Assessing the energy efficiency of gear oils via the FZG test machine

Energy efficient lubricants are becoming increasingly popular. This is due to a global increase in environmental awareness combined with the potential of reducing operating costs. A new test method of evaluating the energy efficiency of gear oils has been described in this report. The method involves measuring the power required by an FZG test rig to run while using a particular test lubricant. For each oil that was being evaluated, the rig was run for 10 minutes at a load stage of 10. Six extreme pressure (EP) industrial gear oils of mineral base were tested. The difference in power requirements between the best and the worst performing oils was 2.77 and 3.24 kW, respectively. This equates to a 14.6% reduction in power, a significant amount if considered in relation to a high powered industrial machine. The oils of superior performance were noticed to run at reduced temperatures. They were also more expensive than the other products of lesser performance.

Modelo térmico de una máquina FZG de pruebas de engranajes

Un modelo térmico de una caja de engranajes brinda la oportunidad de realizar un estudio más profundo sobre el calor disipado, relacionado con la pérdida de rendimiento en la transmisión por engranajes, hasta ahora sólo conocido indirectamente a través de ciertos ensayos. Un programa basado en un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias fue desarrollado en MATLAB para hacer el modelado térmico de una caja de ensayos de engranajes FZG. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento del equipo, como son el nivel de precarga aplicada a los engranajes, el nivel de aceite usado en lubricación por barbotaje, la velocidad de la rueda y el tipo de acabado de los engranajes, se obtendrá distintos resultados. El modelo está basado en una red térmica en la cual cada nodo representa un elemento del equipo. Con las resistencias térmicas, los valores de las pérdidas de potencia (generadores de calor) y la inercia térmica de cada elemento, la evolución de la temperatura en el tiempo fue obtenida aplicando el primer principio de la termodinámica a cada nodo en cada instante de tiempo. Gracias a esto, la transferencia de calor entre los distintos elementos, las pérdidas de potencia, las resistencias térmicas y otros posibles parámetros (ratio del calor transmitido de las ruedas al aceite sobre las pérdidas por fricción) fueron también estimados en cada instante de tiempo en forma de matrices o vectores. Los resultados muestran una amplia capacidad y versatilidad del programa en términos de análisis térmico: el sentido y magnitud del flujo calorífico, herramientas visuales como la animación de la red térmica y de los elementos de la caja conforme se va calentando y la posibilidad de análisis térmico para diferentes condiciones de funcionamiento con sólo cambiar ciertas variables en el programa. Con estas funciones es posible dar un enfoque y abordar el estudio de la mínima cantidad de lubricante necesaria y otras maneras de amortiguar el sobrecalentamiento, además de conocer la temperatura de contacto entre engranajes. Esta temperatura, que es imposible de determinar experimentalmente, supondría un gran avance para tratar el desgaste superficial de engranajes.

Low-loss austempered ductile iron gears: experimental evaluation comparing materials and lubricants

An experimental study to evaluate the power dissipation of gears was performed. Three low-loss gear models were manufactured using standard 20° pressure angle tools. Austempered ductile iron (ADI) and 20MnCr5 carburized steel gears were tested in an FZG gear test machine using mineral, ester and polyalphaolephine (PAO)-based oils. The results compare power dissipation, the influence of different tooth flank geometries, materials and lubricants. This work concludes that conventional power-transmission gears can be replaced by these improved and more efficient low–loss models, which can be produced using common tools and that steel gears can be successfully replaced by austempered ductile iron gears.

Propuesta de una norma cubana sobre pruebas para evaluar el comportamiento relativo a scuffing de lubricantes en las ruedas dentadas, a partir de la adopciòn de la norma ISO 14635-1, 2000

Studio della prova FZG svolta per misurare il comportamento degli olii utilizzati per la lubrificazione di ruote dentate, relativamente alla loro efficienza contro il verificarsi di scuffing, puntando all'ottenimento di una proposta di norma basata sullo studio della ISO 14635-1:2000.