Numerički model za određivanje kritičnih napona kod cilindričnih zupčanika

Daniela Ristić

 

Nosivost zupca u velikoj meri zavisi od glavnih parametara koji određuju oblik profila zupca. U tom smislu posmatrali su se: kinematika, nosivost, čvrstoća, izrada i druge karakteristike zupčanika. Kad je reč o nosivosti podnožja zupca zupčanika, o čemu će se najviše govoriti u ovom radu, vrlo veliki uticaj ima oblik podnožja zupca, odnosno radijus prelaznog zaobljenja u korenu zupcu. Posebna pažnja usmerena je na radijus podnožnog zaobljenja korena zupca u kritičnom preseku. To direktno utiče na faktor koncentracije napona i sam radni vek zupčanika. Realni zupčasti prenosnici su u suštini višestruko statički neodređeni sistemi i koncentracija napona u podnožju zupca zupčanika zavisi od mnogo parametara. Nalaženje optimalnog oblika zubaca, odnosno parametara ozubljenja, sa aspekta koncentracije napona je jedan od ključnih problema kod zupčastih prenosnika. Poznato je da prva prslina u podnožju zupca zupčanika nastaje zbog koncentracije napona na tom mestu. Upravo zato, predmet daljeg istraživanja ovog rada je usmeren na iznalaženje optimalnog oblika prelaznog zaobljenja u podnožju zupca zupčanika sa ciljem da se dobije minimalna vrednost koncentracije napona. U cilju brzog i efikasnog rada u narednom ispitivanju će se primeniti metoda konačnih elemenata (MKE) pri simulaciji stvarnih radnih uslova. Predmet ovog rada je formiranje efikasnog i pouzdanog numeričkog modela za saznavanje fenomena koji nastaju usled geometrijskih diskontinuiteta u podnožju zupca zupčanika a pri statičkim i cikličnim opterećenjima. Ovde će biti prikazani ekvivalentni (Von Mises) naponi, kako na slikama tako i tabelarno, kao i dijagrami za različite vrednosti radijusa podnožnog zaobljenja ρF.

Ključne reči: zupčanik, cilindrični zupčanik, naponsko stanje, kritični napon, koncentracija napona, metoda konačnih elemenata.