نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

پیش‌بینی عملکرد تریبولوژی چرخدنده ساده پوشش‌دار به روش تقسیم بار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان
2 دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی سایش در تماس سطوح دو چرخدنده ساده با یکدیگر تحت رژیم روانکاری مخلوط با استفاده از روش تقسیم بار و کاهش سایش با استفاده از پوشش‌دهی سطح دندانه‌ها است. با در نظر گرفتن پوشش در مسئله و در نظر گرفتن خواص هندسی و جنس آن، پارامترهای مدل‌سازی مثل شعاع انحنای معادل، مدول الاستیسیته معادل، زبری معادل و سختی استوانه‌ها تغییر می‌کنند که منجر به تغییر پارامترهای بی‌بعد مسئله می‌شود و در نتیجه مقادیر اصطکاک و سایش نیز تغییر می‌کنند. حال با توجه به اینکه تماس سطوح دو چرخدنده را در یک دور گردش آن‌ها می‌توان به صورت تماس تعداد زیادی استوانه مدل کرد، مسئله تماس خطی استوانه‌ها به تماس سطوح دو چرخدنده در یک دور گردش آن‌ها تعمیم داده می‌شود. این مدلسازی با استفاده از یک پوشش دلخواه و مناسب مثل DLC بر روی سطوح چرخدنده‌ها پوشش داده می‌شود. یکی از پارامترهای مهمی که بدست آمد ضخامت بحرانی پوشش یا حداقل ضخامت پوشش است. بر اساس نتایج بدست آمده که اگر ضخامت پوشش انتخاب شده از ضخامت بحرانی کمتر باشد بهبودی در نرخ سایش اتفاق نمی‌افتد. همچنین نتیجه شد که جنس پوشش انتخابی نیز بایستی دارای سختی مناسبی باشد تا بتواند به اندازه کافی نرخ سایش را کاهش دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


  1. Zhao, Y., D.M. Maietta, and L.J.J.T. Chang, An asperity microcontact model incorporating the transition from elastic deformation to fully plastic flow. 2000. 122(1): p. 86-93.
  2. Liu, H., et al., Investigation on the effect of coating properties on lubrication of a coated spur gear pair. 2018. 232(3): p. 277-290.
  3. Johnson, K., J. Greenwood, and S.J.W. Poon, A simple theory of asperity contact in elastohydro-dynamic lubrication. 1972. 19(1): p. 91-108.
  4. Liu, H., et al., Tribological behavior of coated spur gear pairs with tooth surface roughness. 2019. 7: p. 117-128.
  5. Ghatrehsamani, S., S. Akbarzadeh, and M.M. Khonsari, Experimentally verified prediction of friction coefficient and wear rate during running-in dry contact. Tribology International, 2022. 170: p. 107508.
  6. Masjedi, M. and M.J.J.o.t. Khonsari, Film thickness and asperity load formulas for line-contact elastohydrodynamic lubrication with provision for surface roughness. 2012. 134(1).
  7. Patir, N. and H. Cheng, Application of average flow model to lubrication between rough sliding surfaces. 1979.
  8. Masjedi, M. and M.J.T.i. Khonsari, Theoretical and experimental investigation of traction coefficient in line-contact EHL of rough surfaces. 2014. 70: p. 179-189.
  9. Gholami, R., et al., Applying load-sharing method to the sliding contact in the presence of nano-lubricants. 2021. 235(4): p. 786-797.
  10. Masjedi, M. and M.J.W. Khonsari, On the prediction of steady-state wear rate in spur gears. 2015. 342: p. 234-243.
  11. Akbarzadeh, S. and M. Khonsari, Performance of spur gears considering surface roughness and shear thinning lubricant. 2008.
  12. Akbarzadeh, S. and M.J.T.L. Khonsari, Thermoelastohydrodynamic analysis of spur gears with consideration of surface roughness. 2008. 32(2): p. 129-141.
  13. Parsa, M. and S.J.P.o.t.I.o.M.E. Akbarzadeh, Part J: Journal of Engineering Tribology, A new load-sharing-based approach to model mixed-lubrication contact of spur gears. 2014. 228(11): p. 1319-1329.
  14. Roda-Casanova, V. and F. Sanchez-Marin, A 2D finite element based approach to predict the temperature field in polymer spur gear transmissions. Mechanism and Machine Theory, 2019. 133: p. 195-210.
  15. Ziegltrum, A., T. Lohner, and K. Stahl, TEHL simulation on the influence of lubricants on load-dependent gear losses. Tribology International, 2017. 113: p. 252-261.
  16. Lohner, T., et al., Engineering software solution for thermal elastohydrodynamic lubrication using multiphysics software. 2016. 2016.
  17. Roda-Casanova, V. and C.M.C.G. Fernandes, A comparison of analytical methods to predict the bulk temperature in polymer spur gears. Mechanism and Machine Theory, 2022. 173: p. 104849.
  18. Archard, J.J.J.o.a.p., Contact and rubbing of flat surfaces. 1953. 24(8): p. 981-988.
  19. Beheshti, A. and M.J.T.l. Khonsari, A thermodynamic approach for prediction of wear coefficient under unlubricated sliding condition. 2010. 38(3): p. 347-354.
  20. Bowden, F.P., D.J.M. Tabor, and L. CO. LTD., ENGLAND. 166 P, Friction and lubrication. 1968.
  21. Sherbiney, M. and J.J.W. Halling, Friction and wear of ion-plated soft metallic films. 1977. 45(2): p. 211-220.
  22. Roberts, E. The advantages and limitations of sputtered molybdenum disulphide as a space lubricant. in Proc. 4th Eur. Symp. Space Mechanisms and Tribology, Cannes, France. 1989.
  23. Bhushan, B. and S.J.T.s.f. Venkatesan, Effective mechanical properties of layered rough surfaces. 2005. 473(2): p. 278-295.
  24. Venner, C.H. and A. Lubrecht, Transient analysis of surface features in an EHL line contact in the case of sliding. 1994.
  25. Hamrock, B.J., S.R. Schmid, and B.O. Jacobson, Fundamentals of fluid film lubrication. 2004: CRC press.
  26. Hua, D. and M.J.T.t. Khonsari, Application of transient elastohydrodynamic lubrication analysis for gear transmissions. 1995. 38(4): p. 905-913.
  27. Budynas, R.G. and J.K. Nisbett, Shigley's mechanical engineering design. Vol. 9. 2011: McGraw-hill New York.
  28. Bair, S. and W.O. Winer, A rheological model for elastohydrodynamic contacts based on primary laboratory data. 1979.
  29. Tian, X. and F.E. Kennedy Jr, Maximum and average flash temperatures in sliding contacts. 1994.

30.          Liu, H., et al., A theoretical tribological comparison between soft and hard coatings of spur gear pairs. 2017. 139(3): p. 031503.