تحليل حرارتي، تاثير نوع روانكار و عمر خستگي چرخ دنده هاي مخروط مارپيچ جعبه دنده اصلي بالگرد

Thermal analysis, effect of lubricant and fatigue life of spiral bevel gears of main gearbox

در مقاله حاضر، تحليل حرارتي چرخ دنده هاي مخروط مارپيچ استفاده شده در جعبه دنده اصلي بالگرد – متعلق به شركت هواپيماسازي ايران- بررسي مي شود. ابتدا ضمن معرفي ويژگي هاي هندسي چرخ دنده ها ، مباني روانكاري و تحليل حرارتي بر اساس استانداردهاي موجود در طراحي چرخ دنده ها از جمله استاندارد آگما بررسي شده و پس از آن جهت تشكيل مدل اجزاء محدود، شرايط اوليه و مرزي آن با تعيين ويسكوزيته روغن و پس از آن محاسبه ضريب اصطكاك، ضرايب انتقال حرارت جابه جايي و هدايت بر اساس مدل هاي تجربي و تحليلي چرخ دنده هاي مخروط مارپيچ مشخص مي شود. لازم به ذكر است كه هدف از تهيه مدل المان محدود در كار حاضر، كاهش خطاي مربوط به محاسبات پيچيده تحليلي و دستي ضمن افزايش سرعت حل مساله مي باشد. تاثير عوامل مختلف، از قبيل افزايش دماي لحظه اي و تاثير دماي اوليه بر آن، تنش هاي تماسي و شارهاي حرارتي، مقايسه اثرات انواع روانكارهاي معدني بر كاهش دما و عمر خستگي جعبه دنده بررسي مي شوند. نتايج حاصل از كار حاضر نشان خواهند داد كه افزايش دماي لحظه اي به صورت خطي تابعي از دماي اوليه مي باشد، بطوري كه دماي لحظه اي سيستم نسبت به دماي اوليه شروع به كار آن 56 درجه سانتي گراد افزايش خواهد داشت. همچنين همچنين نتايج نشان مي دهد كه حضور انواع روانكارهاي معدني علاوه بر آن كه موجب كاهش سطوح تماس فلز با فلز و ضريب اصطكاك مي شود، نقش به سزايي در خنك كاري چرخدنده و افزايش بيش از اندازه دما درون آن ايفا مي كند، بدين صورت كه استفاده از روانكارهاي معدني در سيستم سبب خواهد شد كه دما از 90 درجه سانتي گراد تجاوز نكند.

In the present paper, thermal analysis of used spiral bevel gears in main gearbox of a helicopter- belonging to Iran Aircraft Manufacturing- is investigated. Firstly, with introducing the geometry properties of gears, basic lubrication and thermal analysis are considered based on standards of gears design such as AGMA. Then, in order to create the finite element model, initial and boundary conditions with considering the oil viscosity and calculating the friction coefficient, convection and heat conduction coefficients are determined based on experimental and analytical models in spiral bevel gear. It is noted that, the goal of finite element model is considered to reduce the complex calculation errors and increase the solution speed of problem. Effects of various parameters such as increasing the FLASH temperature and influences of initial temperature on it, contact stresses and heat fluxes, comparison of different mineral oils on the decreasing temperature and fatigue life are examined. The obtained results of present work show that the FLASH temperature of main gearbox is linear function of initial temperature, so that FLASH temperature of system increases 56 centigrade in comparison to initial temperature. Also, it is demonstrated that the presence of various mineral oils in this system lead to reducing the solid-solid surface contact and friction coefficient. Moreover, these lubricants cause the cooling in the gearbox and increasing temperature, thus the employing these lubricants leads to the system temperature reaching 90 centigrade.