Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimization method of bevel gear reliability based on genetic algorithm and discrete element

Sun Kangkang, Wang Guoqiang, Lu Yanpeng

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 2

186--196

EN

Gear transmission is the most basic transmission component in mechanical transmission system. Many scholars have done a lot of research on gear reliability. When the variation coefficient is used to calculate and optimize the reliability of bevel gear, in order to calculate the reliability of bevel gear, it is often assumed that the gear works under constant torque, that is, the coefficient of variation (COV) is zero, but this is not the case in practice. In this paper, a gear reliability method based on discrete element simulation is proposed. The purpose of this method is to simulate the actual working conditions of gears, calculate more accurate coefficient of variation in the real world, and improve the accuracy of gear reliability design. Firstly, the real working conditions of the bevel gear transmission are simulated by discrete element method (DEM), and in the transmission system, the tangential force COV of the bevel gear is proved to be equal to the torque COV of the crusher central shaft. Secondly, the multi-objective function model of the gear transmission system is established based on the double tooth roll crusher (DTRC). The optimal volume and reliability of the bevel gear transmission are taken as the objective function, and the teeth number, module and face width factor of basic parameters of gear are optimized by genetic algorithm (GA). Finally, the accuracy of the optimization results is verified by Monte Carlo method. The main purpose of the manuscript is to analyse the effect of actual conditions (DEM simulation) on the optimization results. The results show that the COV of nominal tangential load of bevel gear is about 0.65 under actual working conditions, so in order to guarantee the same reliability, total volume need to be increased by 34.4%. This method is similar to the selection of gear safety factor. In practical production, the selection of safety factor is often based on experience. This paper provides a new method to optimize the reliability of bevel gear, combining with DEM simulation, which provides theoretical guidance for optimal design of bevel gear.

PL

Przekładnia zębata to podstawowy element mechanicznego układu napędowego. Niezawodność przekładni jest przedmiotem wielu badań. Przy obliczeniach i optymalizacji niezawodności przekładni stożkowej z wykorzystaniem współczynnika zmienności, często przyjmuje się, że przekładnia pracuje w warunkach stałego momentu obrotowego, t.j. że współczynnik zmienności wynosi 1. Sytuacja taka jednak nie występuje w praktyce. W niniejszej pracy zaproponowano metodę optymalizacji niezawodności przekładni opartą na symulacji metodą elementów dyskretnych. Celem tej metody jest zasymulowanie rzeczywistych warunków pracy przekładni, dokładniejsze obliczenie rzeczywistego współczynnika zmienności oraz poprawa dokładności projektowania niezawodności przekładni. W pierwszej kolejności, na przykładzie kruszarki podwójnej, wyznaczono model działania układu przekładni stożkowej wykorzystujący wielokryterialną funkcję celu. Optymalną objętość i niezawodność przekładni stożkowej przyjęto jako funkcje celu. Następnie, za pomocą metody elementów dyskretnych, symulowano rzeczywiste warunki pracy przekładni. Wyznaczono moment obrotowy przekładni stożkowej i współczynnik zmienności siły wypadkowej, a podstawowe parametry koła zębatego: liczbę zębów, moduł zęba i współczynnik szerokości zębów, zoptymalizowano za pomocą algorytmu genetycznego. Trafność wyników optymalizacji weryfikowano metodą Monte Carlo. Wyniki pokazują, że badana metoda może skutecznie poprawiać niezawodność przekładni stożkowej.

2

Stale do nawęglania : podstawowy materiał na przekładnie stożkowe i hipoidalne. Cz. 2

Kuryjański R.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2017

|

nr 1-2

80--83

PL

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, know ledge 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

The probabilistic analysis and optimal design of a bevel gear transmission system with failure interaction

Hao L., Zhencai Z.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 2

220--228

PL

Modelowanie wspólnych rozkładów prawdopodobieństwa układu konstrukcyjnego, w którym zachodzą interakcje między uszkodzeniami, oraz oparte na niezawodności optymalne projektowanie takiego układu przy niekompletnych danych na temat prawdopodobieństwa pozostaje wyzwaniem dla badaczy tej tematyki. Niniejszy artykuł ma na celu zbadanie możliwości wykorzystania kopuł (funkcji powiązań) do modelowania struktury zależności pomiędzy poszczególnymi przyczynami uszkodzeń układu przekładni stożkowej w warunkach niepełnej informacji na temat prawdopodobieństwa. W pierwszej kolejności zaproponowano opartą na funkcjach kopułach metodę oceny niezawodności układu przekładni stożkowej z ustalonymi funkcjami stanu granicznego dla różnych przyczyn uszkodzeń. Wspólne prawdopodobieństwo uszkodzenia szacowano za pomocą wybranych kopuł w oparciu o rozkłady brzegowe poszczególnych przyczyn uszkodzeń aproksymowane opartą na znajomości momentów statystycznych metodą punktów siodłowych. Następnie sformułowano problem czułości niezawodności oraz przedstawiono wzory na obliczanie czułości niezawodności w odniesieniu do parametrów rozkładu badanych zmiennych losowych. Wreszcie, omówiono zagadnienie opartego na niezawodności optymalnego projektowania odpornego na działanie zakłóceń oraz opracowano odpowiedni optymalny model. Odporność i niezawodność systemu zapewniono poprzez wprowadzenie do opartego na niezawodności modelu optymalizacji projektowania, parametru czułości niezawodności. Poprawność metody zweryfikowano na przykładzie układu przekładni stożkowej. Proponowaną metodę wspólnej estymacji prawdopodobieństwa uszkodzenia oraz optymalizacji projektowania odpornego zilustrowano za pomocą przykładu Prawdopodobieństwo uszkodzenia systemu może się znacznie różnić w zależności od zastosowanej kopuły. Kopuły Gaussa i Claytona dają wyniki najbardziej zbliżone do wyników symulacji Monte Carlo. Projektowanie odporne oparte na czułości niezawodności wykonano na bazie modelu niezawodności opartego na kopule Claytona. Proponowana metoda opiera się na analizie porównawczej z użyciem wybranych kopuł. Otrzymane wyniki mogą stanowić punkt odniesienia dla optymalnego projektowania układu przekładni zębatej.

EN

The modelling of joint probability distributions of structural system with failure interaction and the reliability-based optimal design of system reliability under incomplete probability information remains a challenge that has not been studied extensively. This article aims to investigate the impacts of copulas for modelling dependence structures between each failure mode of a bevel gear transmission system under incomplete probability information. Firstly, a copula-based reliability method is proposed to evaluate the system reliability of the bevel gear transmission system with established performance functions for different failure modes. The joint probability of failure is estimated with selected copula functions based on the marginal distributions of each failure mode that are approximated by moment-based saddlepoint technology. Secondly, a reliability sensitivity problem is formulated and the formulas for calculating the reliability sensitivity with respect to the distribution parameters of the random variables are presented. Finally, the reliability-based robust optimal design problem is discussed and the optimal model is established. The robustness of the system reliability is ensured by involving the reliability sensitivity into the reliability-based design optimization model. A practical example of the bevel gear transmission system is given to verify the validity of the method. The proposed methods for joint failure probability estimation and robust design optimization are illustrated in the example. The failure probabilities of the system under different copulas can differ considerably. The Gaussian and Clayton copula produce the results that mostly close to the Monte Carlo simulation results. The reliability sensitivity-based robust design is performed based on the Clayton copula-based reliability model. The proposed method is based on the comparative analysis with selected copulas, the results obtained could be supplied as a reference for the optimal design of the gear transmission system.

4

Wpływ luzu obwodowego na międzyzębne siły dynamiczne w przekładniach stożkowych

Skoć A., Kwaśny M.

Przegląd Mechaniczny

|

2016

|

nr 4

27--32

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań, na podstawie których oceniono, jaki wpływ ma wartość luzu międzyzębnego na procesy dynamiczne zachodzące w przekładniach stożkowych, w których w czasie pracy nie występuje zmiana kierunku obrotów. Badania przeprowadzono w szerokim zakresie częstotliwości zazębiania się zębów przekładni, obejmującym pasma rezonansowe. W wyniku przeprowadzonych pomiarów i obliczeń otrzymano dla każdej badanej pary kół, pracującej przy określonym luzie i obciążeniu, przebiegi wyrażające zależność współczynnika dynamicznego od prędkości obwodowej kół (częstotliwości zazębiania).

EN

The article presents the results of research on the impact of backlash on dynamic processes occurring in the bevel gear, in which at work there is no change in the direction of rotation. The study was conducted over a wide frequency range engage gear teeth comprising resonant band.

5

Przygotowanie modeli kół zębatych przekładni stożkowych do obliczeń MES

Pacana J., Fudali P.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

484--485

PL

Przedstawiono proces przygotowywania modeli bryłowych do obliczeń wytrzymałościowych w programie Abaqus. Analizowany przypadek dotyczył kół zębatych przekładni stożkowej. Zaproponowano wykorzystanie modeli uproszczonych z precyzyjnie określonym rozmieszczeniem elementów skończonych.

EN

The article presents the procedure of preparation of bevel gear solid models for strength analysis in Abaqus program. The case study concerns bevel gears transmission. Simplified models are suggested for application which offer precisely defined arrangement of the finite elements.

6

Wpływ luzu obwodowego na międzyzębne siły dynamiczne w przekładniach stożkowych

Skoć A., Kwaśny M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2015

|

z. 106

86

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań, na podstawie których oceniono, jaki wpływ ma wartość luzu międzyzębnego na procesy dynamiczne zachodzące w przekładniach stożkowych, w których w czasie pracy nie występuje zmiana kierunku obrotów. Badania przeprowadzono w szerokim zakresie częstotliwości zazębiania się zębów przekładni, obejmującym pasma rezonansowe. Wyniki przeprowadzonych pomiarów i obliczeń otrzymano dla każdej badanej pary kół, pracującej przy określonym luzie i obciążeniu, przebiegi wyrażające zależność współczynnika dynamicznego od prędkości obwodowej kół (częstotliwości zazębiania). W rezultacie otrzymano 126 takich przebiegów, część z nich oraz wynikające stąd wnioski przedstawiono w referacie.

7

Efekty zastosowania powłoki niskotarciowej w przekładni przenośnika zgrzebłowego

Tuszyński W., Kalbarczyk M., Michalczewski R., Stachura K., Szczerek M., Wieczorek A.

Tribologia

|

2015

|

nr 6

121--137

PL

Istnieje wiele problemów związanych z eksploatacją kół zębatych stożkowych o zębach łukowych. Przykładowo trudne warunki smarowania prowadzą do nadmiernego wzrostu temperatury, a to z kolei wywołuje ryzyko poważnego zużycia. W związku z tym celem tej pracy było sprawdzenie, czy poprzez osadzenie cienkiej powłoki niskotarciowej na zębach koła stożkowego jest możliwe zwiększenie odporności na zużycie, redukcja tarcia i zmniejszenie drgań przekładni. Badania tribologiczne przeprowadzono w dwóch etapach. W fazie pierwszej, laboratoryjnej, użyto urządzenia T-30 do badania kół zębatych stożkowych, opracowanego i wytworzonego w ITeE – PIB w Radomiu. Faza druga to były badania weryfikacyjne z użyciem przenośnika zgrzebłowego stosowanego w górnictwie węgla kamiennego, pracującego w warunkach podobnych do występujących w kopalniach. Zbadano wpływ powłoki niskotarciowej o handlowym symbolu WC/C, osadzonej na zębach koła talerzowego. Dla odniesienia zbadano także przekładnie stożkowe bez powłoki. W badaniach laboratoryjnych do smarowania użyto handlowego, samochodowego oleju przekładniowego klasy jakościowej API GL-5 i lepkościowej 80W-90. W badaniach weryfikacyjnych (półprzemysłowych) do smarowania użyto oleju bazowego mineralnego klasy lepkościowej VG32. Badania tribologiczne wykazały, że poprzez naniesienie powłoki niskotarciowej WC/C na zęby koła talerzowego można uzyskać następujące pozytywne efekty w porównaniu z kołami stożkowymi bez powłoki: zwiększenie odporności na dwie groźne formy zużycia (zacieranie i pitting) oraz spadek temperatury oleju smarującego na skutek mniejszego tarcia – w pierwszej fazie testów. Towarzyszyły temu nieco większe drgania przekładni z powłoką, które jednak zmniejszały się w czasie testu i pod jego koniec były podobne do drgań przekładni bez powłoki. Stwierdzono zatem, że powłoka WC/C pozwala na zwiększenie odporności kół stożkowych o zębach łukowych na zużycie i redukcję temperatury oleju smarującego w przekładniach np. przenośników zgrzebłowych użytkowanych w kopalniach węgla kamiennego.

EN

There are many problems in the operation of spiral bevel gears; for example, difficult lubrication conditions lead to excessively high oil temperature and the risk of severe wear. Thus, the aim of this work was to check whether, by the deposition of a thin, hard, low-friction coating on the teeth flanks of spiral bevel gears, it is possible to improve the resistance to wear, reduce friction, and possibly the gear vibrations. The tribological experiments were carried out in two phases. In the first phase, a bevel gear test rig was used (laboratory testing). In the second phase, a verification test was performed using an industrial gear stand (chain conveyor) working under conditions typical of coal mines. The low-friction WC/C coating was tested. The coating was deposited on the teeth of the wheels. For reference, the uncoated pairs of spiral bevel gears were tested. In the laboratory testing, a commercial, mineral automotive gear oil of the API GL-5 performance level and 80W-90 viscosity grade was used for lubrication. For lubrication of the industrial gears, a mineral base oil of the low, VG32 viscosity grade was chosen. The results obtained show that, by the deposition of the low-friction WC/C coating on the teeth of the wheel, the following beneficial effects can be achieved in comparison with the case of the uncoated gears: a rise in the resistance to the two forms of severe wear (scuffing and pitting), and a drop in the oil temperature (lower friction) at first tests stages. The above effects are accompanied at the first stages of the tests by an undesired, higher level of vibrations in case of the steel–WC/C material combination. However, throughout the test, the vibrations for the two material combinations became similar. Thus, the WC/C coating can be applied to increase the wear resistance and decrease the oil temperature in transmissions containing spiral bevel gears in, e.g., chain conveyors installed in coal mines.

8

Badania stanowiskowe przekładni stożkowych dla transportu lotniczego

Płocica M..

Logistyka

|

2015

|

nr 3

3948--3955, CD 1

PL

Przekładnie zębate stożkowe projektowane na potrzeby przemysłu lotniczego wymagają przeprowadzenia badań stanowiskowych dla potwierdzenia ich właściwości oraz zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania. Zastosowanie przekładni stożkowych w transporcie lotniczym obejmuje zarówno układy napędowe śmigłowców (przekładnie główne, pośredniczące i ogonowe) jak i samolotów komunikacyjnych (przekładnie wewnętrzne napędu skrzynek agregatów).W artykule przedstawiono możliwości badań stanowiskowych oraz określania wskaźników jakościowych przekładni. Najbardziej rozpowszechnione w zakładach przemysłowych jest badanie śladu współpracy bez obciążenia na maszynach kontrolnych. Znacznie rozszerzone możliwości badawcze oferują stanowiska mocy zamkniętej, na których określa się m.in. wytrzymałość przekładni na zatarcie przy zastosowaniu określonego oleju. Najbardziej wszechstronne badania i analizy można prowadzić z wykorzystaniem stanowisk mocy otwartej z programowanymi cyklami pracy. Z uwagi na wymagania stawiane przekładniom lotniczym wskazane jest pełne poznanie ich właściwości w bezpiecznych warunkach laboratoryjnych, dzięki którym można precyzyjnie dopracować konstrukcję przed jej wdrożeniem do produkcji.

EN

Bevel gears designed for the aviation industry require a stand tests to confirm their properties and ensure safe operation. The use of bevel gears in aviation includes both the helicopter drive systems (main drives, intermediate and tail) and transport aircraft (internal gear drive units boxes). In the article are presented the possibilities of the stand tests and determining the indicators of the transmission quality. The most widespread in industrial plants is the study of contact pattern with no load on the control machine. Greatly enhanced research capabilities provide power closed stands. The most comprehensive research and analysis can be carried out with the use of the test rig with programmable cycles work. Due to the requirements indicated for the aircraft gears, important is to get full of knowledge of their properties in a laboratory environment, so you can precisely define the geometry, kinematics and strength of the gear before implementing it into production.

9

Modeling and simulation of bevel gearboxes in CAD environment

Marciniec A., Sobolewski B.

Diagnostyka

|

2015

|

Vol. 16, No. 3

69--72

EN

Designing and manufacturing of aeronautic bevel gearboxes is a complicated and time-consuming process. This is due to the high quality requirements to the aviation industry products and the complex kinematic of the machining process. So far, in practice, this process has required a series of research and prototypes testing. The development, has been made in the field of Computer Aided Design systems, allows increasing use in design process and carry out the necessary research in the CAD environment. This approach simplifies and accelerates the aeronautic bevel gearboxes design process. The study presents process of gears solid models generating and carrying out simulate of cooperation bevel gearbox in the CAD environment. Solid models has been prepared by the solid machining simulation, while the performed analyzes are used to determine temporary tooth bearings, summary tooth bearing and motion graphs.

PL

Proces projektowania i wdrażania do produkcji lotniczych przekładni stożkowych jest zagadnieniem złożonym i skomplikowanym Wynika to ze względu na wysokie wymagania jakościowe stawiane wyrobom przemysłu lotniczego oraz na złożoną kinematykę samego procesu obróbki. Dotychczas w praktyce proces ten wymaga przeprowadzenia serii badań i testów prototypów. Rozwój jaki dokonał się w dziedzinie komputerowych systemów wspomagania projektowania. Umożliwia coraz szersze wykorzystanie w procesie projektowania oraz przeprowadzenie części niezbędnych badań w środowisku CAD, upraszczając i przyśpieszając proces projektowanie lotniczych przekładni stożkowych. Artykuł przedstawiał będzie generowanie modeli bryłowych kół zębatych oraz przeprowadzenie symulacji współpracy przekładni stożkowej w środowisku CAD. Modele bryłowe otrzymywane są na drodze bryłowej symulacji obróbki, natomiast wykonane analizy pozwalają na określenie chwilowych śladów styku, sumarycznego śladu współpracy i wykresów nierównomierności ruchu.

10

Application development for analysis of bevel gears engagement using FEM

Fudali P., Pacana J.

Diagnostyka

|

2015

|

Vol. 16, No. 3

47--51

EN

Knowledge of diagnosed object includes issues of design, manufacture and operation of the facility. One of the objectives of production and structural diagnosis is to identify sources of potential threats and thus in this paper will be presented computer tools for trace detection of gears engagement. In this way it is possible to assess the correctness of their cooperation, determine the causes of high stress, and also reduce the number of tests on a real object. The study contains selected aspects of creating an application used to facilitate the analysis of gears using the finite element method. There was developed software application, plug-in extending the capabilities of ABAQUS, which was written in Python programming language. Libraries available in the ABAQUS package were used to design a graphical interface for a created application as well as to implement the respective functions of performing specific tasks. Thanks to this application it is possible to easily prepare the model for simulation, as well as to display desirable results, including determined traces of gears cooperation.

PL

Wiedza o obiekcie diagnozowania obejmuje zagadnienia z dziedziny projektowania, wytwarzania i eksploatacji obiektu. Jednym z celów diagnostyki wytwarzania oraz konstrukcyjnej jest identyfikacja źródeł możliwych zagrożeń i dlatego w niniejszym artykule zostaną przedstawione narzędzia pozwalające na komputerowe rozpoznawanie śladu współpracy kół zębatych. W ten sposób możliwa jest ocena poprawności ich współpracy i ustalenie przyczyn zwiększonych naprężeń, a także minimalizacja liczbę testów na obiekcie rzeczywistym. Przedstawione opracowanie zawiera wybrane aspekty tworzenia aplikacji służącej do ułatwienia przeprowadzania analiz przekładni zębatych z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Została opracowana aplikacja w języku Python rozszerzająca możliwości programu ABAQUS. Dzięki aplikacji możliwe jest w prosty sposób przygotowanie modelu do symulacji, jak również wyświetlenie pożądanych wyników m. in. w postaci wyznaczonych śladów współpracy kół zębatych.

11

Wpływ błędów montażu przekładni stożkowej na jakość zazębienia

Pisula J., Płocica M.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2014

|

z. 82

187--192

PL

W artykule opisano wpływ błędów montażu członów przekładni stożkowej na wynikowy ślad współpracy, który jest podstawowym parametrem jakości zazębienia zarówno podczas projektowania, jak i kontroli przekładni. Analiza współpracy dotyczy pary stożkowej 17x43 i została przeprowadzona na modelu wirtualnym opracowanym w ramach autorskiego systemu wspomagania projektowania konstrukcji i technologii przekładni stożkowych. Wnioski opracowane na jej podstawie pozwalają świadomie korygować wzajemne ustawienie pary stożkowej w korpusie, na podstawie obserwacji śladu współpracy.

EN

The paper describes the influence of bevel gears assembly errors on the resulting contact pattern, which is an essential parameter for the mesh, both in the design and control of the transmission. Analysis of mesh was applied for 17x43 constructional bevel gear pair. This was performed on a virtual model, developed in the propertiary system of computer-aided design technology of bevel gears. Applications, developed on its basis, allow consciously correct the settings of bevel pairs by contact pattern observing.

12

Simulation of contact forces and contact characteristics during meshing of elastic beveloid gears

Do T. P., Ziegler P., Eberhard P.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2014

|

Vol. 21, no. 2

91--111

EN

Beveloid gears, also known as conical involute gears with very complex tooth shapes, gain more and more importance in industrial practice due to their ability to realize gear stages with crossed axes. This is why they are frequently found in power transmissions. The most familiar application of beveloid gears is the reduction gear used in marine transmissions, but in the last few years they have also been used increasingly often in the automotive industry. In the last decade many studies on beveloid gears were published, however, the meshing between teeth and the contact characteristics during meshing of beveloid gears still have not been studied in detail using fully elastic models. In this work, the fully elastic multibody approach will be applied to study contact forces and contact characteristics including contact patterns during meshing of straight beveloid gears. To validate the fully elastic approach, simulation results of a beveloid gear pair by finite element method and by the fully elastic multibody system are compared. The comparison shows very good agreement.

13

The influence of changes in the geometry of the tooth surface of the pinion bevel gear on the kinematic accuracy of pair mesh

Płocicia M., Pisula J.

Acta Mechanica et Automatica

|

2014

|

Vol. 8, no. 2

95--98

EN

The paper describes the possibilities of bevel gears kinematics design on the basis of the motion graph and improving modifica-tions to cut the pinion teeth flanks. The result is the ability to increase the accuracy of the kinematic transmission. The issue of changing the geometry of the pinion gear is considered in respect of a gear intended for the use in aviation, which requires the cooperation of high quality meshing. The basic geometric features that have been modified include the profile angle, the angle of tooth line, crowning trans-verse and longitudinal and lateral surface twist angle of the tooth. The modification of each of the selected geometrical parameters has had a different effect on the chart of transmission. It has been shown that the effect of the intended changes in the geometry of the pinion may reduce the deviation of motion delays gear and an improve the gear transmission chart.

14

Methodology of designing the geometry of the bevel gear using numerical simulation to generate the teeth flank surfaces

Pisula J., Płocica M.

Acta Mechanica et Automatica

|

2014

|

Vol. 8, no. 1

5--8

EN

The present paper describes modern methodology of the bevel gear design with a particular focus on issues concerning the theoretical basis and the preparation of the numerical simulation of the machining. The assumptions used in developing the mathema-tical model of cutting teeth are given and an example of the teeth flank surfaces of a gear and a pinion resulting from the virtual processing is shown. The correctness of the mathematical model of cutting teeth was verified by comparing the resulting based on the model grid points, the side of the tooth surface, resulting from the simulation cutting teeth in CAD. A high convergence of the two surface geometry was demonstrated, which allows for the use of the analysis for each of the models independently.

15

Simulation of elastic gears with non-standard flank profiles

Do T. P., Siegler P., Eberhard P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. LX, nr 1

55--73

EN

There exist cases where precise simulations of contact forces do not allow modeling the gears as rigid bodies but a fully elastic description is needed. In this paper, a modally reduced elastic multibody system including gear contact based on a floating frame of reference formulation is proposed that allows very precise simulations of fully elastic gears with appropriately meshed gears in reasonable time even for many rotations. One advantage of this approach is that there is no assumption about the geometry of the gears and, therefore, it allows precise investigations of contacts between gears with almost arbitrary non-standard tooth geometries including flank profile corrections. This study presents simulation results that show how this modal approach can be used to efficiently investigate the interaction between elastic deformations and flank profile corrections as well as their influence on the contact forces. It is shown that the elastic approach is able to describe important phenomena like early addendum contact for insufficiently corrected profiles in dependence of the transmitted load. Furthermore, it is shown how this approach can be used for precise and efficient simulations of beveloid gears.

PL

Istnieją przypadki, gdy dla dokładnej symulacji sił kontaktowych nie można modelować kół zębatych jako ciał sztywnych, lecz jest potrzebny opis w pełni sprężysty. W artykule zaproponowano model systemu wielu ciał uwzględniajacy styki między zębami, modalnie zredukowany i z zastosowaniem układu odniesienia o płynnych ramach, umożliwiający bardzo dokładną symulację w pełni sprężystych kół zębatych o różnych rodzajach zazębienia. Symulacja jest możliwa dla znacznej liczby obrotów, przy czym wymagany czas obliczeń jest stosunkowo krótki. Zaletą tego podejścia jest, że nie wymaga ono założeń co to geometrii zębów, dzięki czemu można dokładnie badać zjawiska na stykach między zębami dla dowolnych, niestandardowych geometrii zębów, w tym również o skorygowanym profilu powierzchni bocznej. W artykule przedstawiono wyniki symulacji, które pokazują, że takie modalne podejście może być użyteczne przy badaniu zależności między odkształceniami sprężystymi a korekcją profili zębów, a także ich wpływu na siły kontaktowe. Pokazano, ze stosując model sprężysty można opisywać ważne zjawiska, takie jak wczesny kontakt głowy zęba w przypadku niedostatecznej korekcji profilu w zależności od przenoszonego obciążenia. Co więcej, pokazano że opisany sposób podejścia może być wykorzystany przy precyzyjnej i wydajnej symulacji przekładni stożkowych.

16

Odszumianie danych rejestrowanych wielokanałowo z użyciem transformaty falkowej

Jedliński Ł.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

Vol. 14, No. 2

145-149

PL

W celu uzyskania informacji o interesującym nas zjawisku lub obiekcie najczęściej rejestrowane są wybrane sygnały pomiarowe otrzymane za pośrednictwem czujników. Niestety uzyskane sygnały oprócz pożądanej informacji zawierają również zakłócenia, które są spowodowane m.in. właściwościami toru pomiarowego i procesami towarzyszącymi działaniu obiektu. W wielu przypadkach zachodzi potrzeba pomiaru takiej samej wielkości w różnych miejscach obiektu i/lub kierunkach. Potrzebne są zatem narzędzia do poprawy stosunku sygnału do szumu sygnałów rejestrowanych wielokanałowo. Transformata falkowa jest stosunkowo nową metodą przetwarzania danych, która znalazła zastosowanie w różnych dziedzinach takich jak technika i fizyka. W odniesieniu do sygnałów może być używana do odszumiania, kompresji, wykrywaniu trendu czy nieciągłości sygnału. W pracy tej transformata falkowa została użyta od odszumiania sygnałów drgań zarejestrowanych z dwóch trójosiowych czujników. Obiektem badań była przekładnia zębata stożkowa. Odszumianie sygnałów miało na celu poprawę skuteczności diagnozy uszkodzenia kół zębatych przekładni.

EN

In order to obtain information regarding given phenomenon or object, it is usually necessary to register selected measurement signals obtained using sensors. Unfortunately, obtained signals, apart form desired information, contain disturbances caused by, amongst many other, properties of the measurement channel and processes associated with object operation. In many cases it is necessary to measure the same value in different places and/or directions. Thus, there is a demand for a tool improving signal to noise ration of the multi-channel registered signals.Wavelet transform is a relatively new method of data processing used in different fields (e.g. technique and physics). In case of signals it can be used for denoising, compression, trend detection or discontinuity detection. In this work it was used to denoise vibration signals registered by two three-axis sensors. Object of investigation was the bevel toothed gear. Signals denoising was to improve efficiency of the diagnosis of transmission gears teeth damage.

17

Neural classifiers in recognizing of the tooth contact of spiral and hypoid Gleason bevel gears

Skawinski P.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2012

|

Vol. 36, nr 2

69-78

EN

The special computer system KONTEPS for calculation of spiral and hypoid bevel gears generally supports technology for the conventional and CNC machines (milling machines). In this system environment, the special computer application generates solid or surface models of gears by cutting simulation. Other computer application, based on Matlab functions and methods of artificial intelligence, supports the tooth contact development. The special classifiers which allow to recognize the tooth contact, select the first, second and third order of changes and support the technologist in a manufacturing process. This paper describes computerized integration of design and manufacturing of spiral and hypoid bevel gear, supported by the artificial intelligence.

PL

Komputerowy system obliczeń konstrukcyjno-technologicznych KONTEPS przekładni stożkowych i hipoidalnych generuje technologiczne wielkości ustawcze maszyn nacinających uzębienie (frezarek) konwencjonalnych i sterowanych numerycznie. W środowisku systemu symulacji obróbki jego specjalistyczna aplikacja generuje modele bryłowe koła i zębnika. Ułatwia proces lokalizacji śladu współpracy kontynuowany w rzeczywistych warunkach obróbki uzębienia. Współpracująca z systemem dodatkowa aplikacja wykorzystująca funkcje programu Matlab i klasyfikatory neuronowe rozpoznaje ślad współpracy zęba na maszynie kontrolnej. Wspiera więc technologa, proponując wprowadzanie poprawek I, II i III rzędu do ustawień technologicznych maszyny. W pracy przedstawiono przykład komputerowej integracji projektowania i wytwarzania przekładni stożkowych wspomaganą przez aplikacje z obszaru sztucznej inteligencji.

18

Toothed gear transmission diagnosis based on optimal features of vibration signal

Jedliński Ł., Jonak J.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2011

|

nr 26 (98)

33-37

EN

The article presents a method for reducing amount of discriminants required to evaluate technical condition of an object and a trial of evaluating it using artificial neural networks as a way of increasing certainty of the obtained results.

PL

W artykule przedstawiono metodę redukcji liczby dyskryminant wymaganych w ocenie stanu technicznego obiektu oraz próbę oceny stanu z użyciem sztucznych sieci neuronowych, jako środek zwiększenia pewności prognozy.

19

Dynamic model of bevel gearbox in the matrix form

Rak Z.

Modelling and Optimization of Physical Systems

|

2011

|

z. 10

73--78

EN

In the paper a building method of a linear torsional vibrations mathematical model of a single stage bevel gearbox in a matrix form is presented. With this method the inertia, stiffness and damping matrices are calculated in an automated way by use the rigid finite elements method. A practical application of the mathematical modeling is included. A possibility of working out a mathematical model of a multistage bevel gear box was pointed out.

PL

W artykule przedstawiono metodę budowy liniowego matematycznego modelu drgań skrętnych jednostopniowej przekładni stożkowej, w postaci macierzowej. Metoda ta polega na budowie macierzy bezwładności sztywności i tłumienia modelu matematycznego w sposób zautomatyzowany, z wykorzystaniem metody sztywnych elementów skończonych. Zamieszczono praktyczne zastosowanie przedstawionej metody. Wskazano na możliwość jej zastosowania do budowy złożonych przekładni zębatych.

20

Projektowanie przekładni stożkowych z zastosowaniem modelowania matematycznego i symulacji w środowisku CAD

Marciniec A., Pisula J., Plocica M., Sobolewski B.

Mechanik

|

2011

|

R. 84, nr 7

602-605

PL

Przedstawiono sposób modelowania matematycznego uzębień i zazębień przekładni stożkowych o kołowo-łukowej linii zęba z zębami o zmiennej wysokości. Zaprezentowano przykłady powierzchni bocznych zębów zębnika i koła uzyskanych jako modele matematyczne oraz modele CAD, które wykonano dla wybranej przekładni oraz ustawień bazowych obrabiarki 116G firmy Gleason dla metody SGT (Spiral Generated Tilt ). Dodatkowo przedstawiono metodę tworzenia modeli stożkowych kół zębatych z wykorzystaniem programu Autodesk Inventor. Opracowano uniwersalny model autoregenerujący koła stożkowe nacinane metodą SGT, przy wykorzystaniu wyłącznie środowiska modelowania części.

EN

Presented is a method of mathematical model of the tooth profiles and of the mesh of variable depth curved teeth bevel gears. Also described is the bevel gear model developing method using the Autodesk Inventor software. A generally applicable model has been exclusively developed in the part modeling software environment for auto- matic generation of the SGT cut bevel gears.