ДОСЛІДЖЕННЯ ВТРАТ ПОТУЖНОСТІ ВНАСЛІДОК ТЕРТЯ КОВЗАННЯ І КОЧЕННЯ В ЗУБЧАСТОМУ ЗАЧЕПЛЕННІ. ОГЛЯД
DOI:
https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(89).15010Keywords:
втрати потужності, коефіцієнт корисної дії, контактно-гідродинамічна теорія, напіваналітичні моделі, коефіцієнт тертяAbstract
Проведено аналіз досліджень щодо втрат потужності внаслідок тертя в зубчастих парах. Встановлено, що визначення ККД зубчастих передач застосовують три різних підходи: безпосереднє вимірювання втрат потужності реальної зубчастої передачі;контактно-динамічне моделювання на основі реальних фізичних процесів;аналітичне моделювання процесів тертя в зубчастій передачі на підставі емпіричної інформації про тертя, отриманої на спеціальних машинах тертя. Встановлено, що величини сил тертя між сполученими зубцями значною мірою визначаються гідродинамічними (еластогідродінамічними) явищами в зоні контакту. Аналіз робіт показав, що контакт між поверхнями сполучених зубців характеризується великими деформаціями, високими контактними напруженнями і наявністю плівки мастильного матеріалу, яка в свою чергу характеризується його в'язкісними якостями. На сьогоднішній день вплив ковзання в напрямку лінії контакту зубців на коефіцієнт тертя і умови змазування недостатньо вивчені. В опублікованих роботах наявні дві групи напіваналітичних моделей. Перша група авторів досліджувала ефективність прямозубих передач, припускаючи, що коефіцієнт тертя постійний уздовж всієї поверхні контакту поверхонь тертя в будь-яких положеннях зубчастих коліс при їх обертанні. Проте вони мають ряд суттєвих недоліків. Прийнято, що коефіцієнт тертя постійний і заздалегідь відомий для кожної точки дотику пари зубців. Однак експериментальні дані для двох фрикційних дисків показують, що в умовах комбінованого контакту ковзання / кочення коефіцієнт тертя не постійний і на нього впливають безліч параметрів. Також ці моделі обмежувалися тільки прямозубими зубчастими колесами і не враховували багато факторів, які вносять значне ускладнення моделей. Друга група напіваналітичних моделей може розглядатися, як поліпшення моделей першої групи з постійним коефіцієнтом тертя. На сьогоднішній день моделі другої групи потенційно більш точні, ніж моделі першої групи. Точність опису за допомогою цих моделей обмежена точністю використовуваних в них емпіричних формул. Ці емпіричні формули не носять загальний характер і часто є функцією певних типів мастила, діючих температур, швидкісних і навантажувальних меж, чистоти поверхонь випробовуваних зразків, які, можливо, відрізняються від аналогічних параметрів реальних зубчастих коліс.
References
Reuleaux F. Friction in tooth gearing / Transactions of the ASME. - 1886. - Vol. VIII. - P. 45-85.
Martin К.F. A review of friction predictions in gear teeth / Wear. - 1978. - № 49. - P. 201-238.
Petrusevych A.Y. Kontaktnaia prochnost detalei mashyn /- M.: Mashynostroenye, 1970. - 64 s.
Petrusevych A.Y. Uproshchennыi metod reshenyia kontaktno-hydrodynamycheskykh zadach / Mashynovedenye. -1971.-№6.-S. 72-76.
Kodnyr D.H. Kontaktna hydrodynamyka smazky detalei mashyn / - M.: Mashyno-stroenye, 1976. - 304 s.
Kudriavtsev V.N. Raschet y proektyrovanye zubchatыkh reduktorov: Spravochnyk / V.N. Kudriavtsev, Y. S. Kuzmyn, A.L. Fylypenkov; Pod obshch, red. V.N. Kudriavtseva. - SPb.: Polytekhnyka, 1993. - 448 s.
Benedict G.H. Instantaneous coefficients of gear tooth friction. / G.H. Benedict, B.W. Kelley // Tribology transactions. - 1961. - Vol. 4. - P. 594.
Gohar R. Oil film thickness and rolling friction in elastohydrodynamic point contact / J. Lubrication technology. - 1971. - №93 (3)-P.371.
Changenet C. Power losses and heat exchange in reduction gears: numerical and experimental results. / C. Changenet, M. Pasquier. // VDI -Berichte. - 2002. -№ 1665. - P. 603-613.
Hori K. Determination of the tooth surface friction coefficient of a pair of mating gears based on the distribution along the tooth profile precisely measured with the gravity pendulum method / K. Hori, I. Hayashi. N Iwatsuki // Proceedings of DETC'00/PTG-14371. Baltimore. Maryland. 10-13 September. 2000.
Ikejo К. Power loss of spur gear drive lubricated with traction oil / K. Ikcjo, K. Nagamura // DETC'03/PTG, Chicago, Illinois, 2003.
Mizutani H. Power loss of long addendum spur gears / H. Mizutani, Y. Isikawa // VDI - Berichte. – l996, № 1230. p. 83-95.
Naruse C. Limiting Loads for Scoring and Frictional Loss of Hypoid Gear / С. Naruse, S. Haizuka, R. Nemoto, T. Umezu // Bulletin of JSME. July, 1986. - Vol. 29, № 253. p. 2271-2280.
Yada T. Review of gear efficiency equation and force treatment / JSME International journal. - 1997. - Series C, Vol. 40. - P. 1- 8.
Benedict G. H. Instantaneous coefficients of gear tooth friction. / G.H. Benedict, B.W. Kelley. // Tribology transactions. - 1961. - Vol. 4. - P. 594.
Benedict G. H. Instantaneous coefficients of gear tooth friction. / G.H. Benedict, B.W. Kelley. // Transactions of ASLE, ASLE Lubrication conference. - October, 1960. - P. 57-70.
Drozdov Y. N. Friction and scoring under the conditions of simultaneous roiling and sliding of bodies. / Y. N. Drozdov. Y. A. Gavrikov // Wear. -1967.-P. 291-302.
Höhn В.R. Influence on no-load gear losses / В.R. Höhn. K. Michaelis, H.P. Otto // Processing of the ecotrib conference. -2011,-Vol. 2. - P. 639-644.
Ku P.M. Frictional and thermal behaviours of sliding-rolling concentrated contacts / P.M. Ku, H.E. Staph, H.J. Carper // Journal of Lubiication Technology. - 1978. - Vol.100. - P. 121-128.
Plint M.A. Traction in elastohydrodynamic contacts / M.A. Plint, F.I.E. Mech // Proc Instn. Mech. Engrs. - 1967-68. - Vol. 182. Pt. 1. № 14.
O'Donoghue J.P. Friction and temperature in rolling sliding contacts / J.P. O'Donoghue, A. Cameron // ASLE Transactions. - 1966. - №9. - P. 1639-1664.
Henkyn M.D. Voprosы zaedanyia zubchatikh koles / M.D. Henkyn, N.F. Kuzmyn, Yu.A. Mysharyn. - M.: Yzdano AN SSSR, 1959. - S. 1-147.
Misharin Y.A. Influence of the friction condition on the magnitude of the friction coefficient in the case of rollers with sliding / Proc. Int. conf. on gearing. 1958, Inst, Mech. Eng., London, p. 159-164.
Crook A.W. A theoretical discussion of friction and the temperatures in the oil film. // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. - 1961. - Ser. A. Vol. 254. - P. 237-258.
Blok H. Hydrodynamics effects on friction in rolling with slippage. // Biolwelle Joseph B. Rolling contact phenomena. - Amsterdam: Elsevier. 1962.
Kelley В.W. Lubrication of involute gearing. / B.W. Kelley, A.J. Lemanski // Proc. Inst. Mech. Engrs. - 1967-1968. - Vol. 182. - P. 173-184.
Bercsey Т. Modeling of the contact and tribological relations of spatial gear pairs. / T. Bercsey, P. Horak // VDI - Berichte. - 2002. - № l665 - P.91-105.
Hirano F. Effect of angle between direction of sliding and line of contact on friction and wear of a roller. / F. Hirano, T. Ueno, S. Asanabe // Lubrication engineering. - 1964. - P. 57-64.
Tan J. Effects of sliding/rolling contact un worm gear lubrication / J. Tan, T. Yamada, N. Hattori // The JSME international conference on motion and power transmissions. Hiroshima, Japan, 1991. - P. 1123-1127.
Denny С.M. Mesh friction in gearing. // AGMA Fall Technical Meeting. 1998.-98FTM2.
Pedrero J.I. Determination of the efficiency of cylindrical gear sets / J.I. Pedrcro // 4th World congress on gearing and power transmission, Paris, France. March, 1999.
Anderson N. E. Efficiency of non-standard and high contact ratio involute spur gears. / N. E. Anderson, S. H Loewenthal // Journal of mechanisms, transmissions and automation in design. - 1986. - Vol. 108. –P. 119-126.
Barnes J.P. Non-dimensional characterization of gear geometry. Mesh loss and windage. Fall AGMA/MSME Meeting, San Diego, CA. - 1997. 97FTM11, p. 12.
Heingartner P. Determining power losses in the helical gear mesh: Case Study / P Heingartner, D. Mba // DETC’3: Chicago, Illinois, 2003.
Wu S. A friction model of purtial-EHL contacts and its application to power loss in spur gears / S. Wu, H. Cheng // Tribology transactions. -1991 - Vol. 34, №3. - P.398-407.
Mihalidis A. Predilion of the friction coefficient of spur gear pairs. A. Mihalidis, V. Bakola, K. Panagiotidis, N. Dmakos VDI -Beridte. №1665 - P. 705-719.
Wang Y. Transient thermal elastohydrodynumic lubrication analisis of an involute spur gear / Y. Wang. H. Li. J. Tong, P. Yang / Tribology International. 2004. - Vol. 37. - P. 773-782.
Simon V. Load capacity and efficiency of spur gears in regard to thermo-end lubrication / V. Simon // International symposium on gearing and power transmissions, Tokyo, Japan, 1981.
Larsson R Transient non-Newtonian elastohydrodynamic lubrication analysis of an involute spur gears / R. Larsson // Wear. - 1997/ - Vol. 207. - P. 67-73.
Dowson D. A theory of involute gear lubrication. / D. Dowson, G.R. Higginson // Proceeding of a symposium organized by the mechanical tests of lubricants panel of the institute of petroleum. Gear lubrication. Elsevier. London. - 1964. - P. 8-15.
Adkins R. W. Lubrication phenomena in spur gears: capacity, film thickness variation and efficiency. / R. W. Adkins, E. I. Radzimovsky // Journal of basic engineering. - 1964. - P. 1-9.
Chittenden R. J- A Theoretical analysis of the isothermal elastohydrodynamic lubricant of concentrated contacts. / R. J. Chittenden. D. Dowson. J. P. Dunn, C. M. Taylor. // Proc, of the Royal Society of London. - 1985. - Ser. A. - Vol. 397 - P. 271-294.
Haizuka S., Naruse C., Yamanaka T. Study of influence of helix angle on friction characteristics of helical gears. / S. Haizuka, C. Naruse, T. Yamanaka // Tribology transactions. - 1999 - Vol. 42. № 3. – P. 370-380.
Buckingham E. Efficiencies of gears. Analytical mechanics of gears. Mew York: Dover, 1963. - P. 395-425.
Coleman W- A scoring formula for bevel and hypoid gear teeth. // Transaction of the ASME Journal of lubrication technology. - 1967. -Ser.F87-2.-P.114-126.
Jia Y. Multilevel solution of elastohydrodynamically lubricated hypoid gears. / Y. Jia, X. Guo. C. Chen, J. Shao // International gearing Conference. University of Newcastle upon Tyne. UK. - 1904. - p. 329-334.
