W praktyce przemysłowej oraz w badaniach stanowiskowych stożkowych przekładni zębatych istnieje niekiedy potrzeba wykonania uzębień kół w klasie 1 lub 2 w celu pozyskania geometrii odniesienia dla kontroli kół produkcyjnych na współrzędnościowych maszynach pomiarowych. Koła o najwyższych dokładnościach są także używane jako tzw. master gear podczas kontroli zazębienia z kołem produkcyjnym w teście współpracy jednostronnej w celu wyznaczenia odchyłek ruchu badanego koła oraz niektórych właściwości dynamicznych zależnych od ukształtowanego uzębienia i jego błędów.
EN
In industrial practice and in bench tests of gear transmissions, there is sometimes a need to manufacture gears according to ISO class 1 or 2 gear tooth quality, in order to obtain reference geometry for inspection of production gears on coordinate measuring machines. Highest-precision gears are also used as so-called master control gears while meshing with the production wheels in a single flank gear inspection test, to determine the transmission errors of the tested gear and some dynamic properties dependent on the teeth geometry and its deviations.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule podano i krótko skomentowano wybrane konstrukcyjne i technologiczne parametry stali do nawęglania, których znajomość jest niezbędna dla producentów i eksploatatorów przekładni stożkowych i hipoidalnych o krzywoliniowej linii zęba. Należą do nich: twardość otoczki przy obróbce frezowaniem głowicami z nożami ze stali szybkotnącej oraz twardość rdzenia i powierzchni zęba po obróbce cieplnej, grubość warstwy nawęglanej, odkształcenia cieplne oraz dopuszczalne wartości naprężeń zmęczeniowych na złamanie zęba u podstawy zęba i zmęczeniowych naprężeń stykowych, przyjmowane w algorytmach firmy Gleason i opartych na nich algorytmach normy AGMA. Krótko omówiono metody minimalizowania wpływu naprężeń cieplnych na dokładność uzębienia. Dokonano zestawienia oznaczeń i zastosowań stali do nawęglania stosowanych dotychczas na koła stożkowe i hipoidalne w Polsce i w USA. Omó- wiono, opracowaną w ostatnich latach, nową generację stali do nawęglania przeznaczoną na koła pracujące w skrajnie niekorzystnych warunkach. Zasygnalizowano również zmiany, jakie nastąpiły w obróbce cieplnej, umożliwiające znaczny wzrost jakości i wytrzymało- ści przekładni. Przedstawiono sytuację w zakresie produkcji przekładni stożkowych i hipoidalnych w Polsce i propozycje jej poprawy.
EN
The article outlines selected design and manufacturing parameters of carburized case-hardened steel, knowledge of which is necessary for the manufacturers and users of spiral bevel and hypoid gears. These parameters include: blank hardness before cutting teeth by HSS blades, tooth core and surface hardness after heat treatment, case depth, heat distortions, as well as allowable contact and bending stress numbers used in the Gleason and AGMA strength bevel calculations. The article also briefly describes the methods of reducing the effects of heat stresses on gears quality. The symbols of carburized case-hardened steels and range of their applications in spiral bevel and hypoid gears manufacturing are summarized in the table. The new generation of carburized case-hardened steels for ultra high strength application developed in recent years is described. The article indicates the changes in heat treatment enabling significant increase in the quality and strength of bevel and hypoid gears. Moreover, the existing situation of bevel and hypoid gear manufacturing in Poland and a proposal for its improvement are presented. The article outlines selected design and manufacturing parameters of carburized case-hardened steel, knowledge of which is necessary for the manufacturers and users of spiral bevel and hypoid gears. These parameters include: blank hardness before cutting teeth by HSS blades, tooth core and surface hardness after heat treatment, case depth, heat distortions, as well as allowable contact and bending stress numbers used in the Gleason and AGMA strength bevel calculations. The article also briefly describes the methods of reducing the effects of heat stresses on gears quality. The symbols of carburized case-hardened steels and range of their applications in spiral bevel and hypoid gears manufacturing are summarized in the table. The new generation of carburized case-hardened steels for ultra high strength application developed in recent years is described. The article indicates the changes in heat treatment enabling significant increase in the quality and strength of bevel and hypoid gears. Moreover, the existing situation of bevel and hypoid gear manufacturing in Poland and a proposal for its improvement are presented.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W procesie konstrukcji przekładni stożkowych o krzywoliniowej linii zęba niezbędny jest taki dobór parametrów geometrycznych, aby wskaźniki zazębienia: czołowy, poskokowy i zmodyfikowany osiągnęły wartości większe od zalecanych wartości minimalnych. Wiele przekładni nie spełnia tego warunku, choć niewielkie zmiany w konstrukcji mogłyby poprawić ich wytrzymałość i cichobieżność. W artykule podano wzory pozwalające na łatwe obliczenia wskaźników zazębienia oraz ich zalecane wartości minimalne. Wskazano na ograniczenia technologiczne w zwiększaniu ich wartości.
EN
In the process of designing spiral bevel gears a proper choice of geometrical parameters is necessary to achieve recommended value of transverse, face and modified contact ratios. The above mentioned ratios should reach values higher than minimal ones. Many spiral bevel gears do not meet this condition. However, some slight improvements in their construction could improve their pitting resistance, bending strength and decrease noise level. The article indicates formulas for easy calculation of contact ratios and their recommended minimal values. The article presents technological limitations in increasing a value of contact ratios.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono etapy projektowania przekładni stożkowej z wykorzystaniem technik CAD i MES. Wskazano korzyści wynikające z użycia technik CAx, takie jak skrócenie czasu osiągnięcia wymaganych wskaźników jakościowych przekładni i wprowadzenia jej do produkcji.
EN
Presented are stages of the bevel gear design work with use of CAD, FEM and other techniques. To this purpose are also indicated some advantages provided by these techniques such as e.g. reduction of time usually consumed to achieve the required transmission quality indices and to implement the project in production.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wybrano jedną z istniejących przekładni stożkowych o zębach krzywoliniowych, dokonano jej oceny konstrukcyjnej i technologicznej oraz skonstruowano alternatywną przekładnię o bardziej poprawnych wartościach wskaźników zazębienia oraz zwiększonej wytrzymałości na złamanie zmęczeniowe u podstawy i naciski zmęczeniowe na powierzchni zębów. Opracowano modele bryłowe 3D CAD obu przekładni celem określenia i porównania objętości skrawanego materiału, aby oszacować czasochłonność obróbki.
EN
The sample’ design of a spiral bevel gears has been selected and evaluated in terms of its construction and technology. On the basis of this evaluation, which mentioned above, a new alternative spiral’s bevel gear set has been designed for achievement of contact ratio optimal values (proper noise level) and increasing bending strength and surface durability. 3D model of both gears set were generated.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano zagadnienia związane z projektowaniem nowych przekładni stożkowych, przeznaczonych dla lotnictwa. Podano przykłady wykorzystania środowiska wirtualnego do symulacji procesów obróbki członów przekładni oraz współpracy pary zębatej. Określono podstawowe cele badań stanowiskowych prototypowych przekładni.
EN
The article describes the issues related to the design of new bevel gears for aviation industry. There are presented some examples of the virtual environment using to cutting simulation of the gear members and analysis its cooperation. They were defined basic targets of stand tests of transmission prototypes.
W artykule oceniono wpływ wybranych parametrów technologicznych definiujących obróbkę powierzchni bocznych uzębienia kół stożkowych o łukowej linii zęba na dokładność kinematyczną przekładni stożkowej. Wprowadzane zmiany parametrów technologicznych analizowano z użyciem autorskiego, niekomercyjnego systemu wspomagania projektowania przekładni stożkowych. Wynik zmian parametrów obserwowano na wykresie nierównomierności przenoszenia ruchu podczas zazębienia przekładni stożkowej o przełożeniu 9:44. Wykazano, że modyfikacje parametrów technologicznych mogą przynieść niewielki efekt dodatni w płynności przekazywania ruchu, jednak w przeważającym stopniu mają negatywny wpływ na dokładność kinematyczną.
EN
The article evaluated the effect of selected process parameters on the accuracy of kinematic spiral bevel gear pair. The changes of technological parameters were analyzed using a proprietary, non-commercial support system for design bevel gears. The effect of the parameter changes were observed in the motion graph of the gear and pinion mesh with ratio 4:99. It has been shown that the modifications of technological parameters can produce a small positive effect on fluency of motion, but predominantly have a negative impact on the accuracy of kinematic.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Liczba firm, które w Polsce zajmują się wytwarzaniem przekładni stożkowych o zębach krzywoliniowych, nie jest duża. Szacunkowo jest ich około dwudziestu. Podstawowym problemem tych przedsiębiorstw jest przeprowadzenie obliczeń konstrukcyjnych i technologicznych pozwalających na wykonanie nowej lub odtworzenie istniejącej, ale pozbawionej dokumentacji konstrukcyjno-technologicznej, przekładni.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano założenia aplikacji wspomagającej projektowanie przekładni stożkowych, opracowywanej w Politechnice Rzeszowskiej. Aplikacja ta jest narzędziem, pozwalającym na samodzielne generowanie wirtualnych modeli członów przekładni, a następnie na korygowanie ustawień obrabiarki w oparciu o obserwowany ślad współpracy zazębienia. Jest przygotowywana w środowisku Autodesk Inventor (nacinanie uzębień i sprawdzanie współpracy bez obciążenia) oraz Abaqus (współpraca pod obciążeniem). Zaletą takiego rozwiązania (praca w popularnych systemach CAD a nie jako oddzielny program) jest łatwość instalacji i dostępność dla szerokiego grona odbiorców – użytkowników CAD. Aplikacja jest przeznaczona zarówno dla podmiotów gospodarczych jak i do szkolenia studentów wyższych szkół technicznych.
EN
In the article is shown the application supporting of bevel gears design, developed at the Technical University in Rzeszów. This application is a tool that allows for self-generation of virtual models of gear units, and then the machine settings to be adjusted based on the observed contact pattern. This is made in Autodesk Inventor (cutting teeth and teeth contact analysis) and Abaqus (load teeth contact analysis). The advantage of such a solution (work with popular CAD systems and not as a separate program) is the ease of installation and accessibility to a wide audience - CAD users. The application is designed for works and for the training of students of technical schools.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przekładnie stożkowe, składające się z dwóch kół stożkowych, służą do zmiany kierunku przenoszenia napędu teoretycznie w zakresie 0-180°, a praktycznie w zakresie od 30° do 150°. Gabaryty kół stożkowych wahają się od kilkunastu milimetrów do 2,5 metra.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przekładnie stożkowe należą do niewielkiej grupy części maszyn, w której konstrukcja jest nierozerwalnie związana z technologią wytwarzania. Wiedza o nich nie jest wśród inżynierów zbyt powszechna, nawet wśród inżynierów mechaników. W trakcie studiów wspomina się o przekładniach stożkowych przy nauce rysunku technicznego, sygnalizując ich istnienie i zastosowanie przy nauce technologii, rzadko jednak i tylko na niektórych uczelniach poświęca się im oddzielne zajęcia specjalistyczne. Jeśli już, to są to jednak tylko wykłady, gdyż w tej chwili chyba żadna z politechnik nie posiada obrabiarek do nacinania uzębień stożkowych, by móc prowadzić na nich zajęcia laboratoryjne.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono komputerowo wspomagane projektowanie przekładni zębatych stożkowych według zaleceń najnowszej literatury oraz normy międzynarodowej ISO 10300, metoda B, B1, B2 (AGMA - USA). Opracowany w Zakładzie Systemów Mechanizacyjnych Centrum Mechanizacji Górnictwa KOMAG pakiet programów składa się z trzech etapów: projektowania wstępnego, samego projektowania, w postaci obliczeń geometrycznych uzębienia i zazębienia oraz etapu sprawdzającego według ISO 10300. Konstruktor mając do dyspozycji taki program inżynierski, ma możliwość wybrania optymalnej pary kół stożkowych o określonym kształcie zęba ze względu na obciążenia ekstremalne i stosowane materiały.
EN
International Standard ISO 10300 is intended for the calculation of bevel gears load capacity (surface durability and tooth root strength). Several methods (A, B (B1, B2) and C) are specified by ISO 10300. Algorithm of computer aided design of bevel gears according to ISO 10300 developed in the Division of Mechanization Systems in KOMAG is presented in this paper. Calculations consist of preliminary design and verification design. At the preliminary design stage, when available design data is limited, approximations or empirical values are used for some factors.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono problem doboru współczynnika długości śladu współpracy w danych wejściowych do obliczeń technologicznych przekładni stożkowych i hipoidalnych o kołowo-łukowej linii zęba, decydującego o rzeczywistej długości śladu współpracy wykonywanej przekładni, a przez to pośrednio o jej cichobieżności, wytrzymałości oraz wrażliwości na błędy montażowe i odkształcenia. Z drugiej strony współczynnik ten decyduje również o średnicach punktowych głowic, stosowanych do nacinania wklęsłej i wypukłej strony zęba zębnika, a więc o możliwościach wykonania przekładni. Omówiono i zilustrowano graficznie wpływ tego współczynnika na średnice punktowe głowic oraz podano płynace z tego wnioski dla konstruktorów i producentów przekładni stożkowych.
EN
Contact pattern length factor has an impact on the tooth bearing length, so it influences strength, noiseless and sensitivity to mounting displacements and load deflections of Gleason bevel and hypoid gears. On the other side contact pattern length factor has an effect on point diameter of Gleason pinion finishing cutters, so it decides about technological feasibility of manufacturing these gears. Effect of contact pattern length factor on point diameter of Gleason pinion finishing cutters is presented and graphically illustrated. Besides some recommendations to designeres and manufacturers of bevel gears regarding the selection of the proper value of this factor are given.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł naświetla problematykę związaną z projektowaniem systemu wspomagającego proces pomiaru kół stożkowych. Zaprezentowana również zostanie metodyka pomiarów na współrzędnościowych maszynach pomiarowych w powiązaniu z systemami CAD.
EN
The article presents the issue of the supporting system of gear tooth surface measurement designing process. In addition, the methodology of measurement on coordinate measurement machines (CMM) in relation to the CAD system will be presented.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono model geometryczny i algorytm postępowania podczas projektowania stożkowej przekładnia spiroidalnej, kształtowanej stożkowym frezem ślimakowym. Na podstawie przedstawionego modelu geometrycznego został opracowany program komputerowy, wspomagający projektowanie stożkowej przekładni spiroidalnej, za pomocą którego zilustrowano przykładowe obliczenia.
EN
The geometrically design model and the algorithm for calculation the spiroid gear with bevel worm, has been presented in the paper. On the base of spiroid gear with bevel worm. Computer program were used for presentation numerical example of calculation spiroid gear with bevel worm.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Kształtowanie uzębień stożkowych należy w technologii maszyn do jednych z najtrudniejszych zagadnień. Teoria zazębienia kół zębatych stożkowych, w przeciwieństwie do kół walcowych, jest zdecydowanie bardziej złożona, co przyczynia się do stosowania wielu uproszczeń i przybliżeń w procesie nastawiania obrabiarek. Dodatkowym problemem jest kontrola poprawności wykonania powierzchni bocznych zębów, które mają decydujący wpływ na dokładność przenoszonego ruchu, cichobieżność i trwałość przekładni. Niniejszy referat porusza aktualne problemy dotyczące symulacji obróbki powierzchni zębów oraz weryfikacji poprawności ich wykonania.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono sposób kształtowania uzębienia stożkowej przekładni spiroidalnej, za pomocą narzędzia jednostrzowego. Nacięcie takiego uzębienia jest mośliwe na frezarce CNC z piecioma osiami sterowanymi numerycznie. W pracy przedstawiono model geometryczny i technologiczny kształtowania stożkowego uzębienia na frezarce sterowanej numerycznie metodą podziału ciągłego. Przedstawione modele geometryczne zilustrowano przykładem liczbowym. Dla przykładu obliczeniowego przedstawionego w tej pracy, przeprowadzono badania doświadczalne na frezarce CNC typu FYN-50Nd.
EN
The method of forming the bevel gear for spiroid gear with bevel worm has been show in the paper. In the presented method the toothing is formed by the single edge tool. The solution is possible after application of CNC milling machine with five axis numeric system control. The geometrically design model and the scheme of the process technology for forming the bevel gear on CNC milling machone with continuous indexing are showed in this paper, too. Presented models are illustrated by a numerical example. The example of calculation has been confirmed by experimental researches on CNC milling machine type FYN-50Nd.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przeciwdziałanie niekorzystnym skutkom wzajemnych oddziaływań dynamicznych elementów przekładni jest możliwe poprzez stosowanie odpowiednich metod i środków prowadzących do ograniczenia międzyzębnych sił dynamicznych generowanych w przekładni. W tym celu należy posiąść wiedzę o przyczynach pobudzeń elementów przekładni, a zwłaszcza kół zębatych, do drgań oraz o skutkach wywołanych ich działaniem. Innymi słowy poznać związki przyczynowo-skutkowe decydujące o stanie dynamicznym przekładni, który ma znaczący wpływ na obciążenie jej elementów. Konstruktor przekładni musi dążyć, aby przekładnia nie pracowała w zakresach wzmożonej intensywności pobudzania kół do drgań. W zakresach tych współczynnik sił dynamicznych może znacznie przewyższać wartość wyznaczoną ze wzoru przyjętego w algorytmie obliczeń wytrzymałościowych. W artykule ograniczymy się wyłącznie do analizy wpływu prędkości obwodowej kół, co ma ścisły związek z wpływem częstotliwości pobudzania ich do drgań, na międzyzębne obciążenie dynamiczne. Przede wszystkim dotyczyć to będzie wyznaczania prędkości krytycznych, w paśmie których występują lokalne maksima sił dynamicznych.
EN
Counteracting to disadvantageous results of dynamic interactions between components of a toothed gearbox is possible by application of relevant methods and measures aimed at mitigation of tooth-to-tooth dynamic forces that may origin in a toothed gearbox. For that purpose possession of adequate knowledge on reasons for excitation of gear components is indispensable. In particular, it is necessary to know what makes the toothed gears vibrate and what are the effects of such oscillations. In other words, it is necessary to examine mutual interconnections between reasons and effects that define dynamic constitution of a gearbox, which is crucial for loads to its components. The gearbox designer must make efforts to avoid operation of a gearbox under threat of excessive excitation of toothed gears and making them oscillate as these are conditions where parameters for dynamic loads may significantly exceed the values that had been adopted in the algorithm for calculation of the gearbox strength. Scope of this paper is solely limited to the analysis of the impact of the circumferential velocity of toothed gears on the toot-to-tooth dynamic load, which is closely connected with the impact of excitation frequency. The objective of the analysis is to find critical values of that velocity and define the bandwidth where local maxima of dynamic.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł zawiera opis modelowania układów wykonawczych uzębienia kół stożkowych do nacinania członów przekładni metodą Spiral Formate Duplex Helical (SFDH). Przedstawiono zależności geometryczne występujące w przekładni technologicznej koła i zębnika oraz omówiono koncepcję tworzenia wirtualnego modelu obróbki, z użyciem języka Visual Basic i modelowania bryłowego w systemie CAD.
EN
The article contains the description of the modeling of teeth generating systems. These systems refer to spiral bevel gears cut by SFDH method. The geometrical relations existing in generating systems of the gear and pinion were presented. Apart from this it contains the conception of the creation of the virtual cutting model using the Visual Basic language and solid modeling in a CAD system.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W płaskiej przekładni spiroidalnej ślimak zazębia się z kołem o uzębieniu czołowym o linii ewolwentowej. W artykule przedstawiono modele geometryczne i wzory do obliczania sprawności mechanicznej tego zazębienia, która zależy od skojarzenia kierunków pochylenia linii zwojów ślimaka i zębów koła. Przedstawiono także sposób obliczania wskaźnika zazębienia, który w tym zazębieniu osiąga szczególnie duże wartości - duża jest zatem dokładność kinematyczna przekładni spiroidalnej. Przedstawione modele zilustrowano przykładem liczbowym.
EN
In plane spiroid gear the worm is in mesh with face octoid gear. Geometrical models and formulas for calculation of the mechanical efficiency coefficient are shown in the paper. This coefficient depends on combination of inclination directions of the worm coil and gear tooth line. The method of tooth contact ratio calculation is shown too. This ratio in spiroid meshing is especially high, therefore kinematical accuracy of spiroid gear is high too. Presented models and formulas are illustrated by a numerical example.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.