A generalized method for predicting contact strength, wear, and the life of involute conical spur and helical gears. Part 1. Spur gears

• Autorzy: Chernets M.

Warianty tytułu

PL

Uogólniona metoda prognozowania wytrzymałości stykowej, zużycia oraz trwałości stożkowej ewolwentowej przekładni o zębach prostych oraz ukośnych. Cz. 1. Przekładnia o zębach prostych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of research undertaken to determine maximum contact pressures, wear, and the life of involute conical spur gear, taking into account gear height correction, tooth engagement, and wea rgenerated changes in the curvature of their involute profile. Moreover, we have established the following: (a) the initial contact pressures are higher in the internal section with double-single-double tooth engagement; (b) the highest values can be observed at the entry of single tooth engagement; (c) the maximal tooth wear of the wheels in the frontal section will be less than half of that in the internal section; (d) profile shift coefficients have an optimum at which the highest gear life is possible; and (e) gear life in the internal section will be less than half of that the frontal section. The calculations were made for a reduced cylindrical gear using a method developed by the authors. The effect of applied conditions of tooth engagement in the frontal and internal sections of a cylindrical gear ring is shown graphically. In addition, optimal correction coefficients ensuring the longest possible gear life are determined.

PL

W artykule przedstawiono rezultaty oszacowania maksymalnych nacisków stykowych, zużycia oraz trwałości stożkowej przekładni o zębach prostych z uwzględnieniem korekcji technologicznej uzębienia, parzystości zazębienia zębów oraz zmiany krzywizny ich zarysów ewolwentowych wskutek zużycia. Ustalono, że: a) największe początkowe naciski kontaktowe są w przekroju wewnętrznym przy realizacji zazębienia dwu-jedno-dwuparowego; b) największe ich wartości powstają na wejściu w zazębienie jednoparowe; c) maksymalne zużycie zębów kół w przekroju czołowym będzie ponad dwukrotnie mniejsze niż w przekroju wewnętrznym; d) współczynniki korekcji profilu mają optimum, przy którym trwałość przekładni będzie najwyższa; e) trwałość przekładni w przekroju wewnętrznym będzie ponad dwukrotnie niższa niż w przekroju czołowym. Obliczenia przekładni stożkowej przeprowadzono jako zredukowanej przekładni walcowej przy użyciu metody opracowanej przez autora. Ustalone prawidłowości wpływu wymienionych warunków interakcji zębów w przekroju czołowym oraz wewnętrznym wieńca kół stożkowych przedstawiono w postaci graficznej. Ponadto określono optymalne współczynniki korekcji zapewniające maksymalnie możliwą trwałość przekładni.

Słowa kluczowe

EN

involute conical spur gear; tooth correction; contact and tribo-contact pressures; tooth wear; gear durability

PL

stożkowa ewolwentowa przekładnia o zębach prostych; korekcja technologiczna zazębienia; naciski kontaktowe oraz tribokontaktowe; zużycie zębów; trwałość przekładni

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 1
• Strony: 11--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Chernets M.

• Lublin University of Technology, Mechanical Engineering Faculty, Institute of Technological Systems of Information, Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Drozdov Yu.: To the development of calculation methods on friction wear and modeling. Wear resistance. Science, Moscow, 1975, pp. 120–135.
• 2. Pronikov A.: Reliability of machines. Mashinostroenie, Moscow 1978.
• 3. Grib V.: Solution of tribotechnical tasks with numerous methods. Science, Moscow 1982.
• 4. Brauer J., Andersson S.: Simulation of wear in gears with flank interference – a mixed FE and analytical approach. Wear, 2003, № 254, pp. 1216–1232.
• 5. Flodin A., Andersson S.: Simulation of mild wear in spur gears. Wear, 1997, № 207 (1–2), pp. 16–23.
• 6. Flodin A., Andersson S.: Wear simulation of spur gears. Tribotest J, 1999, № 5 (3), pp. 225–250.
• 7. Flodin A., Andersson S.: Simulation of mild wear in helical gears. Wear, 2000, № 241 (2), pp. 123–128.
• 8. Flodin A., Andersson S.: A simplified model for wear prediction in helical gears. Wear, 2001, № 249 (3–4), pp. 285–292.
• 9. Kahraman A., Bajpai P., Anderson N.Е.: Influence of tooth profile deviations on helical gear wear. J. Mech. Des., 2005, Vol. 127, Issue 4, pp. 656–663.
• 10. Kolivand M., Kahraman A.: An ease-off based method for loaded tooth contact analysis of hypoid gears having local and global surface deviations. J. Mech. Des., 2010, Vol. 132, Issue 7.
• 11. Pasta A., Mariotti Virzi G.: Finite element method analysis of a spur gear with a corrected profile. J. Strain Analysis, 2007, Vol. 42, pp. 281–292.
• 12. Brandão José A, Martinsa Ramiro, Seabra Jorge H.O., Castro Manuel J.D.: Calculation of gear tooth flank surface wear during an FZG micropitting test. Wear, 2014, Volume 311, Issues 1–2, pp. 31–39.
• 13. Chernets M. V., Bereza V. V.: Method for the evaluation of wear and durability of involute conical straight-bevel gears. Materials Science, 2009, № 4, pp. 110–116.
• 14. Chernets M. V.: Influence of straight bevel gear teeth hooking conditions on their contact strength. Problems of Tribology, 2013, № 3, pp. 109–113.
• 15. Chernets M. V., Chernets Yu. M.: Investigation of tooth engagement conditions in cylindrical involute gear on contact strength, wear and durability. Part 3. Changeable conditions of interaction in uncorrected engagement. Problems of Tribology, 2014, № 4, pp. 49–53.
• 16. Chernets M. V., Chernets Yu. M.: Investigations of tooth engagement conditions in cylindrical involute gear on contact strength, wear and durability. Part 4. Changeable conditions of interaction in corrected engagement. Problems of Tribology, 2015, № 1, pp. 69–76.
• 17. Chernets M. V., Jarema R. Ya.: Generalized value method of teeth correction influence on resource, wear and contact durability of cylindrical involute gears. Materials Science, 2011, № 4, pp. 56–58.
• 18. Chernets M. V., Yarema R. Ya., Chernets Yu.M.: A method for the evaluation of the influence of correction and wear of the teeth of a cylindrical gear on its durability and strength. Part 1. Service live and wear. Materials Science, 2012, № 3, pp. 289–300.
• 19. Chernets M. V., Chernets Yu. M.: Evaluation of the Strength, Wear, and Durability of a Corrected Cylindrical Involute Gearing, with Due Regard for the Tooth Engagament Conditions. Journal of Friction and Wear, 2016, № 1, pp. 71–77.
• 20. Chernets M., Chernets Yu.: The simulation of influence of engagement conditions and technological teeth correction on contact strength, wear and durability of cylindrical spur gear of electric locomotive. Proc. IMechE Part J: J. Engineering Tribology, 2017, Vol. 231, № 1, pp. 57–62.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).