بررسي عملكرد چرخ‌دنده ساده در رژيم روان‌كاري الاستوهيدروديناميك مخلوط

Study on the performance of spur gears in mixed- elastohydrodynamic lubrication

تحليل لايه روان‌كاري كه در بين دندانه‌هاي چرخ‌دنده‌هاي درگير تشكيل مي‌شود در پيش‌بيني عملكرد سيستم انتقال قدرت و همچنين افت مجموعه و خرابي سطوح چرخ‌دنده از اهميت بالايي برخوردار است. سطوح چر‌خ‌دنده نسبت به سطوح اجزايي مانند ياتاقان‌هاي غلتشي زبرتر است و اين باعث مي‌شود كه اثرات زبري درتحليل عملكرد چرخ‌دنده از اهميت بالايي برخوردار باشد. در اين پژوهش، به كمك روش تقسيم بار تحليل چرخ‌دنده‌هاي ساده كه در رژيم الاستوهيدروديناميك مخلوط عمل‌ مي‌نمايند ارايه شده است. در اثر تماس زبري‌هاي سطح چرخ‌دنده و پينيون، زبري‌ها دچار تغيير شكل‌هاي الاستيك، الاستوپلاستيك و پلاستيك كامل مي‌شوند. درگيري پيـنيون و چرخ‌دنده براي هر نقطه در امتداد خط عمل با دو استوانه جايگزين شده است. خروجي‌هاي اين مدل، ضخامت لايه روان‌كار، ضريب اصطكاك و ميزان بار تحمل شده توسط لايه روان‌كار و ميزان بار تحمل شده توسط تماس زبري‌ها است كه به كمك روش تقسيم بار تعيين مي‌گردد. صحت‌سنجي مدل پيشنهادي با مقايسه نتايج پيش‌بيني‌شده در اين مدل با نتايج مدل‌هاي موجود در زمينه تحليل چرخ‌دنده‌هاي ساده انجام شده است.مدل ارايه شده در اين مقاله با لحاظ كردن اثر زبري سطح، زمان بسيار كوتاهي براي پيش‌بيني عملكرد سيستم چرخ‌دنده-پينيون دارد و در عين حال از دقت قابل قبولي برخوردار است.

Study on the lubricant film which is formed between the engaged teeth of pinion and gear is of high importance in predicting the performance of the power transmission system as well as surface failure and wear. Gear surfaces in comparison to rolling element bearings have a higher surface roughness and thus considering the surface roughness is important in gear analysis. In this research, the performance of a pinion-gear system operating under mixed-elastohydrodynamic lubrication is being investigated using load-sharing concept. The contacting asperities might experience elastic, elasto-plastic or fully plastic contact. The radii of these cylinders as well as the exerted load vary along the line of action. Using load-sharing concept, the proposed model can predict the lubricant film thickness, friction coefficient, and portion of the total load that is carried by asperities as well as lubricant film. The predicted results are verified by comparison to other available methods which are published in the literature. The main advantages of the model are that the model does not require solving the full EHL equations. Also, it generates reasonable results for rough surfaces. This model can be used as a rapid prediction for the gear performance.