16 października 2021

Otrzymane wyniki wskazują, że uzyskano duże podobieństwo współczynników SF. W przypadku współczynnika SH (pitting) jest on większy dla kół stożkowych, w szczególności dla koła o większej liczbie zębów. Jak wykazano w tabeli 1, dla przekładni badawczej warunek SH < SF jest spełniony. W obliczeniach założono olej mineralny z dodatkami uszlachetniającymi. Zastosowanie w testach oleju bez dodatków spowoduje znaczący wzrost niebezpieczeństwa zatarcia przekładni.

Obliczenia sprawdzające dla badawczych kół stożkowych
Współczynniki bezpieczeństwa zębnik z1 = 7 koło z2 = 18
od wyrw w boku zęba (pitting) SH 0,75 (FZG 0,65) 0,82 (FZG 0,69)
od złamania zęba przy podstawie SF 0,99 (FZG 0,99) 0,99 (FZG 1,04)

Tab. 1

Obliczenia sprawdzające przekładni stożkowej napędowej wykazały pożądane, wysokie współczynniki bezpieczeństwa mające na celu zapewnienie trwałości stanowiska. Podobnie było w przypadku przekładni napędowej walcowej. Zachowany w niej moduł uzębienia jest taki jak w stanowisku FZG. Dzięki wzrostowi liczby zębów wynikających z większej odległości osi, jej trwałość znacząco przewyższa trwałość przekładni badawczej. Negatywnym aspektem wzrostu średnic kół zębatych przekładni napędowej był wzrost prędkości liniowej kół wymagający smarowania natryskowego. Na rysunku 6 widoczna jest pompa oleju wraz z silnikiem umieszczona obok głównego silnika napędowego.

urzadzenie t-30

Rys. 6  Zdjęcie urządzenia T-30 do badania kół zębatych stożkowych, z systemem sterująco-pomiarowym (po lewej stronie) oraz wymiennikiem ciepła w zamkniętym, obiegowym układzie wody dejonizowanej (po prawej stronie) [2]

Postać konstrukcyjna
Przekładnia stożkowa badawcza i napędowa tworzą jeden zespół. Korpus jest wykonany technologią spawania. Widok zespołu przekładni pokazano na rysunku 7.

czesc mechaniczna t30
Rys. 7  Część mechaniczna stanowiska T-30

Przekrój przekładni badawczej i napędowej pokazano na rysunku 8.

przekroj przekladni badawczej
Rys. 8  Przekrój przekładni badawczej i napędowej

Obie przekładnie są oddzielone od siebie podwójnym uszczelnieniem, aby uniemożliwić przenikanie środków smarnych. Pod kołami badawczymi widoczne są grzałki do wstępnego podgrzewania oleju. W dnie korpusu przekładni badawczej umieszczony jest, nie widoczny na rysunku, wymiennik ciepła. Umożliwia on chłodzenie przekładni, jeśli specyfikacja testu wymaga utrzymania stałej temperatury.
W pokrywie przekładni badawczej widoczne są gwintowane otwory służące do zamocowania akcelerometrów.

System sterująco-pomiarowy [2]
Ogólny schemat systemu przedstawiono na rysunku 9.

system sterujaco pomiarowy t30
Rys. 9  Schemat ogólny systemu sterująco-pomiarowego urządzenia T-30 do badania kół zębatych stożkowych [2]

Przeznaczenie i parametry stanowiska [2]
Urządzenie do badania stożkowych kół zębatych nosi oznaczenie T-30 i przeznaczone jest do badania wpływu środków smarowych, materiałów konstrukcyjnych oraz technologii modyfikacji warstwy wierzchniej zęba na odporność na zacieranie (ang. scuffing, scoring) i powierzchniowe zużycie zmęczeniowe (ang. pitting, spalling) kół zębatych stożkowych.
Badania mogą być wykonywane następującymi metodami, opracowanymi w ITeE - PIB:
T-30 ZAC STOŻK-Ł-7,7-90 – badanie odporności na zacieranie;
T-30 PIT STOŻK-Ł-3,8-90/8 – badanie odporności na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe;
Parametry stanowiska T-30 dostarczanego na zamówienie do jednostek przemysłowych, badawczych i wyższych uczelni przez ITeE - PIB są następujące:

  • koła testowe – stożkowe o zębach łukowych
  • prędkość obrotowa silnika – do 6000 obr/min
  • prędkość obwodowa średnia – 7,7 m/s (przy prędkości silnika 3000 obr/min)
  • kierunek obrotów – z możliwością zmiany (lewo/prawo)
  • maks. stopień obciążenia – 14 (odpowiada momentowi na zębniku 726 Nm)
  • maks. nacisk Hertza na zębniku – 1,8 GPa
  • pocz. temp. badanego oleju – do 90 ºC (z możliwością stabilizacji układem – chłodzenia)
  • rodzaj smarowania – zanurzeniowe (lub natrysk za pomocą układu smarowania obiegowego)
  • gabaryty (S x W x G) – 2550 x 1700 x 850 mm
  • orientacyjna masa urządzenia – 500 kg (+2500 kg - masa postumentu urządzenia)
  • zasilanie – 380 V / 50 Hz
  • maksymalny pobór mocy – 32 kW

Pierwsze sukcesy
Testy przeprowadzone na stanowisku potwierdziły poprawność przyjętych założeń i zaowocowały badaniami, a w ich efekcie publikacjami naukowymi [3-11].
Stanowisko zostało zaprezentowane między innymi w Moskwie w 2013 roku na Międzynarodowym Salonie Wynalazków i Innowacyjnych Technologii Archimedes 2013, gdzie zdobyło złoty medal. Okolicznościowy dyplom przedstawiono na rysunku 10.

dyplom
Rys. 10  Dyplom


Jerzy Mydlarz
Bartosz Kiser

invenio Sp. z o.o.

Niniejszym składamy podziękowania Zakładowi Tribologii Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB za przekazane materiały, życzliwe uwagi i wykaz publikacji.

Realizacja projektu została dofinansowana przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach projektu rozwojowego nr N R03 0019 06/2009.

Literatura:
Müller. L.: Przekładnie zębate badania. WNT. Warszawa 1984
Praca zbiorowa: Instrukcja obsługi – Urządzenie T-30 do badanie odporności na zacieranie i pitting kół zębatych stożkowych. Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2014
Michalczewski R., Kalbarczyk M., Tuszyński W., Szczerek M.: The scuffing resistance of WC/C coated spiral bevel gears. Key Engineering Materials, 2014, t. 604, s. 36-40
Tuszyński W., Kalbarczyk M., Michalak M.: Badania tribologiczne kół zębatych stożkowych. Cz. I – urządzenie i metodyka badawcza. Tribologia, 2012, nr 2, s. 83-96
Kalbarczyk M., Tuszyński W., Esparza Lastra M.A., Wulczyński J., Mydlarz J., Kiser B.: Friction reduction and improvement of the scuffing resistance of spiral bevel gears by a low-friction coating. Tribologia, 2014, nr 2, s. 67-77
Kalbarczyk M., Tuszyński W., Szczerek M., Michalczewski R.: Scuffing of spiral bevel gears. Materiały 40 Sympozjum Tribologicznego Leeds-Lyon i Forum Tribochemicznego 2013 w Lyon (Francja) 2013, s. 93 (materiał opublikowany w postaci elektronicznej)
Michalczewski R., Kalbarczyk M., Tuszyński W., Szczerek M.: The scuffing resistance of WC/C coated spiral bevel gears. Materiały 22 Międzynarodowej Konferencji Państw Bałtyckich BALTMATTRIB 2013 w Rydze (Łotwa) 2013
Tuszyński W., Kalbarczyk M., Esparza Lastra M.A., Michalak M., Osuch-Słomka E., Wulczyński J.: Effects of the deposition of low-friction coatings on the teeth of spiral bevel gears. Materiały Międzynarodowej Konferencji Asiatrib 2014 w Agra, Indie. 2014 (materiał opublikowany w postaci elektronicznej, nr art. TSI914655)
Tuszyński W., E. Hoyos de la Garza: Metody badania form zużywania kół zębatych walcowych i stożkowych. Seminarium Centrum Doskonałości Kół Zębatych w PWSZ w Kaliszu, 2014 (materiał niepublikowany)
 Kalbarczyk M., Tuszyński W., Esparza Lastra M., Wulczyński J., Mydlarz J., Kiser B.: Powłoka niskotarciowa a opory ruchu w przekładni stożkowej o zębach łukowych. Seminarium Centrum Doskonałości Kół Zębatych w PWSZ w Kaliszu, 2014 (materiał niepublikowany)
 Tuszyński W., Kalbarczyk M., Michalak M.: Urządzenie i metodyka badania przekładni zębatych stożkowych. Materiały IV Konferencji Naukowo-Technicznej „Środki Smarowe 2012”, Muszyna-Złockie, 2012, s. 19 (cały 19-stronicowy referat dostępny w postaci elektronicznej)

 

artykuł pochodzi z wydania 4 (91) kwiecień 2015