مروری بر روش‌های تعیین تنش تماسی در چرخ‌دنده‌های پایه پلیمری

اساساً چرخ دنده‌ها، شکل تکامل‌یافته چرخ‌های اصطکاکی هستند که برای جلوگیری از لغزش و اطمینان از یکنواختی حرکت نسبی، دندانه به آن‌ها اضافه شده است. استفاده از چرخ دنده‌های پلیمری به‌دلیل مزایایی همچون مقاومت خوردگی، قابلیت قالب‌گیری تزریقی، عملکرد بدون روانکار و صدای کم رو به افزایش است. با این وجود، استحکام مکانیکی، مقاومت حرارتی و دوام در چرخ دنده‌های پلیمری نسبت به چرخ دنده‌های فلزی کمتر است. سازوکار واماندگی در چرخ دنده‌های فلزی متفاوت با چرخ دنده‌های پلیمری است. از جمله آسیب‌های مهم که منجر به واماندگی چرخ دنده‌های پلیمری می‌شود، تغییر شکل حرارتی است که این نوع واماندگی در چرخدنده‌های فلزی وجود ندارد. در چرخ دنده‌های پلیمری، به‌دلیل ماهیت گرانروکشسان و پلاستیک پلیمرها، در طی درگیری دنده‌ها حرارت زیادی ایجاد شده و دما افزایش می‌یابد. افزایش دما باعث نرم شدن دنده‌ها و در نتیجه تغییر شکل آن‌ها می‌شود. گود‌شدگی، خستگی و سایش از دیگر عواملی هستند که منجر به واماندگی چرخ دنده‌های پلیمری می‌شوند. تنش تماسی حاصل از گشتاور اعمالی به چرخ دنده، مهم‌ترین نقش در شدت هر کدام از واماندگی‌های اشاره‌شده را ایفا می‌کند. بررسی تنش تماسی در چرخ دنده‌های پلیمری از جمله چالش‌های صنعت گران و محققان برای دریافت درک بهتری برای طراحی هر چه بهتر این نوع چرخ دنده‌ها و همچنین پیش‌بینی عمر را حاصل خواهد کرد. این پژوهش مروری بر انواع روش‌های تعیین و بررسی تنش تماسی اعم از مدل عددی هرتز، روش استاندارد و روش المان محدود است.

a review of methods for determining contact stress in polymer base gears

basically, gears are an evolved form of friction wheels that have teeth added to them to prevent slippage and ensure relative motion uniformity. the use of polymer gears is increasing due to advantages such as corrosion resistance, injection molding capability, operation without lubricants and low noise. however, the mechanical strength, thermal resistance and durability of polymer gears are lower than metal gears. the locking mechanism in metal gears is different from polymer gears. among the important damages that lead to failure of polymer gears is thermal deformation, which does not exist in metal gears. in polymer gears, due to the viscoelastic and plastic nature of polymers, a lot of heat is generated during gear engagement and the temperature increases. an increase in temperature causes the ribs to soften and, as a result, change their shape. pitting, fatigue and wear are other factors that lead to failure of polymer gears. the contact stress resulting from the torque applied to the gear plays the most important role in the intensity of each of the mentioned delays. investigating the contact stress in polymer gears, including the challenges of industrialists and researchers, will provide a better understanding for the better design of these types of gears, as well as life expectancy. this research is a review of various methods for determining and checking contact stress, including hertz numerical model, standard method and finite element method.