Únavové zkoušky ozubených kol

Petr Maršálek

Doctoral thesis

Gears Fatigue Tests

Abstract:

Disertační práce se zabývá únavovými zkouškami ozubených kol. Ozubená kola patří k nejčastěji používaným mechanismům k přenosu rotačního pohybu při vysokých točivých momentech. Vlivem časově proměnného zatížení je pro pevnostní výpočet ozubených kol, ve většině případů, nutno uvažovat s únavovými vlastnostmi použitého materiálu a jeho chemicko-tepelného zpracování. V úvodu teoretické části práce jsou prezentovány způsoby opotřebení a poškození ozubených kol. Dále jsou uvedeny mechanismy, které způsobují únavové poruchy ozubení včetně způsobu jejich grafické interpretace pomocí Wöhlerovy křivky. Nedílnou součástí je rovněž přehled vývoje a realizací únavových zkoušek ozubených kol včetně jejich reflexe v mezinárodních standardech. Stručně je zmíněna také klasifikace těchto zkoušek. Významnou kapitolou této části je návrh metodiky pro realizaci běhových i pulzátorových zkoušek ozubených kol. Experimentální část disertační práce je zaměřena na výzkum únavové pevnosti v ohybu. Únavové zkoušky ozubených kol byly provedeny na objednávku renomovaných společností, zabývajících se výrobou osobních automobilů a obráběcích strojů. Realizace i vyhodnocení zkoušek koresponduje s navrženou metodikou. Získané výsledky jsou porovnány s referenčními hodnotami ekvivalentních materiálů, které jsou uvedeny v české technické normě ČSN EN ISO 6336-5:2005. Samostatnou přílohou této práce je katalog Wöhlerových křivek ozubených kol. Cílem je poskytnout výpočtářům a konstruktérům souhrnné informace o výsledcích únavových zkoušek. Podkladem pro tuto část byly zejména původní výsledky zkoušek, které sloužily jako podklad pro návrh československé státní normy ČSN 01 4686-5:1988. Do katalogu jsou implementovány rovněž výsledky vlastních experimentů.

Abstract:

This dissertation deals with the gear fatigue tests. Gear is one of the most used mechanisms for transmitting rotary motion at high torques. For calculation of load capacity of spur gears is, in most cases, necessary to consider the fatigue properties of the used material and chemical-thermal treatment by influence of time-varying load. At the beginning of theoretical part are presented to ways of wear and damage to gear teeth. Further are introduced mechanisms that cause to fatigue failure in gears and methods of graphical interpretation by the S-N curve. Integral parts are evolution and real-ization of gears fatigue test and their reflection in the international standards. There is briefly mentioned the classification of these tests as well. Important chapter of this part is design of the methodology for realization of gear running tests and pulsator tests. The experimental part of dissertation thesis is focused on the research of bending fatigue strength. Gear fatigue tests were made to the purchase order reputable companies engage with the production of automobile and machine tools. Realization and evaluation of these tests corresponds with the proposed methodology. The obtained results are com-pared with reference values of equivalent materials that are given by Czech technical standard ČSN EN ISO 6336-5:2005. The independent appendix is a catalog of gear S-N curves. This one is provide to designers and engineer - computation the summary information of gears fatigue tests results. Base for this catalog were original test results which originally served as basis for the draft of Czechoslovak technical standard ČSN 01 4686-5:1988. The own experiment results were also implemented to the catalog.

Keywords

ozubená kola, únavová zkouška, Wöhlerova křivka, únavové pevnost v ohybu, experiment

Keywords

gears, fatigue test, S-N curve, bending fatigue strength, experiment

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 6. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 21. 8. 2013
• Supervisor: Jiří Havlík
• Reader: Zdeněk Folta, Jiří Venclík, Gabriela Achtenová

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Stavba výrobních strojů a zařízení