Naprężenia stykowe przy współpracy kół zębatych z powłokami osadzonymi na sprężystym podłożu

• Autorzy: Rusinek M. , Rakowski W.

Warianty tytułu

EN

Stress in contact area of gear teeth with coatings deposited on elastic substrate

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analizowano możliwość zastosowania teorii Hertza do przypadku styku skoncentrowanego elementów pokrytych powłoką osadzoną na sprężystym podłożu. Badano rozkład naprężeń w miejscu styku elementów, których powierzchnie zostały umocnione poprzez obróbkę powierzchniową. Gradient twardości i moduł sprężystości materiału w głąb warstwy wierzchniej wyznaczono w badaniach indentacyjnych. Na potrzeby analizy zostały wprowadzone założenia: powłoka idealnie przylega do podłoża, właściwości materiału powłoki w miejscach równo oddalonych od powierzchni są jednakowe, grubość powłoki na obydwu stykających się elementach jest jednakowa, styk odbywa się bez poślizgu. Wyniki badań dowodzą, że teorię Hertza można stosować do przypadku materiałów warstwowych poprzez połączenie rozwiązań analitycznych z eksperymentem numerycznym.

EN

Due to the increased interest amongst teeth gear manufacturers for an adequate method of controlling the stress field, this paper presents an analysis of the applicability of the Hertz theory to the case of the contact of elements with coated material. The proposed method to determine the contact stress field in this case of contact was developed based on the classic Hertz theory and a specific numerical model. The gradient of hardness and elastic modulus in the material of the surface layer was measured by indentation. The following assumptions were made: the graded surface layer adheres perfectly to the substrate, the properties of surface layer material in the same distance from the surface are the same, the thickness of surface layer of the both surfaces in contact is the same, and the contact is without sliding. The results show that, by extending the combination of numerical experiments, the Hertz theory can be applied to the case of layered materials.

Słowa kluczowe

PL

teoria Hertza; materiał warstwowy; model kontaktu; modelowanie naprężeń

EN

Hertz theory; layered material; stress modeling; teeth gear

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 4
• Strony: 219--226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Rusinek M.

autor

Rakowski W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• 1. Rusinek M., Rakowski W.: Naprężenia stykowe przy współpracy kół zębatych pokrytych powłoka. Tribologia, 240 (6/2011) 173-182.
• 2. Kot M., Rakowski W., Morgiel J., Major Ł.: Metoda wyznaczania nacisku dopuszczalnego w styku skoncentrowanym dla układów powłoka-podłoże. Tribologia, 218 (2/2008) 285-295.
• 3. Liu S., Peyronnel A., Wang Q. J., Keer M.: An extension of the Hertz theory for 2D coated components. Tribology Letters, Vol. 18, No. 4. April 2005.
• 4. Zhang X.C., Xu B.S., Wang H.D., Wu Y.X., Jiang Y.: Hertzian contact responsc of single-layer, functionally graded and sandwich coatings. Materials and Design 28 (2007) 47-54.
• 5. Holmberg K., Matthews A.: Coatings tribology - Properties, mechanisms, techniques and application in surface engineering. Tribology and Interface Engineering Series 56, Elsevier, Oxford (2009).
• 6. Saizonou C., Kouitat-Njiwa R., Von Stebut J.: Surface engineering with functionally graded coatings: a numerical study basedon the boundary element method. Surf Coat Technol 2002;153:290-7.
• 7. Fukumasu N.K., Souza R.M.: Numerical analysis of the contact stresses developed during the indentation of coated systems with substrates with orthotropic properties. Surface & Coatings Technology 201 (2006) 4294-4299.