Analityczno-numeryczne obliczenia wytrzymałościowe kół zębatych lotniczej przekładni stożkowej

STRESZCZENIE: W niniejszym opracowaniu przedstawione zostały analityczne i numeryczne metody projektowania zębatej przekładni stożkowej o kołowej linii zęba. W pierwszej części artykułu zaprezentowano metodykę postępowania przy analitycznych obliczeniach geometrycznych i wytrzymałościowych przeprowadzanych w oparciu o normy ISO. Następnie omówiono sposób przygotowania i przeprowadzania analizy numerycznej z wykorzystaniem metody MES, w programie Abaqus. Porównanie i analiza wyników z obydwu metod pozwoliły ocenić ich poprawność i uzasadnić stosowanie metody elementów skończonych przy projektowaniu. Jako model do analizy wybrano zębatą przekładnię stożkową będącą kluczowym elementem napędu silnika lotniczego.

SŁOWA KLUCZOWE: zębata przekładnia stożkowa, MES, obliczenia wytrzymałościowe.

ABSTRACT: In this paper are presented the analytical and numerical methods of designing spiral bevel gear. The first part of the article presents the methodology of the analytical calculation of geometry and strength carried out on the basis of ISO standards. The article also discusses how to prepare and carry out numerical analysis using FEM method, in the Abaqus program. The comparison and the analysis of the results from both methods allowed to assess their correctness and justify the application of the finite element method in the designing. As the analysis model a spiral bevel gear has been selected, which is a key component of an aircraft engine.

KEYWORDS: spiral bevel gear, FEM, strength calculations.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Bąk R., Burczyński T.: Wytrzymałość materiałów z elementami ujęcia komputerowego. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2001.
• Budzik G., Pacana J.: Analiza poprawności rozwiązania MES w zależności od rodzaju oraz liczby zastosowanych elementów skończonych. Acta Mechanica Slovaca 3-A/2008, PRO-TECH-MA Ročnik 12, Kosiče 2008.
• ISO 23509 - „Geometria stożkowych i hipoidalnych kół zębatych”
• ISO 10300-1 - „Introduction and general influence factors”.
• ISO 10300-2 - „Calculations of surface durability (pitting)”.
• ISO 10300-3 - „Calculation of tooth Root strength”.
• Marciniec A., Pisula J., Płocica M., Sobolewski B.: Projektowanie przekładni stożkowych z zastosowaniem modelowania matematycznego i symulacji w środowisku CAD. Mechanik, nr 7/2011.
• Markowski T. Mijał. M. Rejman E.: Podstawy Konstrukcji Maszyn. Napędy mechaniczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1996.
• Pacana J., Budzik G., Kudasik T.: Wyznaczanie naprężeń zginających w kołach zębatych z zastosowaniem metody elementów skończonych. Acta Mechanica Slovaca 3-A/2008, PRO-TECH-MA Ročnik 12, Kosiče 2008r.
• Pisula J., Sobolewski B.: Metoda hybrydowa tworzenia modelu 3D-CAD stożkowego koła zębatego o kołowo-łukowej linii zęba - Mechanik nr 2/2014.
• PN-ISO 1328-1:2000 - „Przekładnie zębate walcowe. Dokładność wykonania według ISO”.
• PN-ISO 6336-1:2000 – „Przekładnie zębate walcowe. Obliczanie nośności kół”.
• Skawiński P., Siemiński P.: Badanie śladu współpracy i generowanie wykresów ruchowych spiralnych przekładni stożkowych w środowisku programów CAD. Zeszyty naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 259, Mechanika z.75(2008).
• Sobolak M., Budzik G.: Experimental method of tooth contact analysis (TCA) with rapid prototyping (RP) use, Rapid Prototyping Journal, Volume 14 Number 4 2008.
• Wiktor J.: Analityczno numeryczne metody analizy parametrów geometrycznych, zakłóceń ruchu i wytrzymałości przekładni walcowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2004.
• Wójcik Z.: Przekładnie stożkowe systemu Gleason, konstrukcja i technologia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Rzeszów 2004.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.2.49