Suorahampaisten hammaspyöräparien kosketuspintojen väliset jännitykset

Abstract

Hammasrattaiden mitoituksessa täytyy ottaa huomioon eri seikkoja ja standardeja, jotta pyörät saadaan mitoitettua tarkoituksen mukaisesti ja yhteensopiviksi toisten pyörien kanssa. Suunniteltaessa pyöräparia, on olennaista tutkia myös kuinka suuria jännityksiä ne tuottavat tilanteessa, johon niitä suunnitellaan. Suurimmat jännitykset muodostuvat hampaisiin kosketuspintojen kohdalle, jolloin liian suurilla jännityksillä vaarana on hampaiden murtuminen tai väsyminen.

Tässä työssä on tarkasteltu sitä, kuinka hammaspyörä mitoitetaan, sekä myös minkälaisilla metodeilla saamme luotettavimman tuloksen hammaspyöräparien kosketuspintojen välisistä jännityksistä. Tätä on tarkasteltu arvioimalla pyöräparien välisiä jännityksiä sekä laskennallisin keinoin, että matemaattisten mallien avulla. Teoriaosion lähdekirjallisuutena on käytetty pääasiassa kotimaista kirjallisuutta ja standardeja, sillä vaikka esimerkiksi Yhdysvalloista on jonkin verran aiheeseen liittyvää kirjallisuutta, ovat siellä käytetyt mitoitukset, mittayksiköt ja standardit huomattavasti erilaisia kuin mitä Euroopassa.

Vertailtaessa jännityksen arvoja kosketuspinnalla huomataan, että käsin laskettu arvo ja harvalla verkolla mallinnettu arvo ovat hyvin lähellä toisiaan, jolloin niitä voidaan pitää yhtä luotettavina. Tiheällä verkolla mallinnettu kosketuspinta tuottaa selkeästi suuremman paineen arvon kuin käsin laskusta tai harvalla verkolla mallintamalla, jolloin voidaan todeta tämän olevan selkeästi tarkempi ja luotettavampi tulos, sillä laskennallinen teho on myös suurempi. Kriittisiä kohteita suunniteltaessa ja niiden sisältäessä hammaspyöräpareja, tulisi ehdottomasti käyttää suunnittelun pohjalla tarkkaa mallia, jonka varmuus varmistetaan tarpeeksi suuren varmuusluvun avulla.