Projektowanie walcowych przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu



Podobne dokumenty
Projektowanie walcowych przekładni zębatych o zmieniającym się przełożeniu. Igor Zarębski Promotor: dr hab. inż. Tadeusz Sałaciński

Spis treści. Przedmowa 11

Koła stożkowe o zębach skośnych i krzywoliniowych oraz odpowiadające im zastępcze koła walcowe wytrzymałościowo równoważne

Przekładnie zębate : zasady działania : obliczenia geometryczne i wytrzymałościowe / Antoni Skoć, Eugeniusz Świtoński. Warszawa, 2017.

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY

Koła zębate. T. 3, Sprawdzanie / Kazimierz Ochęduszko. wyd. 5, dodr. Warszawa, Spis treści

Dobór sprzęgieł hydrokinetycznych 179 Bibliografia 183

Przekładnie zębate. Klasyfikacja przekładni zębatych. 1. Ze względu na miejsce zazębienia. 2. Ze względu na ruchomość osi

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA KONSTRUKCJI I EKSPLOATACJI MASZYN

Podstawy Konstrukcji Maszyn

Podstawy Konstrukcji Maszyn

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

1. Zasady konstruowania elementów maszyn

Sposób kształtowania plastycznego uzębień wewnętrznych kół zębatych metodą walcowania poprzecznego

ności od kinematyki zazębie

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 02/14. PIOTR OSIŃSKI, Wrocław, PL WUP 10/16. rzecz. pat.

Przekładnie ślimakowe / Henryk Grzegorz Sabiniak. Warszawa, cop Spis treści

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Modyfikacja zarysu zębaz

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Podstawy konstrukcji maszyn Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Laboratorium MASZYN I URZĄDZEŃ TECHNOLOGICZNYCH. Nr 2

Budowa, programowanie i eksploatacja obrabiarek CNC - opis przedmiotu

Podstawy Konstrukcji Maszyn II Machine Desing. podstawowy obowiązkowy polski V

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1

3. Wstępny dobór parametrów przekładni stałej

ZB3. Opracowanie technologii efektywnego projektowania i produkcji przekładni stożkowych z wykorzystaniem systemu Phoenix firmy Gleason

Podstawy Konstrukcji Maszyn. Wykład nr. 13 Przekładnie zębate

Opis przedmiotu. Karta przedmiotu - Podstawy budowy maszyn II Katalog ECTS Politechniki Warszawskiej

KARTA PRZEDMIOTU. 1. NAZWA PRZEDMIOTU:Podstawy Konstrukcji Maszyn II. 2. KIERUNEK: Mechanika i Budowa Maszyn. 3. POZIOM STUDIÓW: Pierwszego stopnia

POLITECHNIKA RZESZOWSKA PLAN STUDIÓW

Teoria sprężystości i plastyczności 1W E (6 ECTS) Modelowanie i symulacja ruchu maszyn i mechanizmów 1L (3 ECTS)

OWE PRZEKŁADNIE WALCOWE O ZĘBACH Z BACH ŚRUBOWYCH

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia. Podstawy konstrukcji maszyn I

Projekt: Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym

POMIAR KÓŁ ZĘBATYCH WALCOWYCH cz. 1.

jest przeznaczona dla studentów szczególnie zainteresowanych stosowaniem zaawansowanych technik komputerowych w problemach mechaniki - budowy maszyn

PL B1. Przedsiębiorstwo Produkcyjno-Remontowe Energetyki ENERGOSERWIS S.A.,Lubliniec,PL BUP 02/06

NX CAD. Modelowanie powierzchniowe

PL B1. POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL BUP 03/08. BOGDAN BRANOWSKI, Poznań, PL JAROSŁAW FEDORCZUK, Poznań, PL

Koła zębate. T. 1, Konstrukcja / Kazimierz Ochęduszko. wyd. 8, dodr. Warszawa, Spis treści

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 20/12

Obrabiarki Specjalizowane II Specialized Machine Tools. MiBM II stopień (I stopień / II stopień) akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Przykład programowania obrabiarki 3-osiowej z użyciem pakietu CAD-CAM

Laboratorium Maszyny CNC. Nr 3

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia I-go stopnia. Podstawy maszyn technologicznych Rodzaj przedmiotu: Język polski

Wspomagane komputerowo projektowanie przekładni zębatej o krzywej tocznej zawierającej krzywe przejściowe

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 16/13. JAROSŁAW BARTNICKI, Lublin, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

jest przeznaczona dla studentów szczególnie zainteresowanych stosowaniem zaawansowanych technik komputerowych w problemach mechaniki - budowy maszyn

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY

PORÓWNANIE EKONOMICZNOŚCI ROZWIĄZAŃ TECHNOLOGICZNYCH

ĆWICZENIE NR OBRÓBKA UZĘBIENIA W WALCOWYM KOLE ZĘBATYM O UZĘBIENIU ZEWNĘTRZNYM, EWOLWENTOWYM, O ZĘBACH PROSTYCH, NA DŁUTOWNICY FELLOWSA

Obróbka wytaczarska: Obróbka frezerska: Obróbka mechaniczna w ZAMET Budowa Maszyn S.A.

Dr hab. inż. Jan Duda. Wykład dla studentów kierunku Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

EVALUATION OF THE QUALITY OF MESHING FOR DESIGNED PAIR OF BEVEL GEARS WITH INDEPENDENT DESIGN SYSTEM

OPTYMALIZACJA HARMONOGRAMOWANIA MONTAŻU SAMOCHODÓW Z ZASTOSOWANIEM PROGRAMOWANIA W LOGICE Z OGRANICZENIAMI

ĆWICZENIE NR OBRÓBKA UZĘBIENIA W WALCOWYM KOLE ZĘBATYM O UZĘBIENIU ZEWNĘTRZNYM, EWOLWENTOWYM, O ZĘBACH PROSTYCH, NA FREZARCE OBWIEDNIOWEJ

PL B1. Sposób kształtowania plastycznego uzębień wewnętrznych kół zębatych metodą walcowania poprzecznego. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

KOMPLETNA OFERTA DLA AUTOMATYKI PRZEMYSŁOWEJ

KOMPUTEROWO WSPOMAGANE WYZNACZANIE DYNAMICZNYCH SIŁ MIĘDZYZĘBNYCH W PRZEKŁADNIACH WALCOWYCH O ZĘBACH PROSTYCH I SKOŚNYCH

Nazwa przedmiotu Wymiar ECTS blok I II III

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Programowanie obrabiarek CNC. Nr 2. Obróbka z wykorzystaniem kompensacji promienia narzędzia

Metrologia II Metrology II

Badanie wpływu obciążenia na sprawność przekładni falowej

Spis treści. Od Autora... 8

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. fig.1 F16H 55/17 E21C 31/00 F04C 2/24 RZECZPOSPOLITA POLSKA

ZARYS TEORII MECHANIZMÓW I MASZYN

Materiały pomocnicze do ćwiczenia laboratoryjnego z korekcji kół zębatych (uzębienia i zazębienia)

MarGear. Technika pomiarów uzębień

Poziom Nazwa przedmiotu Wymiar ECTS

Scientific Journal of Silesian University of Technology. Series Transport Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Seria Transport

Współrzędnościowa technika pomiarowa wpływ interpretacji tolerancji wymiarowych na dobraną strategię pomiarową i uzyskany wynik.

AutoCAD Mechanical - Konstruowanie przekładni zębatych i pasowych. Radosław JABŁOŃSKI Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechnika Śląska, Gliwice

Tematy prac dyplomowych magisterskich kierunek MiBM

Problematyka budowy skanera 3D doświadczenia własne

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia. Podstawy konstrukcji maszyn II

Projekt: Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym

Plan studiów kierunku MECHANIKA I BUDOWA MASZYN

PRZEKŁADNIE CIERNE PRZEKŁADNIE MECHANICZNE ZĘBATE CIĘGNOWE CIERNE ŁAŃCUCHOWE. a) o przełożeniu stałym. b) o przełożeniu zmiennym

Karta (sylabus) przedmiotu

Lista zagadnień kierunkowych pomocniczych w przygotowaniu do egzaminu dyplomowego magisterskiego Kierunek: Mechatronika

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

WYZNACZANIE ZA POMOCĄ MEB WPŁYWU PĘKNIĘCIA U PODSTAWY ZĘBA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

OPERATOR OBRABIAREK SKRAWAJĄCYCH

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA KONSTRUKCJI I EKSPLOATACJI MASZYN

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

Szkolenia z zakresu obsługi i programowania obrabiarek sterowanych numerycznie CNC

Tematy prac dyplomowych magisterskich, realizacja semestr: letni 2018 kierunek AiR

HARMONOGRAM EGZAMINÓW - rok akademicki 2015/ semestr zimowy. Kierunek ENERGETYKA - studia inżynierskie środa

PRĘDKOŚĆ POŚLIZGU W ZAZĘBIENIU PRZEKŁADNI ŚLIMAKOWEJ

Nacinanie walcowych kół zębatych na frezarce obwiedniowej

FREZY OBWIEDNIOWE DO OBRÓBKI PRZEKŁADNI ZĘBATYCH

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2014 Seria: TRANSPORT z. 82 Nr kol. 1903

Podstawy konstruowania węzłów i części maszyn : podręcznik konstruowania / Leonid W. Kurmaz, Oleg L. Kurmaz. Kielce, 2011.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Z-ZIP-1010 Techniki Wytwarzania II Manufacturing Techniques II

Sposób kształtowania plastycznego wałków z wieńcami zębatymi

Transkrypt:

Projektowanie walcowych przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu Igor Zarębski Opiekun naukowy: dr hab. inż.. Tadeusz Sałaciński Cele pracy Zbadanie zagadnień związanych z projektowaniem walcowych przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu (PZoZP) Opracowanie uniwersalnej metodyki projektowania PZoZP Praktyczna weryfikacja opracowanej metodyki

Zarys historyczny Idea przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu, opartych na nieokrągłych kołach zębatych (ang. non-circular gears), pochodzi już od prekursorów myśli inżynierskiej. Przestrzenne wersje takich mechanizmów szkicował Leonardo Da Vinci. W XVIII wieku przekładnie takie stosowane były m.in. w zegarach, pozytywkach i zabawkach. W końcu XIX wieku Franz Reuleaux zlecił firmie Gustav Voigt, Mechanische Werkstatt w Berlinie wykonanie serii mechanizmów, działających na zasadzie przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu, których przeznaczeniem była pomoc w studiach nad zagadnieniami kinematyki. Koła wytwarzane w tamtych czasach miały uproszczone zarysy zębów, przez co nie były zapewnione prawidłowe warunki zazębienia. Zarys historyczny Zdjęcie historycznego modelu przekładni zębatej o zmiennym przełożeniu

Zarys historyczny Zdjęcie historycznego modelu przekładni zębatej o zmiennym przełożeniu Zastosowanie Przekładnie zębate o zmiennym przełożeniu występują m. in.: w maszynach włókienniczych w układach napędu potencjometrów w celu uzyskania nieliniowej charakterystyki sterowania w przekładniach bezstopniowych (ang. continuously variable transmissions) w transporcie technologicznym i w mechanizmach podziałowych typu krzyża maltańskiego Używane są zazwyczaj najprostsze koła eliptyczne, ponieważ chociaż nowoczesne, wspomagane komputerowo metody wytwórcze umożliwiają wykonanie również i skomplikowanych kształtów, to brakowało odpowiednich metod ich projektowania.

Przykłady zastosowań Zastosowanie przekładni zębatej o zmiennym przełożeniu w napędzie mechanizmu podziałowego krzyża maltańskiego Przykłady zastosowań Zastosowanie przekładni zębatej o zmiennym przełożeniu w celu uzyskania modyfikacji prędkości ruchów roboczych

Aktualny stan wiedzy Przekładnie zębate o zmiennym przełożeniu stały się przedmiotem zainteresowania wielu uczonych na całym świecie, m. in. w Szwecji, ZSRR, USA, na Węgrzech i w Polsce. Pomimo to rozwój w tej dziedzinie był spowolniony ze względu na złożoność opisujących uzębienia nieokrągłe zależności matematycznych. Sprawia to, że analiza tych zagadnień jest praktycznie niemożliwa bez użycia zaawansowanej techniki komputerowej, co jest wnioskiem sformułowanym niezależnie przez wielu autorów. Aktualny stan wiedzy Nowoczesne prace publikowane na temat kół zębatych nieokrągłych: U. Olsson (953, Szwecja) F. Litvin (956, ZSRR) A. Koć (Polska) B. Laczik (00, Węgry) S. Urbanek i L. Kowalczyk (967-003, Polska)

Aktualny stan wiedzy F. Litvin zajmował się m. in. metodami wykonywania kół zębatych nieokrągłych przy zastosowaniu standardowych obrabiarek do kół zębatych o ruchach roboczych zmodyfikowanych przez zastosowanie odpowiednio wyliczonych krzywek. Zastosowana metoda obliczeniowa powoduje często zmiany w nominalnym kącie przyporu i konieczność analizowania wielu warunków ograniczających, przez co w dużej części swoich prac Litvin drąży zawiłe metody unikania takich problemów. Litvin przyznał, że nie posiada żadnego koła nieokrągłego, które zostałoby wykonane wg jego metody, ale przyczyny takiego stanu rzeczy nie są znane. Aktualny stan wiedzy Dr Bálint Laczik prezentuje metody wyznaczania zarysów kół zębatych nieokrągłych w zasadzie podobne do F. Litvina, ale wskazuje na zalety użycia komputerowej techniki obliczeniowej. W odpowiedzi na zapytanie ofertowe na koło zębate nieokrągłe paraboliczne przedstawił rozwiązanie mocno uproszczone, w którym w miejscu odcinków krzywoliniowych zastosował segmenty kołowe i linie proste.

Aktualny stan wiedzy Prof. Andrzej Koć przedstawił najważniejsze zależności matematyczne dla przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu. Cunningham z USA specjalizuje się w projektowaniu kół zębatych eliptycznych w sposób podobny do metody Litvina, ale zamiast krzywek modyfikujących ruchy obrabiarek do obróbki uzębień stosuje odpowiednio programowane, zmodyfikowane obrabiarki CNC. Stanisław Urbanek i Leon Kowalczyk z Politechniki Łódzkiej badają zastosowanie kół nieokrągłych w maszynach włókienniczych. Obszar ich badań obejmuje zagadnienia dotyczące konstrukcji linii tocznych kół mimośrodowych. Aktualny stan wiedzy- wnioski Istniejący specjaliści napotykają na trudności przy projektowaniu kół zębatych nieokrągłych innych niż eliptyczne Nie ma oferty kompleksowej metody projektowania przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu, obejmującej wyznaczenie geometrii koła o dowolnym kształcie wraz z optymalizacją parametrów projektowanego zazębienia (np. poślizgi, stopnie pokrycia, interferencje, zagadnienia wytrzymałościowe) Praktyczna weryfikacja proponowanych rozwiązań musi często być uznana za niewystarczającą

Podjęte działania Opracowanie metodyki projektowania zazębień nieokrągłych o dowolnym kształcie wraz z rozwiązaniem zagadnień specjalnych, które pojawiły się w trakcie opracowywania metodyki z uwagi na jej uniwersalny charakter Sprawdzenie opracowanej metodyki w praktyce w celu jej weryfikacji Zaproponowanie nowych typów przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu (o zębach pochylonych na linii tocznej oraz wewnętrzna) w oparciu o wnioski wysnute w trakcie wykonywania pracy Charakterystyka opracowanej metodyki W toku przeprowadzonych prac wyciągnięte zostały następujące wnioski: idea stosowania w roli linii tocznej jednej lub kilku konkretnych krzywych (najczęściej elips) jest poważnym ograniczeniem i należy od niej odstąpić wyznaczanie zarysów zębów jest ogólnie słabo zbadane i należy opracować nową metodę, uwzględniającą specyfikę zazębień nieokrągłych należy opracować metodę sprawdzania i optymalizacji warunków zazębienia w przekładniach o zmiennym przełożeniu

Charakterystyka opracowanej metodyki ω( ϕ) r( ϕ) ν( ϕ) = = ω ( ϕ) r( ϕ) A = r ϕ) + r( ) = const ( ϕ r( ϕ) d ϕ= dϕ r( ϕ) Linie toczne przedstawiają koła jako toczące się po sobie rolki. ϕ r( ϕ) ϕ = dϕ A r( ϕ) 0 π ( ϕ) π ϕ 3 = r d A r( ϕ) 0 Charakterystyka opracowanej metodyki α dl= r α = k r=kα r α = k r r k = α dl = + ( dr) ( rdα ) dr = d( kα) = kdα ( kdα) + ( rdα) = ( kdα) + ( kαdα) = k + α dα = dl [ α α + + ln( α+ α + ) ] [ α α + + ln( α + α + ) α α + ln( α + + ) ] k l = dl = α α l = i li Odcinki linii tocznych dzielone są na segmenty w taki sposób, że każdy segment jest reprezentowany przez fragment spirali Archimedesa. Można w ten sposób uzyskać dowolny kształt linii tocznych.

Charakterystyka opracowanej metodyki P [ x, y] = [ r( ϕ)cos( ϕ), r( ϕ)sin( ϕ)] r( ϕ) θ = arctan dr dϕ µ = ϕ θ dr = dϕ s= j n= k j l n Zarysy zębów kół nieokrągłych wyznaczone przy użyciu specjalnie opracowanej metody analizy kontekstowej ln L n= m= = πz πz i Charakterystyka opracowanej metodyki Metoda analizy kontekstowej w swej istocie polega na badaniu kolejno poszczególnych stanów rozpatrywanego układu i uzyskaniu tą drogą nadmiarowej informacji, która następnie jest filtrowana przy zastosowaniu odpowiednich algorytmów i otrzymuje się wyniki końcowe.

Charakterystyka opracowanej metodyki Wadą analizy kontekstowej jest utrudnione stosowanie jej przy użyciu tradycyjnych metod obliczeniowych. Natomiast do jej zalet należą: łatwa implementacja metodyki przy zastosowaniu komputerowej techniki obliczeniowej możliwość łatwego użycia specjalnych zarysów odniesienia oraz stosowania przesunięcia i modyfikacji zarysu łatwe dopasowywanie dokładności metodyki do aktualnych potrzeb łatwe wyznaczanie krzywych przejściowych dla zarysów odniesienia z promieniami zaokrąglenia wierzchołków 0, co jest korzystne ze względów wytrzymałościowych Charakterystyka opracowanej metodyki dr r + dϕ ρ = dr d r r + r dϕ dϕ d ω( ϕ) ε ( ϕ) = dt 3 Analiza parametrów zazębienia jest realizowana przez przedstawienie przekładni o zmiennym przełożeniu jako przekładni walcowej, złożonej z dwóch zastępczych kół zębatych okrągłych o promieniach równych krzywiznom odpowiednich linii tocznych kół nieokrągłych w chwilowym punkcie styku c.

Charakterystyka opracowanej metodyki Promienie kół zastępczych zmieniają się w sposób ciągły i muszą zostać określone dla wszystkich analizowanych położeń linii tocznych. Najważniejsze parametry zazębienia, które bada się w przedstawiony sposób to: stopień pokrycia poślizgi podcięcia i graniczne ilości zębów interferencja (szczególnie ważne w przypadku ujemnych krzywizn linii tocznych) zagadnienia wytrzymałościowe Przykład Omówiona metoda została dotychczas zastosowana do zaprojektowania kilkunastu rodzajów przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu. Zastosowanie metody analizy kontekstowej pozwala na łatwe utworzenie modelu numerycznego projektowanej przekładni. Daje to możliwość bezpośredniego użycia wyliczonego modelu m. in. do analizy geometrii, analizy zagadnień wytrzymałościowych (np. metoda elementów skończonych) i pomiarów błędów wykonania w produkcji kół.

Inne zagadnienia Oprócz wielu zagadnień technologicznych, jakie są spotykane przy projektowaniu przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu, na szczególną uwagę zasługują najwyraźniej dotychczas nie badane typy takich przekładni: Przekładnie zębate o zmiennym przełożeniu o kącie pochylenia zęba na linii tocznej 0 (odpowiednik tradycyjnych kół zębatych śrubowych) Przekładnie zębate o zmiennym przełożeniu wewnętrzne W literaturze nie znaleziono żadnych informacji o istnieniu takich mechanizmów. Dziękuję za uwagę