A study on the impact of teeth meshing conditions and profile correction on the carrying capacity, wear, and life of a cylindrical gear

• Autorzy: Chernets M. , Kiełbiński J. , Chernets J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków interakcji oraz korekcji uzębienia przekładni walcowej na nośność, zużycie oraz trwałość

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Using an innovative method for determining wear and life of toothed gears, the author investigates the effect of teeth meshing in a mixed (double-single-double) tooth engagement of cylindrical helical gears on their contact strength, wear, and service life. The paper also presents a method for determining zones of double and single tooth engagement. It is found that gear profile correction leads to a reduction in maximum contact pressures by about 15–20%, depending on the applied type of correction. The distribution of pressures greatly depends on the conditions of tooth engagement. The wear of teeth is also significantly affected by their meshing conditions. Depending on the type of correction applied and its coefficients, the allowable limit of gear tooth wear will occur at different points of contact: at the beginning of double tooth engagement and at the beginning or end of single-tooth engagement. It is show that the service life of gears can be considerably prolonged if optimum correction coefficients are applied. Specifically, height correction increases the gear life by 1.66 times while angular correction prolongs the service life of gears by up to two times.

PL

Na podstawie autorskiej metody obliczenia zużycia warstwy wierzchniej na wysokości czynnej zębów i trwałości przekładni zębatych przeprowadzono badania wpływu warunków interakcji zębów z uwzględnieniem parowości ich zazębienia w walcowej przekładni zębatej o zębach skośnych. Rozważono także wpływ korekcji technologicznej (P-O) i konstrukcyjnej (P) na wytrzymałość kontaktową, zużycie oraz trwałość. Przedstawiono sposób określenia stref występowania dwuparowego oraz jednoparowego zazębienia. Ustalono, że korekcja zazębienia powoduje obniżenie maksymalnych nacisków stykowych w granicach 15–20% zależnie od jej rodzaju. Rozkład nacisków w znacznym stopniu zależy od warunków zazębienia zębów. Na przebieg zużywania zębów znacząco wpływają warunki ich interakcji. W zależności od wartości współczynników korekcji oraz jej rodzaju zużycie dopuszczalne zębów koła zębatego wystąpi w różnych charakterystycznych punktach styku: na wejściu w zazębienie dwuparowe, na wejściu lub wyjściu z zazębienia jednoparowego. W wyniku rozwiązania numerycznego ustalono również, że resurs przekładni przy wyborze optymalnych wartości współczynników korekcji może ulec znacznemu podwyższeniu: przy korekcji technologicznej do 1,66 razy, a przy korekcji konstrukcyjnej ok. 2-krotnie.

Słowa kluczowe

EN

cylindrical helical gear; double tooth engagement; single tooth engagement; height and angular correction of gear profile; maximum contact pressures; tooth wear; gear life

PL

przekładnia walcowa o zębach skośnych; zazębienie dwuparowe; zazębienie jednoparowe; korekcja technologiczna oraz konstrukcyjna uzębienia; maksymalne naciski stykowe; zużycie zębów; trwałość przekładni

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 2
• Strony: 25--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Chernets M.

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

autor

Kiełbiński J.

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

autor

Chernets J.

• Ivan Franko State Pedagogical University in Drohobych, Ivan Franko 24, 82100 Drohobych, Ukraine

Bibliografia

• 1. Pasta A., Mariotti Virzi G.: Finite element method analysis of a spur gear with a corrected profile. J. Strain Analysis. 41/2007, p. 281–292.
• 2. ISO 6336-2. Calculation of load capacity of spur and helical gears – Part 2: calculation of surface durability (pitting), International Standard, 1st edition, 15 May 1996 (International Organization for standardization, Geneva).
• 3. Ulaga S. M., Ulbin M., Flasker J.: Contact problems of gears using Overhauser splines. Int. J. Mech. Sci, 41/1999, p. 385-395.
• 4. Zwolak J., Martyna М.: Analiza naprężeń kontaktowych i naprężeń zginających występujących w przekładniach zębatych power shift. Tribologia, 3/2011, s. 155–165.
• 5. Zwolak J., Witek M.: Optymalizacja parametrów geometrycznych kół zębatych w aspekcie minimalizacji naprężeń kontaktowych. Tribologia, 6/2011, s. 283—291.
• 6. Drozdov Yu.: To the development of calculation methods on friction wear and modeling. Wear resistance. Science, Moscow, 1975, p. 120–135.
• 7. Pronikov A.: Reliability of machines. Mashinostroenie, Moscow, 1978.
• 8. Grib V.: Solution of tribotechnical tasks with numerous methods. Science, Moscow, 1982.
• 9. Flodin A., Andersson S.: Simulation of mild wear in spur gears. Wear, 207/1997, p. 16-23.
• 10. Flodin A., Andersson S.: Wear simulation of spur gears. Tribotest Journal, 5/1999, p. 225–250.
• 11. Brauer J., Andersson S.: Simulation of wear in gears with flank interference – a mixed FE and analytical approach. Wear, 254/2003, p.1216–1232.
• 12. Kahraman A., Bajpai P., Anderson N.Е.: Influence of tooth profile deviations on helical gear wear. J. Mech. Des, 127/2005, p. 656–663.
• 13. 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., 132/2010, p. 132–142.
• 14. Mekhalfa A., Bonaricha A., Kallouche A., Hadjadj E.: Teeth’s Gear Correction. J. Rev. of Mech. Ing., 3/2009, p. 271–274.
• 15. Czerniec M., Kiełbiński J.: Prognozowanie trwałości tribologicznej kół zębatych walcowych ewolwentowych. Wyd. Politechniki Lubelskiej, 2003.
• 16. Chernets M.V., Kelbinski J., Jarema R.J.: Generalized method for the evaluation of cylindrical involute gears. Materials Science, 1/2011, p. 45–51.
• 17. Czerniec M., Kiełbiński J., Jarema R.: Oszacowanie wpływu korekcji zębów nazużycie, trwałość oraz wytrzymałość kontaktową ewolwentowych przekładni walcowych o zębach prostych. Tribologia, 3/2011, s. 17–30.
• 18. Chernets M.V., Jarema R.Ja.: Generalized value method of teeth correction influence on resource, wear and contact durability of cylindrical involute gears. Materials Science, 4 /2011, p. 56–58.
• 19. 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, 3/2012, p. 289–300.
• 20. 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 2. Contact strength. Materials Science, 6/2012, p. 752–756.
• 21. Czerniec M., Kiełbiński J.: Wpływ korekcji przekładni walcowej o zębach ewolwentowych na zużycie oraz trwałość. Tribologia, 1/ 2015, s. 13–24.

Uwagi

PL

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