Title (srp)

Identifikacija optimalnih vrednosti stepena iskorišćenja pužnih zupčastih prenosnika

Author

Skulić, Aleksandar, 1979-

Contributor

Stojanović, Blaža, 1974-
Ivanović, Lozica, 1964-
Vencl, Aleksandar, 1974-
Jović, Srđan, 1968-
Kostić, Nenad, 1986-
Gajević, Sandra, 1989-

Description (eng)

This dissertation presents the results of experimental research and optimisation of thedegree of utilization of a single-stage worm gearbox that was specially designed and made forthat purpose. Tests were performed on the AT200 device with varying relevant factors (inputrevolutions, load and oils of different viscosities). Three worm pairs with the same geometriccharacteristics were used for testing, with worms made of the same material (hardened andground steel 42CrMo4) and worm gears made of tin bronze CuSn12, zinc-aluminium alloyZA12 and aluminium alloy A356. The efficiency values were determined based on themeasured values of input and output torques for different test conditions. For given operatingconditions, the power losses in gearbox were calculated, based on which the efficiency valuesof worm pairs as well as the values of coefficient of friction between meshed flanks of teethgear were determined. Furthermore, in order to determine the wear size in real test time after acertain period of testing, dismantling of worm pairs were conducted, the measurement of theirmass and their reassembling.In addition to efficiency testing, tribological tests were performed on a computersupported TPD 95 tribometer with block-on-disk contact geometry. Thereby, the testconditions corresponding to the operating modes of the worm gearbox were determined bydefining the normal load, circumferential velocity and slide path. In this case, the values ofthe friction coefficient of the contact elements were monitored with the aim of selecting thematerial with the best tribological characteristics.Finally, the optimisation of the gearbox efficiency was carried out using geneticalgorithm (GA) and particle swarm optimisation algorithm (PSO). As the objective function amathematical model was used, which was created according to experimentally obtained datathat best approximates the values of the degree of utilization. Furthermore, the degree ofutilization was predicted using an artificial neural network (ANN). Through the process ofoptimization and forecasting, combinations of input factors are determined according towhich the minimum and maximum value of the degree of utilization is obtained.The influence of certain factors on the gearboxes efficiency, power losses, as well ason the tribological characteristics of worm pairs and contact elements were determinedthrough a comprehensive analysis of the results of experimental research. Thereby, it wasdetermined that the type of material of the worm gear has the greatest influence on theobserved characteristic. On the other hand, the optimisation results show that for the samevalues of the variables the maximum (optimal) efficiency value is obtained, which confirmsthe results of experimental research.

Description (srp)

U disertaciji su prikazani rezultati eksperimentalnih istraživanja ioptimizacije stepena iskorišćenja jednostepenog pužnog prenosnika koji je posebnokonstruisan i izrađen za tu namenu. Ispitivanja su izvršena na uređaju AT200 uzvariranje relevantnih faktora (ulaznih brojeva obrtaja, opterećenja i ulja različitihviskoznosti). Za ispitivanje su korišćena tri pužna para sa istim geometrijskimkarakteristikama sa puževima izrađenim od istog materijala (kaljeni i brušeničelik 42CrMo4) i pužnim zupčanicima izrađenim od kalajne bronze CuSn12, cinkaluminijumske legure ZA12 i aluminijumske legure A356. Vrednosti stepenaiskorišćenja su određene na osnovu izmerenih vrednosti ulaznih i izlaznih obrtnihmomenata za različite uslove ispitivanja. Za date radne uslove izvršen je proračungubitaka snage u prenosniku na osnovu kojih su određene vrednosti stepenaiskorišćenja pužnih parova, kao i vrednosti koeficijenta trenja između spregnutihbokova zubaca zupčanika. Takođe, nakon određenog perioda ispitivanja vršena jedemontaža pužnih parova, merenje njihove mase i ponovna montaža, kako bi seutvrdila veličina habanja u realnom vremenu ispitivanja.Pored ispitivanja stepena iskorišćenja izvršena su i tribološkaispitivanja na kompjuterski podržanom tribometru TPD 95 sa kontaktnomgeometrijom blok na disku. Pri tome su određeni uslovi ispitivanja koji odgovarajurežimima rada pužnog prenosnika definisanjem normalnog opetrećenja, obimnebrzine i puta klizanja. U ovom slučaju su praćene vrednosti koeficijenta trenjakontaktnih elemenata sa ciljem izbora materijala sa najboljim tribološkimkarakteristikama.Na kraju je izvršena optimizacija stepena iskorišćenja prenosnika primenomgenetskog algoritma (GA) i algoritma za optimizaciju rojeva čestica (PSO). Kaofunkcija cilja korišćen je matematički model koji je kreiran na osnovueksperimentalno dobijenih podataka kojim se najbolje aproksimiraju vrednostistepena iskorišćenja. Takođe, izvršeno je predviđanje stepena iskorišćenjaprimenom veštačke neuronske mreže (ANN). Procesom optimizacije i predviđanjaodređene su kombinacije ulaznih faktora prema kojima se dobijaju minimalna imaksimalna vrednost stepena iskorišćenja.Sveobuhvatnom analizom rezultata eksperimentalnih istraživanja određen jeuticaj pojedinih faktora na stepen iskorišćenja prenosnika, gubitke snage, kao i natribološke karakteristike pužnih parova i kontaktnih elemenata. Pri tome jeutvrđeno da vrsta materijala pužnog zupčanika ima najveći uticaj na posmatranukarakteristiku. Sa druge strane, rezultati optimizacije pokazuju da se za istevrednosti promenljivih dobija maksimalna (optimalna) vrednost stepenaiskorišćenja čime se potvrđuju rezultati eksperimentalnih istraživanja.

Description (srp)

-

Object languages

Serbian

Date

2023

Rights

Creative Commons License
This work is licensed under a
CC BY-ND 3.0 AT - Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/at/legalcode

Identifiers