※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
国際規格は、ISO/IEC 指令で指定された規則に従って起草されます。 3.
技術委員会の主な任務は、国際規格を準備することです。技術委員会によって採択されたドラフト国際規格は、投票のためにメンバー団体に配布されます。国際規格として発行するには、投票するメンバー団体の少なくとも 75% による承認が必要です。
例外的な状況で、技術委員会が、国際規格として通常公開されているものとは異なる種類のデータ (たとえば、「最新技術」) を収集した場合、参加メンバーの単純多数決により、次のことを決定することができます。テクニカルレポートを発行します。テクニカル レポートは、本質的に完全に有益であり、提供するデータがもはや有効または有用でないと見なされるまで、レビューする必要はありません。
ISO/TR 14179 のこの部分の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。
ISO/TR 14179-1 は、技術委員会 ISO/TC 60, 歯車、小委員会 SC 2, 歯車容量の計算によって作成されました。
ISO/TR 14179 は、一般的なタイトルGears - Thermal capacityの下にある次の部分で構成されています。
- Part 1: サンプ温度 95°C での熱平衡によるギア駆動の定格
- Part 2: 熱負荷容量
序章
ISO/TR 14179 は 2 つの部分で構成されています。
ISO/TR 14179 のこの部分は、アメリカの提案です。これは、分析熱収支モデルを利用して、鉱油で潤滑された単段または多段ギア ドライブの熱伝達可能な動力を計算します。分析モデルの要因の多くは、さまざまな著者の出版物にそのルーツをたどることができます。
この手順は、AGMA (American Gear Manufacturers Association) テクニカル ペーパー 96FTM9 [1]に示されている計算方法に基づいています。ベアリング ロスは、ベアリング メーカーから提供されたカタログ情報から計算されます。これは、Palmgren の業績をたどることができます。ギアの風損と攪拌損失の定式化は、Dudley によって提示された研究で最初に登場し、潤滑剤の粘度とギアの浸水量の変化の影響を説明するために修正されました。ギアの負荷損失は、ディスク テスターを使用してギアの歯の動作を概算した転がり摩擦と滑り摩擦の初期の研究者から導き出されました。次に、負荷損失式の係数は、一般的な産業用ギア ドライブの多数のテストから得られた実験データの多重パラメーター回帰分析から作成されました。これらの歯車駆動装置は、広範囲にわたってさまざまな動作条件でテストされました。テストマトリックスの動作条件パラメーターには、速度、出力、回転方向、および潤滑剤の量が含まれていました。この定式化は、いくつかのメーカーのさまざまなギア ドライブ構成の実験データに対して予測結果をクロス チェックすることによって検証されています。
ISO/TR 14179-2 は、電力損失と放散熱の間の熱平衡を計算するドイツの提案に基づいています。この平衡から、所与の伝達された動力に対する予想ギアオイル溜め温度、および所与の最大油溜め温度に対する伝達可能な最大動力を計算することができる。スプレー潤滑の場合、所定のオイル入口温度を維持するために必要な外部冷却量を計算することもできます。計算は反復法です。
ミュンヘンの工科大学で実施されたこれらの異なる歯車タイプの理論的および実験的調査に従って、円筒歯車、ベベル歯車、ハイポイド歯車、およびウォーム歯車の動力損失を計算できます。負荷に依存するギアの動力損失により、噛み合い摩擦係数が計算されます。荷重、速度、粘度、表面粗さの主なパラメーターが摩擦係数に与える影響は、ツインディスク テストで個別に測定され、ギア実験で検証されました。 ISO/TR 13989 ではギアのスカッフィング負荷容量の計算に同じ摩擦係数の式が使用されており、摩耗のリスクを評価するための油膜厚さの関連温度の計算にドイツの標準的な方法で使用されています。そしてマイクロピッチング。ギアの無負荷動力損失は、公開された研究プロジェクトのさまざまなパラメーターを使用した体系的な実験から導き出されます。転がり軸受の動力損失の計算は、最新のカタログに掲載されている軸受メーカーの経験に基づいています。
熱放散の方程式は、自然対流と強制対流でさまざまなギア壁構成を使用したモデル ギア ケースの実験的調査と組み合わせた理論的考察に基づいています。ハウジングからの放射はステファン・ボルツマンの法則に基づいており、ギアケース表面のさまざまな表面仕上げとコーティングについて測定された相対放射係数の測定値があります。また、回転部品から基礎への熱伝達の計算式も含まれています。結果は、実際のギア ドライブでの熱放散測定で検証されました。提案された熱計算方法を備えたコンピュータ プログラム「WAEPRO」は、FVA (Research Association Drive Technology eV, フランクフルト) の研究プロジェクト内で開発され、ドイツの歯車産業で広く使用されています。
1 スコープ
ISO/TR 14179 のこの部分では、分析熱収支モデルを利用して、鉱物油で潤滑された単段または多段のギア ドライブの熱伝達可能な動力を計算する手段を提供します。計算は、25 °C の最大周囲温度と 95 °C の最大油溜め温度の広い屋内スペースの標準条件に基づいていますが、他の条件の修正子を提供します。
参考文献
| [1] | AGMA 96FTM9, 密閉型ギア ドライブの実用的な熱定格法の開発 |
| [2] | SKF 総合カタログ 4000, 米国、1991 年 |
| [3] | Ball and Roller Bearings, Theory, Design and Application 、Eschmann Hasbargen and Weigand, L. Hasbargen および J. Brandlein によって改訂された第 2 版、John Wiley and Sons Ltd.、1985 年 |
| [4] | Roller Bearing Analysis 、第 3 版、Tedric A. Harris, John Wiley and Sons Inc.、1991 年 |
| [5] | ANSI/AGMA 6023-A88 (R2000):1988, 密閉型遊星歯車装置の設計マニュアル |
| [6] | Dudley's Gear Handbook 、Second Edition, Dennis P. Townsend, McGraw-Hill, Inc.、1992 |
| [7] | OS-15, 1986 年、ラジアル リップ シールのトルクと消費電力の測定、ゴム製造業者協会 |
| [8] | c 、W.、H.、 Heat Transmission、第 3 版、第 9 章 |
| [9] | ANSI/AGMA 6034-B92, 密閉円筒ウォーム ギア減速機およびギアモーターの実践 |
| [10] | ANSI/AGMA 6017-E8, シングルおよびマルチリダクション二重エンベロープ ウォームおよびヘリカル ウォーム減速機の評価と適用 |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In exceptional circumstances, when a technical committee has collected data of a different kind from that which is normally published as an International Standard (“state of the art”, for example), it may decide by a simple majority vote of its participating members to publish a Technical Report. A Technical Report is entirely informative in nature and does not have to be reviewed until the data it provides are considered to be no longer valid or useful.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO/TR 14179 may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TR 14179-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 60, Gears, Subcommittee SC 2, Gear capacity calculation.
ISO/TR 14179 consists of the following parts, under the general title Gears - Thermal capacity:
- Part 1: Rating gear drives with thermal equilibrium at 95°C sump temperature
- Part 2: Thermal load-carrying capacity
Introduction
ISO/TR 14179 consists of two parts.
This part of ISO/TR 14179 is the American proposal. It utilizes an analytical heat balance model to calculate the thermal transmittable power for a single or multiple stage gear drive lubricated with mineral oil. Many of the factors in the analytical model can trace their roots to published works of various authors.
The procedure is based on the calculation method presented in AGMA (American Gear Manufacturers Association) Technical Paper 96FTM9 [1] . The bearing losses are calculated from catalogue information supplied by bearing manufacturers, which in turn can be traced to the work of Palmgren. The gear windage and churning loss formulations originally appeared in work presented by Dudley, and have been modified to account for the effects of changes in lubricant viscosity and amount of gear submergence. The gear load losses are derived from the early investigators of rolling and sliding friction who approximated gear tooth action by means of disk testers. The coefficients in the load loss equation were then developed from a multiple parameter regression analysis of experimental data from a large population of tests in typical industrial gear drives. These gear drives were subjected to testing which varied operating conditions over a wide range. Operating condition parameters in the test matrix included speed, power, direction of rotation and amount of lubricant. The formulation has been verified by cross checking predicted results to experimental data for various gear drive configurations from several manufacturers.
ISO/TR 14179-2 is based on a German proposal whereby the thermal equilibrium between power loss and dissipated heat is calculated. From this equilibrium, the expected gear oil sump temperature for a given transmitted power, as well as the maximum transmittable power for a given maximum oil sump temperature, can be calculated. For spray lubrication, it is also possible to calculate the amount of external cooling necessary for maintaining a given oil inlet temperature. The calculation is an iterative method.
The power loss of cylindrical, bevel, hypoid and worm gears can be calculated according to theoretical and experimental investigations of these different gear types undertaken at the Technical University in Munich. The load dependent gear power loss results in the calculation of the coefficient of mesh friction. The influence of the main parameters of load, speed, viscosity and surface roughness on the coefficient of friction were measured individually in twin disk tests and verified in gear experiments. The same equations for the coefficient of friction are used in ISO/TR 13989 for the calculation of the scuffing load capacity of gears, and are used in German standard methods for the calculation of the relevant temperature for oil film thickness to evaluate the risk of wear and micropitting. The no-load power loss of gears is derived from systematic experiments with various parameters from published research projects. The power loss calculation of the anti-friction bearings was taken from the experience of the bearing manufacturers, as published in their most recent catalogues.
The equations for heat dissipation are based on theoretical considerations combined with experimental investigations on model gear cases using different gear wall configurations in natural and forced convection. Radiation from the housing is based on the Stefan-Boltzman law, with measured values of the relative radiation coefficient measured for different surface finish and coatings of the gear case surface. Also included are equations for the calculation of the heat transfer from rotating parts and to the foundation. The results were verified with heat dissipation measurements in practical gear drives. A computer programme, “WAEPRO”, with the proposed thermal calculation method, was developed within a research project of the FVA (Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., Frankfurt) and is widely used in the German gear industry.
1 Scope
This part of ISO/TR 14179 utilizes an analytical heat balance model to provide a means of calculating the thermal transmittable power of a single - or multiple-stage gear drive lubricated with mineral oil. The calculation is based on standard conditions of 25 °C maximum ambient temperature and 95 °C maximum oil sump temperature in a large indoor space, but provides modifiers for other conditions.
Bibliography
| [1] | AGMA 96FTM9, The Development of a Practical Thermal Rating Method for Enclosed Gear Drives |
| [2] | SKF General Catalogue 4000, USA, 1991 |
| [3] | Ball and Roller Bearings, Theory, Design and Application, Eschmann Hasbargen and Weigand, Second Edition revised by L. Hasbargen and J. Brandlein, John Wiley and Sons Ltd., 1985 |
| [4] | Roller Bearing Analysis, Third Edition, Tedric A. Harris, John Wiley and Sons Inc., 1991 |
| [5] | ANSI/AGMA 6023-A88 (R2000):1988, Design Manual for Enclosed Epicyclic Gear Drives |
| [6] | Dudley's Gear Handbook, Second Edition, Dennis P. Townsend, McGraw-Hill, Inc., 1992 |
| [7] | OS-15, 1986, Measuring Radial Lip Seal Torque and Power Consumption, Rubber Manufacturers Association |
| [8] | McAdams, W., H., Heat Transmission, Third Edition, Chapter 9 |
| [9] | ANSI/AGMA 6034-B92, Practice for Enclosed Cylindrical Wormgear Speed Reducers and Gearmotors |
| [10] | ANSI/AGMA 6017-E86 (R1995), Rating and Application of Single and Multiple Reduction Double-Enveloping Worm and Helical Worm Speed Reducers |