8.3 潤滑油膜影響系數(shù)ZL,ZV,ZR
齒面間的潤滑油膜影響齒面承載能力,影響齒面間潤滑油膜狀況的因素有:
潤滑區(qū)的油粘度——其影響用潤滑劑系數(shù)ZL來考慮;
相嚙面間的相對速度——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。
影響齒面間潤滑油膜狀況的還有齒面載荷和齒面相對曲率半徑等。
確定潤滑油膜影響系數(shù)數(shù)值的理想方法是總結(jié)現(xiàn)場使用經(jīng)驗或用具有可類比的尺寸、材料、潤滑劑及運行條件的齒輪箱實驗。當采用與設計的齒輪完全相同的參數(shù)、材料和條件實驗決定其承載能力或壽命系數(shù)時,應取潤滑油膜影響系數(shù)ZL,ZV,ZR的值均等于1.0。
當無合適的上述實驗或以驗數(shù)據(jù)可用時,可按本標準的一般方法或簡化方法確定潤滑油膜影響系數(shù)值。
8.3.1一般方法
對持久強度設計,ZL,ZV,ZR可由公式(235),(237),(239)分別計算或由圖29、圖30、圖31分別查取。對靜強度,取ZL=ZV=ZR=1.0。對于循環(huán)次數(shù)小于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)Nc的有限壽命設計,ZL,ZV,ZR值由式(235),(237),(239)得到的持久強度時的值(即NL=Nc時)和靜強度時的值(此時ZL=ZV=ZR=1.0)按公式(233a)至(233c)相應計算:
上述各式中,不同材料的N0,NC值見表25;Kn是與N0,NC值有關的常數(shù)。
Kn=1g(N0/NC)…………………………………………………(234)
對結(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;感應淬火或火陷淬火的鋼、球墨鑄鐵
Kn=-3.222(允許一定點蝕)
Kn=-2.699(不允許點蝕)
對可鍛鑄鐵;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σHlim<850 N/mm2時取CZL =0.83;當σHlim≥1200 N/mm2時取CZL =0.91。
V50——在50℃時潤滑油的名義運動粘度,mm2/s(cSt);
V40——在40℃時潤滑油的名義運動粘度,mm2/s(cSt)。
式(235),(236)及圖29適用于礦物油(加或不加添加劑)。應用某些具有較小摩擦系數(shù)的合成油時,對于滲碳鋼齒輪ZL應乘以系數(shù)1.1,對于調(diào)質(zhì)鋼齒輪應乘以系數(shù)1.4。
ZL對靜強度幾乎沒有影響,因此靜強度計算時可取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σHlim<850 N/mm2時以850 N/mm2計;當σHlim≥1200 N/mm2時以1200 N/mm2計。
V——節(jié)點線速度,m/s。
ZV對靜強度幾乎沒有影響,因此靜強度計算時可取=1.0。
8.3.1.3 粗糙度系數(shù)ZR
當所計算的齒輪要求持久壽命時(NL>2×106~5×107,視材料而異,見8.2,ZR可由式(239)計算得出,或由圖31查得。
式中:CZR——系數(shù)。在σHlim<850N/mm2時,CZF =0.15,當σHlim>在1200N/mm2時,當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(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應為跑合后的數(shù)值;
ρred——節(jié)點處誘導曲率半徑,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)點處曲率半徑;對于小齒輪-齒條嚙合,ρred =ρ1;ρ1,2=0.5db1,2tan a't,式中db基圓半徑。
ZR對靜強度幾乎沒有影響,因此靜強度計算時可取ZR=1.0。
8.3.2 簡化方法
ZL,ZV,ZR的乘積在持久強度和靜強度設計時由表27查得。對于應力循環(huán)次NL小于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)NC的有限壽命設計,(ZLZVZR)值由其持久強度(NL≥NC)和靜強度(NL≤NC)時的值參照式(233a)~(233c)插值確定。
表27簡化計算的(ZLZVZR)值
計算類型 |
加工工藝及齒面粗糙度RZ10 |
(ZLZVZR)
N0 NC |
持久強度
(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 |
靜強度
(NL≤NC) |
各種加工方法 |
1.00 |