"ГОСТ 13755-2015 (ISO 53:1998). Межгосударственный стандарт. Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные. Исходные контуры"
(введен в действие Приказом Росстандарта от 13.11.2015 N 1786-ст)

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" (ФГУП "ЦИАМ им. П.И. Баранова") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 258 "Зубчатые передачи и конструктивные элементы деталей машин"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 27 августа 2015 года N 79-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 ноября 2015 г. N 1786-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 13755-2015 (ISO 53:1998) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 года

5 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ISO 53:1998 "Цилиндрические зубчатые передачи для общего и тяжелого машиностроения. Стандартный исходный контур зуба рейки" ("Cylindrical gears for general and heavy engineering - Standard basic rack tooth profile", MOD). При этом разделы 1 - 5 и приложение А полностью идентичны, а приложение ДА дополняет их с учетом потребностей национальных экономик стран, указанных выше, и особенностей межгосударственной стандартизации. Более подробное обоснование необходимости включения этого приложения приведено в скобках после заголовка данного приложения.

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ИСО/ТК 60 "Зубчатые передачи" Международной организации по стандартизации (ISO).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для увязки с наименованиями, принятыми в существующем комплексе межгосударственных стандартов.

Ссылки на международные стандарты заменены ссылками на соответствующие межгосударственные стандарты. Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДБ

6 ВЗАМЕН ГОСТ 13755-81

Настоящий стандарт устанавливает параметры стандартного исходного контура зубьев цилиндрических эвольвентных зубчатых передач (внешнего или внутреннего зацепления) для общего и тяжелого машиностроения с модулем от 1 мм и более по ГОСТ 9563.

Параметры исходного контура внешних и внутренних зубьев должны быть заданы для условий правильного зацепления, а именно: при отсутствии подрезания зубьев, без интерференции, без заострения вершины зубьев и т.д. В противном случае параметры исходного контура необходимо вычислять исходя из конкретных условий.

Стандартный исходный контур зуба рейки, установленный настоящим стандартом, для системы эвольвентных зубчатых колес является геометрической базой, определяющей размеры их зубьев.

Стандартный исходный контур зуба рейки не определяет параметры режущего инструмента, но его геометрия может быть определена по стандартному исходному контуру зуба рейки с учетом припуска под финишную обработку, полноты активного профиля и т.д.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 9563-60 Основные нормы взаимозаменяемости. Колеса зубчатые. Модули

ГОСТ 16530-83 Передачи зубчатые. Общие термины, определения и обозначения

ГОСТ 16531-83 Передачи зубчатые цилиндрические. Термины, определения и обозначения

ГОСТ 16532-70 Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет геометрии

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 16530 и ГОСТ 16531, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 стандартный исходный контур зуба рейки (standard basic rack tooth profile): Очертание зуба в нормальном сечении зубьев исходной рейки, которое соответствует зубчатому колесу внешнего зацепления с числом зубьев z = и диаметру d = (см. рисунок 1).

Примечание - Зуб стандартного исходного контура реечного зуба ограничен линией вершины сверху и параллельной линией ножки снизу. Переходная кривая между прямой частью профиля и линией ножки - дуга с радиусом, равным .

3.2 совпадающий стандартный исходный контур зуба рейки (mating standard basic rack tooth profile): Очертание зуба рейки, симметричного к стандартному исходному контуру зуба рейки по делительной прямой P-P и смещенного на половину шага относительно него (см. рисунок 1).

Обозначения параметров, используемые в настоящем стандарте, и единицы их измерений приведены в таблице 1.

5.1 Форма и размеры стандартного исходного контура должны соответствовать форме и размерам, указанным на рисунке 1 и в таблице 2. Дополнительные рекомендации для возможного применения исходного контура приведены в приложениях А и ДА.

5.2 Для стандартного исходного контура с модулем m величина шага равна

5.3 Стороны стандартного исходного контура - прямые на отрезке h_aP плюс h_FfP.

5.4 На линии P-P толщина зуба равна ширине впадины, т.е. половине шага, вычисленной по формуле

где S_P - толщина зуба стандартного исходного контура;

e_P - ширина пространства между соседними зубьями стандартного исходного контура;

p - шаг;

m - модуль.

5.5 Стороны стандартного исходного контура зуба рейки наклонены на угол профиля по отношению к линии нормали делительной прямой P-P.

5.6 Линии вершин и впадин соответственно параллельны делительной линии P-P и удалены на расстояние h_aP и h_fP.

5.7 Активная высота зуба h_wp стандартного исходного контура и совпадающего стандартного исходного контура равна 2h_aP.

5.8 Для измерений стандартного исходного контура используют делительную прямую P-P в качестве базовой.

5.9 Радиус кривизны переходной кривой стандартного исходного контура, , определяется стандартным зазором c_P.

Для исходного контура, для которого = 20°, c_P <= 0,295 m и h_fP = 1 m:

где - максимально возможный радиус переходной кривой стандартного исходного контура;

c_P - радиальный зазор между стандартным исходным контуром и совпадающим исходным контуром;

- угол профиля.

Для исходного контура, для которого = 20° и 0,295 m < c_P <= 0,396 m:

где h_fP - высота ножки зуба стандартного исходного контура.

Центр находится на оси впадины зубчатой рейки.

Примечание - Фактическая переходная кривая, которая находится вне активного профиля, может отличаться в зависимости от метода производства, смещения исходного контура и числа зубьев.

5.10 Параметры исходного контура c_P, h_aP, h_fP и h_WP могут быть также указаны в долях модуля m. В этом случае они идентифицируются звездочкой, например: h_fP = h*_fP·m.

В зависимости от основных эксплуатационных характеристик альтернативно стандартному исходному контуру зуба могут быть использованы следующие типы исходных контуров:

- стандартный исходный контур зуба типа A рекомендуется использовать для зубчатых передач, передающих высокие крутящие моменты;

- исходные контуры типа B и C рекомендуется использовать для нормальной эксплуатации. Тип C может быть применен для производства с использованием некоторого стандартного инструмента;

- исходный контур типа D обеспечивает наибольший радиус переходной кривой. Увеличенная высота ножки h_fP = 1,4 m и увеличенный радиус переходной кривой = 0,39 обеспечивают формирование максимального радиуса переходной кривой без интерференции. Если фактическая форма переходной кривой с поднутрением не создает концентрации напряжений, то этот тип контура рекомендуется для высокоточных зубчатых колес, передающих высокие крутящие моменты и, следовательно, с боковыми поверхностями зуба, обработанными шлифованием или шевингованием.

Основные параметры различных типов исходных контуров приведены в таблице А.1.

Исходный контур с выбранным поднутрением U_FP и углом поднутрения используется для нарезания зубчатых колес инструментом с протуберанцем и окончательным шлифованием или шевингованием (см. рисунок А.1). Специфические значения U_FP и зависят от метода производства, которые не определены настоящим стандартом.

(Эти рекомендации являются дополнительными относительно рекомендаций международного стандарта ISO 53 и приведены для учета параметров, имеющихся в ранее действующих межгосударственных и национальных стандартах, устанавливающих рекомендации в части параметров исходного контура и профильной модификации, а также другие рекомендации.)

Модифицированный исходный контур зуба рейки применяют для достижения у зубчатых передач высоких эксплуатационных характеристик по уровню шума, низкой виброактивности и высокой несущей способности. Отличительными элементами модифицированного исходного контура являются: увеличенные или несимметричные углы исходного контура, обеспечивающие высокую контактную прочность зубьев; приграничная зона и притупленная вершина контура обеспечивают исключение интерференции кромок зубьев и уменьшение концентраций напряжений; нормируемая толщина вершины исходного контура увеличивает прочность и позволяет максимально использовать несущую поверхность зубьев.

Форма и размеры модифицированного исходного контура должны соответствовать форме и размерам, указанным на рисунке ДА.1, а также в таблице ДА.1.

В настоящем стандарте применены дополнительные к п. 3 и ГОСТ 16530-83 термины с соответствующими определениями:

ДА.2.1 основная сторона исходного контура (basic side profile): одна из двух сторон, принимаемая для разделения сторон по признакам - ответственности, номинальных расчетов, метрологического контроля и т.д. Основная сторона исходного контура состоит из основного главного профиля, переходной кривой и кривой притупления вершины.

ДА.2.2 смежная сторона исходного контура (adjacent side basic profile): сторона, имеющая общую вершину с основной стороной исходного контура. Смежная сторона исходного контура состоит из смежного главного профиля, переходной кривой и кривой притупления вершины. Элементы смежной стороны идентифицируются символом N.

ДА.2.3 совпадающий исходный контур зуба рейки (mating basic rack tooth profile): Очертание зуба рейки, отраженного исходного контура зуба рейки по горизонтальной делительной прямой P-P и смещенного на половину шага относительно оси A-A, а также при дополнительно отраженного исходного контура зуба рейки по основной вертикальной оси симметрии контура A-A (см. рисунок ДА.1).

Обозначения параметров, используемых в настоящем приложении, и единицы их измерений приведены в таблице ДА.1.

ДА.4.1 Форма и размеры исходного контура должны соответствовать форме и размерам, указанным на рисунке ДА.1 и в таблице ДА.2.

ДА.4.2 Для модифицированного исходного контура с модулем m величина шага равна .

ДА.4.3 Стороны модифицированного исходного контура - прямые на отрезках (K-L) и (K_N-L_N) от точек касания кривой притупления кромки вершины до точки пересечения главного профиля с переходной кривой.

В зависимости от основных эксплуатационных характеристик альтернативно стандартному исходному контуру зуба (рисунок 1, таблица 2) и исходным контурам с углом главного профиля = 20° (таблица А.1) могут быть использованы следующие типы модифицированных исходных контуров (таблица ДА.2):

- исходный контур зуба 1 с выбранным поднутрением U_FP обеспечивает устойчивую реализуемость поднутрения зубьев при минимальной высоте h_fP ножки зубьев, рекомендуется использовать для зубчатых колес, обработанных шлифованием, с высоким крутящим моментом и повышенными требованиями к виброактивности;

- исходный контур зуба 2 обеспечивает наиболее высокую изгибную прочность зубьев 6 - 7 степени точности, рекомендуется использовать для зубчатых колес с высоким крутящим моментом без повышенных требований к виброактивности;

- исходный контур зуба 3 обеспечивает высокий коэффициент перекрытия, рекомендуется использовать для высокоточных зубчатых передач с высокими требованиями к уровню шума и вибрациям;

- исходный контур зуба 4 обеспечивает наибольшую толщину слоя смазки, рекомендуется использовать для колес планетарных передач.

Основные параметры различных типов модифицированных исходных контуров приведены в таблице ДА.2.

ДА.6.1 Для уменьшения влияния погрешностей профиля зубьев на плавность работы цилиндрических зубчатых передач и для компенсации колебаний упругой податливости зубьев рекомендуется применять исходный контур с модификацией профиля зуба. Схемы модификации исходного контура приведены на рисунке ДА.2

Специфические значения ; и h_g; h_q и другие параметры модификации профиля зуба устанавливаются либо экспериментальным путем, либо расчетом, учитывающим степень точности колес, статистические характеристики типичных геометрических и монтажных погрешностей, упругую податливость зубьев, зависят от метода производства, настоящим стандартом не определены.

В зависимости от основных технологических и конструктивных условий могут применяться различные наборы параметров модификаций.

На рисунке ДА.3 показаны основные типы диаграмм, в таблице ДА.3 приведены рекомендации по применению модификации профиля.

В технически обоснованных случаях допускается применять модификацию профиля комбинированного типа, например LC, ID и т.д.

Примечания

1 Допускается и рекомендуется увеличение радиуса кривизны , если это не нарушает правильности зацепления в передаче, предельное значение определяется формулами (2) и (3).

2 Допускается и рекомендуется применять различные радиусы кривизны и , назначая больший радиус на более нагруженной стороне профиля, если это обеспечивает правильное сопряжение радиусов и на окружности впадин.

3 Допускается увеличение радиального зазора c_P цилиндрической зубчатой передачи, вызванное изменением диаметра впадин, до 0,35 m при обработке зубчатых колес долбяками или шеверами и до 0,4 m при обработке под зубошлифование.

4 Допускается изготавливать зубчатые колеса винтовых передач в соответствии с исходным контуром, установленным настоящим стандартом.

5 Зубчатые колеса передач внутреннего зацепления могут изготавливаться в соответствии с исходным контуром внешнего зацепления, если это не нарушает правильности зацепления в передаче.

6 При доводке параметров модификации расчетным или экспериментальным путем следует учитывать большое влияние даже незначительных вариаций параметров модификации на виброактивность, поэтому параметры модификации и переходные кривые, полученные при доводке передачи, рекомендуется назначать с их предельными отклонениями.

7 Уменьшение колебаний (вибраций) зубчатых передач с колесами, имеющими модифицированный исходный контур с модификацией профиля типов Г, L, K и C, происходит вследствие того, что в зацеплении создается встречное перемещение колес, направленное противоположно перемещению, вызываемому упругой податливостью зубьев. Для компенсации такого перемещения требуется дополнительная энергия, которая порождает дополнительные силы, действующие на зубья, что является причиной увеличения контактных и изгибных напряжений. Однако при работе зубчатой передачи на частотах параметрического резонанса эти же силы уменьшают динамические нагрузки. Это сложное явление должно учитываться при расчетах несущей способности зубчатых передач.

Международные стандарты, ссылки на которые заменены ссылками на межгосударственные стандарты, приведены в таблице ДБ.1.