The power transmission system in the cycloidal planetary gear is created by a serial connection of three rolling pairs: central cylindrical roller bearings, a set of rolling pins in the straight-line mechanism, and cycloidal meshing. The paper presents the numerical method for determining the distribution of forces acting on each rolling pair of this gear. Unlike analytical methods, numerical methods allow one to find that distribution in corrected meshing. Geometrical dimensions used in the equations of balance for the planetary gear transmission Palmgren`s dependences for the deformation line contact were used to calculate forces between co-operating elements. Once the distribution of load is known, one can predict the fatigue life of Cyclo’s gears in rolling pairs. The fatigue of rolling pairs is a very good criterion to optimize geometrical parameters of the power transmission system.
PL
Układ przeniesienia mocy obiegowej przekładni cykloidalnej tworzy szeregowe połączenie trzech węzłów tocznych – walcowych łożysk centralnych, zestawu tocznych sworzni w mechanizmie równowodowym oraz zazębienia cykloidalnego. W pracy przedstawiono numeryczną metodę wyznaczania rozkładów sił występujących w poszczególnych węzłach tocznych obiegowej przekładni cykloidalnej. W przeciwieństwie do metod analitycznych metoda numeryczna pozwala również na znalezienie rozkładów obciążenia dla przekładni cykloidalnej z korygowanym zazębieniem. Zostały wyznaczone wielkości geometryczne, które wykorzystano w przedstawionych w artykule równaniach równowagi koła obiegowego przekładni. Do obliczenia sił w stykach współpracujących elementów zastosowano zależność Palmgrena na odkształcenie w styku liniowym. Znajomość rozkładów obciążenia umożliwia prognozowanie trwałości zmęczeniowej węzłów tocznych obiegowej przekładni cykloidalnej. Trwałość zmęczeniowa węzłów tocznych stanowi bardzo dobre kryterium optymalizacji parametrów geometrycznych przekładni.
Praca zawiera całokształt problemów, dotyczących stosowania wewnętrznych pozaśrodkowych zazębień w obiegowych przekładniach cykloidalnych (Cyclo). Poważnym problemem w tych przekładniach jest nieznajomość złożonej geometrii i mikrogeometrii zazębienia, a w szczególności brak naukowych podstaw modyfikacji zazębienia. Na wstępie przedstawiono problematykę związaną z geometrią, warunkami działania i rozkładami obciążeń, występujących w wewnętrznym zazębieniu cykloidalnym. Szczególną uwagę zwrócono na postać uzębienia, wpływ epicykloidy i ekwidystanty oraz potrzebę modyfikacji, związanej z korygowaniem uzębienia. Zaprezentowano dotychczas stosowaną, analityczną metodę wyznaczania obciążeń oraz wynikającą z jej krytyki nową, numeryczną metodę wyznaczania obciążeń, która umożliwia w przeciwieństwie do analitycznej uwzględnienie rzeczywistych cech konstrukcyjnych przekładni. Główna część pracy dotyczy oryginalnej modyfikacji zazębienia w przekładniach cykloidalnych. Obejmuje zasadę i matematyczny model modyfikacji oraz procedurę korekcji uzębień kół obiegowych. Do poszukiwania parametrów korekcji opracowano stosowną metodę numeryczną. Przykłady wykorzystania modyfikacji zazębień zaprezentowano na szeregu wybranych przekładniach o różnym przełożeniu. Wprowadzona modyfikacja spowodowała istotną dla praktyki polaryzację zazębień na nominalne (teoretyczne) i rzeczywiste (korygowane) oraz ścisłe powiązanie parametrów korelacji uzębień ze stanem obciążenia w przekładni. W związku z tym kolejne rozdziały pracy zawierają badania stanu obciążenia, rozkładu przemieszczeń i rozkładów naprężeń, odpowiednio dla nominalnego i modyfikowanego zazębienia. Na przykładzie wybranej przekładni o przełożeniu i=19 zaprezentowano wpływ modyfikacji uzębień na postać rozkładów obciążeń i naprężeń. Znajomość prawdopodobnych rozkładów obciążeń wykorzystano w kolejnym fragmencie pracy, w którym przedstawiono modelowanie trwałości tych silnie wytężonych powierzchni w kołach obiegowych, które przesądzą o trwałości całej przekładni. Sformułowano zależności umożliwiające prognozowanie obliczeniowej trwałości tocznych węzłów przekładni Cyclo oraz ujawniono charakterystyczną hierarchię trwałości jej węzłów konstrukcyjnych. W końcowej części pracy przedstawiono wyniki badań prototypu przekładni z modyfikacją zazębienia, których celem była weryfikacja hierarchii obliczeniowej trwałości węzłów konstrukcyjnych w oparciu o zaobserwowany przyrost luzów w parach kinematycznych.
EN
In the work there is included complete range of problems connected with application out of center meshing in cycloidal planetary gears (Cyclo). A serious problem occurring in that type of gear is unknown complex geometry and micro geometry of meshing and particularly deficit of scientific bases of modification of meshing. In the preface there are presented problems connected with geometry, conditions of operation and distributions of loads occurring in inside cycloidal gear. Particular attention has been paid on shape of teeth, influence of epicycloids and equidistant and need of modification connected with correction of teeth. It has been presented, currently used, analytical method of determination of loads and resulting from its criticism, the new numerical method that enable, in opposition to analytical method, including real constructional features of the gear. Major part the work concern original modification of teeth in cycloidal gear. It includes principle and mathematical model of modification and procedure of correction of teeth of planet wheels. For search of parameters of correction it has been worked out according numerical method. Examples of implementation of modified meshing have been presented on the series of selected gear with different construction and ratio. Applied modification caused, important for practice, polarization of meshing into nominal (theoretical) and real (corrected) and strict correlation between the correction parameters of meshing and state of load in the gear. Regarding this, the next chapters of the work contain researches of state of load, distribution of displacements and strains for nominal and modified meshing. On example of selected gear with ratio i=19 it has been presented the influence of modification of teeth on shape of load and stress distribution. Knowledge of probable distribution of loads has been implemented in another part of the work in which it has been presented modeling of durability of the surfaces under high effort in planet wheels that determine durability of entire gear. It has been formulated dependences enabling forecast of computational durability of rolling nodes of cycloidal gear and it has been revealed characteristic hierarchy of durability of its constructional nodes. In the final part of the work it has been presented test results of the prototype of the gear with modified meshing. The aim of that was verification of hierarchy of computational durability of constructional nodes basing on observed increase of clearances in kinematic pairs.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.