Worm gear analysis in terms of numerical modelling

• Autorzy: Biegaj M. , Dziedziech K. , Macheta A.

Warianty tytułu

PL

Analiza sprawności przekładni ślimakowej Nord Flexbloc SK 1SI63

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A worm gear mechanism, widely used in numerous mechanical applications, is the essential component in energy efficiency considerations. Compared to traditional gearboxes, worm gear is characterized by lower value of efficiency, provided by the manufacturers as 70-90%. However, the efficiency level can differ depending on the specific conditions of operation such as output torque, input rotational velocity, ambient temperature and type of lubrication. In order to analyse and simulate the worm gear mechanism in mechanical systems, it is essential to establish the actual efficiency value for specific conditions. The following article contains the description of efficiency test performed for the worm gear as a part of tram pantograph system studied in frame of ESTOMAD project. The aim of the experiment was to determine the actual efficiency value of the transmission tested. The worm gear has been tested in an open loop configuration, therefore the efficiency has been determined basing on input and output torque and rotational velocity measurements. The tests have been performed for various output torques and input velocities to obtain view on losses in worm gear under different operational conditions, paying special attention to the velocity that drives the pantograph mechanism. The efficiency changes with the output torque variation, while the impact of rotational velocity level on the mentioned value is minimal. The results of measurements are used in modelling phase of worm gear component in 1D simulation environment, particularly creating new model and its correlation and validation.

PL

Mechanizm przekładni ślimakowej, szeroko stosowany w wielu urządzeniach mechanicznych, jest elementem charakteryzującym się niską sprawnością, co nie jest dobrze postrzegane z energetycznego punktu widzenia. W porównaniu z tradycyjnymi przekładniami, przekładnia ślimakowa charakteryzuje się niższą wartością sprawności, określanej przez producentów na poziomie 70-90%. Jednakże poziom sprawności takiej przekładni może zmieniać się w zależności od warunków pracy, takich jak obciążenie, wejściowa prędkość obrotowa, temperatura otoczenia oraz sposób smarowania. W celu analizy i symulacji działania przekładni ślimakowej stosowanej w konkretnym systemie mechanicznym, ważne jest, aby określić właściwy poziom sprawności w określonych warunkach pracy układu. Artykuł ten przedstawia badania sprawności przekładni ślimakowej, będącej częścią pantografu tramwajowego analizowanego w ramach projektu ESTOMAD. Celem eksperymentu było określenie rzeczywistej wartości sprawności badanej przekładni. Przekładnia ślimakowa została poddana testom na stanowisku zbudowanym w postaci otwartego łańcucha kinematycznego, dlatego też sprawność została określona na podstawie pomiarów momentu oraz prędkości obrotowej na wejściu i wyjściu przekładni. Testy były przeprowadzone dla różnych obciążeń i prędkości obrotowych, aby oszacować straty w urządzeniu w zróżnicowanych warunkach eksploatacyjnych, w szczególności biorąc pod uwagę prędkości obrotowe stosowane w przypadku mechanizmu podnoszenia pantografu. Sprawność przekładni zmienia się wraz ze zmianą momentu obciążającego, natomiast wpływ zmian prędkości obrotowej na sprawność był bardzo niewielki. Wyniki pomiarów są wykorzystane w procesie modelowania przekładni w środowisku symulacyjnym 1D, podczas tworzenia nowego modelu oraz jego korelacji i walidacji.

Słowa kluczowe

EN

worm gear; pantograph mechanism; efficiency; open loop configuration; ID model

PL

przekładnia ślimakowa; pantograf; sprawność; konfiguracja open loop; model ID

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 31, no. 4
• Strony: 133--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Biegaj M.

• EC Engineering Sp. z o. o., Kraków
• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Dziedziech K.

• EC Engineering Sp. z o. o., Kraków
• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Macheta A.

• EC Engineering Sp. z o. o., Kraków

Bibliografia

• 1.Flexbloc & Minicase Worm Drives, Gear Motors & Speed Reducers.NORD Drivesystems.
• 2.Datasheet of GS 220 oil, ARAL, Warszawa, ProduktInfo 2005-07-15/MG.
• 3.Gopinath K., Mayuram M. M., Machine Design II, Indian Institute of Technology, Madras.
• 4.Stavytskyy V., Nosko P., Fil P., Karpov A., Velychko N. 2010, Lload-independent power losses of gear systems: a review, TEKA Kom. Mot. i Energ. Roln., t. 10, pp. 205-213.
• 5.Connors K. A. 1990, Chemical Kinetics: The Study of Reaction Rates in Solution, John Wiley & Sons.
• 6.SKFBearing Calculator. http://webtools3.skf.com/BearingCalc/