Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: prognozowanie trwałości zmęczeniowej złożonych węzłów tocznych

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Wykorzystanie istniejących teorii zmęczenia powierzchniowego do prognozowania trwałości złożonych węzłów tocznych

Warda B.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

2009

Z. 386

3-159

W licznych parach kinematycznych wchodzących w skład maszyn i urządzeń występuje tarcie toczne albo tarcie toczne z niewielkim udziałem tarcia ślizgowego, a obciążenie oraz warunki smarowania współpracujących elementów sprzyjają wytworzeniu w obszarach styku elastohydrodynamicznego filmu olejowego. Typowym przykładem takiego węzła jest łożysko toczne. Podobne pary kinematyczne występują w mechanizmach krzywkowych oraz w przekładniach wykorzystujących w układzie przenoszenia mocy zazębienie o specjalnym zarysie - np. w obiegowych przekładniach cykloidalnych. Główną postacią zużycia wymienionych wyżej węzłów, złożonych tocznych jest zużycie zmęczeniowe, a do prognozowania ich trwałości można wykorzystać istniejące teorie zmęczenia powierzchniowego. Prognozowanie trwałości zmęczeniowej nie byłoby możliwe bez znajomości stanu wytężenia materiału współpracujących elementów tocznych. Rozprawa poświęcona jest metodyce wyznaczania rozkładów obciążeń, nacisków i naprężeń podpowierzchniowych w złożonych węzłach tocznych, w szczególności charakteryzujących się występowaniem w stykach współpracujących elementów niehertzowskich rozkładów nacisków. Przedstawiono również numeryczne metody prognozowania trwałości zmęczeniowej złożonych węzłów tocznych, oparte na modelu Lundberga i Palmgrena. Model matematyczny, przyjęty w algorytmach służących do analizy stanu obciążenia węzłów tocznych, pozwala ująć w obliczeniach prognozowanej trwałości wpływ lokalnych zmian naprężeń podpowierzchniowych w stykach współpracujących elementów, dzięki czemu może uwzględnić wiele czynników pomijanych w metodach inżynierskich. Opracowaną metodykę zastosowano w numerycznych metodach obliczania prognozowanej trwałości zmęczeniowej: - promieniowego łożyska walcowego, - zazębienia obiegowej przekładni cykloidalnej, - mechanizmu krzywkowego z rolkowym popychaczem liniowym. Metodyka wyznaczania rozkładów obciążeń, nacisków i naprężeń podpowierzchniowych w promieniowym łożysku walcowym i programy komputerowe, zbudowane w oparciu o tę metodykę, pozwalają uwzględnić w obliczeniach dowolny rodzaj korekcji tworzących części tocznych i bieżni, umożliwiając przy tym dobór najkorzystniejszych wartości jej parametrów. Pozwalają także na przewidywanie trwałości zmęczeniowej łożyska walcowego poddanego złożonemu obciążeniu. Możliwe jest również określenie wpływu na trwałość nierównoleglości osi pierścieni łożyska oraz luzu promieniowego w łożysku, zarówno dla łożyska obciążonego siłą promieniową, jak i dla łożyska przenoszącego obok obciążenia promieniowego także obciążenie osiowe. Opisana metodyka znalazła również zastosowanie do prognozowania trwałości zmęczeniowej nietypowych łożysk tocznych, jakimi są łożyska centralne w obiegowej przekładni cykloidalnej. Metody obliczeniowe oraz programy komputerowe służące do prognozowania trwałości zazębienia przekładni cykloidalnej charakteryzują się takimi samymi możliwościami, jak metody i programy zastosowane dla promieniowego łożyska walcowego. W obliczeniach naprężeń decydujących o zmęczeniu materiału możliwe jest uwzględnienie korekcji tworzących zębów koła obiegowego lub rolek koła nieruchomego oraz nierównoległości tworzących rolki i zęba. Opracowane programy komputerowe znalazły zastosowanie przy prognozowaniu trwałości zmęczeniowej zazębienia prototypu obiegowej przekładni cykloidalnej wykonanego w OBRDiUT „DETRANS" w Bytomiu. Obliczenia przeprowadzono zarówno dla nominalnego, korygowanego zarysu uzębienia koła obiegowego, co pozwoliło sporządzić charakterystyki trwałości zazębienia w funkcji jej obciążenia, jak i dla rzeczywistego uzębienia kół obiegowych, wykonanych dla potrzeb badań eksperymentalnych. Umożliwiło to zbadanie wpływu, jaki na trwałość uzębienia ma nierównomierne obciążenie poszczególnych zębów koła obiegowego. Porównanie wyników obliczeń dla nominalnego zarysu uzębienia z wynikami dla kół rzeczywistych pozwala stwierdzić, że podczas prognozowania trwałości zmęczeniowej łożyska centralnego oraz zazębienia przekładni można oprzeć się na wartościach sił obliczonych dla teoretycznego zarysu uzębienia. Możliwości metodyki oraz programów komputerowych służących do projektowania mechanizmu krzywkowego oraz prognozowania jego trwałości zmęczeniowej zaprezentowano na przykładzie mechanizmu krzywkowego bidła krosna tkackiego. Obliczenia wykonano dla różnych wariantów zarysu tworzących rolki popychacza oraz wzajemnego przechylenia współpracujących elementów. Ich wyniki wykazały celowość stosowania korekcji tworzących powierzchni bieżnej rolki popychacza, pozwalającej zlikwidować spiętrzenia nacisków obniżające trwałość zmęczeniową. Poprawność algorytmów służących do wyznaczania obciążeń i prognozowanej trwałości zmęczeniowej złożonych węzłów tocznych poddano doświadczalnej weryfikacji. Obiektem badań była obiegowa przekładnia cykloidalna. Najważniejszym celem badań było przetestowanie stanowiska badawczego i przyjętej metodyki badań. Eksperyment przeprowadzono na stanowisku badawczym dostosowanym do badań prototypu obiegowej przekładni cykloidalnej. Zrealizowano trzy cykle wstępnych badań trwałości zmęczeniowej węzłów tocznych przekładni cykloidalnej - każdy z nich przy innym, stałym obciążeniu. Zmierzone wartości trwałości uzębienia kół obiegowych nie wykraczają poza granice określone przez umowną trwałość L10 oraz L90, których wartości obliczono za pomocą opracowanej numerycznej metody prognozowania trwałości zazębienia. Przedstawione w rozprawie, numeryczne metody analizy stanu obciążenia węzłów tocznych pozwalają, przy wykorzystaniu istniejących teorii zmęczenia powierzchniowego, na precyzyjniejsze niż dotychczas prognozowanie trwałości, zarówno łożysk tocznych, jak i węzłów, w których występują pary toczne o złożonym kształcie współpracujących powierzchni.

In plenty of kinematic pairs, being the parts of machines and devices, the rolling friction or the rolling friction with inconsiderable effect of the slide friction occurs and the load as well as lubrication conditions of mating elements are conductive to create the elastohydrodynamical oil film inside the contact areas. The rolling bearing is a typical example of such a rolling couple. Similar kinematic pairs exist in cam mechanisms and in gears making use of meshing of a special tooth profile in the power transmission system, for example in Cycle gears. The fatigue wear is the main wear form of the complex rolling couples mentioned above. For the forecasting theirs durability existing theories of surface fatigue can be used. Forecasting of the fatigue life would not be possible without the knowledge of the effort state of material of the mating rolling elements. Dissertation describes the methodology of determining of distribution of the load, pressure and subsurface stresses into the complex rolling couples, in which there exist distribution of non hertzian pressure in the contact areas of mating elements. Numerical methods of forecasting fatigue life of the complex rolling couples based on Lundberg and Palmgren models had been described. Mathematical model taken in algorithms used for analyzing the state of the load of the rolling couples enables to formulate the influence of the local changes of subsurface stresses in contact area of mating elements and plenty of factors neglected in engineer's methods can be taken into consideration. Methodology has been used in numerical methods of calculation of forecasting fatigue life of: - radial cylindrical roller bearing - Cyclo gear meshing - cam mechanism with linear roller follower. Methodology of determining distribution of the load, pressure and subsurface stresses in radial cylindrical roller bearing, well as computer programs created on the base of this methodology, enable to take into consideration an optional kind of generators correction of the rolling elements and the bearing race, enabling the choice of the most advantageous values of its parameters. It makes it possible to forecast fatigue life of a radial cylindrical roller bearing carrying the complex load. It is also possible to determine the influence of misalignment of the bearing rings and of radial clearance of a bearing loaded by the radial force, as well as for the bearing loaded by the radial and axial forces on durability. Described methodology has been used for forecasting fatigue durability of unconventional rolling bearings such as central bearings in the Cyclo gear. Calculation methods and computer programs used for forecasting durability of meshing of Cyclo gear have the same possibilities as methods and programs used for radial cylindrical roller bearing. In calculations of stresses determining the fatigue of material it is possible to take into consideration the correction of tooth generators of planetary wheel and rollers of the mating wheel and non-parallelism of tooth and roller generators. Computer programs have been used for forecasting fatigue life of prototype meshing of the Cyclo gear made in DETRANS in Bytom. Calculation was made for nominal corrected profile of toothing of a planet wheel, what enabled to prepare characteristics of durability of meshing in the function of the load, as well as the real toothing of planetary wheels made for the experimental research. It make it possible to examine the influence of non-uniform load of each tooth of the planetary wheel on the durability of meshing. Comparing results of calculation for the nominal toothing profile and the results for the real wheels enables to state, that during forecasting fatigue life of the central bearing and meshing of the Cyclo gear it is possible to relay on values of the forces calculated for theoretical toothing profile. Possibilities of methodology and computer programs used for designing cam mechanism and forecasting fatigue life has been presented on example of cam mechanism of the batten weaving loom. Calculation was done for different profiles of the generating lines of the roller follower and mutual tilt of mating elements. The results showed the sense of purpose of correction of the generators of the track surface of the roller follower, enabling to eliminate the stress concentration decreasing the fatigue life. The correctness of algorithms used for determining the load and forecasting fatigue life of the complex rolling elements has been verified experimentally. The Cyclo gear has been examined. The most important aim of the research was testing the research stand and the methodology of the research. Experiment has been carried out on the research stand for testing prototype of the Cyclo gear. Three cycles of the preliminary research of the fatigue durability of the rolling couples of Cyclo gear has been realized, each of them under different steady load. The measured values of durability of teeth of planetary wheels are in the range defined through the limits of the basic rating life at 90% realibility (L10) and at 10% realibility (L90), which values for each load and lubrication conditions of the Cyclo gear has been calculated by the aid of numerical method of forecasting of durability of meshing. Presented in dissertation the numerical methods of analysis of the loading of the rolling couples enable for the more precise than hitherto forecasting the durability of the rolling bearings, as well as rolling couples of complex shape of mating surfaces.