GB T 3480.5-2008 直齿轮和斜齿轮承载能力计算.第5部分 材料的强度和质量.pdf
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1、ICS 21200J 17 语雷中华人民共和国国家标准GBT 34805-2008ISO 6336-5:2003代替GBT 8539-2000直齿轮和斜齿轮承载能力计算第5部分:材料的强度和质量Calculation of load capacity of spur and helical gearsPart 5:Strength and quality of materials2008-12-04发布(IS0 63365:2003,IDT)2009060 1实施宰瞀徽鬻瓣警建警赞星发布中国国家标准化管理委员会仪1”目 次前言1 范围2规范性引用文件3术语,定义和符号4接触疲劳极限和许用弯陆疲
2、劳极限的确定方法5 B法的接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限值6材料质量及热处理工艺要求附录A(规范性附录) 调质齿轮控制截面尺寸的确定附录B(资料性附录) 硬度值换算表一附录c(资料性附录) 表面硬度锉刀检测法参考文献GBT 34805-2008ISO 63366:2003,000M勰孔驼刖 罱GBT 34805-2008ISO 6336-5:2003GBT 3480(直齿轮和斜齿轮承载能力计算包括下列5部分:第1部分:基本原理、概述和通用影响系数;第2部分:齿面接触疲劳强度(点蚀)计算;第3部分:齿根弯曲强度计算;第5部分:材料的强度和质量;第6部分:变载荷条件下的使用寿命计算。本部分是GBT
3、 3480的第5部分。本部分等同采用ISO 63365:2003750,当白亮层厚度超过10”m时,由于脆性,唧z会减低。要求有合适的硬化层深度,见563。a)氮化钢;调质后气体渗氮ogEZ一,一i棠: 洲 ,寸 瑟 窿 漆; 。 =0 0 。_一0;羊5 m。必、 -0】 、 、,、 y l】l 2 3 4 5 6 T 8 10 20 40法向模数m。mm图17接触强度的最佳硬化层深度推荐值Eht。和综合考虑弯曲强度和接触强度的最大硬化层深度Ehfb) 防止断齿失效的硬化层深度推荐值EhtFop。:EhtFop。是磨齿后在许用弯曲应力下能达到持久寿命的最佳硬化层深度,检测位置在齿宽中部齿根圆
4、角处30。切线(外齿时)或60。切线(内齿时)的垂直方向上。EAtF。:=(0102)m。 (3)c) 防止齿面剥落的硬化层深度推荐值Eht。:Eht。是磨齿后分度圆上基于接触载荷引起的最大剪应力深度而确定的最小有效硬化层深度。注:对于齿面剥落,目前尚无标准计算方法。 胁c=鲁署毫式中:d。,小轮节圆直径;端面节圆压力角;UH一66 000 Nram2(对于MQ和ME质量等级);UH一44 000 Nram2(对于ML质量等级)。d) 有效硬化层深度最小极限值和最大极限值:Eht一是磨齿后分度圆上的有效硬化层深度值(见图17):EhtO3 mmEht O4拼。(6 ram)。563氮化齿轮的硬
5、化层深度4a) 有效氮化层深度推荐值Nht(见图18):2)56的数据不适用于锥齿轮;3)硬化层深度的定义见表5第9项。4)氮化层深度的定义参阅表7第7项。i,8l瓣善羚黛。1。5GBT 34805-2008IS0 6336-5:2003、If “ 气、。 、 伊。 沁 )7 l 2 3 4 5 6 8 10 20 40模数mm图18氮化层深度推荐值Nhtb) 防止齿面剥落的氮化层深度推荐值Nhtc:Nhtc是指氮化齿轮硬化层深度的最小值,是基于接触载荷引起的最大剪切应力深度。如果Nhtc值小于图18中的氮化层深度Nht贝6采用图18中所示的最小值。注:对于齿面剥落,目前尚无标准计算方法。 一
6、等发赭式中:Uc心部硬度系数(见图19)。b妊雌越醋胎o-(5)曲线号j 。 u。亏。+撕H+。2+。4;3 d1 31 5 46010 2 8 2911 6010 68 658 57610 5 2 080 61 610 o卜一1 773 498-10 2 2 577 36010 92 009 680-10 23 24 7 71 010 2 4 474 03710 98 094 566】0 2 一S221 78210 5 】139 69110 8 ,2一般设计下部用于高质量材料,800 1 000 1 200 l 400 1 600接触应力4H(Nram2)图19氮化齿轮的心部硬度系数【,。6
7、2846284628655444332221iOC-BT 34805-2008IS0 6336-5:20036材料质量及热处理工艺要求61一般原则图1图16中所示的ML、MQ和ME三个材料质量等级是按B5确定的疲劳极限值来区分的,见43、52和53。ML表示对齿轮加工过程中材料质量及热处理工艺的一般要求。MQ表示对有经验的制造者在通常成本下可达到的质量等级。ME表示必须具有高可靠度的制造过程控制才能达到的等级。注:本标准中的疲劳极限图不允许外延。通常,采用特殊质量的材料,如用真空感应冶炼(VIM)和真空电弧重熔(VAR)冶炼的材料来保证高可靠性或高承载能力。采用常规焊接工艺拼焊齿轮,拼焊后需经
8、消除应力处理。6264所给出的内容已经过实用验证,可用作指导性文件。当采用这些疲劳极限值时,材料等级的各项要求应该保证”。当然根据各自的经验,制造者也可采用其他的方法或数据。齿轮供需双方对细节应达成协议,尤其是对于大型齿轮。82正火低碳钢或铸钢、无合金元素的普通碳钢(见图1、图2)由于这些钢材对化学成分不作规定,冶炼方法也不明确,因此MQ线位于强度下限(ML线,即MQML)。正火低碳钢只用于轻载齿轮和不重要的齿轮。当钢材可达到高质量要求或经过实用验证时,亦可采用ME线数据。63可锻铸铁(见图3、图4)热处理工艺控制得当时,可得到高质量材料;但是由于这种材料通常用于小型轻载齿轮,从可靠性考虑,M
9、Q线位于下限(ML线),若经过实践验证,也可采用ME线数据。64其他材料(见图5图16)其他材料的质量及热处理工艺要求列于表2表8。表2铸铁材料(灰铸铁和球墨铸铁)灰口铸铁(图3、图4) 球墨铸铁(图3、图4)序号 项 目ML,MQ ME ML,MQ ME100检验 100检验1 化学成分 不检验 不检验提交铸造合格证 提交铸造合格证2 冶炼 不规定 电炉或相当设备 不规定 电炉或相当设备按IS010474标准检验吒(吼2),吼、岛、妒;吼值,针对同炉号独立 由铸锭切割代表性试3 力学性能 只提供HBW值 只提供HBW值的试样做检验报告 样,切割前同炉热处理;靠近实际轮齿部位检验HBW石墨形态
10、 规定但不必检验 限制 不检验 限制4 不规定(对于灰铸铁,基体组织 铁素体含量一5 不规定铁素体含量15)185)调质锻钢的许用应力经过修正,GBT 8539 2000中存在的MX材料等级已由ME线代替。6)选材时可参照ISO 6831,ISO 683 9,ISO 68310或IsO 68311推荐资料或相关国家标准规定表2(续)GBT 34805-2008IS0 6336-5:2003灰口铸铁(图3、图4) 球墨铸铁(图3,图4)序号 项 目ML,MQ ME ML,MQ ME检验气孔、裂纹、砂眼、 检验气孔、裂纹、砂眼、5 内部缩孔(裂纹) 不检验 不检验限制缺陷 限制缺陷推荐(50053
11、0) 推荐(500560)6 消除应力 不规定 2 h,对灰口合金铸铁 不规定2 h(530560)2 h在轮齿部位不允许补焊,其他部位只能在认 在轮齿部位不允许补焊,其他部位只能在认7 补焊可工艺下进行。 可工艺下进行。不允许有裂纹,100供需双方同意时做着 经磁粉或着色渗透探8 表面裂纹 不检验 不检验色渗透探伤 伤,大批量产品可抽样检查表3非表面硬化调质钢(锻造或轧制)(图5、图6)序号 项 目 ML MQ ME1 化学成分“。 不检验 100跟踪原始锻件,按ISO 10474标准,提供检验报告热处理后力学 建议,提供HBW值按ISO 10474对同炉号切割试样检验吒(ao。)、和乒;试
12、样同2 HBW值 和力学性能或淬透 工件一同热处理,全部工件须检验表面硬度HBW,也可按供性能性数据 需双方协议进行;关键截面实例列于附录A钢材在钢包中脱氧及精炼,并应经过真空脱气;浇铸过程应有防氧化措施,经用户同意,钢在熔炼时最多可加钙15ppm(15卜gg);最大氧含量25 ppm(25*gg),按GBT 10561方法B检验区纯度,检验面积近200 mE1。,下表为夹杂当虽尺寸允按GBT 10561 许值,按ISO 10474提供检验报告3 不规定检验材料纯度 A B C D细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系MQ 30 30 25 15 25 l 5 20 15ME 3o 2
13、0 25 15 1 o 10 1 5 1 o按IsO 643检验4 不规定 细晶粒,以5级或更细晶粒为主,按ISO 10474提交检验报告晶粒度5 无损检测锻后检测,按ISO 10474提交报告,对于大直径工件,建议在切齿前检查缺陷,按超声波检测(粗 ASTM A388中背反射或参考块8 0400,32 mm平底孔进行探伤(GBT13304);5 1 不规定加工后) 探伤时由外圆至中径360。扫描,不指定距离大小的修正曲线(单点DAC);在保证同等质量前提下允许采用供需双方协议的检测方法表面裂纹检测 不允许存在锻造或淬火裂纹按不允许存在锻造及淬火裂纹,磨削齿轮应检查表面裂5 2 (喷丸前精加工
14、 ASTM E1444进行荧光磁粉或着色纹,按ASTM E1444进行,检查方法由供需双方协商后) 检验6 锻造比4 不规定 至少3倍19GBT 34805-2008IS0 63365:2003表3(续)序号 项 目 ML MQ ME不规定,对于强度大于800 Nram2(硬 最低回火温度480,齿根硬度应满足图样要求;轮缘部位显7 显微组织 不规定度240HBW)的齿轮 微组织应以回火马氏体为主。要经淬火和回火注:采纳本表数据时,建议大轮、小轮硬度差不大于40HV。8见第6章脚注8。o 0以下工作的齿轮:考虑低温夏比(冲击)性能的要求;考虑断口形貌转化温度或无塑性转变温度性能的要求;考虑采用
15、高镍合金钢;考虑将碳含量降至04以下;考虑用加热元件提高润滑剂温度。材料纯度检验只针对切齿部位,位于最终齿顶圆下2倍齿高以上的深度。对于外齿轮,齿坯的这段区域通常不超过半径的25。o只针对由铸锭锻件对于连铸材料,最小锻造比为5:1。在齿轮截面上,至12齿高深处的显微组织以回火马氏体为主,允许混有少量共析铁索体、上贝氏体、细小珠光体,不允许存在未溶块状铁素体。对于控制截面一250 mm的齿轮,非马氏体相变产物不可超过10,控制截面250 mm的齿轮,不可超过20。表4非表面硬化调质铸钢(图7、图8)序号 项 目 ML,MQ ME1 化学成分 不检验 100跟踪原始铸件,按ISO 10474提交报
16、告检验吒(ao:)、巩、赴、曲,100跟踪原始铸件,接IS010474提交2 热处理后的力学性能 HBW报告;检验HBW;可按供需双方协议进行5级或更细晶粒,按ISO 10474提交报告;可按供需双方协议3 按IsO 643晶粒度 不规定进行4 无损检测只检查轮齿及齿根部位,按ISO 10474提交报告,推荐但不要求,按ISO 9443超声波检 对于大直径工件,在切齿前检查发裂;按ASTM A609采用4 1 不规定 32 mm平底孔法,合格标准:I区(外圆至齿根以下25 mm处)查(粗车状态)为I级,区(轮缘其余部位)为2级,或采用背反射法的相当标准表面裂纹检测(喷丸 不允许存在裂纹,按AS
17、TM E1444标准i00经磁粉或着色渗透探伤检查,对于大批量42前精加工状态) 产品可抽查5 焊补 可按规定工艺进行 只允许在热处理前的粗车状态进行,切齿后不能焊补注:当铸钢件质量达到锻钢件(锻造或轧制)质量标准时,对与锻钢小齿轮配对的铸钢齿轮,也可采用锻钢的许用应力值计算其承载能力,但这种情况须经试验数据或应用实例验证。锻钢纯度及锻造比标准不可用于铸钢,夹杂物含量与形状应控制为以球状硫化锰夹杂物(I型)为主,但不允许存在晶界硫化锰夹杂物(型)。GBT 34805-2008ISO 6336-5:2003表5渗碳钢(锻造或轧制)(图9、图10)序号 项 目 ML MQ ME1 化学成分4 不检
18、验 100跟踪原始铸件,按 对同一钢坯切割试样检验,按2 端淬淬透性(按GBT 825) 不检验 ISO 10474提交报告 ISO 10474提交报告钢材在钢包中脱氧及精炼处理,并经真空脱气浇铸过程应有防氧化措施,经用户同意,钢在熔炼时最多可加钙15 ppm(15 ugg);最大氧含量25 ppm(25 u8g),按GBT 10561方法B检验区纯度,检验面积近200 mm2,允许采用满足相当洁净度的其他规范,按ISO 10474提交报告;下表为夹杂当量3 纯度及冶炼。 不规定 尺寸允许值A B C D细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系MQ 30 3、0 25 15 25 15
19、2 0 1 5ME 30 20 25 15 10 10 15 104 锻造比 不规定 至少3倍5 晶粒度按ISO 643 不规定 细晶粒,以5级或更细组织为主,按ISO 10474提交检验报告推荐,对于大直径工件在切齿要求,五件以上产品可抽查前检查缺陷粗加工状态超声波探伤, 按ASTM A388中背反射或参考块8-0400检测;32 Film平底6 不规定ASTM A388 孔进行探伤(GBT 13304);探伤时由外圆至中径360。扫描,不指定距离大小的修正曲线(单点DAC),在保证同等质量前提下允许采用供需双方协议的检测方法7 表面硬度工件代表性表面硬度。(见附录B:最低55HRC (58
20、64)HRC或(600800)71 或600HV, (5864)HRC或(660800) HV,同炉热处理件数5时全维一洛氏硬度换算) HV,抽查 部检查,否则抽查,检查方法抽查要与工件尺寸相称模数12 mm时齿宽中部齿根区 满足图样要求,抽查代表性满足图样要求,每件小齿轮或72 不规定 大齿轮均须检验,或检查代表域的表面硬度6 试样性试棒心部硬度(测量位置:齿宽中部处 检验但齿根30。切线的法向上,深度为5 不规定 25HRC,按淬透性曲线计算 30HRC检查工件或按658倍硬化层深,但不小于1倍模 21HRC 或按65检查代表性试棒 检查代表性试棒数),或按65检查代表性试棒 以上按GBT
21、 9450检查精加工态硬化有效硬化层深度是指表面到550HV或52HRC硬度处的距离;层深度,按65检查代表性试棒9 最小值和最大值应在图纸上标出,在规定硬化层深度时,应注意到对于弯曲或在齿宽中部位于齿顶圆以下的强度和接触强度的最佳值是不一样的。齿顶高上检查各种显微组织检查均可按65检查中代表性试棒,这种检查对10MQ任选,对ME必须检查(对ML不要求)21GBT 34805-20081S0 6336-5:2003表5(续)序号 项 目 ML MQ ME合金元素总含量15时,建议为(o710)C,合金元10 1 表面含碳量限制 不规定素总含量15时,建议为(o65o90)c表层显微组织,比较理
22、想的显微 推荐,要求,102 不规定 代表性试棒中以细针状马氏 代表性试棒中为细针状马组织中贝氏体含量小于10体为主 氏体齿根以外部位表层01 mm范围103 内的硬度降低(由于脱碳、残余奥 不规定 对于工件或代表性试棒,硬度降低不超过40HV氏体及非马氏体组织)按图20a)允许有半连续 按图20b)允许不连续的碳化状碳化物网; 物,所有碳化物长度不超过 按图20c)允许弥散状碳化物,104 碳化物析出如果需要,在 002 ram(如果需要,在代表 按6 5检查代表性试棒代表性试棒 性试棒上检查)上检查按65检查代表性试棒,25检查随炉试样,25以下 以下且细小弥散10,5 金相法检查残余奥氏
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