• DIN 3990-2:1987-12

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    CALCULATION OF LOAD CAPACITY CYLINDRICAL GEARS; CALCULATION OF PITTING RESISTANCE

    Available format(s):  Hardcopy, PDF

    Language(s):  German

    Published date:  01-01-1987

    Publisher:  German Institute for Standardisation (Deutsches Institut für Normung)

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    1 Anwendungsbereich und Zweck
       1.1 Allgemeines
       1.2 Schäden durch Grübchenbildung und
            Sicherheitsfaktoren
    2 Grundgleichungen
       2.1 Auftretende Flankenpressung sigma[H]
       2.2 Zulässige Flankenpressung sigma[HP]
       2.3 Rechnerischer Sicherheitsfaktor für die
            Flankenpressung (Grübchensicherheit)
            S[H]
    3 Zonenfaktor Z[H], Einzeleingriffsfaktoren
       Z[B], Z[D]
       3.1 Zonenfaktor Z[H]
       3.2 Einzeleingriffsfaktoren Z[B] und Z[D]
            für epsilon[alpha] < = 2
       3.3 Einzeleingriffsfaktoren Z[B] und Z[D]
            für epsilon[alpha] > 2
    4 Elastizitätsfaktor Z[E]
    5 Überdeckungsfaktor Z[epsilon]
       5.1 Bestimung des Überdeckungsfaktors
       5.2 Rechnerische Bestimmung der Überdeckungen
            epsilon[alpha] und epsilon[beta]
            (entsprechend DIN 3960)
    6 Schrägenfaktor Z[beta]
    7 Dauerfestigkeit für Flankenpressung
       7.1 Dauerfestigkeitswerte sigma[H lim] für die
            Methoden B, C, (D)
       7.2 Dauerfestigkeitswerte für Methode B[R]
    8 Lebensdauerfaktor(Flanke) Z[NT]
       8.1 Lebensdauerfaktor, Methode A
       8.2 Lebensdauerfaktor Z[NT], Methode B
    9 Einfluss der Schmierfilmbildung, Faktoren
       Z[L], Z[v], Z[R]
       9.1 Einfluss der Schmierfilmbildung,
            Methode A
       9.2 Einfluss der Schmierfilmbildung;
            Faktoren Z[L], Z[v], Z[R]; Methode B
       9.3 Einfluss der Schmierfilmbildung;
            Faktoren Z[L], Z[v], Z[R]; Methode C
       9.4 Einfluss der Schmierfilmbildung;
            Faktoren Z[L], Z[v], Z[R]; Methode D
    10 Werkstoffpaarungsfaktor Z[W]
       10.1 Werkstoffpaarungsfaktor, Methode A
       10.2 Werkstoffpaarungsfaktor Z[W], Methode B
       10.3 Werkstoffpaarungsfaktor Z[W], Methode C
    11 Grössenfaktor(Flanke) Z[X]
       11.1 Grösseneinfluss (Flanke), Methode A
       11.2 Grösseneinfluss (Flanke), Methode B
       11.3 Grösseneinfluss (Flanke), Methode C

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    Diese Norm enthält die Grundgleichungen für die Berechnung der Grübchentragfähigkeit von Evolventen-Stirnrädern mit Aussen- und Innenverzahnung. Sie erfasst alle Einflüsse auf die Grübchentragfähigkeit, soweit sie quantitativ beurteilt werden können. Sie gilt in erster Linie für ölgeschmierte Getriebe, kann näherungsweise aber auch für (langsamlaufende) fettgeschmierte Getriebe verwendet werden, sofern im Zahneingriff zu jeder Zeit Schmierstoff in ausreichender Menge vorhanden ist. Die Gleichungen gelten für Stirnräder mit einem Bezugsprofil nach DIN 867 oder ISO 53 - 1974. Sie können auch angewendet werden auf Stirnräder mit einem anderen Bezugsprofil bis zu einer Profilüberdeckung von epsilon[alpha n] = 2,5. Diese Gleichungen sind nicht unmittelbar anwendbar für die Beurteilung von anderen Zahnflankenschäden als in Abschnitt 1.2 beschrieben, wie zum Beispiel plastische Verformung, Warmfressen, Kaltfressen usw. (vergleiche DIN 3979). Die durch die zulässige Flankenpressung bestimmte Tragfähigkeit wird 'Grübchentragfähigkeit' genannt. Nach Überschreiten der Grübchenfestigkeitsgrenzen der miteinander in Eingriff kommenden Zahnflanken brechen Teilchen aus den Zahnflanken heraus, so dass Grübchen entstehen. In welchem Umfang derartige Grübchen (nach Grösse und Anzahl) zulässig sind, hängt weitgehend vom Anwendungsgebiet ab und schwankt in weiten Grenzen. In einigen Anwendungsgebieten kann man Grübchen in gewissem Umfang durchaus zulassen; in anderen Gebieten muss jede merkbare Grübchenbildung vermieden werden. Eine für mittlere Verhältnisse brauchbare Regel unterscheidet zwischen Einlaufgrübchen und fortschreitenden Grübchen. Nach dieser Regel ist eine lineare oder progressive Zunahme der gesamten Grübchenfläche nicht zulässig. Die effektiv tragende Fläche der Zahnflanke kann durch Einlaufgrübchen vergrössert werden, und als Folge davon kann die Grübchenbildung je Zeiteinheit abnehmen (degressive Grübchenbildung) oder aufhören (zum Stillstand gekommene Grübchenbildung). Diese Grübchen werden als zulässig betrachtet. In Streitfällen ist die folgende Regel massgebend: Grübchen sind nicht zulässig, wenn bei unveränderten Betriebsbedingungen die Grübchenbildung mit der Zeit linear oder progressiv zunimmt (lineare oder progressive Grübchenbildung). Die Beurteilung erstreckt sich auf den gesamten aktiven Bereich der Flanken sämtlicher Zähne. Bei nichtgehärteten Zahnflanken sind Anzahl und Grösse neu entstandener Grübchen zu berücksichtigen. Bei oberflächengehärteten Verzahnungen bilden sich Grübchen oft nur an einer oder wenigen Flanken. In diesen Fällen soll sich die Beurteilung auf die Zähne, bei denen sich Grübchen gebildet haben, konzentrieren. Für eine quantitative Auswertung sollten bestimmte Zähne, die vermutlich einem besonderen Risiko unterliegen, für eine kritische Untersuchung markiert werden. In besonderen Fällen kann in erster Annäherung die Menge des Gesamtabriebes als Merkmal dienen. Die Kontrolle des Zahnflankenzustandes sollte in kritischen Fällen mindestens dreimal erfolgen, die erste Kontrolle jedoch nicht vor 10[6] Lastwechseln. Die weiteren Kontrollen sollten nach einer Betriebszeit durchgeführt werden, die aufgrund der vorhergehenden Kontrolle als angemessen betrachtet wird. Wenn als Folge von Grübchen ein Getriebeschaden entstehen kann, der Menschenleben gefährden oder sonstige ernste Folgeschäden verursachen kann, ist Grübchenbildung faktisch nicht zulässig. Aufgrund der spannungserhöhenden Wirkung kann ein einzelnes Grübchen von 1 mm Durchmesser in der Nähe der Zahnfussausrundung eines einsatzgehärteten Rades unter Umständen Ausgangspunkt für einen Riss werden, der zu Zahnbruch führen kann, und muss daher (z. B. bei Flugzeuggetrieben) als nicht zulässig angesehen werden. Ähnliche Überlegungen gelten für Turbogetriebe. Innerhalb der hier geforderten langen Lebensdauer (10[10] bis 10[11] Lastwechsel) dürfen üblicherweise weder Grübchen noch unangemessen hoher Verschleiss auftreten. Derartige Schäden könnten zu unzulässigen Schwingungen und überhöhten dynamischen Kräften führen. In die Berechnung sind entsprechend hohe Sicherheitsfaktoren einzuführen, d. h. nur eine kleine Schadenswahrscheinlichkeit ist zuzulassen. Als Gegenstück hierzu kann für langsamlaufende Industriegetriebe mit grossen Zähnen (z. B. Modul 25) aus Stahl niedriger Härte hingenommen werden, dass die Gesamtheit der tragenden Flanken Grübchen aufweist, wobei derartige Getriebe trotzdem die Konstruktionsleistung für 10 bis 20 Jahre sicher übertragen. Einzelne Grübchen können hierbei bis zu 20 mm im Durchmesser und bis zu 8 mm tief sein. Eine in den ersten zwei oder drei Betriebsjahren beobachtete ' fortschreitende' Grübchenbildung nimmt hierbei üblicherweise ab, die Zahnflanken glätten und verfestigen sich im Betrieb, so dass die Brinellhärte der Oberfläche um 50 % oder mehr erhöht wird. Bei derartigen Bedingungen können relativ niedrige Sicherheitsfaktoren (in einigen Fällen unter 1) gewählt werden, was einer höheren Schadenswahrscheinlichkeit entspricht. Ein ausreichend hoher Sicherheitsfaktor gegen Zahnbruch ist dabei notwendig. Allgemeine Gesichtspunkte, die bei der Wahl des Mindest-Sicherheitsfaktors zu beachten sind, siehe DIN 3990 Teil 1, Ausgabe 12.87, Abschnitt 1.2. In den Anwendungsnormen der Reihe DIN 3990 sind hierfür Zahlenwerte angegeben. Es wird empfohlen, den Mindest-Sicherheitsfaktor zwischen Hersteller und Anwender zu vereinbaren.

    General Product Information - (Show below) - (Hide below)

    Development Note Supersedes DIN 3990-7, DIN 3990-8 and DIN 3990-10 (07/2002)
    Document Type Standard
    Publisher German Institute for Standardisation (Deutsches Institut für Normung)
    Status Current
    Supersedes

    Standards Referenced By This Book - (Show below) - (Hide below)

    DIN 3995-6:1963-08 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, CHORD OF THE PITCH CIRCLE BETWEEN THE FLANKS OF A TOOTH AND CHORDAL HEIGHT
    DIN 3990-3:1987-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; CALCULATION OF TOOTH STRENGTH
    DIN 3990-21:1989-02 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; APPLICATION STANDARD FOR HIGH SPEED GEARS AND GEARS OF SIMILAR REQUIREMENT
    DIN EN 12158-1:2011-06 Builders' hoists for goods - Part 1: Hoists with accessible platforms (includes Amendment A1:2010)
    DIN 3995-7:1963-08 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, CONTACT RATIO
    DIN 3994:1963-08 ADDENDUM MODIFICATION OF STRAIGHT SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM - INTRODUCTION
    03/314803 DC : DRAFT SEP 2003 ISO 6336-2 - CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF SPUR AND HELICAL GEARS - PART 2: CALCULATION OF SURFACE DURABILITY (PITTING)
    DIN 19704-1:2014-11 HYDRAULIC STEEL STRUCTURES - PART 1: CRITERIA FOR DESIGN AND CALCULATION
    DIN EN 12159:2013-03 BUILDERS HOISTS FOR PERSONS AND MATERIALS WITH VERTICALLY GUIDED CAGES
    DIN 3990-41:1990-05 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; APPLICATION STANDARD FOR VEHICLE GEARS
    DIN EN 12158-2:2011-04 Builders' hoists for goods - Part 2: Inclined hoists with non-accessible load carrying devices (includes Amendment A1:2010)
    DIN EN 15095 E : 2009 POWER-OPERATED MOBILE RACKING AND SHELVING, CAROUSELS AND STORAGE LIFTS - SAFETY REQUIREMENTS
    DIN 3995-3:1963-08 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, TIP DIAMETER
    DIN 3990-11:1989-02 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; APPLICATION STANDARD FOR INDUSTRIAL GEARS; DETAILED METHOD
    03/314804 DC : DRAFT SEP 2003 BS ISO 6336-3 - CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF SPUR AND HELICAL GEARS - PART 3: CALCULATION OF TOOTH BENDING STRENGTH
    DIN 3995-2:1963-08 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, ROOT DIAMETER
    DIN 3995-5:1963-08 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, GAUGE DISTANCE OVER BALLS FOR DETERMINATION OF TOOTH THICKNESS
    DIN 3995-4:1963-08 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, BASE TANGENT LENGTH
    DIN 3990-5:1987-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; ENDURANCE LIMITS AND MATERIAL QUALITIES
    DIN EN 13135:2013-05 CRANES - SAFETY - DESIGN - REQUIREMENTS FOR EQUIPMENT
    DIN EN 15095:2009-06 POWER-OPERATED MOBILE RACKING AND SHELVING, CAROUSELS AND STORAGE LIFTS - SAFETY REQUIREMENTS
    DIN 3990-1:1987-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS - INTRODUCTION AND GENERAL INFLUENCE FACTORS
    DIN 3990-6:1994-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS - PART 6: CALCULATION OF SERVICE STRENGTH
    DIN 3995-8:1963-08 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, SLIDING SPEED AT TOOTH TIP
    DIN 3995-1:1967-05 STRAIGHT EXTERNAL SPUR GEARS IN THE 05 SYSTEM, CENTRE DISTANCES AND PRESSURE ANGLES ON THE PITCH CIRCLE

    Standards Referencing This Book - (Show below) - (Hide below)

    DIN 3990-4:1987-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; CALCULATION OF SCUFFING LOAD CAPACITY
    ISO 6336-2:2006 Calculation of load capacity of spur and helical gears Part 2: Calculation of surface durability (pitting)
    DIN 3990-1:1987-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS - INTRODUCTION AND GENERAL INFLUENCE FACTORS
    DIN 867:1986-02 BASIC RACK FOR INVOLUTE TEETH OF CYLINDRICAL GEARS FOR GENERAL ENGINEERING AND HEAVY ENGINEERING
    ISO 53:1998 Cylindrical gears for general and heavy engineering Standard basic rack tooth profile
    DIN 3990-5:1987-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; ENDURANCE LIMITS AND MATERIAL QUALITIES
    DIN 3990-3:1987-12 CALCULATION OF LOAD CAPACITY OF CYLINDRICAL GEARS; CALCULATION OF TOOTH STRENGTH
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