歯車は機械送電システムの核心部品であり,その負荷持ち能力は,送電システムの信頼性と使用寿命を直接決定します.機械の負荷能力は主に2つの重要な側面を伴う.: 歯の表面と接触する疲労強度と,歯の根を曲げる疲労強度.

常用ギア障害モード

• 歯表面の穴: 円周的な接触ストレスによる表面の金属の散らばり.
• 歯の表面を磨く: 高速および重荷による金属表面の粘着
• 歯の表面の磨き: 摩擦による歯表面の物質損失
• 歯 の 破裂: 屈服疲労や過負荷によって引き起こされる.
• プラスチック変形: 重荷下では歯の表面に物質が流れる.

負荷容量の基本設計と計算

1. 歯の表面接触 疲労強度計算

• σH = 計算された接触張力 (MPa)
• ZH = ノードゾーン因子,ZE = 材料の弾力系数,Zε = 接触比因子,Zβ = ヘリックス角度因子
• FT = 端面の基準円上の触力 (N)
• b =歯の幅 (mm),d1 =ピニオンの基準円径 (mm),u =ギア比 (u=z2/z1)
• σHP = 許容される接触張力 (MPa), σHP = σHlim·ZN·ZL·Zv·ZR·ZW·ZX/SHmin (σHlim = 試験ギアによる接触疲労制限; ZN = 耐久性; ZL = 潤滑剤; Zv = 速度;ZR = 表面荒さ因数ZW = 作業硬化因子; ZX = サイズ因子; SHmin = 最低安全因子)

2. 歯根の屈曲 疲労力計算

• σF = 計算された屈曲張力 (MPa)
• mn = 標準モジュール (mm)
• YF = 歯のプロファイル因数,YS = ストレスの修正因数,Yβ = ヘリックス角度因数,YB = 歯の幅因数
• σFP = 許容される屈曲張力 (MPa), σFP = σFlim·YN·YδrelT·YRrelT·YX/SFmin (σFlim = 試験用ギアにおける屈曲疲労制限; YN = 耐久性因数) として計算される.YδrelT = 歯根フィレットの相対感度因子; YRrelT = 比較的表面状態因子; YX = サイズ因子; SFmin = 最低安全因子)

負荷能力の検証

• 接触疲労強度検証: ZH を計算し,ZE を決定し,Zε を計算し,Zβ を考慮し,Ft を計算し,訂正因子を確認し, σH を σHP と比較して σH ≤ σHP を確認する.
• 屈曲疲労強度検証: YFを定義し,YSを計算し,Yβを計算し,YBを計算し,訂正因子を特定し, σFと σFPを比較することによって σF ≤ σFP を確保する.
• 特別労働条件の検証: 短期的な過負荷検証 (最大瞬時の負荷を考慮し),衝撃負荷検証 (動的負荷因子導入) を含む.高温状態の検証 (材料性能の変化の計算)低速重荷の検証 (プラスチック変形に重点を置く)

主要 な 影響 要因 と 最適化