Compensatory Capability Analysis of Gears Made up of Individual Discs
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-4-4-13Keywords:
gear wheel spokes, friction discs, toothed discs, adaptive transmission, compound gear wheelAbstract
Incomplete tooth edge contact, caused by manufacturinginaccuracy and gearbox partdeformation, isone of the reasons that limits gearload capacity. The uniform distribution of tooth contact over the entire crown width is providedby the gear wheels made up of separate toothed discs. Gear ring adaptability of a compound gear is achieved by overcoming friction forces or elastic flexibility of special elements. The article presents basic designs of compound gear wheels both with extra friction discs and toothed discs with spokes. The aim of the study is to quantify the compensatory capabilities of compound gear wheels. The most essential parameter determining the adaptability of a gear is the thickness of its toothed disccomponents. The influence of thin toothed discson the load capacity was considered: the edge effect in the contact stressdistribution; the tooth stability as a cantilever beam. The study was performed using the apparatusofstrength ofmaterials and the finite element method. It has been established that tooth stability isthe limiting factor. Toothed disc thickness can be reduced up to 0.1 modulewithout the risk of reducing the relative load capacity of the engagement. Multi-disc gears are hardly subjected to tooth failurecaused by uneven load distribution along its axis. Contact load uneven distribution decreases inversely to the number of toothed discs. Compound gear designs with elastic elements, in particular with spokes, are somewhat inferior to systems using friction elements in terms of the maximum angle of tooth axis misalignment. Nevertheless, their compensatory capabilities are an order of magnitude higher than those of solid gears.References
Wei Li, Wenqiang Han & Jie Zhou (2021) The Influence of Gear Modification Based on Thermoelastic Deformation on Tooth Surface Temperature Field. Journal of Failure Analysis and Prevention, vol. 21, pp. 1739-1751. DOI: 10.1007/s11668-021-01229-0
Kanghua Zhang, Jixin Wang, Yonghua Ban, Chengxi Sun, Peijun Gao & Di Jin (2020) Multi-field Coupling Simulation of Gear: A Review. Journal of Failure Analysis and Prevention, vol. 20, pp. 1323-1332. DOI: 10.1007/s11668-020-00938-2
Xing Tian, Tao Qing, Ziyuan Li, Wenqiang Han & Wei Li (2023) Study on the Influence of Heat on Deformation and Stressof Planetary Gear Transmission. Journal of Failure Analysis and Prevention, vol. 23, pp. 399-413. DOI: 10.1007/s11668-022-01587-3
Беляев Н. М. Сопротивление материалов. М. : Наука, 1976. 608 с.
Волков Г. Ю., Безгодов К. В. Анализ факторов, определяющих возможность предельного снижения ширины венцов зубчатых колес // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2024. № 03. С. 128-132.
Учаев П. Н., Райник М. В. К вопросу изготовления цилиндрических зубчатых колес лазером // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013. № 1. С. 66-70.
Элманов А. Б., Кенгбоев С. А., Сафаров Н. М. Математическая модель резки зубчатых колес из сталей лазерными лучами // Universum: технические науки [Электронный ресурс]. 2024. № 2 (119). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16824 (дата обращения: 30.08.2024). DOI: 10.32743/UniTech.2024.119.2.16824
Буров Н. В., Игнатов А. Г. Рынок лазеров в России и странах СНГ // Ритм машиностроения. 2019. № 5. С. 32-43.
Теоретические основы адаптированных зубчатых передач при работе в условиях перекоса / Ф. Г. Нахатакян, А. К. Пузакина, Д. Ф. Нахатакян, Д. С. Блинов, Я. П. Зенкина // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2023. № 3. С. 33-39.
Сызранцев В. Н., Сызранцева К. В. Формообразование арочных зубьев цилиндрических колес и геометро-кинематические характеристики их зацеплений : монография. Тюмень : ТИУ, 2023. 174 с. ISBN 978-5-9961-3079-5
Сызранцев В. Н., Сызранцева К. В. Цилиндрические передачи с арочными зубьями, прочность, надежность : монография. Тюмень : ТИУ, 2020. 171 с. ISBN 978-5-9961-2378-0
Сызранцев В. Н., Стариков А. И. Повышение надежности работы арочных цилиндрических передач на основе определения граничных величин смещения, обеспечивающих касание колес // Вестник МГТУ «Станкин». 2023. № 4 (67). С. 93-102. DOI: 10.47617/2072-3172_2023_4_
Сызранцев В. Н., Стариков А. И. Синтез адаптивной цилиндрической передачи с арочными зубьями с двумя зонами контакта // Омский научный вестник. 2023. № 4 (188). С. 38-45. DOI: 10/25206/1813-8225-2023-188-38-45
Короткин В. И., Колосова Е. М., Онишков Н. П. Прогнозирование контактной выносливости упрочненных зубьев и нагрузочной способности эвольвентных зубчатых передач по критерию предельного состояния материала // Вестник машиностроения. 2021. № 12. С. 35-37.
Лебедев С. Ю. Анализ методик расчета глубинной контактной выносливости // Омский научный вестник. 2022. № 2 (182). С. 43-47. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-182-43-47
Руденко С. П., Валько А. Л. Контактная усталость зубчатых колес трансмиссий энергонасыщенныхмашин : монография. Минск : Белорусская наука, 2014. 127 с. ISBN 978-985-08-1694-8
Нахатакян Ф. Г., Нахатакян Д. Ф. Оценка величины допускаемого угла перекоса в зубчатом зацеплении // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 1. С. 45-49.
Нахатакян Ф. Г., Плеханов Ф. И. Исследование напряженно-деформированного состояния зубьев колес // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 4. С. 10-17. DOI: 10.31857/S023571192104009
Нахатакян Ф. Г., Нахатакян Д. Ф. Расчет контактной деформации зубьев зубчатых колес // Вестник машиностроения. 2024. № 7. С. 540-543. DOI: 10.36652/0042-4633-2024-103-7-540-543
Нахатакян Ф. Г., Нахатакян Д. Ф. Оценка величины допускаемого угла перекоса в зубчатом зацеплении // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 3, С. 45-49. DOI: 10.31857/S0235711922030099
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Глеб Юрьевич Волков, Константин Вячеславович Безгодов
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.