İç ve dış dişli çarklarda meydana gelen yüzey basınçlarının ve deformasyonların incelenmesi

Dişli çarkların diş kırılmasından daha çok, şiddetli aşınmalar yüzünden kullanılmaz bir hale geldikleribilinen bir durumdur. Aşınma, birbirlerini kavrayan diş yüzeyleri arasındaki yüksek yüzey basıncısebebiyle oluşan deformasyonlar neticesinde oluşur. O halde oluşan elastik deformasyonların, plastik sınırayaklaşma miktarlarının tespit edilmesi dişli çark gibi makine elemanları için oldukça önemlidir. Çalışma buyüksek yüzey basınçlarının hesabı ve sebep olduğu deformasyon üzerinedir. Dişli çarklarda oluşan bu basınçlar Hertz basınçları olarak adlandırılmaktadır. Dişli temas yüzeyindeki basınç ve elastikdeformasyon dağılımını elde etmek için elastisite teorisi kullanılarak önce temas boyutları bulunmuş dahasonra temas noktasında aktarılan moment etkisi ile oluşan kuvvetin oluşturduğu basınç ve deformasyondağılımı elde edilmiştir. Geliştirilen bilgisayar programı sayesinde, modül, kavrama açısı, çevrim oranı veprofil kaydırma faktörü değiştirilmek suretiyle, bunların dişli çarklarda oluşan Hertz basınç ve temas deformasyonları üzerine etkileri incelenmiştir. İncelemelerde aktarılan momentin artması ile Hertz basınçve deformasyonlarının dış ve iç dişli çarklarda arttığı görülmüştür. Dış dişli çarklarda modül ve çevrimoranının artması Hertz basınç ve deformasyonlarını azaltmaktadır. İç dişli çarklarda ise modülün artmasıile Hertz basınç ve deformasyonları azalırken, çevrim oranının artması ile Hertz basınç ve deformasyonlarıartmaktadır.

Investigation of surface pressure and elastic deformation on external and internal spur gear

It is well-known fact that gears are damaged from severe wear more than tooth breaking. The reason ofwear is elastic deformation which is occurred by high contact pressure between gears. Therefore,determination of contact pressure and elastic deformation is rather significant. Contact pressure is calledHertz pressure in gears. Distribution of pressure and deformation and cylindrical contact area is obtainedby using elasticity theory. With developed program, the effects of module, pressure angle, profile shifting and gear ratio on Hertz pressure and elastic deformation are investigated. When transmitted moment isincreased, Hertz pressure and elastic deformation are increased in both external and internal gears.However; gear ratio and module increase, Hertz pressure and elastic deformation decrease in externalgears. In internal gears effect of module is similar to external gears; while gear ratio increases Hertzpressure and deformation increase as distinct from external gears.

PDF

___

1. İler? H., Mak?ne Elemanları Hesabı, İstanbul Tekn?k Ün?vers?tes? Matbaası, İstanbul, Türk?ye, 1973.
2. Karavaer V., Mogrekar A., Joseph P., Modeling and Finite Element Analysis of Spur Gear, International Journal of Current Engineering and Technology, 3(5) 2104-2017, 2013.
3. Gonzalez Perez I., Iserte L.J., Fuentes A., Implementation of Hertz theory and validation of a finite element model for stress analysis of gear drives with localized bearing contact, Mechanism and Machine Theory, 46 (6), 765-783, 2011.
4. Chacon R.D., Andueza L.J., Diaz M.A., Alvarado J.A., Analysis of Stress due to Contact Between Spur Gears, 9th Internat?onal Conference on Computational Intelligence Man-machine Systems and Cybernetics, Merida-Venezuela, 216-220, 14-16 Aralık 2010.
5. Quadri S., Dolas D., Contact Stress Analysis of Involute Spur gear under Static loading, International Journal of Scientific Research Engineering & Technology, 4 (5), 593-596, 2015.
6. Rao P., Sriraj R., Farook M., Contact Stress Analysis of Spur Gear for Different Materials using ANSYS and Hertz Equation, International Journal of Modern Studies in Mechanical Engineering, 1 (1) 45-52, 2015.
7. Hassan A.R., Contact Stress Analysis of Spur Gear Teeth Pair, International Journal of Mechanical Aerospace Industrial Mechatronic and Manufacturing Engineering, 3 (10), 1279-1284, 2009.
8. Khan M., Mangla A., Din S., Contact Stress Analysis of Stainless Steel Spur Gears using Finite Element Analysis and Comparison with Theoretical Results using Hertz Theory, International Journal of Engineering Research and Applications, 5 (4), 10-18, 2015.
9. Hwang S.C., Lee J.H., Lee D.H., Han S.H., Lee K.H., Contact stress analysis for a pair of mating gears, Mathematical and Computer Modelling, 57 (1-2), 40- 49, 2013.
10. Hao Y., Shi Y., Contact stress analysis for a pair of aluminum matrix composite helical gear and steel worm, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 34 (3) 213-221, 2015.
11. Pedrero J.I., Pleguezuelos M., Muñoz M., Critical stress and load conditions for pitting calculations of involute spur and helical gear teeth, Mechanism and Machine Theory, 46 (4), 425-43, 2011.
12. Vijayarangan S., Ganesan N., Static Contact Stress Analysis of a Spur Gear Tooth Using the Finite Element Method Including Frictional Effects, Computers & Structures, 51 (6), 765-770, 1994.
13. Farhan M., Karuppanan S., Pat?l S., Frictional Contact Stress Analysis of Spur Gear by Using Finite Element Method, Applied Mechanics and Materials, 772, 159- 163, 2015.
14. Fetvacı C., Determination of Effective Involute Parameter Limit in Generation Simulation of Gears Manufactured by Pinion-Type Cutters, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (2), 449-455, 2016.
15. Brüser P., Untersuchungen über Die Elastohydrodynamische Schmierfilmdicke bei Elliptischen Hertzschen kontaktflachen, Doktora Tezi, Braunschwe?g Tekn?k Ün?vers?tes?, N?edersachsen, Almanya 1972.
16. Kayan İ., Şuhub? E., Elast?s?te Teor?s?, Arı K?tapev? Matbaası, İstanbul, Türk?ye, 1969.
17. Akkurt M., Mak?ne Elemanları, İstanbul Tekn?k Ün?vers?tes? Matbaası, İstanbul, Türk?ye, 1975.