この規格 プレビューページの目次
※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。
序章
ISO 6336 シリーズは、平歯車とはすば歯車の負荷容量の計算という一般的なタイトルの下に、国際規格、技術仕様 (TS)、および技術レポート (TR) で構成されています (表 1 を参照)
- 国際標準には、広く受け入れられている慣行に基づいた検証済みの計算方法が含まれています。
- TS には、さらに開発が必要な計算方法が含まれています。
- TRには、計算例などの有益なデータが含まれています。
ISO 6336-1 から ISO 6336-19 で指定されている手順は、ギア定格の疲労解析をカバーしています。 ISO 6336-20 から ISO 6336-29 に記載されている手順は、主に潤滑されたフランク面接触のトライボロジー挙動に関連しています。 ISO 6336-30 から ISO 6336-39 には、計算例が含まれています。 ISO 6336 シリーズでは、適切な数の新しい部品を追加して、将来得られる知識を反映することができます。
特定の部品を参照せずに ISO 6336 に従って標準化された計算を要求するには、現在国際規格として指定されている部品のみを使用する必要があります (一覧については、表 1 を参照してください)さらに計算を要求する場合は、ISO 6336 の関連する部分を指定する必要があります。特定の設計の受け入れ基準としての技術仕様の使用については、メーカーと購入者の間で事前に合意する必要があります。
表 1 — ISO 6336 の概要
| 平歯車とはすば歯車の負荷容量の計算 | 国際的 デフォルト | テクニカル 仕様 | テクニカル 報告する |
|---|---|---|---|
| Part 1: 基本原則、導入および一般的な影響要因 | X | ||
| Part 2: 表面耐久性 (孔食) の計算 | X | ||
| Part 3: 歯の曲げ強度の計算 | X | ||
| Part 4部：歯面破壊荷重容量の計算 | X | ||
| Part 5：素材の強度と品質 | X | ||
| Part 6: 変動負荷下での耐用年数の計算 | X | ||
| Part 20部：スカッフィング負荷容量の計算（かさ歯車およびハイポイド歯車にも適用可能） - フラッシュ温度法 (ISO/TR 13989‑1 を置き換えます) | X | ||
| Part 21: スカッフィング負荷容量の計算 (かさ歯車およびハイポイド ギヤにも適用可能) — 積分温度法 (ISO/TR 13989‑2 を置き換えます) | X | ||
| Part 22: マイクロピッチング負荷容量の計算 (ISO/TR 15144‑1 を置き換えます) | X | ||
| Part 30: ISO 6336‑1, ISO 6336‑2, ISO 6336‑3, および ISO 6336‑5 の適用に関する計算例 | X | ||
| Part 31：マイクロピッチング負荷容量の計算例 (置き換え: ISO/TR 15144-2) | X |
このドキュメントでは、一般的に使用される歯車材料の円筒形 (平歯車およびはすば歯車)、かさ歯車、およびハイポイド歯車の表面損傷「温間スカッフィング」と、さまざまな熱処理について説明します。電力損失、動的負荷、ノイズ、および摩耗。一般に、約 4 m/s 未満の低温および低速、および完全に硬化した高負荷ギアに関連する「冷間スカッフィング」の場合、式は適切ではありません。
歯車の歯面の損傷には特に深刻な形態があり、高温高圧によって相手歯車の接触する歯面間に潤滑膜が存在しないか破壊されることにより、歯面の領域の焼付きまたは溶着が発生します。この形態の損傷は「スカッフィング」と呼ばれ、表面速度が高い場合に最も関連性があります。スカッフィングは、歯の表面圧力が十分に高い場合、一般的に、または不均一な表面形状と負荷のために、離散領域で、比較的低い滑り速度でも発生する可能性があります。
スカッフィング損傷の危険性は、歯車の材質、使用する潤滑剤、歯面の表面粗さ、滑り速度、荷重などによって異なります。過度のエアレーションや、懸濁液中の金属粒子などの潤滑剤中の汚染物質の存在も、スカッフィング損傷のリスクを高めます。高速ギアのスカッフィングの結果として、振動の増加による高レベルの動的荷重が発生する傾向があり、通常、スカッフィング、ピッチング、または歯の破損によるさらなる損傷につながります。
高い表面圧力と滑り速度による高い表面温度は、潤滑油膜の破壊を開始する可能性があります。この仮説に基づいて、温度を潤滑油膜の破壊に関連付ける 2 つのアプローチが提示されます。
- 接触経路に沿って変化する接触温度に基づくフラッシュ温度法 (ISO/TS 6336-20 に提示)
- 接触経路に沿った接触温度の加重平均に基づく積分温度法 (このドキュメントに記載)
積分温度法は、接触温度の平均値（積分温度）が対応する臨界値以上の場合にスカッフィングが発生しやすいという仮定に基づいています。実際のギアユニットのスカッフィングのリスクは、積分温度を、潤滑剤の耐スカッフィング性に関するギアテストから得られた臨界値と比較することで予測できます。計算方法では、影響を与えるすべての重要なパラメータ、つまり潤滑剤 (EP 添加剤の有無にかかわらず鉱油、合成油)、表面粗さ、滑り速度、荷重などを考慮します。
流体力学的、熱力学的、および化学的現象の間の複雑な関係によるあらゆるタイプのスカッフィングおよび同等の形態の表面損傷が確実に処理されるようにするには、さらなる評価方法が必要になる場合があります。そのような方法の開発は、進行中の研究の目的です。
Introduction
The ISO 6336 series consists of International Standards, Technical Specifications (TS) and Technical Reports (TR) under the general title Calculation of load capacity of spur and helical gears (see Table 1).
- International Standards contain calculation methods that are based on widely accepted practices and have been validated.
- TS contain calculation methods that are still subject to further development.
- TR contain data that is informative, such as example calculations.
The procedures specified in ISO 6336-1 to ISO 6336-19 cover fatigue analyses for gear rating. The procedures described in ISO 6336-20 to ISO 6336-29 are predominantly related to the tribological behaviour of the lubricated flank surface contact. ISO 6336-30 to ISO 6336-39 include example calculations. The ISO 6336 series allows the addition of new parts under appropriate numbers to reflect knowledge gained in the future.
Requesting standardized calculations according to ISO 6336 without referring to specific parts requires the use of only those parts that are currently designated as International Standards (see Table 1 for listing). When requesting further calculations, the relevant part or parts of ISO 6336 need to be specified. Use of a Technical Specification as acceptance criteria for a specific design needs to be agreed in advance between manufacturer and purchaser.
Table 1—Overview of ISO 6336
| Calculation of load capacity of spur and helical gears | International Standard | Technical Specification | Technical Report |
|---|---|---|---|
| Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors | X | ||
| Part 2: Calculation of surface durability (pitting) | X | ||
| Part 3: Calculation of tooth bending strength | X | ||
| Part 4: Calculation of tooth flank fracture load capacity | X | ||
| Part 5: Strength and quality of materials | X | ||
| Part 6: Calculation of service life under variable load | X | ||
| Part 20: Calculation of scuffing load capacity (also applicable to bevel and hypoid gears) — Flash temperature method (Replaces ISO/TR 13989‑1) | X | ||
| Part 21: Calculation of scuffing load capacity (also applicable to bevel and hypoid gears) — Integral temperature method (Replaces ISO/TR 13989‑2) | X | ||
| Part 22: Calculation of micropitting load capacity (Replaces ISO/TR 15144‑1) | X | ||
| Part 30: Calculation examples for the application of ISO 6336‑1, ISO 6336‑2, ISO 6336‑3 and ISO 6336‑5 | X | ||
| Part 31: Calculation examples of micropitting load capacity (Replaces: ISO/TR 15144‑2) | X |
This document describes the surface damage"warm scuffing" for cylindrical (spur and helical), bevel and hypoid gears for generally used gear materials and different heat treatments."Warm scuffing" is characterized by typical scuffing and scoring marks, which can lead to increasing power loss, dynamic load, noise and wear. For"cold scuffing", generally associated with low temperature and low speed, under approximately 4 m/s, and through-hardened, heavily loaded gears, the formulae are not suitable.
There is a particularly severe form of gear tooth surface damage in which seizure or welding together of areas of tooth surfaces occurs due to absence or breakdown of a lubricant film between the contacting tooth flanks of mating gears caused by high temperature and high pressure. This form of damage is termed"scuffing" and most relevant when surface velocities are high. Scuffing may also occur for relatively low sliding velocities when tooth surface pressures are high enough, either generally or, because of uneven surface geometry and loading, in discrete areas.
Risk of scuffing damage varies with the properties of gear materials, the lubricant used, the surface roughness of tooth flanks, the sliding velocities and the load. Excessive aeration or the presence of contaminants in the lubricant such as metal particles in suspension, also increases the risk of scuffing damage. Consequences of the scuffing of high speed gears include a tendency to high levels of dynamic loading due to increase of vibration, which usually leads to further damage by scuffing, pitting or tooth breakage.
High surface temperatures due to high surface pressures and sliding velocities can initiate the breakdown of lubricant films. On the basis of this hypothesis, two approaches to relate temperature to lubricant film breakdown are presented:
- the flash temperature method (presented in ISO/TS 6336-20), based on contact temperatures which vary along the path of contact;
- the integral temperature method (presented in this document), based on the weighted average of the contact temperatures along the path of contact.
The integral temperature method is based on the assumption that scuffing is likely to occur when the mean value of the contact temperature (integral temperature) is equal to or exceeds a corresponding critical value. The risk of scuffing of an actual gear unit can be predicted by comparing the integral temperature with the critical value, derived from a gear test for scuffing resistance of lubricants. The calculation method takes account of all significant influencing parameters, i.e. the lubricant (mineral oil with and without EP-additives, synthetic oils), the surface roughness, the sliding velocities, the load, etc.
In order to ensure that all types of scuffing and comparable forms of surface damage due to the complex relationships between hydrodynamical, thermodynamical and chemical phenomena are dealt with, further methods of assessment may be necessary. The development of such methods is the objective of ongoing research.