GB Z 19414-2003 工业用闭式齿轮传动装置.pdf
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1、ICS 21. 200 J 17 中华人民共和国国家标准GB/Z 19414-2003/ISO/TR 13593: 1999 工业用闭式齿轮传动装Enclosed gear drives for industrial applications 2003-11-25发布中华国家质CISO/TR 13593: 1999 , IDT) 人民共和国监督检验检疫总局2004-06-01实施发布GB/Z 19414一2003/ISO/TR13593: 1999 前言本指导性技术文件为首次制定。本指导性技术文件等同采用JSO/TR3593 :1999(工业用闭式齿轮传动装置X英文版。为便于使用,本指导性技术
2、文件做了下列编辑性修改。一一按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改;一一用小数点44.代替作为小数的逗号,;一一删除了JSO/TR13593: 1999的前言。本指导性技术文件的附录A附录F为资料性附录。本指导性技术文件由中国机械工业联合会提出.本指导性技术文件由全国齿轮标准化技术委员会归口。本指导性技术文件由郑州机械研究所负责起草。本指导性技术文件主要起草人.王琦、张元国、杨星原、陈爱闽、王长路。I GB/Z 19414-2003/IS0/TR 13593: 1999 工业用闭式齿轮传动装置1 范围本指导性技术文件适用于工业用闭式减速装置与增速装置,包括单级或多级传动装置的直齿轮、斜齿轮、人字
3、齿或双斜齿齿轮及它们的组合。本指导性技术文件提供一种比较与选择齿轮传动装置设计的方法。并不意味着保证被组装后的齿轮传动系统的性能.目的是供为有经验的齿轮设计人员在了解类似设计的性能及了解润滑、变形、制造公差、冶金学、残余应力及系统动力学等这些项目影响的基础上能够选择合理的系数值。并非供一般工程人员使用。在闭式轮传动装置的油箱中保持一种可接受的温度对齿轮传动装置的寿命是很关键的。所以,本指导性技术文件不仅考虑了闭式齿轮传动装置的机械功率,而且也考虑了热功率。本指导性技术文件中的计算方法与影响因素限于单级与多级设计的闭式传动,其节线速度不超过35 m/s,小齿轮的转速不超过4500 r/min。在
4、本指导性技术文件中所包含的轮齿计算仅限于齿根弯曲强度和齿面接触强度。本指导性技术文件不包括行星传动设计与应用。效率的详细分析也不在本指导性技术文件范围内。附录A-附录F可用以对某些计算系数作出更详细的分析。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过在本指导性技术文件的引用而构成为本指导性技术文件的条款,凡是注目期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于指导性技术文件。GB/T 3481一1997齿轮轮齿磨损和损伤术语(汕I5010825:
5、 1995) GB/T 8539-2000 齿轮材料及热处理质量检验的一般规定(eqvI50 6336-5: 1996) GB/T 19406-2003 渐开线直齿和斜齿圆柱齿轮承载能力计算方法工业齿轮应用(l509085: 2002 , IDTl J5076:1987滚动轴承额定静载荷150 281: 1990 滚动轴承额定动载荷和额定寿命15 3448: 1992 工业液体润滑剂150蒜皮分级J50 6743-6: 1990 润滑剂、工业润滑油及相关产品(L级)分类第6部分:C组(齿轮)1508579-1 齿轮箱验收规则第1部分z齿轮装置噪声声功率级测定1508579-2 齿轮箱验收规则第
6、2部分验收试验中齿轮装置机械振动测定J50 12925-1 :1 996 润滑剂、工业润滑油与相关产品(L级)C组(齿轮)第1部分:闭式齿轮系统润滑剂规格3代号、术语与定义3. 1 总则在此文中所包含的代号、术语与定义可与其他标准使用的不同。本指导性技术文件的使用者们应该用本文表示的方式查对一下正在使用的这些代号和术语。l GB/Z 19414-2003/ISO/TR 13593: 1999 3.2 代号根据本指导性技术文件的用途,表l中给出了所使用的代号。表1公式中使用的代号代号意义单位首次应用处条目Ac 齿轮传动装置的表面积m 式性的7.4.3 A, 配合施加的载荷N 式(21)5. 6.
7、 3 As 紧固件的应力横截面mm 式(27)5.7.2 a, 用于可靠性的寿命调节系数式(3)5.4.3.3 B, 高度罩数式(41)7.5 Bo 运行时间系数式(41)7. 5 B埠周围温度罩数式(41)7.5 B, 非标准油箱温度1数式(41)7.5 B可周围空气速度系数式(41)7.5 b, 键的宽度mm 式(17)5.6.2 D, 螺纹紧固件的名义直径m町1式(28)5.7.2 d, 轮载的外径mm 式(24)5.6.3 dhi 轮慧的内径mm 式(24)5. 6. 3 d=足最大名义紧固件直径mm 式(3)5.7.2 d,h 轴径m口1式(16)5.6.2 d由轴的外径口1町、式(
8、6)5.5.2 d.hi 轴的内径口1口1式(6)5.5.2 EH 轮章E材料的弹性模量N/mm2 式(23)5.6.3 Es 轴材料的弹性模量N/mm2 式(23)5.6.3 F, 施加的拉伸载荷N 式(31)5.7.4 FM 紧固件的拉伸预加载荷N 式(27)5.7.2 fL 载荷尖峰频率系数式(20)5. 6. 3 h, 键的高度mm 式(16)5. 6. 2 t 实际或最小可能的过盈配合mm 式(23)5.6.3 2 键的数量式(16)5.6.2 KA 使用系数9. 5. 1 9.5.1 K, 连接的刚度系数式(30)5. 7_ 3 K.r 选用l数式(1)4. 5. 3 K., 转矩
9、l数式(29)5. 7. 2 是热传导系数kW/(m K) 式(40)7.4.3 L 轮载的长度m1 式(22)5. 6. 3 L, 在100-nR%可靠性时的修正计算寿命h 式(3)5.4.3.3 L 10 在基丰(90%)可靠性时的计算寿命h 式(3)5.4.3.3 2 GB/Z 19414-2003/ISO/TR 13593: 1999 表1(续代号意Jl. 单位首次应用处条目1, 紧固件的夹紧长度宵1m5. 7. 3 5.7.3 1 键的支承长度R立在1式(16)5. 6. 2 M 弯曲力矩Nm 式(7)5.5.2 MA 紧固件夹紧扭矩Nm 式(29)5. 7. 2 PA 齿轮传动装置
10、的输入功率kW 式(34)7. 4. 1 PB 轴承功率损失kW 式(38)7. 4. 2 PH 铀-载公共接合面的压力N/mm2 式(22)5. 6. 3 p , 与载荷有关的功率损失kW 式(33)7.4.1 PM 齿轮啃合功率损失kW 式(38)7.4.2 P., 最小计算零件功率kW 式(1)4.5.1 PN 与载荷无关的功率损失kW 式(33)7.4.1 P 从动机械或驱动机械的名义功率kW 式(1)4.5.3 P, 汹泵功率损失kW 式(39)7.4.2 PQ 由轮传动装置的热耗散kW 式(32)7. 4. 1 P, 泊密的功率损失kW 式(39)7.4.2 PT 热功率kW 式(
11、37)7.4.1 PThm 修正的应用热功率kW 式(41)7.5 Pv 总的功率损失kW 式(32)7. 4. 1 PWB 轴承的风阻与搅泊的功率损失kW 式(39)7. 4. 2 Pwc 齿轮的风阻与搅泊的功率损失kW 式(39)7.4.2 P, 紧回件的螺纹节距mm 式(28)5. 7. 2 R 可靠性等级% 式(4) 5.4.3.3 R. 键材料的抗拉强度N/mm2 式(18)5.6.2 SFmin 弯曲强度的最小安全矗数9. 5. 1 9. 5. 1 SH.肌接触强度的最小安全系数9.5.1 9.5.1 T 轴的转矩Nm 式(6) 5.5.2 T, 基于T,与T,之间取较小值的许用转
12、矩Nm 5.6.2 5.6.2 Tc 基于许用压应力的许用转矩Nm 式(16)5.6.2 T_. 最大扭矩Nm 式(20)5.6.3 T 最小的计算零件转矩Nm 式(2) 4.5.3 T, 从动机械或驱动机械的名义转矩Nm 式(2) 4. 5. 3 TR 轴载结合面的摩擦扭矩Nm 式(21)5. 6. 3 T, 基于键的许用应力的许用转矩Nm 式(17)5. 6. 2 轴的键槽深度Nm 式(6)5. 6. 2 Y 弯曲强度的寿命系数9. 5. 1 9. 5. 1 3 GB/Z 19414-2003/ISO/TR 13593 ,1999 表1(续代号意义单位首次应用处条目ZNT 接触强度的寿命系
13、数9. 5. 1 9. 5. 1 扭转缺口系数式(10)5. 5. 3 民弯曲缺口系数式(1Z)5. 5. 3 l!. T 温差K 式(40)7. 4. 3 p 载荷分配系数式(16)5. 6. 2 q 传动装置的总效率% 式(36)7. 4. 1 摩擦因数式(22)5.6.3 PH 毅材料的泊松比式(23)5.6.3 (k; 轴材料的泊松比式(23)5.5.3 B 材料抗拉强度N/mm2 式(10)5. 5. 3 a. 轴的计算弯曲应力N/mm2 式(7)5.5.2 M 许用弯曲应力N/mm2 式(12)5.5.3 f 紧固件的计算拉伸应力N/mm2 式。1)5.7.4 ;. 紧固件的许用拉
14、伸应为N/mm2 式(30)5. 7. 3 M 推荐的预加拉伸应力N/mm2 式(2日5.7.2 紧固件0.2%残余量的屈服强度N/mm2 式(26)5.7.2 , 轴的计算扭转应力N/mm2 式(6) 5.5.2 许用扭转应力N/mm2 式(10)5.5.3 许用压应力N/mm2 式(16)5. 6. 2 许用剪切应力N/mm 式(17)5. 6. 2 3.3 术语和定义根据本指导性技术文件的用途应用以下的术语和定义。3. 3. 1 齿轮箱的功率闭式传动装置内,所有静止与旋转零件的总机械功率的额定值由最小的计算零件功率P配确定(最弱的部分.可以由轮齿、轴、螺栓连接、箱体等确定)。3.3.2
15、热功率在不超过规定的油箱温度条件下,闭式齿轮传动装置所能连续传递的最大功率。注该热功率相等于或超过实际运行下的传动功率。当确定热的条件时,不使用选用系数。4 应用和设计依据4. 1 应用限制在本指导性技术文件中所规定的齿轮箱功率是齿轮传动零件的机械承载能力(选用系数,Kl.O)。在某些应用场合.为了适应环境条件的不利影响、传动装置的热承载能力、外加载荷或这些因素的任意组合,必须选择一种具有更大机械功率的齿轮传动装置。4.2 计算系擞本指导性技术文件中的许用应力值是最大许用值。基于经验,在选择本指导性技术文件中的特定系数时容许有一定的活动余地。对于本指导性技术文件中的其他参量系数少数保守的值不应
16、采用。4 GB/Z 19414-2003/ISO/TR 13593: 1999 4.3 冶金方面齿轮受材料条件和质量影响的一些系数规定在GB/T8539中自4.4 系统的分析相连接的旋转零部件系统应该是协调一致的,在规定的运行速度范围内不受临界速度、无论何种原因引起的组振或其他类型的振动的影响。除非在购货协议中协商一致外,闭式齿轮传动装置的设计者或制造商对此分析不负责任。4.5 齿轮箱功率4. 5. 1 齿轮箱功率的应用齿轮箱功率是闭式传动装置中所有静止与旋转零件的总机械功率的额定值。闭式传动装置的最小的计算零件功率PmJ最弱的部分可以启事在齿、轴、螺栓、箱体等确定决定了齿轮籍的功率。在200
17、%载荷下循环10000次,加上在100%载荷下运转10000 h条件下确定齿轮箱功率。齿轮箱功率还应包括在从齿轮箱受悬臂载荷作用端起始的规定距离上所容许的悬臂载荷的影响。注e规定尖峰载荷的条件是用户的责任,传动装置可选择其尖峰转矩不超过4.6条的规定.在确定齿轮箱的功率时,使用单位选用系数K,=l.O.可参考讨论选用系数K.的第9章内容。4.5.2 齿轮箱的功率要求齿轮箱的功率意味着齿轮箱内的所有项目的设计满足或超过齿轮箱的功率。大齿轮与小齿轮的功率应该与5.3条中规定的弯曲强度与接触强度的额定值相适应。4.5.3 齿轮箱功率的应用闭式传动装置所需齿轮箱的功率是所使用与评定变量因素的函数,它影
18、响总功率。这些因素包括环境条件、运行的严酷程度与寿命。进-步说明可参见第9章。闭式传动装置的应用要求它的齿轮箱功率满足实际运行条件的需要。这可以根据现场的数据或经验合理选择选用系数K.,来完成。附件A给出的数值可作为一种指导值。对符合所考虑的应用场合要求的齿轮箱功率可用比较满意的方法得到U: p配PnKf( 1 ) 式中Po是被驱动机械或驱动机械的名义功率。参见第9章和附录A。同理,当用转矩来计算时gTm, 二三Tor毛1. .( 2 ) 假如用被驱动机械的名义功率或名义转矩计算齿轮箱的功率,则Po主要大于P咕。应该校核一下整个系统中出现的最大转矩。在加速期间或其他时间,最大转矩不应超过被驱动
19、机械名义转矩的200%.见4.6。4.6 麟时过载当闭式传动装置经受瞬时过载,电机直接在线起动、刹车制动、失速条件以及低周疲劳时,计算的条件应确保不要超过任一零件的强度极限。至于瞬时过载的齿轮弯曲强度,由材料的许用疲劳极限来确定最大许用应力。轴、轴承与箱体的变形在睬时过我期间对齿轮齿向啃合有重要的影响。闭式传动装置在计算时要保证对瞬时过载的反应不导致因过度的齿向失配而产生局部的离应力集中或者同时引起永久变形q此外,必须计算外载荷诸如悬臂、横向弯曲与轴向推力载荷的影响。本指导性技术文件计算的齿轮传动装置适用于应力循环次数不超过10000次的情况,尖峰载荷不超过Pm,的200%,最小齿向载荷系数.
20、在100%载荷-200%载荷的情况下分析确寇.4.7 效率计算在计算闭式传动装置的效率时,应该根据传递功率与给定的运行条件来确定。计算方法应包括闭式传动装置内各零件和由制造商与用户商定的轴传动附件的影响。除非在用户与制造商之间特别商定5 GB/Z 19414-23/ISO/TR 13593 , 1999 外,原动机、联轴器、外部被传动载荷、电机传动附件等在闭式传动装置效率计算时是不包括的。效率计算见第7章.4.8 交变载荷交变转矩对闭式传动装置的影响可针对应用场合(例如行程传动)采用选择适当的选用系数来考虑。在具体的计算分析时,可将交变载荷的影响用当量载荷来考虑。5 字件5. 1 计算的依据在
21、设计齿轮传动装置的各零件时,要适当考虑运行中所有可能施加的载荷。这些载荷不仅包括通过齿轮传动作用在零件上的转矩载荷,还要考虑外载街,即悬臂载荷、外加的推力载荷、动载荷例如来自悬臂小齿轮)等。这些组件的设计,还要能承受可能超过运行载荷的任何装配作用力。在设计时,应考虑到运行载荷出现在最坏可能的方向和最坏可能的载荷组合,包括200%的瞬时尖峰起动载荷。零件的计算应该在本指导性技术文件所规定的限定范围内。在用户要求或技术规范规定了不同的设计标准时,例如较高的轴承寿命,这要用协议来取得致E另种根据试验数据或现场经验的零件计算方法是允许的。齿轮的制造商应指出并以文件形式表明所作的全部变动。齿轮箱的功率还
22、可包括许用悬臂载荷值,此值通常被指作用在从箱体或外壳零件的表面至一个轴径的距离处,由这些悬臂载荷所引起的相关零部件中的应力也必须在本指导性技术文件要求的范围内。根据本指导性技术文件的目的,在确定零件的载荷能力时,其计算与4.5. 1条规定的齿轮箱功率密切相关。注单独计算要求和齿轮箱功率及应用条件联辈起来。5.2 箱体齿轮箱的结构设计应将窗轮、轴与轴承的综合装配封闭起来,并保证必要的刚度,使齿轮能够正常的啃合。该箱体在规定的内部和外部载荷作用的条件下应保持齿轮齿向的一致性。对于低速与中心距大于460mm的箱体,为达到使齿轮传动装置找平的目的,至少应有两个基准面加工成与安装丽平行。5.3 齿轮5.
23、 3. 1 计算准则闭式齿轮传动装置的基本计算公式应依照GB/T19406-2003。每一齿轮的计算系数的计算方法有可能被修改,齿轮设计者必须指明使用GB/T19406-2003时的所有变动。接触强度是两曲面或齿丽间赫兹接触(压)应力的函数。是与作用在轮齿上的载荷的平方根成正比。弯曲强度是根据悬臂平板中的弯曲(拉伸)应力来测定的。是与同样的轮齿载荷成正比。在轮齿表面与在齿根上引起的应力性质的不同反映在同样材料与载荷强度上,接触应力极限和弯曲应力极限有相应的区别。齿轮失效术语是其主观上的概念,也是很多意见不一致的来源。一个观察者的失效可以是另一个观察者的磨合。较完整的叙述见GB/T3481。5.
24、 3. 1. 1 交变加载对于每次循环都承受交变载荷的齿轮见GB/T8539. 5. 3. 1. 2 局部变形本指导性技术文件不包括应力值大于循环次数为10或更小时的许用应力值的传动。因为在此范围内,不论是弯曲应力还是齿面压应力会超过轮齿的弹性极限。根据材料和施加的载街不同,当单应力循环的应力大于循环次数小于10时的极限应力时,会导致轮齿的塑性变形。5.4轴承GB/Z 19414-2003/1饭TR13593,1999 5.4. 1 轴承选择轴可安装在任意尺寸、型式和承载能力的轴承中,轴承应能承受在最严酷的运行条件下引起的径向与轴向载荷。5.4.2 液体油膜轴承设计液体汹膜轴承时,轴承设计型面
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