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GB／T 3*80.*-2018 直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第*部分：变载荷条件下的使用寿命计算.pdf

GB／T 3*80.*-2018 直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第*部分：变载荷条件下的使用寿命计算.pdf简介：

GB/T 3*80.*-2018《直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第*部分：变载荷条件下的使用寿命计算》是一个由中国国家标准委员会发布的技术标准。这个标准主要针对在变载荷条件下，即齿轮在非恒定载荷作用下的使用寿命计算方法进行了详细的规定。它适用于工业齿轮的设计、制造和评估，特别是对于那些在周期性或非周期性变载荷下工作的齿轮，如车辆、机械和设备中常见的齿轮。

该标准提供了一套计算方法，帮助工程师评估齿轮在不同工作条件下的疲劳强度，包括考虑齿轮的材料性质、齿形、载荷特性、温度等因素。通过这些计算，可以预测齿轮的预期使用寿命，以便进行合理的设计和维护。

值得注意的是，该标准基于国际上通用的齿轮设计和疲劳寿命计算理论，确保了计算结果的科学性和准确性。对于任何涉及齿轮寿命评估的工程师和专业人员来说，理解和遵循GB/T 3*80.*-2018是非常重要的。

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当没有载荷谱可用时，使用系数K。可根据类似机器的经验数据确定。此时，使用系数K取决于 原动机和工作机的运行模式。 K的取值参见附录B

*.2载荷谱与应力载荷谱

运行、启动过程中或在临界转速附近运转时引起的载荷变动，会导致传动系统中轮齿的应力发生变 化。载荷变动的大小和频率，取决于工作机、原动机（或电机）以及传动系统的质量弹力特性。 确定变载荷（或变应力）可用以下方法： 在特定试验机上测出工作载荷；

参照类似设备和运行模式的载荷谱来确定； 根据已知的传动系统的外部激励、质量弹力特性进行模拟计算，并对计算结果进行试验验证。 为了得到用于计算疲劳损伤的载荷谱，可将被测载荷或计算载荷按照数值大小分成若干个等级。 每个等级对应了该载荷范围内所记录的载荷循环次数。载荷谱一般可以分为**级，各级区间的大小基 本相当，不过通常低载荷级可采用较大的级差，而高载荷级则反之。采用上述分级方法，导致损伤最严 重的载荷值将位于很少的几个应力等级内，如此可以使设计的齿轮尺寸尽量小一些。建议载荷谱中包 含一个零载荷级，使计算得到的齿轮总运行时间与设计使用寿命相匹配。考虑到一致性，通常序号最小 为载荷级对应最大的转矩《预制混凝土井壁 JC/T 2091-2011》，这样导致齿轮损伤最严重的载荷会位于载荷谱表的上部。 当后续出现的载荷落在某载荷级区间内，则每个轮齿承受的对应该级的最大载荷的循环次数递增。 表1给出了一个示例，用于说明表2中如何规定转矩级与相应的循环次数

转矩级和循环次数示例第38级与第39级（见表

采用转矩计算轮齿承受的载荷时，应考虑不同转速下的动态效应。 该转矩图谱仅适用于对应的测量或计算时间段。若将该载荷谱外推以计算预期寿命，应考虑到测 出的载荷谱中转矩峰值出现的次数可能不足。这些瞬时转矩峰值会影响齿轮寿命。为了获得最大的载 荷峰值，需要延长计算时间段， 与弯曲强度和接触强度相关的应力载荷谱，可以根据载荷（转矩）推算出来。 抗胶合能力的计算，应考虑转速与载荷的最恶劣组合情况。 齿轮磨损是齿面的持续损伤过程，需要另行考虑。 齿根应力也可用应变片在齿根过渡区处测量。在此情况下，应利用这个测量结果计算修正系数，相 关的接触应力也能够利用这个结果计算出来

表2转矩载荷谱举例（为减少级数采用非均匀的级差，参见附录C

10次升降；假设小齿轮在35.2r/min转速下每周升降1次

*.3使用寿命的计算方法

附录A （规范性附录） 通过给定载荷谱下当量转矩T，来确定使用系数

通过给定载荷谱下当量转矩T，来确定使用系数K，

如果买方与齿轮箱制造方协商一致，则允许用给定的载荷谱来计算使用系数KA。本计算方法适 用于齿轮设计中几何参数尚未确定时的首次估算

使用系数KA定义为当量转矩与额定转矩的比值

更用系数KA定义为当量转矩与额定转矩的比值

式中： T，额定转矩； 一当量转矩。 使用系数KA，轮齿抗折断能力和齿面抗点蚀能力计算时应分别进行，小齿轮与大齿轮也应分别计 算。根据ISO*33*在计算齿轮强度时采用的使用系数，应是上述*个计算值中的最大值。 当量转矩由式（A.2）确定

n：一一第i级载荷循环次数； T：一第i级转矩； p—Woehler损伤线的斜率，见表A.1。 当不能用式（A.2)来计算当量转矩时，可以采用A.3.2中描述的方法

A.3当量转矩T的确定

下述方法适用于Woehler损伤线简化的设计情况，即所有低于某个应力水平所引起的损伤忽略 注意以下事实，在齿轮设计完成之前由应力情况决定的耐久性极限位置是不确定的，由失效循环 快定的耐久性极限位置不因齿轮设计改变而变化， 根据损伤等同原则，第i级转矩T，可用第i级转矩T，替代。见图A.1，可用式（A.3)表示

T3*80.*2018/ISO*3

附录B （资料性附录） 使用系数K的推荐值 使用系数KA是考虑由于齿轮啮合外部因素引起附加动载的影响，用于对F.值的修正。表B.1中 是根据经验推荐的K值（适用于工业齿轮和高速齿轮）。

系数KA是考虑由于齿轮啮合外部因素引起附加动载的影响，用于对F.值的修正。表B.1中 验推荐的K值（适用于工业齿轮和高速齿轮）

表B.1使用系数K.

附录C （资料性附录） 给定载荷谱下安全系数的算例

本算例来自一台*0t集装箱起重机的悬臂吊车，吊车的载荷谱见表2。具体说来，该算例对象是减 速器中的一对齿轮，由减速器驱动悬臂吊车的绞车滚筒。通过滑轮与枢轴，使起重机的悬臂上升和 下降。 起重机工作过程中悬臂下降时，悬臂由折叠式的支撑杆支承。起重机不工作，或船舶从起重机下穿 过时，绞车应把悬臂提升起来。悬臂提升到顶部后，会有一个支撑将悬臂锁住。 为了提高机械性能，滑轮系统中钢丝绳采用多层卷绕。悬臂的重心相对于枢轴在改变，同时钢丝绳 的角度也在改变，因此载荷一直在变化 悬臂行程开始和终止过程中的加速与减速，使得载荷发生变化。刮风、下雨及结冰也会使负载发生 改变。 该悬臂吊车采用*级齿轮减速器，总传动比为175.3：1。本算例的主要研究对象为第*级（低速 级）的小齿轮，其几何参数见表C.1

《声屏障结构技术标准 GB/T51335-2018》表C.1算例的几何参数

这一对齿轮经渗碳后磨齿，MQ级，精度等级ISO*级；刀具的齿顶高是1.35mn，刀具齿顶圆角为 单圆弧，无凸台和预留磨削余量

这一对齿轮经渗碳后磨齿，MQ级，精度等级ISO*级；刀具的齿顶高是1.35mn，刀具齿顶圆角为 单圆弧，无凸台和预留磨削余量。

载荷谱见表2。在此，悬臂升降10次，以模拟70d内的受载情况。小齿轮转速为35.2r/min 载荷谱共*8级，但前两级（第1级和第2级）没有给出载荷循环次数，这是允许的。原因是前两级 的载荷很大，包含了齿轮的最大荷载。另外，第*5级到第*7级也没有载荷循环次数。这是因为在悬臂 重量传递到支撑杆上或锁住悬臂的支承上之前，齿轮始终在特定的载荷下工作

N; = X 105(ZNT: >1) 1.* 一对于弯曲应力： YNT =SF O FP N; = YNT X 103(YNT: ≥1) 2.5

C.7Miner累积损伤度的计算

《建筑给水减压阀应用技术规程 CECS109：2013》C.8用送代法计算安全系数

参照图*，根据设计要求改变安全系数的大小，采用送代法按照C.*～C.7给出的计算步骤反复计 算，直到累积损伤度U落到[0.99，1.00]区间。本算例中，采用电子表格的数据处理方法计算累积损伤 度。按齿轮运转30a计算，计算得出小齿轮的接触安全系数为1.*28，弯曲安全系数为1.32*。 计算结果见表C.2与表C.3

3*80.*—2018/ISO*33