fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2024-45-4-335-342fwj-31Research ArticleСтатьиЗависимость износа зубьев зубчатых колес от угла перекоса в зубчатых зацепленияхDependence of Gear Tooth Wear on the Misalignment Angle in Gear MeshesНахатакянФ. Г.NakhatakyanF. G.

М. Харитоньевский пер., д. 4, г. Москва 101990

M. Kharitonyevsky Lane, 4, Moscow 101990

filnahat7@mail.ruНахатакянД. Ф.NakhatakyanD. F.

М. Харитоньевский пер., д. 4, г. Москва 101990

M. Kharitonyevsky Lane, 4, Moscow 101990

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАНРоссияA.A. Blagonravov Institute of Mechanical Engineering of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202426092026454335342Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/31

Исследована зависимость износа зубьев зубчатых колес от угла перекоса. Отмечается, что в зубчатых механизмах, из-за упругих деформаций элементов, погрешностей изготовления и монтажа, нарушается симметрия податливости системы, и вместо номинального контакта между зубьями имеет место кромочный контакт. В результате возникает концентрация напряжений в местах начального касания зубьев, резко растут в этих местах контактные напряжения, что в свою очередь вызывают повышенный износ зубьев в указанных зонах. Из-за этого снижается нагрузочная способность передачи, также значительно снижается долговечность всего механизма. Из сказанного следует важность установление зависимости величины износа от параметров нагруженности передачи, в первую очередь от угла перекоса. Задача решена с помощью предложенного в работе метода с использованием модели упругого основания. С целью повышения точности соответствия указанной модели с реальной картиной, в работе использована постель с переменным коэффициентом основания. Получены формулы в замкнутом виде для величины износа как функции от угла перекоса. Верификация этих формул по имеющимися в литературе экспериментальным данным показала хорошая сходимость.

Установлено, что перекос существенно увеличивает износ зубьев. Полученные результаты могут быть полезны при проектировании редукторов с цилиндрическими зубчатыми передачами.

The dependence of gear tooth wear on the angle of skew is investigated. It is noted that in gear mechanisms, due to elastic deformations of the elements, manufacturing and installation errors, the symmetry of the system's compliance is violated, and instead of nominal contact between the teeth, edge contact takes place. As a result, there is a concentration of stresses in the places of initial contact of the teeth, contact stresses sharply increase in these places, which in turn cause increased wear of the teeth in these zones. Because of this, the load capacity of the transmission is reduced, and the durability of the entire mechanism is also significantly reduced. From what has been said, it is important to establish the dependence of the wear value on the transmission load parameters, primarily on the angle of skew. The problem was solved using the method proposed in the paper using an elastic base model. In order to increase the accuracy of matching the specified model with the real picture, a bed with a variable base coefficient is used in the work. Formulas are obtained in closed form for the amount of wear as a function of the skew angle. Verification of these formulas according to the experimental data available in the literature has shown good convergence.

It was found that the misalignment significantly increases tooth wear. The results obtained can be useful in the design of gearboxes with cylindrical gears.

износ зубьевконтактные напряжениязубчатая передачаугол перекосакромочный контактtooth wearcontact stressesgear trainskew angleedge contactReferencesДроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. — М.: Машиностроение. — 1986Drozdov Yu.N., Pavlov V.G., Puchkov V.N. Trenie i iznos v ekstremal'nyh usloviyah. — M.: Mashinostroenie. — 1986 (in Russian)Горленко О.А., Макаров Г.Н. Методика расчета износостойкости зубьев зубчатых передач при перекосе осей сопрягаемых колес // Трение и износ. — 2019 (40), № 5, 568—573Gorlenko O.A., Makarov G.N. Metodika rascheta iznosostojkosti zub'ev zubchatyh peredach pri perekose osej sopryagaemyh koles // Trenie i iznos. — 2019 (40), № 5, 568—573 (in Russian)Tunalioğlu M.Ş. and Tuç B. Theoretical and Experimental Investigation of Wear in Internal Gears // Wear. — 2014 (309), no. 1, 208—215Tunalioğlu M.Ş. and Tuç B. Theoretical and Experimental Investigation of Wear in Internal Gears // Wear. — 2014 (309), no. 1, 208—215Baydoun S., Fouvry S., and Descartes S. Modeling Contact Size Effect on Fretting Wear: a Combined Contact Oxygenation - Third Body Approach // Wear. — 2022 (488–489), 204168Baydoun S., Fouvry S., and Descartes S. Modeling Contact Size Effect on Fretting Wear: a Combined Contact Oxygenation - Third Body Approach // Wear. — 2022 (488–489), 204168Patricia M., Duscher B., Koch T., and Archodoulaki V.-M. Impact of Surface Roughness and Contact Pressure on Wear Behaviour of Peek, Pom, and PE-UHMW // International Journal of Surface Science and Engineering. — 2017 (11), no. 1, 65—84Patricia M., Duscher B., Koch T., and Archodoulaki V.-M. Impact of Surface Roughness and Contact Pressure on Wear Behaviour of Peek, Pom, and PE-UHMW // International Journal of Surface Science and Engineering. — 2017 (11), no. 1, 65—84Kong W., Zhang D., Tao Q., Chen K., Wang J., and Wang S. Wear Properties of the deep Gradient Wear-Resistant Layer Applied to 20CRMNTI Gear Steel // Wear. — 2019 (426–427), 216—222Kong W., Zhang D., Tao Q., Chen K., Wang J., and Wang S. Wear Properties of the deep Gradient Wear-Resistant Layer Applied to 20CRMNTI Gear Steel // Wear. — 2019 (426–427), 216—222Chen J., Wang J.-J., and Liu C.-M. Impact Wear Resistance and Wear Mechanism of Medium Manganese High Carbon Steel // Transactions of Materials and Heat Treatment. — 2020 (41), no. 1, 73—79Chen J., Wang J.-J., and Liu C.-M. Impact Wear Resistance and Wear Mechanism of Medium Man-ganese High Carbon Steel // Transactions of Materials and Heat Treatment. — 2020 (41), no. 1, 73—79Tian H., Han H., Zhao Zh., Han Ch., and Ma H. Wear Prediction and Meshing Characteristics for the Planetary Gear Set Considering Angular Misalignment and Rotating Carrier // Engineering Failure Analysis. — 2022 (140), 106583Tian H., Han H., Zhao Zh., Han Ch., and Ma H. Wear Prediction and Meshing Characteristics for the Planetary Gear Set Considering Angular Misalignment and Rotating Carrier // Engineering Failure Analysis. — 2022 (140), 106583Горленко О.А., Макаров Г.Н. Проектирование прямозубых цилиндрических передач при условии минимизации контактных напряжений // Известия волгоградского государственного технического университета. — 2017, № 9, 12—14Gorlenko O.A., Makarov G.N. Proektirovanie pryamozubyh cilindricheskih peredach pri uslovii minimizacii kontaktnyh napryazhenij // Izvestiya volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2017, № 9, 12—14 (in Russian)Айрапетов Э.Л., Нахатакян Ф.Г. Расчетная модель износа зубьев неточных и деформируемых прямозубых зубчатых передач // Вестник машиностроения. — 1990, № 11, 18—20Ajrapetov E.L., Nakhatakyan F.G. Raschetnaya model' iznosa zub'ev netochnyh i deformiruemyh pryamozubyh zubchatyh peredach // Vestnik mashinostroeniya. — 1990, № 11, 18—20 (in Russian)Айрапетов Э.Л., Генкин М.Д., Ряснов Ю.А. Статика зубчатых передач. — М.: Наука. — 1983Ajrapetov E.L., Genkin M.D., Ryasnov Yu.A. Statika zubchatyh peredach. — M.: Nauka. — 1983 (in Russian)Нахатакян Ф.Г. Контактные напряжения и деформации цилиндров при наличии перекоса // Вестник машиностроения. — 2011, № 10, 45—48Nakhatakyan F.G. Kontaktnye napryazheniya i deformacii cilindrov pri nalichii perekosa // Vestnik mashinostroeniya. — 2011, № 10, 45—48 (in Russian)Нахатакян Ф.Г. Напряженно-деформированное состояние упругих элементов зубчатых механизмов и сооружений при их линейном и кромочном контакте: дис. … д-ра техн. наук. — М.: ИМАШ РАН. — 2014Nakhatakyan F.G. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie uprugih elementov zubchatyh mekhanizmov i sooruzhenij pri ih linejnom i kromochnom kontakte: dissertaciya … doktora tekhnicheskih nauk. — M.: IMASh RAN. — 2014 (in Russian)Ковалевский В.И. Разработка и теоретическое обоснование рациональных конструкций прямозубых конических передач: дис. … д-ра техн. наук. — Ташкент. — 1992Kovalevskij V.I. Razrabotka i teoreticheskoe obosnovanie racional'nyh konstrukcij pryamozubyh konicheskih peredach: dissertaciya … doktora tekhnicheskih nauk. — Tashkent. — 1992 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.