Naslov (srp)

Istraživanje termičke stabilnosti cikloreduktora

Autor

Vasić, Milan, 1991-

Doprinosi

Blagojević, Mirko, 1967-
Stojanović, Blaža, 1974-
Vujanac, Rodoljub, 1977-
Matejić, Miloš, 1988-
Lukić, Nebojša, 1964-
Banić, Milan, 1978-

Opis (eng)

High precision gear drives are needed to ensure positioning accuracy andrepeatability in the field of robotics and industrial automation. In addition to planetaryand wave reducers, cycloidal reducers have been increasingly used in recent years,primarily due to their good operating characteristics.Since gear drives operate under intense dynamic loading conditions, they cause notonly increased levels of noise and vibrations but also impairment of thermal stability. Inengineering practice, the thermal stability of gear drives is generally determined basedon the international standard ISO/TR 14179-2:2001. However, there are still noestablished methods for systematic study and determination of the thermal stability ofcycloidal reducers. Therefore, theoretical, numerical and experimental research on thethermal stability of cycloidal reducers were carried out as part of this doctoraldissertation.First, a comprehensive review of literature is given in the theoretical part of thepaper. Then, based on the available literature and catalogues of the world renownedmanufacturers, the existing conceptual solutions of cycloidal reducers are described indetail and systematized. After that, a mathematical model for the calculation of contactforces is defined. This model is used to quantify the size of thermal sources (partial powerlosses) and determine the efficiency. Finally, based on the international standard ISO/TR14179-2:2001, a mathematical model for determining the thermal stability of cycloidalreducers is developed.The numerical part of this dissertation was done using a commercial softwareANSYS Workbench 2019 R2, on a three-dimensional geometric CAD model with almostidentical characteristics as the tested cycloidal reducer. Based on this model, thedistribution of temperature fields was determined, as well as their influence on thecontact forces and the stress-strain state of the crucial elements of the cycloidal reducer.The experimental part of this dissertation was carried out in the Laboratory forMechanical Structures at the Faculty of Mechanical Engineering in Niš, on a test benchspecially adapted for this experiment. The values of the following parameters weredetermined for different combinations of operating conditions: lubricant stabilizationtemperature, total power losses, efficiency, time required to achieve thermal stability anddistribution of temperature fields on the outer surface of the housing.In conclusion, a comparison of the obtained results is made. Taking intoconsideration allowable deviations, the analytical and numerical results are in a very goodagreement with the experimentally measured values, hence the developed methodologycan be considered a valid tool for designing cycloidal reducers. Lastly, concluding remarksare made and directions for future research are presented.

Opis (srp)

U oblasti robotike i industrijske automatizacije prenosnici snage velike preciznostisu potrebni kako bi se obezbedila tačnost i ponovljivost pozicioniranja. Poslednjih godina,pored planetarnih i talasnih reduktora, kao visokoprecizni reduktori se najčešće koristecikloreduktori, pre svega zahvaljujući svojim dobrim radnim karakteristikama.Usled rada u uslovima izraženih dinamičkih opterećenja, pored povišenog nivoabuke i vibracija, dolazi i do narušavanja termičke stabilnosti prenosnika snage. Uinženjerskoj praksi, termička stabilnost konvencionalnih zupčastih prenosnika snagenajčešće se proverava prema međunarodnom standardu ISO/TR 14179-2:2001.Međutim, u današnje vreme ne postoji metodologija koja sistematski izučava i proveravatermičku stabilnost cikloreduktora. U okviru ove doktorske disertacije izvršena suteorijska, numerička i eksperimentalna istraživanja termičke stabilnosti cikloreduktora.U teorijskom delu, najpre je izvršen sveobuhvatni pregled literaturnih izvora. Zatimsu, na osnovu dostupne stručne literature i kataloga renomiranih svetskih proizvođača,detaljno opisana i sistematizovana postojeća koncepcijska rešenja cikloreduktora. Nakontoga je definisan matematički model za proračun kontaktnih sila. Ovaj model je potomupotrebljen za kvantifikovanje veličine termičkih izvora (parcijalnih gubitaka snage) iodređivanje stepena iskorišćenja. Zatim je na osnovu međunarodnog standarda ISO/TR14179-2:2001, razvijen matematički model za proveru termičke stabilnosticikloreduktora.Numerički deo disertacije je realizovan u komercijalnom softveru ANSYS Workbench2019 R2 na trodimenzionalnom geometrijskom CAD modelu cikloreduktora koji posvojim karakteristikama gotovo u potpunosti odgovarati ispitivanom cikloreduktoru. Naosnovu ovog modela, određena je raspodela temperaturnih polja, kao i njihov uticaj nakontaktne sile i naponsko – deformaciono stanje vitalnih elemenata cikloreduktora.Eksperimentalni deo disertacije je sproveden u Laboratoriji za mašinskekonstrukcije Mašinskog fakulteta u Nišu na probnom stolu koji je prilagođen potrebamaove doktorske disertacije. Tokom ovih istraživanja, za različite kombinacije radnih uslova,određene su vrednosti sledećih parametara: ravnotežna temperatura maziva, ukupnigubici snage, stepen iskorišćenja, potrebno vreme za postizanje termičke stabilnosti iraspodela temperaturnih polja na spoljašnjoj površini kućišta.Zatim je izvršeno poređenje svih dobijenih rezultata. Uzimajući u obzir dozvoljenaodstupanja, analitički i numerički rezultati pokazuju veoma dobru usklađenost saeksperimentalno izmerenim vrednostima, pa se razvijena metodologija može smatrativalidnim alatom za projektovanje cikloreduktora. Na kraju su izneta zaključnarezmatranja i pravci budućih istraživanja.

Opis (srp)

-

Jezik

srpski

Datum

2025

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Bez prerada Austria License.

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