Fatigue testing of transmission gear

• Autorzy: Weresa E. , Seweryn A. , Szusta J. , Rak Z.

Warianty tytułu

PL

Doświadczalne badania trwałości zmęczeniowej przekładni zębatych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

This paper presents the results of experimental tests of fatigue life of selected gears, performed on a test stand equipped with a hydraulic universal testing machine. The tests were performed on skew and straight cylindrical gears, made of EN AW-2017A and EN AW-7057 aluminium, and 40HM steel. Moreover, fatigue life curves for selected gears were presented, and the mechanisms of the occurrence of damage were analysed. Relationships describing the maximum value of torque during a loading cycle in relation to the number loading of cycles until the gear is damaged were also proposed.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych trwałości zmęczeniowej wybranych przekładni zębatych, wykonanych na opracowanym stanowisku badawczym wyposażonym w hydrauliczną maszynę wytrzymałościową. Badania przeprowadzono na walcowych kołach o zębach prostych i skośnych, wykonanych ze stopów aluminium EN AW-2017A i EN AW-7057 oraz stali 40HM. Ponadto zaprezentowano wykresy trwałości zmęczeniowej wybranych przekładni zębatych oraz przeanalizowano mechanizmy powstawania uszkodzeń. Zaproponowano także zależności określające maksymalną wartość momentu skręcającego w cyklu obciążenia od liczby cykli obciążenia do uszkodzenia przekładni.

Słowa kluczowe

EN

life cycle fatigue; gear box; experiment; cracking; damage

PL

trwałość zmęczeniowa; przekładnia zębata; eksperyment; pęknięcia; uszkodzenia

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 2
• Strony: 207--214
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Weresa E.

• Faculty of Mechanical Engineering Bialystok University of Technology ul. Wiejska 45C, 15-351 Białystok, Poland

autor

Seweryn A.

• Faculty of Mechanical Engineering Bialystok University of Technology ul. Wiejska 45C, 15-351 Białystok, Poland

autor

Szusta J.

• Faculty of Mechanical Engineering Bialystok University of Technology ul. Wiejska 45C, 15-351 Białystok, Poland

autor

Rak Z.

• Faculty of Mechanical Engineering Silesian University of Technology ul. Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• 1. Aberšek B, Flašker J, Glodež S. Review of mathematical and experimental models for determination of service life of gears. Engineering Fracture Mechanics, 2004; 71(4–6): 439–453, http://dx.doi.org/10.1016/S0013-7944(03)00050-X.
• 2. Bathias C, Paris PC. Gigacycle Fatigue in Mechanical Practice. Marcel Dekker, New York, 2005.
• 3. Drewniak J. Laboratory research of toothed gears. (in Polish) Wyd. ATH Bielsko-Biała, 2000.
• 4. Fajdiga G, Sraml M. Fatigue crack initiation and propagation under cyclic contact loading. Engineering Fracture Mechanics, 2009; 76: 1320–1335, http://dx.doi.org/10.1016/j.engfracmech.2009.02.005.
• 5. Feng P-E, Qi Y, Qiu Q. Pinion Assembly Strategies for Planetary Gear Sets. Journal of Mechanical Design, Des 2013; 135(5): 051007, http://dx.doi.org/10.1115/1.4023965.
• 6. Glodež S, M. Šraml, J. Kramberger A computional model for determination of serwice life of gears. International Journal of Fatigue. 2002; 24: 1013 – 1020, http://dx.doi.org/10.1016/S0142-1123(02)00024-5.
• 7. ISO 6336 Calculation of load capacitiy of spur and helical gears, International Standard, Genewe, 2006.
• 8. Jasiński, M. Radkowski, S. Diagnosis of the gigacycle fatigue processes in the gear. Diagnostics, (in Polish) 2005; 36: 13 – 24.
• 9. Kocańda S. Fatigue Failure of Metals, Springer; 1978, http://dx.doi.org/10.1007/978-94-009-9914-5.
• 10. Li S, Kahraman A, Klein M. A fatigue model for spur gear contacts operating under mixed elastohydrodynamic lubrication conditions. Journal of Mechanical Design, 2012; 134(4): 041007, http://dx.doi.org/10.1115/1.4005655.
• 11. Lewicki, D. Effect of Speed (Centrifugal Load) on Gear Crack Propagation Direction. U.S. Army Research Laboratory, Glenn Research Center, Cleveland, Ohio Aug 2001.
• 12. Marines I, Bin X, Bathias C. An understanding of very high cycle fatigue of metals. International Journal of Fatigue, 2003; 25: 1101-1107, http://dx.doi.org/10.1016/S0142-1123(03)00147-6.
• 13. Podrug S, Srecko Glodež S, Jelaska D. Numerical Modelling of Crack Growth in a Gear Tooth Root. Journal of Mechanical Engineering,2011; 577-8: 579-586, http://dx.doi.org/10.5545/sv-jme.2009.127.
• 14. Seweryn A, Buczyński A, Szusta J. Damage accumulation model for low cycle fatigue, International Journal of Fatigue, 2008; 30: 756-765, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2007.03.019.
• 15. Szusta J, Seweryn A. Fatigue damage accumulation modelling in the range of complex low-cycle loadings – The strain approach and its experimental verification on the basis of EN AW 2007 aluminum alloy, International Journal of Fatigue, 2011; 33: 255-264, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2010.08.013.
• 16. Stahl K, Hohl BR, Tobie T. Tooth Flank Breakage: Influences on Subsurface Initiated Fatigue Failures of Case Hardened Gears. 25th International Conference on Design Theory and Methodology; ASME Power Transmission and Gearing Conference Portland, Oregon, USA, August 4–7. 2013; 5.
• 17. Szusta J. Seweryn A. Low-cycle fatigue model of damage accumulation – The strain approach. Engineering Fracture Mechanics, 2010; 77: 1604-1616, http://dx.doi.org/10.1016/j.engfracmech.2010.04.014.
• 18. Townsend DP. Zaretsky EV, Scibbe HW. Lubricant and Additives Effects on Spur Gear Fatigue Life Transactions of the ASME. Journal of Tribology, 1986; 108: 468–477, http://dx.doi.org/10.1115/1.3261243.
• 19. Ural A, Heber G, Wawrzynek P, Ingraffea A, Lewicki D, Neto J Three-dimensional, parallel, finite element simulation of fatigue crack growth in a spiral bevel pinion gear. Engineering Fracture Mechanics. 2005; 72: 1148–1170, http://dx.doi.org/10.1016/j.engfracmech.2004.08.004.
• 20. Weresa E. Szusta J. Test stand to determined fatigue propertin of gear boxes. Patent Application no. W.121171, 2012.