Tribologia-Trwałośc zazebienia obiegowej przekładni cykloidalnej.pdf

(558 KB) Pobierz

6-2006

T R I B O L O G I A

131

Bogdan WARDA *

STANOWISKO DO BADANIA TRWAŁOŚCI

ZAZĘBIENIA OBIEGOWEJ PRZEKŁADNI

CYKLOIDALNEJ

TEST RIG FOR LIFETIME TESTING OF MESHING

OF THE CYCLO GEAR

Słowa kluczowe:

przekładnia cykloidalna, węzły toczne, trwałość zmęczeniowa, pitting

Key-words:

cyclo gear, rolling couples, fatigue life, pitting

Streszczenie

Przedstawiono stanowisko do badania trwałości zmęczeniowej węzłów

tocznych obiegowej przekładni cykloidalnej, a w szczególności do badania

trwałości zazębienia cykloidalnego. Obciążenie badanej przekładni zada-

wane jest poprzez mechaniczne sprzężenie dwóch silników indukcyjnych

klatkowych trójfazowych, napędowego i hamującego. Dodatkowa prze-

kładnia pasowa ma za zadanie zwiększenie prędkości obrotowej otrzymy-

*

Politechnika Łódzka, Katedra Konstrukcji Precyzyjnych, ul. B. Stefanowskiego 1/15,

90-924 Łódź, tel. 042 6312251, e-mail: bwarda@p.lodz.pl

819549778.113.png

132

T R I B O L O G I A 6-2006

wanej na wale wyjściowym badanej przekładni do wartości większej niż

prędkość synchroniczna silnika hamującego, co powoduje generowanie

momentu skręcającego obciążającego przekładnię. Stanowisko wyposażo-

ne jest w przetwornik drgań do detekcji pojawienia się zmęczeniowego

uszkodzenia współpracujących powierzchni. Prowadzona jest komputero-

wa akwizycja danych pomiarowych, w tym momentu obrotowego, liczby

cykli obciążenia oraz temperatury badanej przekładni.

WPROWADZENIE

Trwałość obiegowej przekładni cykloidalnej, nazywanej też przekładnią

Cyclo, uwarunkowana jest trwałością najsłabszej pary kinematycznej

w układzie przeniesienia mocy. Układ ten tworzy szeregowe połączenie

trzech węzłów tocznych, którymi są: walcowe łożysko centralne (1), ze-

staw tocznych sworzni w mechanizmie równowodowym (2) oraz specjal-

ne zazębienie cykloidalne (3), pozwalające uzyskać przełożenie z zakresu

i = 9

87 ( Rys. 1 ).

Zazębienie tworzą koła obiegowe (najczęściej dwa, przestawione

o kąt 180º) współpracujące z nieruchomym zestawem rolek. Każde koło

obiegowe posiada zewnętrzne uzębienie w postaci ekwidystanty epicy-

kloidy skróconej [L. 1, 2] . Moment napędowy M h , z wału szybkobieżne-

go o prędkości n h , jest przekazywany na koło obiegowe za pośrednic-

twem mimośrodu, pierścienia wewnętrznego i wałeczków łożyska wal-

cowego. Funkcję bieżni pierścienia zewnętrznego tego łożyska pełni cen-

tralny otwór w kole obiegowym. Do wyprowadzenia momentu obroto-

wego M c z koła obiegowego na wał wyjściowy służy mechanizm równo-

wodowy, który tworzą sworznie odtaczające się w otworach bocznych

koła obiegowego. Sworznie te są utwierdzone w tarczy połączonej z wa-

łem wyjściowym. Trzeci z momentów, M 2 , obciąża rolki nieruchomego

koła współpracującego.

Wszystkie elementy toczne w układzie przeniesienia mocy są wyko-

nywane ze stali stopowej, zazwyczaj łożyskowej, i obrabiane cieplnie do

twardości typowej dla bieżni w łożyskach tocznych (62-65 HRC), nato-

miast warunki smarowania i znaczne obciążenie przekładni sprzyjają

wytworzeniu w obszarach styku współpracujących elementów elastohy-

drodynamicznego filmu olejowego. Rodzajem zużycia decydującym

o trwałości tego rodzaju przekładni jest zużycie zmęczeniowe. Potwier-

dzają to wstępne badania prototypu przekładni cykloidalnej [L. 3, 4] .

6-2006

T R I B O L O G I A

133

Fotografia ( Rys. 2 ) pokazuje pitting na powierzchni jednej z rolek współ-

pracujących z kołami obiegowymi po około 1000 godzinach pracy

z prędkością n h = 720 obr./min, pod obciążeniem narastającym aż do

osiągnięcia obciążenia nominalnego: M 1 = 2M c

800 Nm [L. 3] . Rolki

wykonano ze stali 40 HM, twardość ich powierzchni wynosiła 32 HRC.

Rys. 1. Zasada działania obiegowej przekładni cykloidalnej

Fig. 1.

Operation principle of Cyclo gear

Rys. 2. Pitting na powierzchni rolek współpracujących z kołami obiegowymi

Fig. 2.

Pitting on the surface of the mating wheel rollers

Elementy toczne obiegowej przekładni cykloidalnej pracują w wa-

runkach smarowania elastohydrodynamiczego. W pracach [L. 5, 6] omó-

819549778.134.png

819549778.145.png

819549778.001.png

819549778.011.png

819549778.022.png

819549778.033.png

819549778.044.png

819549778.055.png

819549778.066.png

819549778.070.png

819549778.071.png

819549778.072.png

819549778.073.png

819549778.074.png

819549778.075.png

819549778.076.png

819549778.077.png

819549778.078.png

819549778.079.png

819549778.080.png

819549778.081.png

819549778.082.png

819549778.083.png

819549778.084.png

819549778.085.png

819549778.086.png

819549778.087.png

819549778.088.png

819549778.089.png

819549778.090.png

819549778.091.png

819549778.092.png

819549778.093.png

819549778.094.png

819549778.095.png

819549778.096.png

819549778.097.png

819549778.098.png

819549778.099.png

819549778.100.png

819549778.101.png

819549778.102.png

819549778.103.png

819549778.104.png

819549778.105.png

819549778.106.png

819549778.107.png

819549778.108.png

819549778.109.png

819549778.110.png

819549778.111.png

819549778.112.png

819549778.114.png

819549778.115.png

819549778.116.png

819549778.117.png

819549778.118.png

819549778.119.png

819549778.120.png

819549778.121.png

819549778.122.png

819549778.123.png

819549778.124.png

819549778.125.png

819549778.126.png

819549778.127.png

819549778.128.png

819549778.129.png

819549778.130.png

819549778.131.png

819549778.132.png

819549778.133.png

819549778.135.png

819549778.136.png

819549778.137.png

819549778.138.png

819549778.139.png

819549778.140.png

819549778.141.png

819549778.142.png

819549778.143.png

819549778.144.png

134

T R I B O L O G I A 6-2006

wiono metodykę prognozowania trwałości zmęczeniowej par tocznych

o złożonym zarysie współpracujących powierzchni oraz zaprezentowano

wstępne wyniki komputerowych obliczeń trwałości. Metodyka ta wyma-

ga jednak weryfikacji doświadczanej. W pracy przedstawiono stanowisko

do badania trwałości zmęczeniowej zazębienia obiegowej przekładni

cykloidalnej.

OBIEKT BADAŃ

Badania wytrzymałości zmęczeniowej par tocznych o złożonym kształcie

współpracujących powierzchni najdogodniej jest prowadzić na rzeczywi-

stym obiekcie, podobnie jak to ma miejsce podczas eksperymentalnego

określania trwałości łożysk tocznych. W przypadku badań modelowych

największym problemem byłoby bowiem nie tyle odpowiednie ukształ-

towanie powierzchni współpracujących elementów, ale zaprogramowanie

złożonego obciążenia styku. Z tych powodów do badań trwałości zmę-

czeniowej zazębienia cykloidalnego postanowiono wykorzystać istnieją-

cy, prototypowy egzemplarz przekładni cykloidalnej [L. 3, 4] ( Tabela 1 ).

Wyniki komputerowego prognozowania trwałości zmęczeniowej ba-

danej przekładni [L. 5, 6, 7] wykazały, że o jej trwałości decyduje trwa-

łość łożyska wału napędowego oraz trwałość zazębienia koła obiegowe-

go. Przewidywana trwałość zazębienia jest przy tym o dwa rzędy większa

niż trwałość łożyska (Rys. 3) .

Tabela 1. Podstawowe parametry badanej przekładni cykloidalnej

Table 1. Main parameters of the examined Cyclo gear

1 Przełożenie

i = 19

2 Moc znamionowa

N p = 3,7 kW

3 Liczba zębów koła obiegowego

z s = 19

4 Liczba rolek koła współpracującego

z k = 20

5 Średnica rolki koła współpracującego

D e = 17 mm

6 Promień rozmieszczenia rolek koła współpracującego

r = 96 mm

7 Szerokość koła obiegowego

l s = 14., mm

8 Mimośród

e = 3 mm

9 Średnica otworu centralnego

d bo = 76,5 mm

10 Średnica otworu bocznego

D s = 32 mm

11 Promień rozmieszczenia otworów bocznych

R w = 62 mm

12 Średnica rolki mechanizmu równowodowego

D r = 26 mm

13 Łożysko wału napędowego

N 209E, FAG

819549778.146.png

819549778.147.png

819549778.148.png

819549778.149.png

819549778.150.png

819549778.151.png

819549778.152.png

819549778.153.png

819549778.154.png

819549778.002.png

819549778.003.png

819549778.004.png

819549778.005.png

819549778.006.png

819549778.007.png

819549778.008.png

819549778.009.png

819549778.010.png

6-2006

T R I B O L O G I A

135

Rys. 3. Przewidywana trwałość głównych węzłów tocznych przekładni cykloidal-

nej

Fig. 3.

Lifetime prognosis of main rolling pairs of Cyclo gear

Tak duża różnica trwałości obu węzłów mogłaby uniemożliwić do-

świadczalną weryfikację modelu prognozowania trwałości zmęczeniowej

zazębienia cykloidalnego. Z tego względu do badań eksperymentalnych

zaprojektowano koła obiegowe o zmniejszonej szerokości wieńca

l e = 6 mm ( Rys. 4 ). Przewidywana trwałość zazębienia takiego koła jest

porównywalna z trwałością łożyska centralnego ( Rys. 3 ). Koła obiegowe,

a także rolki koła współpracującego, wykonano ze stali łożyskowej

ŁH15SG ulepszonej do twardości 63 HRC.

a)

)

Rys. 4. Koła obiegowe przekładni cykloidalnej: a) standardowe, b) przeznaczone

do badań trwałości zazębienia

Fig. 4.

Planetary wheels of Cyclo gear: a) standard gear, b) one designed for fatigue

life test of cycloidal meshing

819549778.012.png

819549778.013.png

819549778.014.png

819549778.015.png

819549778.016.png

819549778.017.png

819549778.018.png

819549778.019.png

819549778.020.png

819549778.021.png

819549778.023.png

819549778.024.png

819549778.025.png

819549778.026.png

819549778.027.png

819549778.028.png

819549778.029.png

819549778.030.png

819549778.031.png

819549778.032.png

819549778.034.png

819549778.035.png

819549778.036.png

819549778.037.png

819549778.038.png

819549778.039.png

819549778.040.png

819549778.041.png

819549778.042.png

819549778.043.png

819549778.045.png

819549778.046.png

819549778.047.png

819549778.048.png

819549778.049.png

819549778.050.png

819549778.051.png

819549778.052.png

819549778.053.png

819549778.054.png

819549778.056.png

819549778.057.png

819549778.058.png

819549778.059.png

819549778.060.png

819549778.061.png

819549778.062.png

819549778.063.png

819549778.064.png

819549778.065.png

819549778.067.png

819549778.068.png

819549778.069.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Wybrane zagadnienia projektowania i eksploatacji maszyn i urządzeń.pdf (11302 KB)
Zazębienie.pdf (307 KB)
Kinematyczne własności przekładni.pdf (1586 KB)
Połączenia wciskowe.pdf (276 KB)
Budowa i możliwości technologiczne frezarki obwiedniowej.pdf (914 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin