Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Vibroacoustic testing of prototype hermetic harmonic drive

Pacana Jacek, Homik Wojciech

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie

|

2020

|

nr 64 (136)

52--57

EN

This study was designed to determine the vibroactivity parameters of a hermetic harmonic drive. A specially-prepared test bench was used to measure the normal velocity of vibrations and acoustic pressure generated by the unit. Piezoelectric sensors were applied to measure the characteristic values on the body of the prototype. In selected sections of drive, we determined the effective values of acceleration ae and frequency f. For the same points, the effective values of vibration velocity Vc were determined for the corresponding frequencies. The findings presented in this paper enable the assessment of a toothed gear in terms of the quality of its workmanship and wear-related deterioration, which are very important due to the characteristic work of this special drive.

2

Analiza wytrzymałości wieńców kół zębatych przekładni obiegowej z wykorzystaniem MES

Lantenszleger Albert, Pacana Jacek

Przegląd Mechaniczny

|

2020

|

nr 6

36--40

PL

W publikacji przedstawiona została analiza wytrzymałościowa kół zębatych przekładni planetarnej. Główne obliczenia dotyczące stanu naprężeń w wieńcach zębatych przeprowadzono z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES) w programie Siemens NX. Wcześniej, w tym samym programie, przygotowano modele wirtualne kół zębatych na podstawie analitycznych obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych dla projektowanej przekładni. W celu weryfikacji otrzymanych wyników zestawiono ze sobą rezultaty otrzymane obiema metodami. Przedstawiono także uwagi i zalecania będące wskazówką przy przeprowadzaniu obliczeń numerycznych MES przekładni zębatych.

EN

In the publication has been presented the strength analysis of planetary gear wheels. The main calculations regarding the state of stress in toothed rims were performed using the finite element method (FEM) in the Siemens NX program. Before that, virtual models of gear wheels based on analytical geometric and strength calculations of the designed transmission were prepared in the same program. The results obtained with both methods were compared with each other to verify them. Comments and recommendations being a guide when performing FEM numerical calculations of gears have also been presented.

3

The impact of the structural form on the stress distribution in a flexspline of a hermetic harmonic driver

Pacana Jacek

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2020

|

Vol. 58 nr 4

1049--1060

EN

This paper presents a comparative analysis with different models of the flexspline for a harmonic hermetic drive. The flexspline is a thin-walled construction, deforming during work, so its design is a very complicated process. The paper contains a strength analysis for some selected models of this gear. Calculations were performed using the finite element method (FEM) in ADINA. The work presents stress diagrams in longitudinal intersections for susceptible wheels of different shapes for direct comparison. Suggested changes in construction of the flexspline will increase durability of a welded hermetic gear.

4

Stress assessment of gear teeth in epicyclic gear train for radial sedimentation tank

Budzik Grzegorz, Markowski Tadeusz, Batsch Michał, Pisula Jadwiga, Pacana Jacek, Kozik Bogdan

Acta Mechanica et Automatica

|

2020

|

Vol. 14, no. 3

121--127

EN

The paper presents the strength evaluation of planetary gear teeth designed for a radial sedimentation tank drive. A novel type of gear drive, composed of a closed epicyclic gear train and an open gear train with internal cycloidal gear mesh is proposed. Contact stress and root stress in the planetary gear train were determined by the finite element method and according to ISO 6336. The influence of the mesh load factor at planet gears on stress values was also established. A comparison of the results followed. It was observed that the mesh load factor on satellites depends mainly on the way the satellites and central wheels are mounted, the positioning accuracy in the carrier and the accuracy of teeth. Subsequently, a material was selected for the particular design of planetary gear and the assumed load. The analysis of the obtained results allowed assuming that in case of gears in class 7 and the rigid mounting of satellites and central wheels, gears should be made of steel for carburizing and hardening. In case of flexible satellites or flexible couplings in the central wheels and gears in class 4, gears can be made of nitriding steel.

5

Analiza nośności łożyska baryłkowego zintegrowanego z kołem obiegowym zębatej przekładni planetarnej

Lantenszleger Albert, Pacana Jacek

Przegląd Mechaniczny

|

2019

|

nr 11

38--42

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia dotyczące wyznaczania nośności koła obiegowego zębatej przekładni planetarnej. Na wytrzymałość satelity znaczący wpływ ma obciążenie wieńca zębatego, jednak kluczowa dla określenia jej trwałości jest nośność łożyska, na którym jest zamocowana. W omawianym przypadku zastosowano specjalne rozwiązanie, w którym wieniec zębaty koła obiegowego nacięty jest na pierścieniu zewnętrznym łożyska baryłkowego. Skutkuje to dodatkowym wzajemnym oddziaływaniem od współpracy zębów oraz elementów tocznych łożyska. Zamodelowano więc w programie CAD analizowane rozwiązanie konstrukcyjne i przeprowadzono numeryczną analizę wytrzymałościową z zastosowaniem metody elementów skończonych MES. Wykonano również obliczenia analityczne podstawowych parametrów wytrzymałościowych wieńca zębatego i łożyska, które posłużyły do weryfikacji rozwiązań numerycznych MES.

EN

In article has been presented issues concerning the determination of the planet gearload capacity of planetary gear. Toothed rim load has a significant impact on the strength of the satellite, but the bearing load on which it is mounted is key to determining its durability. In the discussed case, a special solution was used, in which the planet gear toothed rim is cut on the outer ring of the spherical roller bearing. This results in an additional interaction from the teeth cooperation and the rolling elements of the bearing. Therefore, the analyzed construction solution was modeled in the CAD program and a numerical strength analysis was carried out using the finite element method FEM. Analytical calculations of the basic strength parameters of the toothed rim and bearing, which were used to verify the FEM numerical solutions, was also performed.

6

Use of rapid prototyping technology in complex plastic structures Part II. Impact of operating conditions on functional properties of polymer harmonic drives

Pacana Jacek, Oliwa Rafał

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 3

216--223

EN

The influence of operating conditions on physical and mechanical properties of tooth surface in the flexspline of a harmonic drive was investigated. 3D printed test models were made from poly(acrylonitrile--co-butadiene-co-styrene) (ABS) copolymer and from poly(lactic acid) (PLA) and subjected to the accelerated UV aging test and to bench tests. Measurements of hardness, Vicat softening point and atomic force microscopy (AFM) analysis were performed in order to determine the properties of the teeth surface in the gear wheels. Furthermore, the degree of degradation of the plastics was determined with IR spectroscopy. It was found, that the ambient conditions and exploitation of harmonic drives do not affect the value of softening point and hardness. On the other hand, the AFM analysis indicated that the sides of teeth were smoother as a result of their cooperation. The values of Ra parameter in the areas examined decreased from 110.0 to 54.6 nm and from 23.9 to 17.0 nm for the gear wheels made of ABS and PLA, respectively. Furthermore, the Derjaguin--Muller-Toporov modulus (DMT) of surfaces was also decreased from 10.0 to 3.0 GPa and from 4.5 to 2.2 GPa in the gear wheels made of ABS and PLA, respectively. The AFM imaging provide evidence for destructive effects of UV radiation and elevated humidity, confirmed by IR spectroscopy.

PL

Badano wpływ warunków eksploatacyjnych kół podatnych zębatej przekładni falowej na właściwości fizyczne oraz mechaniczne powierzchni zębów. Zzastosowaniem druku 3D z kopolimeru poli(akrylonitryl-co-butadien-co-styren)(ABS) oraz polilaktydu (PLA) wykonano modele badawcze, które poddano przyspieszonemu starzeniu promieniami UV, przeprowadzono też badania stanowiskowe. Właściwości zębów otrzymanych kół zębatych charakteryzowano na podstawie twardości i temperatury mięknienia Vicata, analizy powierzchni z wykorzystaniem mikroskopii sił atomowych (AFM) oraz stopnia degradacji tworzywa oznaczonego za pomocą spektroskopii IR. Stwierdzono, że warunki środowiskowe oraz eksploatacja zębatej przekładni falowej nie wpływają w istotnym stopniu na wartości temperatury Vicata i twardość powierzchni zębów. Analiza AFM wykazała, że w wyniku współpracy powierzchnia zębów się wygładziła. Średnia wartość chropowatości Ra kół zębatych wykonanych, odpowiednio, z ABS i PLA zmniejszyła się ze 110,0 do 54,6 nm oraz ze 23,9 do 17,0 nm. Ponadto, moduł Derjaguina-Mullera-Toporova (DMT) powierzchni elementów wykonanych z ABS oraz PLA również się zmniejszył, odpowiednio, z 10,0 do 3,0 GPa oraz z 4,5 do 2,2 GPa, co wskazuje na destrukcyjny wpływ promieniowania UV i podwyższonej wilgotności, potwierdzony metodą spektroskopii IR.

7

Use of rapid prototyping technology in complex plastic structures. Part I. Bench testing and numerical calculations of deformations in harmonic drive made from ABS copolymer

Pacana Jacek, Oliwa Rafał

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 1

56--62

PL

Z wykorzystaniem metody cyfrowej korelacji obrazu (DIC) przeprowadzono pomiary odkształceń 3D koła podatnego zębatej przekładni falowej. Badania wykonano przy użyciu modeli fizycznych wytworzonych z zastosowaniem druku 3D z kopolimeru ABS, zapewniającego wystarczającą nośność i sztywność modelu. Uzyskane w badaniach stanowiskowych wartości odkształceń koła podatnego porównano z wynikami obliczeń przeprowadzonych z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES). Wykazano dużą zbieżność otrzymanych wyników, jednak odkształcenia zmierzone na modelu rzeczywistym charakteryzują się większą nieregularnością niż odpowiadające im rozwiązania uzyskane metodą numeryczną. Wyniki otrzymane w pomiarach optycznych wskazują na zasadność stosowania w badaniach stanowiskowych prototypów przekładni zębatych modeli fizycznych wykonanych z tworzyw polimerowych z wykorzystaniem technologii szybkiego prototypowania.

EN

In the study, measurements of 3D deformations of the flexspline in harmonic drive were performed by applying a digital image correlation (DIC) method. The tests were carried out with the use of physical 3D printed models made of ABS copolymer (acrylonitrile-butadiene-styrene), which ensured sufficient capacity andrigidity of the structures. The findings related to deformations in flexspline, obtained through bench testing, were compared to the results of calculations conducted using the finite element method (FEM). Significant convergence in the findings obtained using the two methods was shown, yet deformations measured in the real-life model were characterized by greater irregularity compared to the corresponding solutions obtained with the numerical method. The results obtained through optical measurement confirm that physical models made of plastics, built using rapid prototyping technology, can justifiably be appliedin bench testing of prototype gear transmissions.