diplomová práce

Deformačně napěťová analýza zubové spojky

Text práce 14.27 MB

Autor práce: Ing. Róbert Vondra

Ak. rok: 2020/2021

Vedoucí: Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Oponent: Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Abstrakt:

Diplomová práca pojednáva štúdiu ohľadom kontaktnej analýzy korunových zubových spojok počas simulácie ich pracovných podmienok. Zubové spojky sú vďaka svojim tvarom zubov na vonkajšej strane ozubenia schopné prenášať vysoký krútiaci moment aj pri nesúosovosti vstupného a výstupného hriadeľa. Z tohto dôvodu je nutné správne navrhnúť tvar ozubenia.  Z podstaty použitia zubových spojok plynie široký rozsah pracovných otáčok a prenášaných zaťažení. To môže spôsobovať rad problémov pri nesprávne zvolených parametroch. K najvýznamnejším z nich patrí vznik vibrácii pri zábere ozubenia, sprevádzané hlukom a nadmerným zaťažovaním pripojených komponentov, ako sú hriadele a ložiská. Aj pri použití najmodernejších trendov v oblasti vývoja ozubenia, nie je možné dokonale obmedziť nerovnomernosti chodu. Z tohto dôvodu je nutné už pri návrhu eliminovať cesty, ktorými sa vibrácie šíria. K posúdeniu správneho návrhu ozubenia zubových spojok sa často využívajú technické experimenty, ktoré sú neefektívne a finančne náročné. Za týmto účelom je navrhnutý výpočtový prístup riešenia problematiky popísania kontaktného tlaku na zuboch spojky pri rôznych vychýleniach a zaťaženiach. Model pomáha pochopiť rozloženie kontaktného tlaku pri pracovnom režime vychýlenia a jeho chovanie v rámci rotácie zubovej spojky. 
Úvodná časť práce pozostáva zo súčasného stavu poznania zubových spojok a popisu problematiky rozloženia zaťaženia pri účinkoch uhlového vychýlenia, krútiaceho momentu a trenia. V následnej pasáži sú rozpísané tri možné prístupy k problému a to analytický, experimentálny a výpočtový. Práca neskôr ponúka popis a tvorbu dvoch rozdielnych výpočtových modelov, líšiacich sa v inej geometrii tvaru zuba na náboji aj puzdre spojky. Každá geometria bola vystavená rozdielnemu záťažovému momentu, vychýleniu náboja, či rotácii celej zubovej spojky ako celku. Hlavným sledovaným parametrom bol priebeh kontaktného tlaku v každom kroku, pri zmene stupňa naklonenia alebo rotácie modelu. V konečnom dôsledku sú predstavené 3 hlavné súbory výsledkov kontaktného tlaku na zuboch, v spojení s redukovaným napätím vykresleným na ozubených prstencoch. Nechýba vyvodenie výsledkov a vzájomné porovnanie každého záťažového stavu. Výpočtový prístup bol riešený pomocou MKP programu Ansys Workbench.

Klíčová slova:

Korunová zubová spojka, analýza zubového kontaktu, vychýlenie, rozloženie zaťaženia, deformačne-napäťová analýza, metóda konečných prvkov

Termín obhajoby

8.10.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaCznamka

Klasifikace

C

Průběh obhajoby

Študent zoznámil skúšobnú komisiu s náplňou a výsledkami svojej záverečnej práce. Následne na to zodpovedal otázky oponenta: Prosím o zhodnocení, zda se spojka při výpočtovém modelování nachází v pozici, při které je dosaženo maximálních hodnot napětí. - Zodpovedané. Prosím o porovnání dosažených výsledků (napětí i kontaktní tlak) obou zmíněných geometrií při stejných okrajových podmínkách. - Zodpovedané. Ďalej študent odpovedal na otázky od členov komisie: Čo je dôležité hodnotiť pri ozubení, vzhľadom na váš novo navrhnutý konštrukčný koncept? - Čiastočne zodpovedané. Dotaz na malú nezrovnalosť v obrázku v prezentácií. - Zodpovedané. K čomu navrhovaná spojka slúži? Kedy sa najčastejšie používajú zubové spojky v prevodovke, aké majú výhody? - Čiastočne zodpovedané. Pre aký stroj je určený navrhovaný koncept spojky? Akým typom budenia bude spojka zaťažovaná? - Čiastočne zodpovedané.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Fakulta strojního inženýrství

Ústav

Ústav automobilního a dopravního inženýrství

Studijní program

Strojní inženýrství (M2I-P)

Studijní obor

Automobilní a dopravní inženýrství (M-ADI)

Složení komise

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Novotný, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Kučera, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. (člen)
Ing. Radim Dundálek, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Diplomová práce pana Vondry je zaměřena na shromáždění informací v oblasti zubových spojek se zaměřením na numerickou simulaci napříč provozními podmínkami. Ke zpracování diplomové práce student přistupoval zodpovědně, pravidelně se účastnil konzultací, na které docházel připraven. Student postupoval dle logicky zvolených kroků, což se odráží i v úrovni zpracování celé práce. Práce je psána přehledně a čtivě. Práce je psána ve slovenském jazyce, a proto není hodnocena gramatika. Velmi pozitivně hodnotím vytvořené výpočtové modely. Zpracování výsledků je na dobré grafické úrovni, avšak v některých případech lze doporučit detailní pohledy. Pozitivně lze hodnotit snahu vyvozovat ze získaných informací závěry, avšak v některých případech by bylo vhodné je lépe formulovat. Při zpracování diplomové práce student prokázal schopnost aplikace nabytých znalostí pro řešení daného komplexního úkolu. Relevanci a množství použitých zdrojů považuji za dostatečnou. Cíle diplomové práce byly splněny, práci doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením velmi dobře/B.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Známka navržená vedoucím: B

Posudek oponenta
Ing. Aleš Prokop, Ph.D.

Diplomová práce pana Vondry je zaměřena na zubové spojky, které se využívají u kolejových vozidel. V první fázi je vyhotovena rešerše, kde se student přímo zabývá jednotlivými koncepcemi spojek. V rámci rešerše student prokázal, že se v praxi můžeme setkat s poškozeními, jež je však způsobeno dominantně nedostatečným mazáním. V rámci praktické části diplomové práce se již student věnuje výpočtovému modelu, přičemž vzhledem k jeho komplexnosti byl celý přístup nejprve řešen na částečném modelu a poté na celém modelu prstence. Tento přístup lze hodnotit velmi pozitivně, jelikož řešení celého prstence by bylo vzhledem k množství kontaktů časově velmi náročné. V rámci prezentace dosažených výsledků lze doporučit přidání detailních pohledů na kritická místa, která nejsou dostatečně vyobrazena. V práci bylo řešeno rozdílné zatížení na dvou geometriích, při prezentaci výsledků lze vytknout zobrazení výsledků v čase, jelikož se nejedná o analýzu řešenou v čase. Kromě výše zmíněných nedostatků je práce napsána na dobré úrovni. Z důvodu slovenského jazyka není hodnocena gramatika. Student v rámci zpracování prokázal, že je schopen aplikovat znalosti nabyté během předcházejícího studia na řešení daného komplexního problému. Práci doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis
Práce s literaturou včetně citací C

Známka navržená oponentem: C