بررسی تنش های زیرسطحی در چرخدنده ساده به کمک روش تقسیم بار

چرخ دنده ها برای انتقال نیرو بین دو محور استفاده می شوند که اغلب دارای مزیت مکانیکی افزایش قدرت یا کاهش سرعت می باشند. تحلیل لایه روغنی که در بین دندانه های چرخ دنده های درگیر تشکیل می شود، تقریبا تمام جنبه های علم ترایبولوژی که به مطالعه اصطـکاک، سایش و روان کاری می پردازد را دارا است. سطوح چر خ دنده نسبت به سطوح اجزایی مانند یاتاقان های غلتشی زبرتر است و این باعث می شود که اثرات زبری درتحلیل چرخ دنده از اهمیت بالایی برخوردار باشد. پارامترهای کلیدی مورد نظر در تحلیل چرخ دنده ضخامت فیلم روان کار، پارامتر فیلم روان کار و ضریب اصطـکاک می باشد. هدف از این تحقیق به دست آوردن توزیع فشار و میدان تنش زیرسطحی ایجاد شده در تماس دندانه های چرخ دنده ساده با در نظر گرفتن زبری سطح و اصطـکاک است. تماس پیـنیون و چرخ دنده برای هر نقطه در امتداد خط عمل با دو استوانه جایگزین شده است. شعاع استوانه ها و بار انتقالی در امتداد خط عمل محاسبه شده، سپس به کمک روش تقسیم بار ضخامت فیلم روان کار و ضریب اصطـکاک محاسبه می شود. در مرحله نهایی با فرض تنش هرتزین و استفاده از ضریب اصطـکاک محاسبه شده برای هر نقطه ازخط عمل، تنش های زیرسطحی محاسبه شده است.برای به دست آوردن نیروی فیلم روان کار از نتایج تئوری الاستو هیدرودینامیک استفاده می شود. برای به دست آوردن نیروی زبری ها از سه مدل جانسون و همکاران، گرین وود و ویلیامسون و مدل تماس جامع ژائو و همکاران استفاده می شود. در مدل ارائه شده توسط ژائو و همکاران علاوه بر در نظر گرفتن تغییر شکل های الاستیک، تغییر شکل های الاستو پلاستیک و پلاستیک کامل هم در نظر گرفته میشوند.در این تحقیق اثرات بار، سرعت و زبری سطوح تماس بر روی ضریب اصطکاک و بالتبع تنش های زیر سطحی بررسی می شود. نتایج به دست آمده از نرم افزار مطلب نشان می دهد که افزایش بار اعمالی باعث افزایش ضریب اصطکاک در حالی که با افزایش سرعت سطوح تماس ضریب اصطکاک کم می شود. با افزایش زبری سطوح تماس ضریب اصطکاک کاهش می یابد. از جمله مزیت های این تحقیق در نظر گرفتن سختی سطوح می باشد که افزایش سختی سطوح باعث افزایش ضریب اصطکاک می شود. با توجه به این که دراین تحقیق معادله رینولدز حل نمی شود در نتیجه فاکتورهای عملکرد چرخ دنده را در وقت کمتری به دست می دهد. در نهایتا تماس بین چرخ دنده و پینیون در نرم افزار المان محدود آبکوس شبیه سازی شده و نتایج آن با نتایج به دست آمده از نرم افزار مطلب مقایسه شده است که دارای توافق خوبی هستند.