ISO/TS 14521:2020
(Main)Gears — Calculation of load capacity of worm gears
Gears — Calculation of load capacity of worm gears
This document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and other failure modes are not covered by this document. The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, , less than or equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1. For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are above 0,1 m/s. The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies. The choice of appropriate methods of calculation requires knowledge and experience. This document is intended for use by experienced gear designers who can make informed judgements concerning factors. It is not intended for use by engineers who lack the necessary experience. See 4.7. WARNING — The geometry of worm gears is complex, therefore the user of this document is encouraged to make sure that a valid working geometry has been established.
Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
Le présent document définit des formules permettant de calculer la capacité de charge des engrenages à vis cylindriques et couvre les charges limites de base associées à l'usure, la formation d?écaillages, la déflexion de la vis, la rupture de dent et la température. Le grippage et les autres modes de défaillance ne sont pas couverts par le présent document. La charge limite et les procédures de conception ne sont valables que pour des vitesses de glissement à la surface de denture, , inférieures ou égales à 25 m/s et des rapports de conduite supérieurs à 2,1. Pour l'usure, la charge limite et les procédures de conception ne sont valables que pour des vitesses de glissement à la surface de denture supérieures à 0,1 m/s. Les règles et recommandations pour le dimensionnement, le choix des lubrifiants ou des matériaux donnés dans le présent document s'appliquent uniquement aux entraxes de 50 mm et plus. Pour les entraxes inférieurs à 50 mm, la méthode A s'applique. Le choix des méthodes de calcul appropriées requiert des connaissances et de l'expérience. Le présent document est destiné à être utilisé par des concepteurs d'engrenages expérimentés qui peuvent émettre des jugements avisés concernant les facteurs impliqués. Il n'est pas destiné aux ingénieurs n'ayant pas l'expérience nécessaire. Voir 4.7. AVERTISSEMENT — La géométrie des engrenages à vis est complexe, c'est pourquoi l'utilisateur du présent document est amené à s'assurer qu'une géométrie de fonctionnement valide a été établie.
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TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 14521
First edition
2020-04
Gears — Calculation of load capacity
of worm gears
Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
Reference number
©
ISO 2020
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ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 2
4 General consideration . 7
4.1 Worm gear load capacity rating criteria . 7
4.2 Basis of the method . 8
4.3 Concept of absolute and relative parameters . 8
4.4 Applicability . 9
4.5 Validity .10
4.6 System considerations .11
4.7 Calculation methods A, B, C .11
4.7.1 Generality on methods A, B and C .11
4.7.2 Notes on numerical formulae .12
4.7.3 Base conditions, interaction .12
4.7.4 Other notes .13
4.8 Standard reference gear .13
5 Required date for calculation.13
5.1 Input variable .13
5.2 Safety factors .15
6 Forces, speeds and parameters for the calculation of stresses .15
6.1 General .15
6.2 Tooth forces .15
6.2.1 Application factor .15
6.2.2 Dynamic factor . .15
6.2.3 Load distribution factor .15
6.2.4 Tooth force components .16
6.3 Sliding velocity at reference diameter .17
6.4 Physical parameters .17
6.4.1 Generality on physical parameters .17
6.4.2 Parameter for the mean Hertzian stress .18
6.4.3 Parameter for the mean lubricant film thickness .19
6.4.4 Parameter for the mean sliding path .20
6.5 Calculation of mean contact stress .21
6.6 Calculation of mean lubricant film thickness .22
6.7 Calculation of the wear path .23
6.8 Calculation of the lubricant kinematic viscosity .23
7 Efficiency and power loss .23
7.1 General .23
7.2 Total efficiency .24
7.2.1 Method A .24
7.2.2 Method B .24
7.3 Total power loss .24
7.3.1 Methods of calculation .24
7.3.2 Idle running power loss .25
7.3.3 Bearing load power loss .25
7.3.4 Sealing power loss .25
7.3.5 Adaptation of the calculation procedure to a specific test.26
7.4 Gear efficiency .26
7.4.1 Efficiency calculation .26
7.4.2 Base coefficient of friction, µ , of the standard reference gear .26
OT
7.4.3 Size factor .28
7.4.4 Geometry factor .29
7.4.5 Material factor .29
7.4.6 Roughness factor .29
7.4.7 Adaptation of the calculation procedure to a specific test.29
7.5 Meshing power loss .30
7.5.1 Method A .30
7.5.2 Method B .30
7.5.3 Method C .30
8 Wear load capacity .30
8.1 General .30
8.2 Wear safety factor .30
8.3 Expected wear .31
8.3.1 Method A .31
8.3.2 Methods B, C .31
8.4 Permissible wear .35
8.5 Adaptation of the calculation procedure to a specific test .36
9 Surface durability (pitting resistance) .36
9.1 General .36
9.2 Pitting safety factor .36
9.3 Actual contact
...
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 14521
First edition
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Gears — Calculation of load capacity
of worm gears
Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
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Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 2
4 General consideration . 7
4.1 Worm gear load capacity rating criteria . 7
4.2 Basis of the method . 8
4.3 Concept of absolute and relative parameters . 8
4.4 Applicability . 9
4.5 Validity .10
4.6 System considerations .11
4.7 Calculation methods A, B, C .11
4.7.1 Generality on methods A, B and C .11
4.7.2 Notes on numerical formulae .12
4.7.3 Base conditions, interaction .12
4.7.4 Other notes .13
4.8 Standard reference gear .13
5 Required date for calculation.13
5.1 Input variable .13
5.2 Safety factors .15
6 Forces, speeds and parameters for the calculation of stresses .15
6.1 General .15
6.2 Tooth forces .15
6.2.1 Application factor .15
6.2.2 Dynamic factor . .15
6.2.3 Load distribution factor .15
6.2.4 Tooth force components .16
6.3 Sliding velocity at reference diameter .17
6.4 Physical parameters .17
6.4.1 Generality on physical parameters .17
6.4.2 Parameter for the mean Hertzian stress .18
6.4.3 Parameter for the mean lubricant film thickness .19
6.4.4 Parameter for the mean sliding path .20
6.5 Calculation of mean contact stress .21
6.6 Calculation of mean lubricant film thickness .22
6.7 Calculation of the wear path .23
6.8 Calculation of the lubricant kinematic viscosity .23
7 Efficiency and power loss .23
7.1 General .23
7.2 Total efficiency .24
7.2.1 Method A .24
7.2.2 Method B .24
7.3 Total power loss .24
7.3.1 Methods of calculation .24
7.3.2 Idle running power loss .25
7.3.3 Bearing load power loss .25
7.3.4 Sealing power loss .25
7.3.5 Adaptation of the calculation procedure to a specific test.26
7.4 Gear efficiency .26
7.4.1 Efficiency calculation .26
7.4.2 Base coefficient of friction, µ , of the standard reference gear .26
OT
7.4.3 Size factor .28
7.4.4 Geometry factor .29
7.4.5 Material factor .29
7.4.6 Roughness factor .29
7.4.7 Adaptation of the calculation procedure to a specific test.29
7.5 Meshing power loss .30
7.5.1 Method A .30
7.5.2 Method B .30
7.5.3 Method C .30
8 Wear load capacity .30
8.1 General .30
8.2 Wear safety factor .30
8.3 Expected wear .31
8.3.1 Method A .31
8.3.2 Methods B, C .31
8.4 Permissible wear .35
8.5 Adaptation of the calculation procedure to a specific test .36
9 Surface durability (pitting resistance) .36
9.1 General .36
9.2 Pitting safety factor .36
9.3 Actual contact
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 14521
Première édition
2020-04
Engrenages — Calcul de la capacité de
charge des engrenages à vis
Gears — Calculation of load capacity of worm gears
Numéro de référence
©
ISO 2020
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 2
4 Considérations générales . 8
4.1 Critères d'évaluation de la capacité de charge des engrenages à vis . 8
4.2 Bases d'établissement de la méthode . 9
4.3 Concept de paramètres absolus et relatifs . 9
4.4 Applicabilité .10
4.5 Validité .10
4.6 Considération sur la méthode .12
4.7 Méthodes de calcul A, B, C .12
4.7.1 Généralités relatives aux méthodes A, B et C .12
4.7.2 Notes concernant les formules numériques .13
4.7.3 Conditions fondamentales, interaction .13
4.7.4 Autres notes .14
4.8 Engrenage de référence standard .14
5 Données exigées pour le calcul.14
5.1 Variables d'entrée .14
5.2 Coefficients de sécurité .16
6 Forces, vitesses et paramètres pour le calcul des contraintes .16
6.1 Généralités .16
6.2 Forces exercées sur la denture .16
6.2.1 Facteur d'application .16
6.2.2 Facteur dynamique .16
6.2.3 Facteur de distribution de la charge .16
6.2.4 Composantes des forces exercées sur la denture .17
6.3 Vitesse de glissement au diamètre de référence.18
6.4 Paramètres physiques.18
6.4.1 Généralités relatives aux paramètres physiques .18
6.4.2 Paramètre applicable à la pression moyenne de Hertz .19
6.4.3 Paramètre applicable à l'épaisseur moyenne du film lubrifiant .21
6.4.4 Paramètre applicable à la longueur de glissement moyenne .22
6.5 Calcul de la contrainte moyenne de contact .23
6.6 Calcul de l'épaisseur moyenne du film lubrifiant . .23
6.7 Calcul du parcours d'usure .24
6.8 Calcul de la viscosité cinématique du lubrifiant .25
7 Rendement et perte de puissance .25
7.1 Généralités .25
7.2 Rendement total .25
7.2.1 Méthode A .25
7.2.2 Méthode B .25
7.3 Perte de puissance totale .26
7.3.1 Méthodes de calcul .26
7.3.2 Perte de puissance à vide .26
7.3.3 Perte de puissance dans les paliers .26
7.3.4 Perte de puissance dans les joints d'étanchéité .27
7.3.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .27
7.4 Rendement d'engrenage .27
7.4.1 Calcul du rendement.27
7.4.2 Coefficient de frottement de base, µ , de l'engrenage de référence standard .28
OT
7.4.3 Facteur de dimension .30
7.4.4 Facteur de géométrie .31
7.4.5 Facteur matériau .31
7.4.6 Facteur de rugosité .31
7.4.7 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .31
7.5 Perte de puissance d'engrènement .32
7.5.1 Méthode A .32
7.5.2 Méthode B .32
7.5.3 Méthode C .32
8 Capacité de charge à l'usure .32
8.1 Généralités .32
8.2 Coefficient de sécurité à l'usure .32
8.3 Usure attendue .33
8.3.1 Méthode A .33
8.3.2 Méthodes B, C .33
8.4 Usure admissible .37
8.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .38
9 Durabilité de surface (résistance à la formation d’écaillages) .39
9.1 Généralités .39
9.2 Coefficient de sécurité pour la formation d’écaillages .39
9.3 Contrainte de contact réelle.39
9.3.1 Méthode A .39
9.3.2 Méthodes B, C .39
9.4 Valeur limite de la contrainte de contact .39
9.5 Adaptation de la méthode de
...
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Engrenages — Calcul de la capacité de
charge des engrenages à vis
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Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 2
4 Considérations générales . 8
4.1 Critères d'évaluation de la capacité de charge des engrenages à vis . 8
4.2 Bases d'établissement de la méthode . 9
4.3 Concept de paramètres absolus et relatifs . 9
4.4 Applicabilité .10
4.5 Validité .10
4.6 Considération sur la méthode .12
4.7 Méthodes de calcul A, B, C .12
4.7.1 Généralités relatives aux méthodes A, B et C .12
4.7.2 Notes concernant les formules numériques .13
4.7.3 Conditions fondamentales, interaction .13
4.7.4 Autres notes .14
4.8 Engrenage de référence standard .14
5 Données exigées pour le calcul.14
5.1 Variables d'entrée .14
5.2 Coefficients de sécurité .16
6 Forces, vitesses et paramètres pour le calcul des contraintes .16
6.1 Généralités .16
6.2 Forces exercées sur la denture .16
6.2.1 Facteur d'application .16
6.2.2 Facteur dynamique .16
6.2.3 Facteur de distribution de la charge .16
6.2.4 Composantes des forces exercées sur la denture .17
6.3 Vitesse de glissement au diamètre de référence.18
6.4 Paramètres physiques.18
6.4.1 Généralités relatives aux paramètres physiques .18
6.4.2 Paramètre applicable à la pression moyenne de Hertz .19
6.4.3 Paramètre applicable à l'épaisseur moyenne du film lubrifiant .21
6.4.4 Paramètre applicable à la longueur de glissement moyenne .22
6.5 Calcul de la contrainte moyenne de contact .23
6.6 Calcul de l'épaisseur moyenne du film lubrifiant . .23
6.7 Calcul du parcours d'usure .24
6.8 Calcul de la viscosité cinématique du lubrifiant .25
7 Rendement et perte de puissance .25
7.1 Généralités .25
7.2 Rendement total .25
7.2.1 Méthode A .25
7.2.2 Méthode B .25
7.3 Perte de puissance totale .26
7.3.1 Méthodes de calcul .26
7.3.2 Perte de puissance à vide .26
7.3.3 Perte de puissance dans les paliers .26
7.3.4 Perte de puissance dans les joints d'étanchéité .27
7.3.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .27
7.4 Rendement d'engrenage .27
7.4.1 Calcul du rendement.27
7.4.2 Coefficient de frottement de base, µ , de l'engrenage de référence standard .28
OT
7.4.3 Facteur de dimension .30
7.4.4 Facteur de géométrie .31
7.4.5 Facteur matériau .31
7.4.6 Facteur de rugosité .31
7.4.7 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .31
7.5 Perte de puissance d'engrènement .32
7.5.1 Méthode A .32
7.5.2 Méthode B .32
7.5.3 Méthode C .32
8 Capacité de charge à l'usure .32
8.1 Généralités .32
8.2 Coefficient de sécurité à l'usure .32
8.3 Usure attendue .33
8.3.1 Méthode A .33
8.3.2 Méthodes B, C .33
8.4 Usure admissible .37
8.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .38
9 Durabilité de surface (résistance à la formation d’écaillages) .39
9.1 Généralités .39
9.2 Coefficient de sécurité pour la formation d’écaillages .39
9.3 Contrainte de contact réelle.39
9.3.1 Méthode A .39
9.3.2 Méthodes B, C .39
9.4 Valeur limite de la contrainte de contact .39
9.5 Adaptation de la méthode de
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.