DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.10(41).2.65-74
Study of the Accuracy Parameters of the Production of Gear Wheels for Hydraulic Gear Pumps Size 1
About the Authors
Kyryl Shcherbyna, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: kir2912s@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-1665-7686
Viktor Hodorodozha, post-graduate, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: , ORCID ID:
Andrii Kyrychenko, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: e-mail: amkyrychenko@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-4335-9588
Аnton Aparakin, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: anton.aparakin@gmail.com, RCID ID: 0000-0002-5847-7739
Abstract
The article presents the results of the study of the accuracy parameters of the manufacturing of gears for hydraulic gear pumps of group 1. The relevance of the work is due to the high requirements for the accuracy of the geometric parameters of the gears, which ensure the efficient operation of the pumps, minimising leakage and power losses.
The study considers the main errors that occur in the manufacture of gears, in particular deviations in profile, pitch, concentricity and side clearances. The influence of these errors on the hydromechanical parameters of the pumps, including efficiency, noise level and wear resistance, is analysed. Modern methods of accuracy control, such as optical and contact profilometry, have been used to provide a quantitative assessment of the accuracy parameters.
On the basis of the results obtained, recommendations for improving the technological processes of gear machining, including the optimisation of shaving and finishing, are proposed. The article also discusses the influence of heat treatment modes on the accuracy and stability of geometric parameters of gears. The analysis of the gear teeth of Group 1 gear pumps by chamfering shows that this method can significantly improve the accuracy of the geometric parameters of the teeth and the quality of their surface. This reduces the roughness of the profile, which has a positive effect on the contact life and performance characteristics of the parts. Shaving also helps to reduce the level of residual stress in the surface layer of the teeth, which increases their resistance to fracture during metal fatigue, especially under variable loads. As a result of the study, the following results were obtained: in fact, the 7th to 8th degree of accuracy according to DIN 3962 is achieved after chamfering. The greatest difference in the indicators is in the accumulated error of the steps and the radial runout of the gear ring.
The results of the study can be used to improve the efficiency and reliability of hydraulic gear pumps, which is important for the fields of mechanical engineering and hydraulic engineering.One of the important issues in the development of mechanical engineering is to improve the efficiency of the functional performance of various mechanisms, including hydraulic gear pumps and motors. Special attention should be paid to the following indicators.
Keywords
shovel, gearbox, gear, gear hydraulic pump, precision
Full Text:
PDF
References
1. Funktsionalnyi portret shesterennoi hidravlichnoi mashyny/ M. M. Pidhaietskyi, K.K. Shcherbyna et al. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky. 2023. № 8 (39) . P. 3–10. [in Ukrainian].
2. Aparakin, A. R. Modulno-parametrychnyi pryntsyp rozrobky proektiv shesterennykh hidravlichnykh mashyn / A. R. Aparakin // Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky : zb. nauk. pr. - Kropyvnytskyi : TsNTU, 2023. Vyp. 7(38). Ch. 2. P. 51-58. [in Ukrainian].
3. Matvієnko, O.O. (2005). Matematichna model' vtrat robochoї rіdini cherez radіal'nij zazor shesterennogo nasosa tipu NSH [Mathematical model of losses of the working fluid due to the radial clearance of the gear pump type NSh]. Zbіrnik naukovih prac' KNTU. Tekhnіka v sіl's'kogospodars'komu virobnictvі, galuzeve mashinobuduvannya, avtomatizacіya – Collected Works of Kirovohrad National Technical University. Machinery in Agricultural Production, Industry Machine Building, Automation, Issue 16, 235-240 [in Ukrainian].
4. Kuleshkov, Y.V., Krasota, М.V., Rudenko, Т.V., et al. (2022). Pіdvishhennja podachі shesterennih nasosіv zasobіv transportu ta sіl's'kogospodars'koyi tehnіki [Increasing the Supply of Gear Pumps for Vehicles and Agricultural Machinery]. Central'noukrayins'kij naukovij vіsnik. Tehnіchnі nauki - CentralUkraіnian National Technical University. Technikal sciences, Issue 4(36), Part. 1, 197–203 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).1.197-203 [in English].
5. Yu.V. Kulieshkov (2013) Pidvyshchennia tekhnichnoho rivnia shesterennoho nasosa na osnovi novykh fizychnykh i matematychnykh modelei robochoho protsesu podachy [Increasing the technical level of the gear pump on the basis of new physical and mathematical models of the working process of feeding]. Dysertatsiia na zdobuttia naukovoho stupenia doktora tekhnichnykh nauk, Kharkiv, 2013 442 p [in Ukrainian].
6. Kyrychenko A.M. (2023) Funktsionalnyi portret shesterennoho hidravlichnoho nasosu [Functional portrait of a gear hydraulic pump] / A.M. Kyrychenko, K.K. Shcherbyna, V.A. Hodorozha // Kompleksne zabezpechennia yakosti tekhnolohichnykh protsesiv ta system (KZIaTPS - 2023): Mater. KhIII mizhnar. nauk.-prakt. konf. (25-26 travn., 2023r., m. Chernihiv). Chernihiv: NU "Chernihivska politekhnika", 2023. T. 1. P. 288-289.
7. Yang Zhou, Bowen Che & Ci Yuan. (2018). The design and analysis of a high-speed circular arc gear pump journal bearing. Advances in Mechanical Engineering, 10(12), P.1–11. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814018819288 [in English].
8. Zardin, B., Natali, E. & Borghi, M. (2019). Evaluation of the Hydro-Mechanical Efficiency of External Gear Pumps. Energies, 12(2468). DOI: https://doi.org/10.3390/en12132468 [in English].
9. Fang Guo & Zongde Fang. (2018). Experimental and theoretical study of gear dynamical transmission characteristic considering measured manufacturing errors. Hindawi. Shock and Vibration. P. 1-20.DOI: https://doi.org/10.1155/2018/9645453 [in English].
10. Gear pump cavitation reduction (United States Patent № 7878781 B2). (2011) [in English].
11. Expert tools: veb-sait. URL: https://www.etum.in.ua/product-category/zuboobrobni-verstaty/page/1/ data zvernennia 20.01.2025
12. Carl-zeiss: veb-sait. URL https://www.zeiss.co.in/metrology/products/systems/coordinate-measuring-machines/bridge-type-cmms/contura-g2.html data zvernennia 20.01.2025
Citations
1. Функціональний портрет шестеренної гідравлічної машини / М. М. Підгаєцький, К.К. Щербина та ін. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2023. № 8 (39) . С. 3–10.
2. Апаракін А. Р. Модульно-параметричний принцип розробки проектів шестеренних гідравлічних машин. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. Кропивницький : ЦНТУ, 2023. Вип. 7(38). Ч. 2. С. 51-58.
3. Матвієнко О.О. Математична модель втрат робочої рідини через радіальний зазор шестеренного насоса типу НШ. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація: зб. наук. праць КНТУ. 2005. Вип. 16. С. 235-240.
4. Підвищення подачі шестеренних насосів засобів транспорту та сільськогосподарської техніки / Кулєшков Ю. В. та ін. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2022. Вип. 4 (36).Ч. 1. С. 197–203. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).1.197-203
5. Кулєшков Ю. В. Підвищення технічного рівня шестеренного насоса на основі нових фізичних і математичних моделей робочого процесу подачі : дис. д-ра техн. наук : 05.05.17. Харків, 2013. 442 с.
6. Кириченко А.М. Функціональний портрет шестеренного гідравлічного насосу / А.М. Кириченко, К.К. Щербина, В.А. Годорожа // Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС - 2023): Матер. ХІІІ міжнар. наук.-практ. конф. (25-26 травн., 2023р., м. Чернігів). – Чернігів: НУ "Чернігівська політехніка", 2023. Т. 1. С. 288-289.
7. Yang Zhou, Bowen Che, Ci Yuan. The design and analysis of a high-speed circular arc gear pump journal bearing. Advances in Mechanical Engineering. 2018. Vol. 10(12) P. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814018819288.
8. Zardin B, Natali E, Borghi M. Evaluation of the Hydro-Mechanical Efficiency of External Gear Pumps. Energies. 2019. Vol. 12(2468). DOI: https://doi.org/10.3390/en12132468.
9. Fang Guo, Zongde Fang, Experimental and theoretical study of gear dynamical transmission characteristic considering measured manufacturing errors. Hindawi. Shock and Vibration. 2018. P. 1-20. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/9645453.
10. Gear pump cavitation reduction : пат. 7878781 B2 United States : МПК FOIC 2L/00. № 12/001,279 ; заявл. 11.12.2007 ; опубл. 01.02.2011.
11. Expert tools: веб-сайт. URL: https://www.etum.in.ua/product-category/zuboobrobni-verstaty/page/1/ дата звернення 20.01.2025
12. Carl-zeiss: веб-сайт. URL https://www.zeiss.co.in/metrology/products/systems/coordinate-measuring-machines/bridge-type-cmms/contura-g2.html дата звернення 20.01.2025
Copyright (c) 2024 Kyryl Shcherbyna, Viktor Hodorodozha, Andrii Kyrychenko, Аnton Aparakin
Study of the Accuracy Parameters of the Production of Gear Wheels for Hydraulic Gear Pumps Size 1
About the Authors
Kyryl Shcherbyna, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: kir2912s@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-1665-7686
Viktor Hodorodozha, post-graduate, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: , ORCID ID:
Andrii Kyrychenko, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: e-mail: amkyrychenko@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-4335-9588
Аnton Aparakin, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: anton.aparakin@gmail.com, RCID ID: 0000-0002-5847-7739
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Funktsionalnyi portret shesterennoi hidravlichnoi mashyny/ M. M. Pidhaietskyi, K.K. Shcherbyna et al. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky. 2023. № 8 (39) . P. 3–10. [in Ukrainian].
2. Aparakin, A. R. Modulno-parametrychnyi pryntsyp rozrobky proektiv shesterennykh hidravlichnykh mashyn / A. R. Aparakin // Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky : zb. nauk. pr. - Kropyvnytskyi : TsNTU, 2023. Vyp. 7(38). Ch. 2. P. 51-58. [in Ukrainian].
3. Matvієnko, O.O. (2005). Matematichna model' vtrat robochoї rіdini cherez radіal'nij zazor shesterennogo nasosa tipu NSH [Mathematical model of losses of the working fluid due to the radial clearance of the gear pump type NSh]. Zbіrnik naukovih prac' KNTU. Tekhnіka v sіl's'kogospodars'komu virobnictvі, galuzeve mashinobuduvannya, avtomatizacіya – Collected Works of Kirovohrad National Technical University. Machinery in Agricultural Production, Industry Machine Building, Automation, Issue 16, 235-240 [in Ukrainian].
4. Kuleshkov, Y.V., Krasota, М.V., Rudenko, Т.V., et al. (2022). Pіdvishhennja podachі shesterennih nasosіv zasobіv transportu ta sіl's'kogospodars'koyi tehnіki [Increasing the Supply of Gear Pumps for Vehicles and Agricultural Machinery]. Central'noukrayins'kij naukovij vіsnik. Tehnіchnі nauki - CentralUkraіnian National Technical University. Technikal sciences, Issue 4(36), Part. 1, 197–203 [in Ukrainian]. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).1.197-203 [in English].
5. Yu.V. Kulieshkov (2013) Pidvyshchennia tekhnichnoho rivnia shesterennoho nasosa na osnovi novykh fizychnykh i matematychnykh modelei robochoho protsesu podachy [Increasing the technical level of the gear pump on the basis of new physical and mathematical models of the working process of feeding]. Dysertatsiia na zdobuttia naukovoho stupenia doktora tekhnichnykh nauk, Kharkiv, 2013 442 p [in Ukrainian].
6. Kyrychenko A.M. (2023) Funktsionalnyi portret shesterennoho hidravlichnoho nasosu [Functional portrait of a gear hydraulic pump] / A.M. Kyrychenko, K.K. Shcherbyna, V.A. Hodorozha // Kompleksne zabezpechennia yakosti tekhnolohichnykh protsesiv ta system (KZIaTPS - 2023): Mater. KhIII mizhnar. nauk.-prakt. konf. (25-26 travn., 2023r., m. Chernihiv). Chernihiv: NU "Chernihivska politekhnika", 2023. T. 1. P. 288-289.
7. Yang Zhou, Bowen Che & Ci Yuan. (2018). The design and analysis of a high-speed circular arc gear pump journal bearing. Advances in Mechanical Engineering, 10(12), P.1–11. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814018819288 [in English].
8. Zardin, B., Natali, E. & Borghi, M. (2019). Evaluation of the Hydro-Mechanical Efficiency of External Gear Pumps. Energies, 12(2468). DOI: https://doi.org/10.3390/en12132468 [in English].
9. Fang Guo & Zongde Fang. (2018). Experimental and theoretical study of gear dynamical transmission characteristic considering measured manufacturing errors. Hindawi. Shock and Vibration. P. 1-20.DOI: https://doi.org/10.1155/2018/9645453 [in English].
10. Gear pump cavitation reduction (United States Patent № 7878781 B2). (2011) [in English].
11. Expert tools: veb-sait. URL: https://www.etum.in.ua/product-category/zuboobrobni-verstaty/page/1/ data zvernennia 20.01.2025
12. Carl-zeiss: veb-sait. URL https://www.zeiss.co.in/metrology/products/systems/coordinate-measuring-machines/bridge-type-cmms/contura-g2.html data zvernennia 20.01.2025
Citations
1. Функціональний портрет шестеренної гідравлічної машини / М. М. Підгаєцький, К.К. Щербина та ін. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2023. № 8 (39) . С. 3–10.
2. Апаракін А. Р. Модульно-параметричний принцип розробки проектів шестеренних гідравлічних машин. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. Кропивницький : ЦНТУ, 2023. Вип. 7(38). Ч. 2. С. 51-58.
3. Матвієнко О.О. Математична модель втрат робочої рідини через радіальний зазор шестеренного насоса типу НШ. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація: зб. наук. праць КНТУ. 2005. Вип. 16. С. 235-240.
4. Підвищення подачі шестеренних насосів засобів транспорту та сільськогосподарської техніки / Кулєшков Ю. В. та ін. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2022. Вип. 4 (36).Ч. 1. С. 197–203. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).1.197-203
5. Кулєшков Ю. В. Підвищення технічного рівня шестеренного насоса на основі нових фізичних і математичних моделей робочого процесу подачі : дис. д-ра техн. наук : 05.05.17. Харків, 2013. 442 с.
6. Кириченко А.М. Функціональний портрет шестеренного гідравлічного насосу / А.М. Кириченко, К.К. Щербина, В.А. Годорожа // Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС - 2023): Матер. ХІІІ міжнар. наук.-практ. конф. (25-26 травн., 2023р., м. Чернігів). – Чернігів: НУ "Чернігівська політехніка", 2023. Т. 1. С. 288-289.
7. Yang Zhou, Bowen Che, Ci Yuan. The design and analysis of a high-speed circular arc gear pump journal bearing. Advances in Mechanical Engineering. 2018. Vol. 10(12) P. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814018819288.
8. Zardin B, Natali E, Borghi M. Evaluation of the Hydro-Mechanical Efficiency of External Gear Pumps. Energies. 2019. Vol. 12(2468). DOI: https://doi.org/10.3390/en12132468.
9. Fang Guo, Zongde Fang, Experimental and theoretical study of gear dynamical transmission characteristic considering measured manufacturing errors. Hindawi. Shock and Vibration. 2018. P. 1-20. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/9645453.
10. Gear pump cavitation reduction : пат. 7878781 B2 United States : МПК FOIC 2L/00. № 12/001,279 ; заявл. 11.12.2007 ; опубл. 01.02.2011.
11. Expert tools: веб-сайт. URL: https://www.etum.in.ua/product-category/zuboobrobni-verstaty/page/1/ дата звернення 20.01.2025
12. Carl-zeiss: веб-сайт. URL https://www.zeiss.co.in/metrology/products/systems/coordinate-measuring-machines/bridge-type-cmms/contura-g2.html дата звернення 20.01.2025