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圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法第1部分:闪温法胶合温度和安全性(GB/Z6413.1-2003)

Tags: HD螺旋锥齿换向器    发布时间: 2015-06-05
10胶合温度和安全性
10.1 胶合温度
胶合温度是根据所选择的润滑油和齿轮材料的组合可能发生胶合时的接触温度。认为一对齿轮的材料-润滑油-材料系统的胶合温度有一个特定的值,这个值由相同材料-润滑油-材料系统的齿轮试验来确定[36]。
当使用较低添加剂的矿物油时,认为在相当广的范围内胶合温度与工作条件无关。
当使用具有抗胶合或减磨添加剂的矿物油或合成油时,对于不同的材料和工作条件下,胶合温度可能是非恒定值这一特性的确定仍需要一步研究。尤其应注意的是试验条件和实际工作条件或设计条件之间的修正,转换图中(见图1)所显示的特性可能对这种修正的影响很大。
10.2 组织系数
引入经验性的组织系数后,具有较低添加剂矿物润滑油,由齿轮试验确定的胶合温度,可扩展到不同的齿轮钢、热处理或表面处理。
ΘSMT + XWΘflmaxT…………………………………(94)
式中:
ΘMT——试验齿轮的闪温,单位为摄氏度(℃);
ΘflmaxT——试验齿轮的最大闪温,单位为开尔文(K);
XW——组织系数(见表2)。
然而,对于通常的工作条件和使用热弹系数的平均值时,组织系数的这个近似值受所用磨擦因数的方法的限制。如果所使用的方法是考虑磨擦因数和热弹系数的真实值时,则不必再使用组织系数。
表2组织系数
材   料
XW
调质钢
1.00
磷化钢
1.25
镀铜钢
1.50
液体或气体氮化钢
1.50
渗碳淬火钢,奥氏体含量:
——低于平均值
——平均值(10%~20%)
——高于平均值
 
1.15
1.00
0.85
奥氏体钢(不锈钢)
0.45
10.3 瞬时接触时间
试验[37]表明:用抗胶合油润滑时,齿轮的胶合温度受瞬时接触时间的影响。瞬时接触时间是指齿面上的一点暴露在相啮齿的赫兹接触带内的时间。
一对齿面确定的瞬时接触时间tmax为t1和t2中的最大值。
胶合温度ΘS和接触温度之间关系可近似地用图17所示的由两条直线组成的曲线表达。
对于tmax<tC
ΘSSC+XΘXW(tC -tmax)……………………………………………(97)
tmax≥tC
ΘSSC……………………………………………(98)
式中:
ΘSC——较长接触时间的胶合温度,单位为报氏度(℃);
XΘ——胶合温度梯度,单位为开尔文每微秒(K/μs);
XW——组织系数;
tc——曲线变曲处的瞬时接触时间,单位为微秒(μs);
tmax——啮合齿的瞬时接触时间,单位为微秒(μs)。
对于不同的润滑油XΘ和tc可用下列值:
——不加抗胶合添加剂:XΘ=0 K/μs,tc=18μs;
——加抗胶合添加剂:XΘ=18 K/μs,tc=18μs。
圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法第1部分:闪温法胶合温度和安全性
图17 对于加抗胶合添加剂润滑油瞬时接触时间对胶合温度的影响
10.4 齿轮试验的胶合温度
胶合温度可由齿轮试验确定,如Ryder[38],FZG-Ryder[39],FZGL-42[40],FZGA/8.3/90[41]等方法。
试验结果的表达应包括胶合温度和试验条件。如果试验结果用其他方式表达,则应给出关系式,如:
ΘS=80+(0.85+1.4XW)·XL·(SFZG2…………………………………(99)
式中:
XW——组合系数(见表2);
XL——润滑油系数(见式27);
SFZG——FZG A/8.3/90试验的载荷级。这里指的是发生胶合时载荷级。
然而,油有参数变化容易引起SFZG更大的变化,假定在换油间隔期间油稍微有点变质,载荷级的变化通常为±1。因此,计算时间可用比规定载荷级较小的载荷级。
10.5 安全范围
与疲劳损伤的时间较长相比,一次简单的瞬时过载就会引起严重的胶合使齿轮在较矩的时间失效。因此在选择合适的安全范围时,应谨慎考虑,尤其要注意运行时节线速度较高的齿轮。
在较知瞬时接触时间tmax情况下,安全条件是基于胶合温度的增加(ΘS>ΘSC)(见10.3),而瞬时接触温度tmax不应该增加,除非传动功率适当降低。
安全系数定义为:
式中:
ΘS——胶合温度,单位为摄氏底(℃);
ΘBmax——最大接触温度,单位为摄氏底(℃);
Θoil——油温,单位为摄氏底(℃)。
然而,齿轮的实际载荷与确定的接触温度之间的关系很复杂,用温度的任何比值来表达安全系数可能会引起混淆。
因此,除了试验载荷级的说明以外(见10.4节),建议用胶合温度与计算的最大接触温度之间所要求的最小差别(如≥50K)来表达安全概念。
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