8.3 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)ZL,ZV,ZR
齒面間的潤(rùn)滑油膜影響齒面承載能力,影響齒面間潤(rùn)滑油膜狀況的因素有:
潤(rùn)滑區(qū)的油粘度——其影響用潤(rùn)滑劑系數(shù)ZL來考慮;
相嚙面間的相對(duì)速度——其影響用速度系數(shù)ZV來考慮;
齒面粗糙度———其影響用粗糙度系數(shù)ZR來考慮。
影響齒面間潤(rùn)滑油膜狀況的還有齒面載荷和齒面相對(duì)曲率半徑等。
確定潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)數(shù)值的理想方法是總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)或用具有可類比的尺寸、材料、潤(rùn)滑劑及運(yùn)行條件的齒輪箱實(shí)驗(yàn)。當(dāng)采用與設(shè)計(jì)的齒輪完全相同的參數(shù)、材料和條件實(shí)驗(yàn)決定其承載能力或壽命系數(shù)時(shí),應(yīng)取潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)ZL,ZV,ZR的值均等于1.0。
當(dāng)無(wú)合適的上述實(shí)驗(yàn)或以驗(yàn)數(shù)據(jù)可用時(shí),可按本標(biāo)準(zhǔn)的一般方法或簡(jiǎn)化方法確定潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)值。
8.3.1一般方法
對(duì)持久強(qiáng)度設(shè)計(jì),ZL,ZV,ZR可由公式(235),(237),(239)分別計(jì)算或由圖29、圖30、圖31分別查取。對(duì)靜強(qiáng)度,取ZL=ZV=ZR=1.0。對(duì)于循環(huán)次數(shù)小于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)Nc的有限壽命設(shè)計(jì),ZL,ZV,ZR值由式(235),(237),(239)得到的持久強(qiáng)度時(shí)的值(即NL=Nc時(shí))和靜強(qiáng)度時(shí)的值(此時(shí)ZL=ZV=ZR=1.0)按公式(233a)至(233c)相應(yīng)計(jì)算:
上述各式中,不同材料的N0,NC值見表25;Kn是與N0,NC值有關(guān)的常數(shù)。
Kn=1g(N0/NC)…………………………………………………(234)
對(duì)結(jié)構(gòu)鋼;調(diào)質(zhì)鋼;球墨鑄鐵(珠光體、貝氏體);珠光體可鍛鑄鐵;滲碳淬火鋼;感應(yīng)淬火或火陷淬火的鋼、球墨鑄鐵
Kn=-3.222(允許一定點(diǎn)蝕)
Kn=-2.699(不允許點(diǎn)蝕)
對(duì)可鍛鑄鐵;球墨鑄鐵(鐵素體);滲氮處理的滲氮鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼;氮碳共滲的調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼。
Kn=-1.301
8.3.1.1 潤(rùn)滑劑系數(shù)ZL
式中:CZL——系數(shù)。在850N/mm2≤σHlim≤在1200N/mm2范圍內(nèi),CZL可由式(236)算得。當(dāng)σHlim<850 N/mm2時(shí)取CZL =0.83;當(dāng)σHlim≥1200 N/mm2時(shí)取CZL =0.91。
V50——在50℃時(shí)潤(rùn)滑油的名義運(yùn)動(dòng)粘度,mm2/s(cSt);
V40——在40℃時(shí)潤(rùn)滑油的名義運(yùn)動(dòng)粘度,mm2/s(cSt)。
式(235),(236)及圖29適用于礦物油(加或不加添加劑)。應(yīng)用某些具有較小摩擦系數(shù)的合成油時(shí),對(duì)于滲碳鋼齒輪ZL應(yīng)乘以系數(shù)1.1,對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼齒輪應(yīng)乘以系數(shù)1.4。
ZL對(duì)靜強(qiáng)度幾乎沒有影響,因此靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可取ZL=1.0。
8.3.1.2 速度系數(shù)ZV
速度系數(shù)ZV按式(237)計(jì)算或按圖30查取。
式中:CZV——系數(shù)。在850N/mm2≤σHlim≤在1200N/mm2范圍內(nèi),CZV可由式(238)算得。當(dāng)σHlim<850 N/mm2時(shí)以850 N/mm2計(jì);當(dāng)σHlim≥1200 N/mm2時(shí)以1200 N/mm2計(jì)。
V——節(jié)點(diǎn)線速度,m/s。
ZV對(duì)靜強(qiáng)度幾乎沒有影響,因此靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可取=1.0。
8.3.1.3 粗糙度系數(shù)ZR
當(dāng)所計(jì)算的齒輪要求持久壽命時(shí)(NL>2×106~5×107,視材料而異,見8.2,ZR可由式(239)計(jì)算得出,或由圖31查得。
式中:CZR——系數(shù)。在σHlim<850N/mm2時(shí),CZF =0.15,當(dāng)σHlim>在1200N/mm2時(shí),當(dāng)CZF=0.08。在850 N/mm2≤σHlim≤1200 N/mm2范圍內(nèi),CZR可由式(240)算得。
CZR =0.32-0.0002σHlim…………………………………………………(240)
RZ10——相對(duì)(峰-谷)平均粗糙度。
RZ1,RZ2——小齒輪及大齒輪的齒面微觀不平度10點(diǎn)高度5)(5)若粗糙度以Ra值(Ra=CLA值,=AA值)給出,則可近似取Rz≈6Ra。),μm。如經(jīng)事先跑合,則RZ1,RZ2應(yīng)為跑合后的數(shù)值;
ρred——節(jié)點(diǎn)處誘導(dǎo)曲率半徑,mm;ρred =ρ1ρ2(ρ1±ρ2)。式中“+”用于外外嚙合,“-”用于內(nèi)嚙合,ρ1, ρ2分別為小輪及大輪節(jié)點(diǎn)處曲率半徑;對(duì)于小齒輪-齒條嚙合,ρred =ρ1;ρ1,2=0.5db1,2tan a't,式中db基圓半徑。
ZR對(duì)靜強(qiáng)度幾乎沒有影響,因此靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可取ZR=1.0。
8.3.2 簡(jiǎn)化方法
ZL,ZV,ZR的乘積在持久強(qiáng)度和靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)由表27查得。對(duì)于應(yīng)力循環(huán)次NL小于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)NC的有限壽命設(shè)計(jì),(ZLZVZR)值由其持久強(qiáng)度(NL≥NC)和靜強(qiáng)度(NL≤NC)時(shí)的值參照式(233a)~(233c)插值確定。
表27簡(jiǎn)化計(jì)算的(ZLZVZR)值
計(jì)算類型 |
加工工藝及齒面粗糙度RZ10 |
(ZLZVZR)
N0 NC |
持久強(qiáng)度
(NL≥NC) |
RZ10>4μm經(jīng)展成法滾、插或刨削加工的齒輪副 |
0.85 |
研、磨或剃齒的齒輪副(RZ10>4μm);滾、插
、研磨的齒輪與RZ10≤4μm的磨或剃齒輪嚙合 |
0.92 |
RZ10<4μm的磨削或剃的齒輪副 |
1.00 |
靜強(qiáng)度
(NL≤NC) |
各種加工方法 |
1.00 |