Analysis of contact and bending stresses in gearbox switching under load

Zwolak, J.; Martyna, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Analysis of contact and bending stresses in gearbox switching under load

Autorzy

Zwolak J. , Martyna M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Analiza naprężeń kontaktowych i naprężeń zginających w przekładni zębatej przełączanej pod obciążeniem

Języki publikacji

Abstrakty

The work analyses contact stresses that occur within the active surface of toothed gears as well as bending stresses that take place at the tooth root. Contact stresses have been designated at the beginning of the single-tooth engagement area within the pitch point and in the end of single-tooth engagement area. Designation of bending stresses at the tooth root has been made by applying the interteeth force to the external point of single-tooth engagement. The calculated numerical values of contact and bending stresses were compared to fatigue contact durability σ_{H lim}&enspand fatigue bending strength σ_{H lim} lim that were obtained experimentally. Calculations of contact stresses and bending stresses were done with multi-criterion optimisation, which makes it possible to select such geometrical parameters of toothed gears that allow utilizing fatigue durability σ_{H lim}&enspand&ensp σ_{F lim}&ensp in reference to a given material and technology of manufacturing toothed gears.

W pracy dokonano analizy naprężeń kontaktowych występujących na wysokości czynnej zębów kół zębatych oraz naprężeń zginających u podstawy zęba. Naprężenia kontaktowe wyznaczano na początku strefy jednoparowego zazębienia, w biegunie zazębienia oraz w końcu strefy jednoparowego zazębienia. Wyznaczenia naprężeń zginających u podstawy zęba dokonano, przykładając siłę międzyzębną w zewnętrznym punkcie jednoparowego zazębienia. Obliczone wartości liczbowe naprężeń kontaktowych i naprężeń zginających odnoszono do wyznaczonych doświadczalnie wartości zmęczeniowej wytrzymałości kontaktowej σ_{H lim}&ensp i zmęczeniowej wytrzymałości na zginanie σ_{F lim}. Przy obliczaniu naprężeń kontaktowych i naprężeń zginających stosowano optymalizację wielokryterialną dającą możliwości doboru takich parametrów geometrycznych kół zębatych, które umożliwiają wykorzystanie zdolności wytrzymałości zmęczeniowej σ_{H lim}&enspi&enspσ_{F lim}&enspw odniesieniu do określonego materiału i określonej technologii wytwarzania kół zębatych.

Słowa kluczowe

toothed gears contact stress bending stress multi-criterion optimization

koła zębate naprężenia kontaktowe naprężenia zginające optymalizacja wielokryterialna

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2017

Tom

nr 4

Strony

133--138

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Zwolak J.

University of Rzesz ów, al. Rejtana 16c, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Martyna M.

LiuGong Dressta Machinery Sp. z.o.o, ul. Kwiatkowskiego 1, 37-450 Stalowa Wola, Poland

Bibliografia

1. Park S. M., Park T. W., Lee S. H., Han S. W., Kwon S. K.: Analytical study to estimate the performance of the power shift drive axle for a forklift. International Journal of Automotive Technology, vol. 11, 2010.
2. Materiały firmowe Huty Stalowa Wola, 2014.
3. Tanelli M., Panzaui G., Savaresi S. M., Pirola C.: Transmission control for power shift agricultural tractors. Mechatronics, vol. 21, February 2011.
4. Molari G., Sedoni E.: Experimental evaluation of power losses in a power shift agricultural tractor transmission. Biosystems Engineering 100 (2008).
5. Li Ting, Pan Cunyun: On grinding manufacture technique and tooth contact and stress analysis of ring involute spherical gears. Mechanism and Machine Theory 44 (2009).
6. Pedrero J. I., Pleguezuelos M., Artes M., Antona J. A.: Load distribution model along the line of contact for involute external gears. Mechanism and Machine Theory, vol. 45, 2010.
7. Martyna M., Zwolak J.: Program komputerowy z optymalizacją wielokryterialną PRZEKŁADNIA. www.gearbox.com.pl.
8. ISO Standard 6336, 1996: Calculation of load capacity of spur and helical gears.
9. Hui Ma, Xu Pang, Ranjiao Feng, Rongze Song, Bangchun wen: Fault features analysis of cracked gear considering the effects of the extended tooth contact. Engineering Failure Analysis 48 (2015).
10. Mao K.: Gear tooth contact analysis and its application in the reduction of fatigue wear. Wear 262 (2007).
11. Terrin A., Dengo C., Meneghetti G: Experimental analysis of contact fatigue damage in case hardened gears for off highway axles. Engineering Failure Analysis 76 (2017).
12. Yegen I., Usta M.: The effect of salt bath cementation on mechanical behavior of hot-rolled and cold-drawn SAE 8620 and 16MnCr5 steels. Vacuum, vol. 85, 2010.
13. Osman T., Velex Ph.: A model for the simulation of the interactions between dynamic tooth loads and contact fatigue in spur gears. Tribology International, vol. 46, 2012.
14. Amarnath M., Sujatha C., Swarnamani S.: Experimental studies on the effects of reduction in gear tooth stiffness and lubricant film thickness in a spur geared system. Tribology International, vol. 42, 2009.
15. Sanchez M. B., Pedrero J. I., Pleguezuelos M.: Critical stress and load conditions for bending calculations of involute spur and helical gears. International Journal of Fatigue 48 (2013).
16. Sanchez M. B., Pedrero J. I., Pleguezuelos M.: Contact stress calculation of high transverse contact ratio spur and helical gear teeth. Mechanism and Machine Theory, vol. 64, June 2013.
17. Pedrero J. I., Pleguezuelos M., Munoz M.: Contact stress calculation of undercut spur and helical gear teeth. Mechanism and Machine Theory, vol. 46, November 2011.
18. Savaria V., Bridier F., Bocher P.: Predicting the effects of material properties gradient and residual stresses on the bending fatigue strength of induction hardened aeronautical gears. International Journal of Fatigue 85 (2016).
19. Sanchez M. B., Pleguezuelos M., Pedrero J. I.: Calculation of tooth bending strength and surface durability of internal spur gear drives. Mechanism and Machine Theory 95 (2016).
20. Shuting Li: Finite element analyses for contact strength and bending strength of a pair of spur gears with machining errors, assembly errors and and tooth modifications. Mechanism and Machine Theory 42 (2007).
21. Zwolak J., Palczak A.: The effect of the gear teeth finishing method on the properties of the teeth surface layer and its resistance to the pitting wear creation. Journal of Central South Uniwersity, vol. 23, issue 1, January 2016.
22. Zwolak J.: Warunki systemowego projektowania przekładni zębatych. Czasopismo Techniczne, nr 1-M, zeszyt 7, 2010.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-083480fd-bae7-440a-967d-210848916771