20.500.12556/RUL-121432
Napovedni model za določitev termomehanskega stanja valjastih polimernih zobnikov med obratovanjem
Predictive model for the determination of the thermo-mechanical state of polymer spur gears during running
Predstavljeno doktorsko delo zajema poglobljeno raziskavo o termo-mehanskem obnašanju polimernih valjastih zobnikov med obratovanjem, na podlagi katerih je bil razvit napovedni model za določitev temperaturnih prirastkov v strukturi polimernih zobnikov, kot posledica obratovalnih izgub. Omenjeno povišanje temperature je primarno odvisno od toplotnih izgub zaradi drsnega trenja in ga lahko opišemo kot superpozicija dveh komponent, tj. trenutnih lokalnih in dolgoročnih nominalnih temperaturnih prirastkov. V delu je primarno bil obravnavan par termoplastičnih polimerov POM in PA66 v pogojih obratovanja brez mazanja, ki je pogosto uporabljen v polimernih zobniških gonilih. Razviti numerični model je bil strukturiran v razklopljeni obliki, kjer je bilo na podlagi rezultatov mehanske analize ubiranja zobniškega para po metodi končnih elementov mogoče določiti vzorec generiranih toplotnih izgub in zaporedoma izvesti termično analizo za izračun temperaturnih prirastkov, tako v posameznem ciklu ubiranja, kot tudi tekom daljših časov obratovanja. Model je bil validiran na podlagi podrobnih eksperimentalnih meritev, izvedenih na posebej razvitem preizkuševališču za zobnike, s pomočjo termografske kamere s hitrim zajemom. Primerjava eksperimentalnih in analitičnih rezultatov je pokazala zadovoljivo skladnost med izmerjenim temperaturnim odzivom zobniškega para med obratovanjem in temperaturnimi napovedmi modela.
The presented thesis contains a comprehensive study of the thermo-mechanical behaviour of polymer spur gears during running, based on which a predictive model was built, for the evaluation of the temperature rise in the gear structure due to generated heat losses. This rise was found to be related predominantly to frictional heat losses and can be described as a superposition of two components, i.e. the local flash and long term nominal temperature rise. In our analysis, we specifically focused on a pair of thermoplastic polymers commonly employed in polymer gear drives, i.e. POM and PA66, and on gear running in non-lubricated conditions. The developed numerical model was structured in a decoupled configuration, where, based on a mechanical finite element analysis of the gear meshing process, it was possible to determine the resulting frictional heat generation and subsequently construct a thermal analysis procedure for the evaluation of the temperature rise during the meshing cycle, as well as during longer running periods. The model was validated based on a detailed experimental procedure carried out on a custom-developed gear testing rig by using a high speed thermal imaging camera. The comparison between the experimental and analytical results revealed a satisfactory correlation between the measured temperature response of the gear pair and the model predictions.
termomehanski model
termoplasti
polimerni zobniki
drsno trenje
valjasto ozobje
metoda končnih elementov
thermo-mechanical model
thermoplastics
polymer gears
sliding friction
spur gearing
finite element method
true
false
false
[B. Černe]
Slovenski jezik
Angleški jezik
Doktorsko delo/naloga
2020-10-09 08:30:25
2020-10-09 08:30:31
2022-09-02 03:59:27
0000-00-00 00:00:00
2020
0
Ljubljana
0
XXXIV, 249 str.
0000-00-00
NiDoloceno
NiDoloceno
NiDoloceno
0000-00-00
0000-00-00
0000-00-00
536:531:621.833:678.7:519.61(043.3)
225786
32329987
6243.pdf
6243.pdf
1
E554F4C2D130D814F3115C99B6CD2F44
e59e80a04177c137b12221d78c338f50b00f3285527aab6ecd0d34218ee05428
e2ddfd9d-a1ba-11eb-a523-00155dcfd717
https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=136360
Fakulteta za strojništvo
0
0
0