Operational tests of worm gearbox with ZK2 concave profile

• Autorzy: Skoczylas L. , Wydrzyński D.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.4.10

Warianty tytułu

PL

Badania eksploatacyjne przekładni ślimakowej z wklęsłym zarysem ZK2

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents an operational tests of worm gearboxes. Test bench trails were conducted for three gearbox types. Two of these gearboxes were manufactured using modern methods with conical endmills. The only difference between the two is the tooth profile. A ZK2 worm with a concave tooth profile and Archimedes’ screw was used in the gearboxes. The third analyzed gearbox was a commercial gearbox with a ZK1 worm. When comparing the results of the analysis, the efficiency and load carrying capacity of the ZK2 worm gearbox is the highest and greatest respectively. The higher load carrying capacity of the ZK2 worm with concave teeth in comparison to the Archimedes’ screw is confirmed by Hertz’s theory. The results show, that the meshing area for ZK2 worm gearboxes is greater than Archimedes’ screw. The confirmed increase of usage indicators of concave profile worm gearboxes can lead to their widespread production and application. The higher efficiency of the gearbox results in lower usage costs.

PL

W artykule przedstawiono badania eksploatacyjne przekładni ślimakowych. Badaniom stanowiskowym poddano trzy przekładnie. Dwie z nich zostały wykonane nową technologią z wykorzystaniem stożkowych narzędzi trzpieniowych. Różnica pomiędzy nimi dotyczyła wyłącznie zarysu kół. Zastosowano przekładnie ze ślimakiem ZK2 o wklęsłym zarysie oraz ślimakiem Archimedesa. Trzecią badaną przekładnią była przekładnia handlowa ze ślimakiem ZK1. Z porównania otrzymanych charakterystyk wynika, że sprawność i obciążalność przekładni ze ślimakiem ZK2 jest najwyższa. Wyższa nośność przekładni z wklęsłym zarysem ZK2 w stosunku do zarysu Archimedesa znajduje potwierdzenie w teorii Hertza. Uzyskane charakterystyki pokazują, że obszar zazębienia dla przekładni ze ślimakiem ZK2 jest większy w porównaniu z przekładnią Archimedesa. Potwierdzony wzrost wskaźników eksploatacyjnych przekładni ze ślimakiem o zarysie wklęsłym może przyczynić się do powszechnej ich produkcji i stosowania. Wyższa sprawność przekładni to zarazem niższe koszty jej eksploatacji.

Słowa kluczowe

EN

worm gearbox; worm; wormwheel; ZK2 concave profile

PL

przekładnia ślimakowa; ślimak; ślimacznica; zarys wklęsły ZK2

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 4
• Strony: 565--570
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skoczylas L.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics Rzeszow University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35 –959 Rzeszów

autor

Wydrzyński D.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics Rzeszow University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35 –959 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Albu S. C. Roughing helical flanks of the worms with frontal – cylindrical milling tools on NC lathes. Procedia Technology 2014; 12: 448–454.
• 2. Albu S. C., Bolos V. Considerations regarding a new manufacturing technology of cylindrical worms using NC lathes. Acta Technica Napocensis, Series: Applied Mathematics and Mechanics 2013; II (56).
• 3. ANSI/AGMA 6022-C93 (R2014), Design manual for cylindrical wormgearing, 2014.
• 4. Chen K. Y., Tsay CH. B. Mathematical model and worm wheel tooth working surfaces of the ZN-type hourglass worm gear set. Mechanism and Machine Theory 2009; 44: 1701–1721.
• 5. Crosher W.P. Design and Application of the Worm Gear. Bratislava: SME Press, 2002.
• 6. Czerniec M., Kiełbiński J. Calculation method longevity of worm gear with evolventary worm. Tribologia 2013; 2: 31–43.
• 7. Czerniec M., Kiełbiński J. The investigation method of kinetics wear of a worm gear with an archimedean worm. Tribologia 2009; 3: 31–39.
• 8. Czerniec M., Kiełbiński J., Czerniec J. The Efect of teeth correction in an Archimedes worm gear on the contact strength, wear, and life the worm gear teeth. Tribologia 2017; 1: 31–34.
• 9. DIN 3976 – Zylinderschnecken. Zuordnung von Achsabstanden und Ubersetzungen in Schneckeradsatzen.
• 10. Dong L., Liu P., Wei W., Dong X., Li H. Study on ZI worm and Helical gear drive with large transmission ratio. Mechanism and Machine Theory 2014; 74: 299–309.
• 11. Elforjani M., Mba D., Muhammad A., Sire A. Condition monitoring of worm gears. Applied Acoustics 2012; 73 (8): 859–863.
• 12. Fang H. S., Tsay C. B. Mathematical model and bearing contacts of the ZN – type worm gear set cut by oversize hob cutters. Mechanism and Machine Theory 2000; 35: 1689– 1708.
• 13. Fontanari V., Benedetti M., Girardi Ch., Giordanino L. Investigation of the lubricated wear behavior of ductile cast iron and quenched and tempered alloy steel for possible use in worm gearing. Wear 2016; 350–351: 68–73.
• 14. Fontanari V., Benedetti M., Straffelini G., Girardi Ch., Giordanino L. Tribological behavior of the bronze - steel pair for worm gearing. Wear 2013; 302: 1520–1527.
• 15. ISO/TR 14521:2010, Gears - calculation of load capacity of worm gears, 2010.
• 16. Kacalak W., Budniak Z., Szafraniec F. Analisys of the forming proces of conical - like helical surfaces with roller tools. International Journal of Applied Mechanics and Engineering 2017; 22 (1): 101–110.
• 17. Litvin F. L., Yukishima K., Hayasaka K., Gonzalez–Perez I., Fuentes A.Geometry and investigation of Klingelnberg-type worm gear drive. Journal of Mechanical Design 2007; 129: 17–22.
• 18. Łazarz B., Wojnar G., Czech P. Early fault detection of toothed gear in exploitation conditions. Eksploatacja i niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2011; 1: 68–77.
• 19. Marciniak T. Cylindiral worm drive. Warszawa: Handbook. PWN Press, 2013, (in Polish).
• 20. Marciniak T.: Obciążalność zazębienia przekładni ślimakowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, nr 934, Łódź 2004.
• 21. Nieszporek T., Boca V. A new method of manufacturing the worm gear with concave profile. Annals of MTeM for 2011 & Proceedings of the 10th International Conference 2011: 218–221.
• 22. PN–93/M–88527 – Przekładnie i reduktory ślimakowe walcowe ogólnego przeznaczenia. Parametry podstawowe.
• 23. PN–93/M–88509/03 – Przekładnie zębate. Przekładnie ślimakowe. Terminologia i oznaczenia.
• 24. Shao Y., Li X., Mechefske V. K., Chen Z. Rear axle gear damage prediction using vibration signal preprocessing coupled with RBF neural networks. Eksploatacja i niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2009; 4: 57–64.
• 25. Simon V. Load Distribution in cylindrical worm gear. Journal of Mechanical Design 2003; 125(2): 356–364.
• 26. Simon V. Load Distribution in double enveloping worm gears. Journal of Mechanical Design 1993; 115: 496-501.
• 27. Simon V. Stress analysis in worm gears with ground concave worm profile. Mechanism and Machine Theory 1996; 31: 1121–1130.
• 28. Skoczylas L., Pawlus P. Geometry and machnining of concave profiles of the ZK – type worm thread. Mechanism and Machine Theory 2016; 95: 35–41.
• 29. Tsay C. B., Jeng J. W., Feng H. S. A mathematical model of the ZE-type worm gear set. Mechanism and Machine Theory 1995; 30: 777.
• 30. Waqar T., Demetgul M. Thermal analysis MLP neural network based fault diagnosis on worm gears. Measurement 2016; 86: 56–66.