σn σnj μlnn μn η Δfp Δfβ Δff Δfpb |
修(xiu)正後(hou)的s-n曲(qu)線(xian)方程指(zhi)數 應力(li)循環次(ci)數 試(shi)驗點(dian)總數(shu) 齒輪(lun)接觸(chu)疲勞區上臨界(jie)點的(de)循環次數 試驗齒(chi)輪齒面應力(li)循環次(ci)數 齒面應力(li)循(xun)環(huan)基數(shu) 可靠度(du) 單齒點(dian)蝕面積率 齒輪(lun)副點蝕面(mian)積率 微觀不平度10點(dian)高度(du) 試驗(yan)有越(yue)出點(dian)時(shi)的失效(xiao)試驗(yan)點數 應力(li) 實測(ce)試驗(yan)齒輪(lun)箱輸入轉矩的平均值 實測試(shi)驗齒輪箱輸入轉矩(ju)的(de)最大值(zhi) 實測試(shi)驗(yan)齒輪箱輸出轉矩的平均值 齒(chi)數比(bi) 彈性(xing)系(xi)數 節點(dian)區域系數 潤滑油系數(shu) 粗糙度(du)系數 速度(du)系(xi)數
接(jie)觸強度(du)計算(suan)的尺寸系(xi)數 接觸強(qiang)度計(ji)算的(de)螺旋角系(xi)數 接觸強度計(ji)算的重(zhong)合度系(xi)數 gb3480 的試(shi)驗齒輪(lun)接(jie)觸疲勞極限(xian) 循環次(ci)數爲5×107 時的r-s-n曲線應力計算值 試驗(yan)齒輪(lun)齒面(mian)接觸(chu)應力(li) 對數正态分布(bu)函數的母體對(dui)數标準差(cha) 正态(tai)分布(bu)函數的母(mu)體标準差 循環(huan)數爲(wei)n1 時r-s-n曲(qu)線應(ying)力計算值 對數(shu)正态分布函數(shu)的母體平均值(zhi) 正态分布(bu)函數(shu)的母體平(ping)均值(zhi) 試驗齒輪箱(xiang)效率 齒距累(lei)積誤(wu)碼差 齒(chi)向誤差(cha) 齒形(xing)誤差(cha) 基節(jie)偏(pian)差 |
% % μm n/mm2 n·m n·m n·m
n/mm2 n/mm2 n/mm2 % μm μm μm μm |
四、試(shi)驗方(fang)法
确定齒輪接(jie)觸疲勞強度應(ying)在(zai)齒輪(lun)試驗機(ji)上進行試驗齒(chi)輪的(de)負荷(he)運轉試驗。當(dang)齒面出(chu)現接觸疲勞失效或齒面應力(li)循環次數(shu)達到(dao)規定(ding)的循(xun)環基(ji)數n。而未失(shi)效時（以下(xia)簡(jian)稱“越出”），試驗終(zhong)止并獲(huo)得齒(chi)面在(zai)試驗應力下(xia)的一個(ge)壽命數(shu)據。當試(shi)驗齒輪及試驗(yan)過程均無異常(chang)時，通常将(jiang)該(gai)數據稱爲“試驗點(dian)”。根據不(bu)同(tong)的試(shi)驗目(mu)的，選擇小列不同的試驗(yan)點的(de)組合，經試(shi)驗數據的(de)統計處理(li)，确(que)定試驗(yan)齒輪的接觸疲(pi)勞(lao)特性曲線及(ji)接觸疲勞(lao)極限應力。
（1） 常規(gui)成組法
常規成(cheng)組法(fa)用于測定試驗(yan)齒輪(lun)的可靠度-應力(li)-壽命曲線（即r-s-n曲(qu)線），求(qiu)出試驗齒(chi)輪的(de)接觸疲勞(lao)極限應力。
試驗(yan)時取4～5個應(ying)力級，每個應力(li)級不少(shao)于5個試(shi)驗點(dian)（不包括越出點）。最高(gao)應力(li)有中的各試驗(yan)點的齒面應力循環次數不少(shao)于1×106 。最高應(ying)力級與次高(gao)應力級(ji)的應力間隔爲(wei)總試驗應力範(fan)圍的40%～50%，随着應力的降低，應力間(jian)隔逐漸減(jian)少。最低應(ying)力(li)級至少有一(yi)個試(shi)驗點越出。
（2） 少試(shi)驗點組合法
少(shao)試驗(yan)點組(zu)合法通常(chang)用于(yu)測定s-n曲線或僅(jin)測定極限應力。
試(shi)驗時試(shi)驗點總(zong)數爲7～16個(ge)。測定s-n曲線時，應(ying)力級爲4～10個，每個(ge)應力級取1～4個試(shi)驗點。
測定(ding)極限應力時可(ke)采用升降法(fa)。
采用正交法進行對比試驗(yan)時，每(mei)個對比因(yin)素至少有3個試(shi)驗點(dian)。
五、試(shi)驗條件及(ji)試驗(yan)齒輪(lun)
（1） 齒輪(lun)接觸疲勞強度試(shi)驗(yan)按下述規(gui)定的試驗條件和試(shi)驗齒輪進(jin)行（對比(bi)試(shi)驗的研究(jiu)對象(xiang)除外(wai)），上(shang)此可确(que)定試(shi)驗齒(chi)輪的接觸疲勞極限應力(li)σhlim。
1、 試驗條件(jian)
a、 試驗(yan)機
試驗應使用(yong)功率流(liu)封閉式結構的齒輪試(shi)驗機(ji)，試驗(yan)機的(de)性能校核見表(biao)a（補充件(jian)）。試驗機(ji)的中心距一(yi)般(ban)爲90～150mm，試驗齒輪線速度爲(wei)8～16m/s。試驗機(ji)的精度應(ying)不低于試(shi)驗齒輪所(suo)要求的精(jing)度，試(shi)驗機(ji)應(ying)具有以(yi)下基本(ben)功能：
a. 齒輪斷齒時(shi)自動停機(ji)；
b. 有保證(zheng)齒輪良好潤滑的(de)循環噴油潤滑系統；
c. 有潤滑油(you)油(you)墨度(du)控制裝(zhuang)置，回油溫度控制在(zai)60℃以下(xia)；
d. 有循(xun)環(huan)次數記(ji)錄裝(zhuang)置，其記錄誤差不大(da)于±0.1%。
5.1.1 .2 潤滑(hua)油
按zb j17 003進行(hang)潤滑油(you)的選擇的保養(yang)。一般情(qing)況(kuang)下試(shi)驗機連續(xu)運轉(zhuan)三個月應(ying)進行潤滑油(you)的(de)取樣(yang)檢查。
b、 試驗(yan)齒輪
試驗齒(chi)輪模數的選(xuan)擇應(ying)保證在(zai)試(shi)驗中不出(chu)現彎曲疲勞(lao)斷齒，通(tong)常取(qu)m=3～8mm。螺旋角β=0°,齒(chi)數比u=1.2～1.5(小齒(chi)輪爲(wei)主動輪(lun))，試驗(yan)齒輪副材料相同(tong)，工作齒寬b＞0.05a（中心(xin)距，mm），表面(mian)粗糙度rz =2～5μm，精度(du)爲gb10095的(de)4～6級，基本齒廓(kuo)應符(fu)合(he)gb1356的規定。
試(shi)驗齒(chi)輪的材料(liao)、熱處(chu)理及(ji)加工(gong)檢測見附錄b（補(bu)充件）。
2、 齒(chi)輪接觸疲勞強度(du)試驗也(ye)可在試驗條(tiao)件和試驗(yan)齒(chi)輪參數與産(chan)品齒輪工況和(he)參數一(yi)緻(zhi)或相(xiang)近的條件(jian)下進(jin)行。
六、接觸(chu)疲勞(lao)失效判據(ju)
一、失效(xiao)判别方法(fa)
齒(chi)輪接觸疲勞強(qiang)度試(shi)驗是以齒(chi)面點蝕損傷程(cheng)度作爲接觸疲勞失效的判據(ju)。判别方法有以(yi)下兩種(zhong)：
a. 單齒點(dian)蝕(shi)面積率(lü)
rs =as /asw ………………………… （1）
式中(zhong)：rs ——單齒點蝕(shi)面積(ji)率，%；
as —— 試(shi)驗齒(chi)輪單(dan)個齒面上(shang)點蝕面積(ji)之和(he)，mm2；
asw —— 試驗齒(chi)輪(lun)單個齒面(mian)的工作表(biao)面積，mm2。
b. 齒(chi)輪(lun)副點(dian)蝕面積率
rt =a1t /a1tw +a2t /a2tw ………………………… （2）
式中：rt ——齒輪(lun)副點蝕面(mian)積率，%；
a1t —— 試驗(yan)齒輪(lun)副主動輪全部點蝕面積(ji)之和(he)，mm2；
a2t —— 試驗(yan)齒輪(lun)副被動輪(lun)全部點蝕面積之和(he)，mm2；
a1tw —— 試驗齒輪(lun)副主動(dong)輪各齒(chi)工作表面積之(zhi)和，mm2；
a2tw —— 試驗齒輪副(fu)被(bei)動(dong)輪各(ge)齒工(gong)作表面積之和，mm2.
二、失(shi)效判别準則
1、 非(fei)表面(mian)硬化(hua)齒輪(lun)，點蝕(shi)一般(ban)總是在所(suo)有齒面上(shang)出(chu)現。當試(shi)驗齒輪(lun)副(fu)的硬度相等(deng)或相近(jin)時，它們的點蝕(shi)損傷極限爲：
rt =2%………………………… （3）
當試驗(yan)齒輪齒輪(lun)副(fu)點(dian)蝕面積率達到(dao)式（3）的(de)點蝕(shi)損傷(shang)極限(xian)時，即(ji)判定該齒(chi)面失效。
2、 表(biao)面(mian)硬化齒輪，包(bao)括滲(shen)碳、滲氮、碳(tan)氮共(gong)滲、火(huo)焰或感應淬火的齒輪，點蝕一(yi)般在少(shao)數(shu)齒上(shang)出現(xian)。它們的點蝕(shi)損(sun)傷極(ji)限爲：
rs =4%……………………………… （4）
或
rt =0.5%………………………… （5）
當(dang)試驗(yan)齒輪點(dian)蝕面積(ji)率達到式(shi)（4）或式（5）的(de)點蝕損(sun)傷極(ji)限時，即判(pan)定該齒(chi)面失效(xiao)。
3、 非表面硬(ying)化的(de)試驗(yan)齒輪(lun)循環(huan)基數n0=5×107。表面(mian)硬化的試驗齒輪循(xun)環基數n0≥5×107。當(dang)齒面應力循環(huan)次數達到(dao)循環(huan)基數n0，而齒面點(dian)蝕損傷速度未(wei)達到點蝕(shi)損傷(shang)極限(xian)時，試驗(yan)停止，判(pan)定該(gai)試驗點越出。
七、試驗步(bu)驟(zhou)
7.1 試驗(yan)前準(zhun)備
7.1.1 按(an)5.1條進(jin)行試驗時(shi)，試驗(yan)前應(ying)按附(fu)錄(lu)a（補(bu)充件(jian)）的規(gui)定進行齒(chi)輪試驗機(ji)的性(xing)能校驗(yan)。
7.1.2 清(qing)洗試驗齒(chi)輪後(hou)目測檢(jian)查，齒面不得有(you)腐(fu)蝕，鏽(xiu)蝕或其它(ta)形式(shi)的損(sun)傷。對(dui)試驗齒輪、輪齒及齒(chi)面進行(hang)編号。
7.1.3 試(shi)驗齒輪安裝後應檢查齒(chi)面接(jie)觸情況，按5.1條進行試(shi)驗時(shi)，試驗機加載至(zhi)試驗(yan)載荷(he)，齒面(mian)沿(yan)工(gong)作齒寬方(fang)向接觸斑點不(bu)小于90%，沿齒高方(fang)向接觸斑(ban)點不(bu)小于80%。
7.2 預備(bei)性試驗(yan)
預(yu)備性試驗(yan)是爲(wei)了确定試(shi)驗的(de)應力(li)級(ji)，一般可(ke)通過(guo)測定(ding)一條(tiao)s-n曲線來估計疲(pi)勞區的應力範(fan)圍和極(ji)限應力(li)，并根據4.1條的要求确(que)定應力級(ji)。
7.3 試驗過程的監(jian)控
7.3.1 試(shi)驗中應經(jing)常檢(jian)查試驗機的運(yun)轉情(qing)況并控制(zhi)油(you)溫。對靜(jing)态加(jia)載的試驗(yan)機應(ying)根據卸載(zai)情況(kuang)确定重(zhong)新加載(zai)的時(shi)間間隔，并作詳細記(ji)錄。
7.3.2 根據試驗齒輪的接觸(chu)應力(li)大小确(que)定齒面檢查(cha)時間間隔(ge)。試驗(yan)初期限可(ke)用10倍(bei)放(fang)大鏡(jing)觀(guan)察齒面，發(fa)現齒(chi)面點蝕(shi)損(sun)傷後(hou)應及(ji)時根據損(sun)傷形貌及(ji)擴展(zhan)趨勢縮短檢查(cha)的時間間隔，以(yi)便準确記錄達(da)到齒(chi)面點(dian)蝕損傷極限時的循(xun)環次數，若檢(jian)查(cha)齒面(mian)時點蝕面(mian)積率已超過點(dian)蝕損傷極(ji)限，則(ze)取該(gai)段時(shi)間隔(ge)的一半作爲(wei)該間隔達(da)到(dao)齒面失效時(shi)的時間(jian)。
7.3.3 對點蝕損傷的(de)形(xing)貌，在齒(chi)面上的位置、該(gai)齒面的齒序号(hao)及應力(li)循(xun)環次(ci)數進(jin)行跟蹤檢(jian)查，并(bing)作描(miao)述和(he)記錄。必要時(shi)進(jin)行複膜(mo)或照相(xiang)。
7.3.4 在(zai)試(shi)驗過(guo)程中，若沒(mei)有出現齒面(mian)點(dian)蝕面(mian)出現(xian)了(le)其(qi)它損傷，如非正(zheng)常磨(mo)損、膠合等，則應(ying)仔細記(ji)錄它們(men)的變化情(qing)況，并(bing)應改善(shan)潤滑條(tiao)件及運轉(zhuan)條件。當出(chu)現(xian)中(zhong)等磨(mo)損、中等(deng)膠合工(gong)出現輪齒斷齒(chi)時，應判爲非(fei)接(jie)觸疲勞失(shi)效，該(gai)數據不(bu)能(neng)作爲(wei)試驗(yan)點(dian)。
7.4 補充試驗點
同一應力級的(de)試驗點做(zuo)完後(hou)應時行分(fen)布檢驗[見(jian)附錄(lu)c（補充(chong)件）]，若分布函數(shu)的線(xian)性相(xiang)關系數不能滿足最小值的(de)要求時(shi)，需補(bu)充試驗點(dian)。
7.5 失效(xiao)分析(xi)
八、試(shi)驗(yan)齒(chi)輪接觸應(ying)力計算
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江蘇省常(chang)州市新北(bei)區尚德路(lu)25号 |
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0312-******* |
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