Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7578-5:2017 (ISO 6336-5:2016) về Tính toán khả năng tải của bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng - Phần 5: Độ bền và chất liệu của vật liệu

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7578-5:2017

ISO 6336-5:2016

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG TẢI CỦA BÁNH RĂNG THẲNG VÀ BÁNH RĂNG NGHIÊNG - PHẦN 5: ĐỘ BỀN VÀ CHẤT LIỆU CỦA VẬT LIỆU

Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 5: Strength and quality of materials

Lời nói đầu

TCVN 7578-5:2017 hoàn toàn tương đương với ISO 6336-5:2016.

TCVN 7578-5:2017 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 60 Bánh răng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 7578 (ISO 6336) Tính toán khả năng tải của bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng bao gồm các phần sau:

- TCVN 7578-1:2017 (ISO 6336-1:2006), Phần 1: Nguyên lý cơ bản, giới thiệu và các hệ số ảnh hưởng chung;

- TCVN 7578-2:2006 (ISO 6336-2:1996), Phần 2: Tính toán độ bền bề mặt (tiếp xúc);

- TCVN 7578-3:2006 (ISO 6336-3:1996), Phần 3: Tính toán độ bền uốn của răng;

- TCVN 7578-5:2017 (ISO 6336-5:2016), Phần 5: Độ bền và chất lượng của vật liệu;

- TCVN 7578-6:2007 (ISO 6336-6:2006), Phần 6: Tính toán tuổi thọ dưới tác dụng của tải trọng biến thiên.

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG TẢI CỦA BÁNH RĂNG THẲNG VÀ BÁNH RĂNG NGHIÊNG - PHẦN 5: ĐỘ BỀN VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA VẬT LIỆU

Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 5: Strength and quality of materials

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này trình bày các ứng suất tiếp xúc và ở chân răng và đưa ra các giá trị bằng số cho cả hai trị số ứng suất giới hạn. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu đối với chất lượng vật liệu và nhiệt luyện và đánh giá về ảnh hưởng của chúng đối với cả hai trị số ứng suất giới hạn.

Các giá trị phù hợp với tiêu chuẩn này thích hợp cho sử dụng với các quy trình tính toán được cho trong TCVN 7578-2 (ISO 6336-2), TCVN 7578-3 (ISO 6336-3) và TCVN 7578-6 (ISO 6336-6) và trong các tiêu chuẩn áp dụng cho các bánh răng dùng trong công nghiệp, tốc độ cao và dùng trong hàng hải. Các giá trị này có thể áp dụng được cho các quy trình tính toán cho trong ISO 10300 để đánh giá khả năng tải của các bánh răng côn. Tiêu chuẩn này áp dụng được cho tất cả các ăn khớp răng, các biên dạng thanh răng cơ sở, các kích thước biên dạng răng, thiết kế, v.v, được đề cập đến trong các tiêu chuẩn trên. Các kết quả phù hợp với các phương pháp khác đối với dải được chỉ ra trong phạm vi áp dụng của TCVN 7578-1 (ISO 6336-1) và ISO 10300-1.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).

TCVN 5717 (ISO 2639), Thép - Xác định và kiểm tra chiều sâu lớp thấm cacbon và biến cứng;

TCVN 7446-2 (ISO 4948-2), Thép - Phân loại - Phần 2: Phân loại thép không hợp kim và hợp kim;

TCVN 7578-1 (ISO 6336-1), Tính toán khả năng tải của bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng - Phần 1: Nguyên lý cơ bản, giới thiệu và các hệ số ảnh hưởng chung;

TCVN 7578-2 (ISO 6336-2), Tính toán khả năng tải của bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng - Phần 2: Tính toán độ bền bề mặt (tiếp xúc);

TCVN 7578-3 (ISO 6336-3), Tính toán khả năng tải của bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng - Phần 3: Tính toán độ bền uốn của răng;

TCVN 7585 (ISO 53), Bánh răng trụ trong công nghiệp và công nghiệp nặng - Prôfin răng tiêu chuẩn của thanh răng cơ sở;

TCVN 7693 (ISO 14104), Bánh răng - Kiểm tra màu bề mặt tẩm thực sau khi đánh bóng;

TCVN 8992 (ISO 9443), Thép có thể xử lý nhiệt và thép hợp kim - Các cấp chất lượng bề mặt cho các thanh tròn các nóng và các thanh dây - Điều kiện kỹ thuật khi cung cấp;

TCVN 11236 (ISO 10474), Thép và sản phẩm thép - Tài liệu kiểm tra;

TCVN 12142-1 (ISO 683-1), Thép nhiệt luyện, thép hợp kim và thép dễ cắt - Phần 1: Thép không hợp kim dùng cho tôi và ram;

TCVN 12142-2 (ISO 683-2), Thép nhiệt luyện, thép hợp kim và thép dễ cắt - Phần 2: Thép hợp kim dùng cho tôi và ram;

TCVN 12142-3 (ISO 683-3), Thép nhiệt luyện, thép hợp kim và thép dễ cắt - Phần 3: Thép tôi bề mặt;

TCVN 12142-4 (ISO 683-4), Thép nhiệt luyện, thép hợp kim và thép dễ cắt - Phần 4: Thép dễ cắt;

TCVN 12142-5 (ISO 683-5), Thép nhiệt luyện, thép hợp kim và thép dễ cắt - Phần 5: Thép thấm nitơ;

ISO 642, Steel - Hardenability test by end quenching (Jominy test) (Thép - Thử độ thấm tôi bằng tôiđầu mút) (ThửJominy);

ISO 643:2012 , Steel - Micrographic determination of the apparent grain size (Thép-Xác định độ lớn hạt bằng phương pháp kim tương);

ISO 1328-1, Cylindrical gears - ISO system of flank tolerance classification - Part 1: Definitions and allowable values of deviations relevant to flanks of gear teeth (Bánh răng trụ - Hệ thống ISO về phân loại theo dung sai - Phần 1: Định nghĩa và các giá trị cho phép của các sai lệch liên quan đến mặt bên của răng bánh răng);

ISO 3754, Steels - Determination of effective depth of hardening after flame or induction hardening (Thép - Xác định chiều sâu hiệu dụng biến cứng sau khi tôi bằng ngọn lửa hoặc bằng cảm ứng);

ISO 4967, Steels - Determination of content of non-metallic inclusions - Micrographic method using standard diagrams (Thép - Xác định hàm lượng của các tạp chất phi kim loại - Phương pháp ảnh tế vi sử dụng các sơ đồ chuẩn);

ISO 18265, Metallic materials - Conversion of hardness values (Vật liệu kim loại - Chuyển đổi các giá trị độ cứng);

EN 10204, Metallic products - Types of inspection documents (Sản phẩm kim loại - Các loại tài liệu kiểm tra);

EN 10228-1, Non-destructive testing of steel forgings - Magnetic particle inspection (Thử không phá hủy thép rèn - Kiểm tra hạt từ);

EN 10228-3, Non-destructive testing of steel forgings - Ultrasonic testing of ferritic or martensitic steel forgings (Thử không phá hủy thép rèn - Thử siêu âm các thép rèn ferit hoặc mactenxit);

EN 10308, Non-destructive testing of steel forgings - Ultrasonic testing of steel bars (Thử không phá hủy thép rèn - Thử siêu âm các thanh thép);

ASTMA 388-01, Standard practice for ultrasonic examination of heavy steel forgings (Phương pháp tiêu chuẩn đối với kiểm tra siêu âm các thép rèn nặng);

ASTM A 609-91, Standard practice for castings, carbon, low alloy and martensitic stainless steel, ultrasonic examination thereof (Phương pháp tiêu chuẩn đối với kiểm tra siêu âm thép đúc, thép cácbon, thép hợp kim thấp và thép không gỉ mactenxit);

ASTM E428-00, Standard Practice for fabrication and control of steel reference blocks used in ultrasonic examination (Phương pháp tiêu chuẩn đối với chế tạo và kiểm soát các tấm thép chuẩn sử dụng trong kiểm tra siêu âm);

ASTM E 1444-01, Standard practice for magnetic particle examination (Phương pháp tiêu chuẩn đối với kiểm tra hạt từ).

3  Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa cho trong ISO 1122-1 và các ký hiệu, đơn vị cho trong TCVN 7578-1 (ISO 6336-1).

4  Phương pháp xác định các trị số ứng suất cho phép

4.1 Quy định chung

Trị số ứng suất cho phép nên được xác định cho từng vật liệu và điều kiện vật liệu, tốt nhất là bằng các phép thử chạy vận hành bánh răng. Các điều kiện thử và các kích thước bộ phận nên tương đương, gần như có thể thực hiện được, với các điều kiện vận hành và kích thước của các bánh răng sẽ đánh giá.

Khi đánh giá các kết quả thử hoặc các dữ liệu nhận được từ hiện trường, luôn cần thiết biết chắc dù có hay không các tác động riêng đối với các ứng suất cho phép đã được tính đến cùng với dữ liệu đã đánh giá, ví dụ trong trường hợp độ bền lâu bề mặt, các ảnh hưởng của chất bôi trơn, nhám bề mặt và dạng hình học bánh răng: trong trường hợp độ bền uốn chân răng, bán kính góc lượn, nhám bề mặt và dạng hình học bánh răng. Nếu một tác động riêng được tính đến trong ứng suất cho phép nhận được từ các phép thử hoặc từ dữ liệu phục vụ hiện trường, thì hệ số tác động tương ứng nên được đặt bằng1,0 trong quy trình tính toán của TCVN 7578-2 (ISO 6336-2) và TCVN 7578-3 (ISO 6336-3).

4.2 Phương pháp A

Trị số ứng suất cho phép đối với tiếp xúc và uốn nhận được từ các thử nghiệm độ bền lâu các bánh răng có các kích thước gần tương tự với các kích thước của các bánh răng được đánh giá, trong các điều kiện thử gần tương tự với các điều kiện hoạt động dự kiến.

4.3 Phương pháp B

Trị số ứng suất cho phép đối với tiếp xúc và uốn được nhận được từ các thử nghiệm độ bền lâu các bánh răng thử chuẩn trong các điều kiện thử chuẩn. Trị số ứng suất cho phép chân răng cũng nhận được từ các thử nghiệm trên máy tạo xung. Nên tính đến các kinh nghiệm thực tiễn. Trị số ứng suất cho phép tiêu chuẩn quy định trong 5.2 và 5.3 dựa trên các thử nghiệm và kinh nghiệm đó.

Ba cấp khác nhau, ME, MQ và ML được đưa ra cho trị số ứng suất cho phép. Việc lựa chọn cấp thích hợp sẽ phụ thuộc vào loại sản xuất và kiểm soát chất lượng đã áp dụng như mô tả ở Điều 6.

4.4 Phương pháp B_r

Trị số ứng suất tiếp xúc nhận được từ thử nghiệm mỏi tiếp xúc lăn phải được sử dụng với cảnh báo do chúng có xu hướng ước tính quá cao các trị số ứng suất tiếp xúc cho phép đối với các chân răng.

4.5 Phương pháp B_k

Trị số ứng suất cho phép đối với uốn nhận được từ các kết quả thử nghiệm các mẫu thử được tạo rãnh. Tốt nhất là tỉ số của bán kính rãnh mẫu thử với chiều dày nên tương tự với tỉ số của bán kính góc lượn với dây cung chân răng trong mặt cắt tới hạn và điều kiện bề mặt nên tương tự với điều kiện của chân răng. Khi đánh giá dữ liệu thử, cần hiểu là các mẫu thử thường chịu ứng suất uốn lặp lại, trong khi trong trường hợp của chân răng, các góc lượn của chân răng chịu các ứng suất uốn, cắt và nén kết hợp. Dữ liệu đối với các vật liệu khác nhau có thể nhận được từ thử nghiệm nội bộ, kinh nghiệm hoặc từ tài liệu khoa học.

4.6 Phương pháp B_p

Trị số ứng suất cho phép đối với uốn nhận được từ các kết quả thử nghiệm các mẫu thử không được tạo rãnh. Xem 4.5 đối với các nhận xét về đánh giá của kết quả thử. Để tính đến các ảnh hưởng của độ nhạy rãnh khía, cần thiết đưa vào trong các tính toán dạng rãnh thực tế và các hệ số rãnh; do đó, các kết quả của chúng sẽ bị tác động bởi sự không tin cậy rất lớn của các hệ số này. Dữ liệu về các vật liệu khác nhau có thể nhận được từ các phương tiện thử đã biết hoặc từ các tài liệu khoa học.

5  Trị số ứng suất cho phép tiêu chuẩn - Phương pháp B

5.1  Áp dụng

Trị số ứng suất cho phép phải nhận được từ các Hình 1 đến Hình 16 hoặc được tính toán theo công thức 2 và Bảng 1.

Trị số ứng suất cho phép thể hiện trên các Hình 1 đến Hình 16 dựa trên giả thiết là thành phần vật liệu, nhiệt luyện và các phương pháp kiểm tra được lựa chọn một cách phù hợp với kích thước của bánhrăng.

Nếu các giá trị thử nghiệm cho các vật liệu cụ thể là có sẵn, chúng có thể được sử dụng thay cho các giá trị trong các Hình 1 đến Hình 16.

Các dữ liệu được cung cấp trong tiêu chuẩn này được chứng minh bằng các thử nghiệm và kinh nghiệm thực tế.

Các giá trị được chọn đối với xác suất hư hỏng 1 %. Phân tích thống kê cho phép điều chỉnh các giá trị này để tương đương với các xác suất hư hỏng khác nhưng việc điều chỉnh như vậy cần được xem xét rất cẩn thận và có thể đòi hỏi các thử nghiệm riêng bổ sung hoặc tài liệu chi tiết của các nguồn thông tin sử dụng để nhận được mức độ tin cậy của các xác suất sai hỏng.

Khi các xác suất hư hỏng khác (độ tin cậy) được kỳ vọng, các giá trị s_Hlim,s_{F lim} và s_FEđược điều chỉnh bằng một “hệ số độ tin cậy” thích hợp. Khi thực hiện việc điều chỉnh này, phải bổ sung một chỉ số để biểu thị phần trăm tương ứng (ví dụ, s_{H lim 10}đối với xác suất hư hỏng 10 %). Đối với phân tích thống kê các kết quả thử mỏi, xem tài liệu tham khảo [6].

Trị số ứng suất cho phép biểu thị trên các Hình 9 và Hình 10 đã nhận được đối với các chiều sâu thấm lớp bề mặt hiệu dụng khoảng 0,15m_n đến 0,2m_n đối với các bánh răng được gia công tinh.

Phạm vi mà mức độ độ cứng bề mặt tác động đến độ bền của bánh răng được tăng cứng công tua, thấm nitơ, thấm cácbon-nitơ và thấm nitơ-các bon không thể quy định một cách tin cậy. Các hệ số liên quan đến bề mặt khác của vật liệu và nhiệt luyện có một tác động được thông báo hơn nhiều.

Trong một số trường hợp, toàn bộ dải độ cứng không được bao phủ hết. Các dải bao phủ được biểu thị bằng chiều dài của các đường trên các Hình 1 đến Hình 16.

Đối với các thép biến cứng bề mặt (các Hình 9 đến Hình 16), thang HV được chọn làm trục tham chiếu. Thang HRC để so sánh. Để xác định mối quan hệ giữa các bảng chuyển đổi số độ cứng Vicker và Rockwell, xem ISO 18265.

5.2  Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc),s_{H lim}

Trị số ứng suất cho phép, s_{H lim} nhận được từ một áp suất tiếp xúc mà có thể được duy trì cho một sốlượng chu kỳ quy định không có sự xuất hiện của sự tróc rỗ dần dần. Đối với sự bắt đầu của vùng tuổi thọ dài tham chiếu đến hệ số tuổi thọ Z_NT cho các vật liệu khác nhau trong TCVN 7578-2 (ISO 6336-2) (ví dụ vật liệu thấm cácbon bề mặt, tôi thể tích, và tôi cảm ứng, 5 x 10⁷ chu kỳ ứng suất được xem xét để làm bắt đầu vùng tuổi thọ dài).

Các giá trị s_{H lim} biểu thị trên các Hình 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 và 15 là thích hợp đối với các điều kiện và kích thước vận hành chuẩn của các bánh răng thử nghiệm chuẩn, như sau:

Các bánh răng thử nghiệm đã cho thấy có sai hỏng do sự tróc rỗ khi các điều kiện sau được đáp ứng: khi 2 % của tổng diện tích mặt bên răng làm việc của bánh răng được tôi thể tích, hoặc 5 % của tổng diện tích mặt bên răng làm việc của bánh răng được tăng cứng bề mặt, hoặc 0,4 % của tổng diện tích mặt bên răng làm việc của một răng, bị hư hỏng do sự tróc rỗ. Các tỷ lệ phần trăm tham khảo cho các đánh giá thử nghiệm; chúng không dùng để làm các giới hạn cho các bánh răng thành phẩm.

5.3  Giá trị ứng suất uốn đối vớis_{F lim} và s_FE

5.3.1 Trị số ứng suất danh nghĩa (uốn),s_{F lim}

Trị số ứng suất danh nghĩa (uốn),s_{F lim} được xác định bằng thử nghiệm các bánh răng thử chuẩn (xemTCVN 7578-3 (ISO 6336-3)). Đó là giá trị giới hạn ứng suất uốn liên quan đến các ảnh hưởng của vật liệu, nhiệt luyện và độ nhám bề mặt của các góc lượn chân răng thử nghiệm.

5.3.2 Trị số ứng suất cho phép (uốn),s_FE

Trị số ứng suất cho phép đối với uốn, s_FE (định nghĩa s_FE, xem TCVN 7578-3 (ISO 6336-3)). là độ bền uốn cơ bản của mẫu thử không được tạo rãnh, với giả thiết là điều kiện vật liệu (bao gồm nhiệt luyện) là đàn hồi hoàn toàn:

s_FE = s_{F lim} · Y_ST                                                                         (1)

Đối với bánh răng thử chuẩn, hệ số hiệu chỉnh ứng suất Y_ST = 2,0. Đối với tất cả các vật liệu được nêu trong tiêu chuẩn này, 3 x 10⁶ chu kỳ ứng suất được xem xét làm bắt đầu của dải độ bền tuổi thọ dài (xem hệ số tuổi thọ Y_NT trong TCVN 7578-3 (ISO 6336-3)).

Các giá trị củas_{F lim} vàs_FEbiểu thị trên các Hình 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 và 16 là thích hợp cho các điều kiện vận hành và các kích thước chuẩn của các bánh răng thử nghiệm chuẩn, như thể hiện dưới đây (xem 5.2):

5.3.3 Uốn đảo chiều

Trị số ứng suất cho phép biểu thị trên các Hình 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 và 16 là thích hợp đối với đặt tải lặp lại, một chiều, đặt trên răng. Khi xuất hiện các sự đảo chiều của toàn tải, yêu cầu giá trị s_FEgiảm. Trong hầu hết các trường hợp khắc nghiệt (ví dụ, một bánh răng trung gian ở vị trí mà sự đảo chiều toàn tải xuất hiện ở mỗi chu kỳ tải), các giá trịs_{F lim}, vàs_FEnên giảm còn 0,7 lần giá trị một chiều. Nếusố lần đảo chiều tải trọng nhỏ hơn giá trị này, thì có thể chọn một hệ số chênh lệch phụ thuộc vào số lần đảo chiều mong muốn trong suốt tuổi thọ của bánh răng. Hướng dẫn về vấn đề này, xem TCVN 7578-3 (ISO 6336-3), Phụ lục B.

5.4  Đồ thị củas_{H lim},s_{F lim}và s_FE

Trị số ứng suất cho phép đối với các giá trị độ cứng vượt quá các giá trị độ cứng nhỏ nhất và lớn nhất trên các Hình 1 đến 16 theo thỏa thuận giữa nhà sản xuất và người mua trên cơ sở kinh nghiệm có trước.

5.5  Tính toáns_{H lim}và s_{F lim}

Trị số ứng suất cho phép,s_{H lim}, và trị số ứng suất danh nghĩa, s_{F lim} dựa trên các Hình 1 đến 16, có thể được tính toán bằng công thức sau:

(2)

Trong đó

xlà độ cứng bề mặt HBW hoặc HV trên bề mặt làm việc hoàn thiện;

A, B là các hằng số (xem Bảng 1).

Các dải độ cứng được giới hạn bởi các giá trị độ cứng nhỏ nhất và lớn nhất cho trong Bảng 1. Chúng phải được sử dụng cùng với các Hình 1 đến 16.

Bảng 1 - Tính toán s_{H lim} và s_{F lim}

CHÚ DẪN:

s_{H lim}trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HBW độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: 1 N/mm² = 1 MPa

Hình 1 - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với thép các bon thấp rèn và thường hóa và thép đúc (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của 6.2)

CHÚ DẪN:

s_{F lim}trị số ứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HBW độ cứng bề mặt

Hình 2 - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với thép các bon thấp rèn và thường hóa và thép đúc (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của 6.2)

c) Gang xám (xem Bảng 2)

CHÚ DẪN:

s_{H lim}trị sốứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HBW độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Độ cứng Brinell <180 HBW chỉ ra sự có mặt của thành phần ferit cao trong cấu trúc. Đối với các bánh răng, trạng thái này không được khuyến nghị.

Hình 3 - Vật liệu gang - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với các vật liệu gang (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của 6.3 và Bảng 2)

c) Gang xám (xem Bảng 2)

CHÚ DẪN:

s_{F lim}trị số ứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HBW độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Độ cứng Brinell <180 HBW chỉ ra sự có mặt của thành phần ferit cao trong cấu trúc. Đối với các bánh răng, trạng thái này không được khuyến nghị.

Hình 4 - Vật liệu gang - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với các vật liệu gang

(chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của 6.3 và Bảng 2)

CHÚ DẪN:

s_Hlimtrị số ứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HV độ cứng bề mặt

1 thép các bon

2 thép hợp kim

CHÚ THÍCH 1: Hàm lượng các bon danh nghĩa ≥ 0,20 %.

CHÚ THÍCH 2: Đường MX của thép hợp kim từ phiên bản trước của tiêu chuẩn này đã được thay bằng đường ME.

CHÚ THÍCH 3: Việc sử dụng trị số ứng suất đường ME cho các thép hợp kim dựa nhiều vào kinh nghiệm của nhà sản xuất. Đường này không được hỗ trợ bởi thử nghiệm chuẩn hóa thực hiện gần đây (2011). Các kết quả nhận được không có sự ổn định hóa tróc rỗ.

Hình 5 - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với các thép rèn tôi thể tích (chú ý được rút racho các yêu cầu chất lượng của Bảng 3)

CHÚ DẪN:

s_{F lim}trị số ứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HV độ cứng bề mặt

1 thép các bon

2 thép hợp kim

CHÚ THÍCH: Hàm lượng các bon danh nghĩa ≥ 0,20 %.

Hình 6 - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với các thép rèn tôi thể tích (chú ýđược rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 3)

CHÚ DẪN:

s_{H lim}trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HV độ cứng bề mặt

1 thép các bon

2 thép hợp kim

Hình 7 - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với các thép đúc tôi thể tích (chú ý được rútracho các yêu cầu chất lượng của Bảng 4)

CHÚ DẪN:

s_{H lim}trị số ứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HV độ cứng bề mặt

1 thép các bon

2 thép hợp kim

Hình 8 - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với các thép đúc tôi thể tích (chú ýđược rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 4)

CHÚ DẪN:

s_{H lim}trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Yêu cầu chiều sâu lớp tôi bề mặt thích hợp (xem 5.6.1).

Hình 9 - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với các thép rèn được tăng cứng bề mặt (chú ýđược rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 5)

CHÚ DẪN:

s_{F lim}trị số ứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

a độ cứng lõi ≥ 30 HRC

b độ cứng lõi ≥ 25 HRC độ thấm tôi Jominy tại J = 12 mm ≥28 HRC

c độ cứng lõi ≥ 25 HRC độ thấm tôi Jominy tại J = 12 mm < 28 HRC

CHÚ THÍCH 1: Yêu cầu chiều sâu lớp tôi bề mặt thích hợp (xem 5.6.2).

CHÚ THÍCH 2: Xem 6.6.

Hình 10 - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với các thép rèn được tăng cứng bề mặt (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 5)

CHÚ DẪN:

s_{H lim}trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Yêu cầu chiều sâu tăng cứng bề mặt thích hợp. Chiều sâu lớp tôi có thể được xác định cho từng phần bằng kinh nghiệm.

Hình 11 - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với các thép rèn và thép đúc được tôi bằng ngọn lửa hoặc bằng cảm ứng (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 6)

CHÚ DẪN:

s_{F lim}trị số ứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Chỉ các góc lượn được tăng cứng. Các giá trị cho các góc lượn không được tăng cứng không được cung cấp. Yêu cầu chiều sâu lớp tối bề mặt thích hợp.

Hình 12 - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với các thép rèn và thép đúc được tôi bằng ngọn lửa hoặc bằng cảm ứng (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 6)

CHÚ DẪN:

s_{H lim}trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Yêu cầu chiều sâu thấm nitơ thích hợp (xem 5.6.3).

Hình 13 - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với thép dập vuốt được thấm nitơ/thép thấm nitơ/thép tôi thể tích và thấm nitơ (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 7)

a) Thép thấm nitơ: tôi, ram và thấm nitơ thể khí

b) Thép tôi thể tích: tôi, ram và thấm nitơ thể khí

CHÚ DẪN:

s_{F lim}  trị số ứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH 1: Chỉ thích hợp áp dụng đối với Hình a): đối với độ cứng mặt bên răng > 750 HV1, trị số ứng suất cho phép có thể được giảm xuống bởi sự hóa giòn khi độ dày lớp trắng vượt quá 10 mm. Yêu cầu chiều sâu thấm nitơ thích hợp, xem 5.6.3.

CHÚ THÍCH 2: Chỉ thích hợp áp dụng đối với Hình a): nhôm chứa thép thấm nitơ hợp kim ni tơ rát (Nitralloy) N, hợp kim ni tơ rát 135 và tương tự bị giới hạn các cấp ML và MQ. Trị số ứng suất chân răng s_{F lim} đối với các vật liệu này bị giới hạn đến giá trị 250 N/mm² cho ML và 340 N/mm² cho MQ.

CHÚ THÍCH 3: Chỉ thích hợp áp dụng đối với Hình b): Yêu cầu chiều sâu thấm nitơ thích hợp, xem 5.6.3.

Hình 14 - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với thép dập vuốt được thấm nitơ/thép thấm nitơ/thép tôi thể tích thấm nitơ (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 7)

CHÚ DẪN:

s_{h lim}trị sốứng suất cho phép (tiếp xúc), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Yêu cầu chiều sâu thấm nitơ thích hợp (xem 5.6.3).

Hình 15 - Trị số ứng suất cho phép (tiếp xúc) đối với thép dập vuốt (gia công áp lực) được thấm nitơ-các bon (chú ý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 8)

CHÚ DẪN:

s_{F lim}trị sốứng suất danh nghĩa (uốn), N/mm²

s_FEtrị số ứng suất cho phép (uốn), N/mm²

HRC độ cứng bề mặt

HV độ cứng bề mặt

CHÚ THÍCH: Yêu cầu chiều sâu thấm nitơ thích hợp, xem 5.6.3.

Hình 16 - Trị số ứng suất danh nghĩa và cho phép (uốn) đối với thép dập vuốt được thấm nito-các bon (chúý được rút ra cho các yêu cầu chất lượng của Bảng 8)

5.6  Chiều sâu biến cứng của các bánh răng được tăng cứng bề mặt trong điều kiện hoàn thiện

5.6.1 Quy định chung

Các răng được tăng cứng bề mặt đòi hỏi chiều sâu biến cứng thích hợp để chống lại trạng thái ứng suất trong răng chịu tải. Các giá trị chiều sâu tăng cứng nhỏ nhất và lớn nhất phải được thể hiện trên bản vẽ. Nếu quy định chiều sâu tôi nhỏ nhất, chú ý là các giá trị“tối ưu” đối với khả năng tải uốn và bề mặt được tính toán một cách riêng biệt và không nhất thiết giống nhau. Không nên vượt quá các chiều sâu biến cứng lớn nhất đã quy định, vì như vậy sẽ làm tăng rủi ro của sự hóa giòn các đỉnh răng và trị số ứng suất cho phép thấp hơn.

5.6.2 Chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt của bánh răng thấm các bon và tăng cứng

a) Các giá trị khuyến nghị của chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt để đạt được các giá trị độ bền quy định đối với tróc rỗ (CHD_{H opt}) được thể hiện trên Hình 17. CHD_{H opt} là chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt hiệu dụng tối ưu liên quan đến ứng suất tiếp xúc cho phép đối với tuổi thọ dài tại vòng tròn chuẩn sau khi hoàn thiện răng:

CHÚ DẪN:

CHDchiều sâu tăng cứng lớp bề mặt, mm

m_nmô đun pháp, mm

Hình 17 - Các giá trị khuyến nghị của chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt tối ưu CHD_{H opt} liên quan đến khả năng tải của bề mặt và chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt lớn nhất CHD_max liên quan đếnkhả năng uốn và tải của bề mặt

b) Các giá trị khuyến nghị của chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt để đạt được các giá trị độ bền quy định liên quan đến uốn chân răng (CHD_Fopt): CHD_{F opt} là chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt hiệu dụng tối ưu liên quan đến ứng suất uốn cho phép đối với tuổi thọ dài tại góc lượn chân răng trên đường pháp tuyến đến đường tiếp tuyến 30° (bánh răng có răng ngoài), đường tiếp tuyến 60° (bánh răng răng trong) sau khi hoàn thiện răng:

0,1 m_n ≤CHD_{F opt} ≤ 0,2 m_n(3)

c) Các giá trị khuyến nghị của chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt liên quan đến sự nghiền lớp bềmặt (CHD_c):CHD_c là chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt hiệu dụng nhỏ nhất tại vòng tròn chuẩn sau khi hoàn thiện răng dựa trên chiều sâu của ứng suất cắt lớn nhất tính từ tải trọng tiếp xúc.

CHÚ THÍCH: Liên quan đến sự nghiền lớp bề mặt, hiện tại chưa có phương pháp tính toán được chuẩn hóa.

Một hướng dẫn để tránh sự nghiền lớp bề mặt, giá trị CHD_c được cho bởi công thức sau. Chú ý là công thức này không có hiệu lực đối với trị số ứng suất tiếp xúc s_H > 1400 N/mm².

(4)

với

U_H = 66 000 N/mm² đối với các cấp chất lượng MQ/ME;

U_H = 44 000 N/mm² đối với các cấp chất lượng ML.

d) Các giới hạn khuyến nghị của chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt hiệu dụng nhỏ nhất và lớn nhất:CHD_min/max là chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt hiệu dụng tại vòng tròn chuẩn/reference circle sau khi hoàn thiện răng (các giá trị cũng được thể hiện trên Hình 17): CHD_min≥ 0,3 mm và CHD_max≤ 0,4 · mn (≤ 6 mm).

5.6.3 Chiều sâu thấm nitơ của bánh răng thấm nito

a) Các giá trị khuyến nghị của chiều sâu thấm nitơ hiệu dụng (NHD): xem Hình 18.

CHÚ DẪN:

NHD chiều sâu thấm nitơ, mm

m mô đun, mm

CHÚ THÍCH: Mác thép nên phù hợp cho NHD khuyến nghị, các giá trị này không nên vượt quá một giá trị lớn nhất 0,8 mm.

Hình 18 - Các giá trị khuyến nghị của chiều sâu thấm nitơ, NHD

b) Các giá trị khuyến nghị của chiều sâu thấm nitơ liên quan đến sự nghiền lớp bề mặt (NHD_c): NHD_C là chiều sâu thấm nitơ hiệu dụng nhỏ nhất cho các bánh răng thấm nitơ và dựa trên chiều sâu của ứng suất cắt lớn nhất tính từ tải trọng tiếp xúc. Nếu giá trị NHD_c nhỏ hơn giá trị của chiều sâu thấm nitơ NHD từ Hình 18, thì cần sử dụng giá trị nhỏ nhất từ Hình 18.

CHÚ THÍCH: Liên quan đến sự nghiền lớp bề mặt, hiện tại chưa có phương pháp tính toán được chuẩn hóa.

(5)

trong đó U_c là hệ số độ cứng lõi:

U_c =a + b·s_H +c·s_H² +d·s_H³(6)

CHÚDẪN:

U_chệ số độ cứng lõi

s_Hứng suất tiếp xúc, N/mm²

1 đến 6 các số đường cong, xem Bảng B.1 đối với các giá trị hệ số a, b, c và d

CHÚ THÍCH: Sử dụng phần trên của dải độ cứng lõi (phần các chiều sâu tăng cứng lớp bề mặt dày hơn) cho mục đích thiết kế chung và phần dưới cho vật liệu chất lượng cao.

Hình 19 - Hệ số độ cứng lỗi đối với răng thấm nitơ, U_c

6  Yêu cầu đối với chất lượng vật liệu và nhiệt luyện

6.1  Vấn đề chung

Ba cấp chất lượng vật liệu ML, MQ và ME đặt trong mối quan hệ ở các Hình 1 đến 16, có nghĩa là chúng tham chiếu đến các trị số ứng suất cho phép được xác định bằng sử dụng Phương pháp B. Xem 4.3, 5.2 và 5.3.

- ML đại diện cho mức khiêm tốn phụ thuộc vào chất lượng vật liệu và quá trình nhiệt luyện cho vật liệu trong khi chế tạo bánh răng.

- MQ đại diện cho các yêu cầu mà có thể đáp ứng được bởi nhà sản xuất có kinh nghiệm ở chi phí vừa phải.

- ME thể hiện các yêu cầu mà phải được thực hiện khi có yêu cầu mức độ độ tin cậy vận hành cao.

CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn này không cho phép sự ngoại suy các đường ứng suất cho phép.

Vật liệu có chất lượng đặc biệt như được nấu chảy bằng cảm ứng trong chân không/được nấu chảy lạibằng hồ quang trong chân không (VIM/VAR) thường xuyên được sử dụng để đạt được độ tin cậy cao hoặc khả năng tải.

Các bánh răng lớn được chế tạo bằng cách gia công các vành răng định tâm sử dụng các quy trình hàn thông thường cần được giảm bớt ứng suất theo quy trình gia công.

Các quy định cho trong 6.2 đến 6.4 đã được xác nhận bởi kinh nghiệm thực tiễn và có thể được sử dụng làm nguyên tắc hướng dẫn. Tất cả các yêu cầu đối với một cấp vật liệu phải được đáp ứng nếu áp dụng các Trị số ứng suất cho phép. Trong trường hợp không được quy định trong các bảng, việc này có thể được thực hiện bằng việc chứng nhận riêng từng yêu cầu trong trường hợp cần thiết, hoặc bằng việc thiết lập các thực nghiệm và các quy trình để đạt được các yêu cầu đối với một cơ sở sản xuất. Không phải ý định của tiêu chuẩn này là tất cả các yêu cầu đối với các cấp chất lượng sẽ được chứng nhận, nhưng các thực nghiệm và các quy trình đó sẽ được thiết lập đối với sự tuân thủ của chúng về một cơ sở sản xuất. Các giá trị trung gian không được phân loại do ảnh hưởng của các sai lệch so với các chuẩn chất lượng không thể đánh giá được một cách dễ dàng. Các yêu cầu này tham chiếu đến các phần đó của vật liệu bánh răng trong trường hợp các răng sẽ được định vị trí và tại một khoảng cách bên dưới đường kính đỉnh đã gia công tinh như định nghĩa trong các bảng áp dụng được từ Bảng 2 đến Bảng 7. Tuy nhiên, phụ thuộc vào kinh nghiệm, các nhà sản xuất có thể chấp nhận các phương pháp hoặc các giá trị khác so với giá trị được liệt kê ở đây. Nhà sản xuất và khách hàng cần thỏa thuận một cách chi tiết, đặc biệt là đối với các bánh răng lớn. Nhà sản xuất bánh răng và người mua cũng phải thỏa thuận với nhau về sự chấp thuận hoặc các hiệu chỉnh của các bộ phận không xác nhận mà chúng không đáp ứng tất cả các yêu cầu.

6.2  Thép các bon thấp thường hóa hoặc thép đúc, thép các bon hạt mịn, không hợp kim (xem các Hình 1 và Hình 2)

Do thành phần của các loại này không được quy định và thường không biết phương pháp nấu chảy, đường MQ được định vị trí ở giới hạn dưới (ML). Thép các bon thấp thường hóa chỉ được sử dụng cho các bánh răng chịu tải nhẹ và các ứng dụng thứ yếu. Nếu chất lượng cao của sản phẩm thép đạt được và khi được chứng minh bằng thực nghiệm, có thể sử dụng các mức của ME.

6.3  Gang dẻo tâm đen [xem Hình 3a) và 4a)]

Chất lượng cao có thể đạt được thông qua nhiệt luyện có kiểm soát. Tuy nhiên, do thường được sử dụng cho các bánh răng nhỏ, chịu tải nhẹ, đường MQ được định vị trí ở giới hạn dưới (ML) nằm về phía an toàn. Khi được chứng minh bằng thực nghiệm, có thể sử dụng các mức của ME.

6.4  Vật liệu khác [xem các Hình 3b), 3c), 4b), 4c), 5 đến Hình 16]

Chất lượng vật liệu và nhiệt luyện đối với các vật liệu khác phải phù hợp với các Bảng 2 đến Bảng 8.

Bảng 2 - Các vật liệu gang (gang xám và cầu - gang graphit cầu)

Bảng 3 - Thép rèn được tôi thể tích, không tôi bề mặt (thép rèn hoặc cán) (xem Hình 5 và 6)

Bảng 4 - Thép đúc được tôi thể tích, không tôi bề mặt (xem Hình 7 và 8)

Bảng 5 - Thép dập vuốt được tôi bề mặt (thép rèn hoặc thép cán) (xem Hình 9 và 10)

• Sửa

•  Theo dõi

•  Thích

• Yêu cầu cập nhật lại

ĐĂNG KÝ THÀNH VIÊN

Thống kê văn bản

• Văn bản mới
• Văn bản sắp có hiệu lực
• Văn bản còn hiệu lực
• Văn bản sắp hết hiệu lực
• Văn bản hết hiệu lực
• Văn bản không xác định