헬리컬기어의 혼합평균 온도와 열 변형 해석 및 예측 (Analysis and Prediction of Bulk Temperature and Thermal Deformation of Helical Gears)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 47권 / 12호 / 917 ~ 926페이지
· 저자명 : 김지훈, 박찬일

초록

헬리컬기어는 접촉선이 나선각에 의해 경사를 가져서 접촉선의 길이가 길어지고, 스퍼기어보다 물림률이 증가하여 진동 소음이 작아지게 된다. 헬리컬기어의 이러한 장점때문에 고속 고하중 장비에 많이 사용 되며, 이러한 고속 고하중 조건은 기어 표면의 큰 마찰 열을 초래하고 이 열로 인한 변형이 발생한다. 이 연구에서는 헬리컬기어의 회전 속도에 따른 혼합평균 온도와 열 변형을 예측하기 위해, 접촉 특성을 고려한 하중을 해석하고 평균 마찰 열 유속을 계산하였다. 또한 실험을 통해 얻은 혼합평균 온도와 열 해석을 통해 얻어진 혼합평균 온도를 비교하여 회전 속도에 따른 마찰계수의 변화를 확인하였고, 마찰계수의 예측을 통해 실험 검증이 되지 않은 회전속도의 혼합평균 온도를 예측한다. 이어서 혼합평균 온도에 따른 열 변형 해석을 수행하였으며, 혼합평균 온도에 비례함을 확인하였다.

영어초록

Helical gears have a longer contact line, higher contact ratio, and less noise and vibration than spur gears. These characteristics render them suitable for applications in industrial equipment characterized by high speeds and torques. However, high speeds and torques lead to a large amount of heat generation and consequent thermal deformation of the gear surface. To investigate the thermal characteristics of helical gears, this study computed the load and frictional heat flux, using a commercial finite element analysis (FEA) program. The bulk temperature of true involute helical gears without any modification was numerically analyzed and validated by experiments. The maximum temperature was observed to occur in the lower-left and upper-right teeth. In addition, a thermal deformation analysis based on this temperature was performed, and the deformation was found to increase towards the tip of the tooth. The coefficient of friction was predicted though an experiment and analysis. By applying the predicted friction coefficient in the FEA, the bulk temperature at high speeds was predicted.

참고자료

· 없음