تحقیق در مورد کالیبراسیون و تعادل قطعات مکانیکی

بخشی از مقاله

کالیبراسیون و تعادل قطعات مکانیکی

کالیبراسیون مطابقت با استاندارد را تعیین می‌کند. کالیبراسیون اندازه‌گیری و تعیین صحت وسیله اندازه‌گیری در مطابقت با مرجع تایید شده می‌باشد.
هدف کالیبراسیون ایجاد نظامی موثر به منظور کنترل صحت و دقت پارامترهای مترولوژیکی دستگاه‌های آزمون و وسایل اندازه‌گیری و کلیه تجهیزاتی است که عملکرد آنها بر کیفیت فرایند تاثیرگذار می‌باشد. این کار به منظور اطمینان از تطابق اندازه گیری‌های انجام شده با استانداردهای جهانی مورد استفاده قرار میگیرد.

تعریف دقیق کالیبراسیون در استاندارد ملی ایران به شماره ۴۷۲۳ آمده است.
کالیبراسیون و تعادل قطعات مکانیکی
1-ارزیابی استحکام استاتیکی و صحه‌گذاری يك سازه به کمک تحلیل‌های تئوری-تجربی تنش و کرنش
براي انجام اين پروژه، موارد ذيل انجام گرديده است :

1- طرح‏ريزي (طراحي) آزمايش
2- اخذ اطلاعات موردنياز ثبت‏ داده ‏ها، انجام تصحيحات مورد لزوم
3- انجام تحليل نرم ‏افزاري

4- انتخاب دستگاهها، نصب گيج‏ها، انجام آزمايشات،
5- پردازش و تفسير نتايج
6- نتيجه‏ گيري نهايي

هدف نهايي از انجام اين پروژه، تعيين تنش‏ها و كرنش‏هاي ناشي از اعمال بارهاي وارده به سازه مذكور، در مقاطع بحراني با دقت قابل قبول مي‏باشد.با توجه به حساسيت اين پروژه و نبود تجربه قبلي در اين خصوص، نهايت سعي در جمع‏آوري اطلاعات موردنياز از منابع مختلف، مخصوصاً اينترنت گرديده كه فهرست آنها در بخش مراجع گزارش مويد اين گفتار مي‏باشد. مدت زمان زيادي از انجام پروژه صرف يافتن دلايل اختلاف نتايج نرم‏افزار و آزمايشات گرديد. خوشبختانه پس از تلاش بسيار، اين دلايل مشخص گرديد و با انجام تغييرات مربوطه، توافق بسيار خوبي از نتايج هر دو روش به دست آمده است. نهايتاً با توجه به مقدار كرنش‌ها و تنشهاي استخراج شده از هر دو روش، استحكام استاتيكي اين سازه در حد قابل قبولي تأييد گرديد.

با توجه به توضيحات قبل، گل كرنش‏سنج FRA-5-17-3LT از نوع انباشته با مشخصات ذيل از شركت ژاپني TML انتخاب و خريداري گرديد :
الف) ابعاد : 1- طول گيج 5 mm 2- عرض گيج 1.9 mm -3- قطر نگهدارنده 12 mm
ب) مشخصات الكتريكي:

1- مقاومت گيج 119.5 ?.5Ω
2- ضريب گيج‏ها 1,2,3=2.12 ?1%
3- نسبت حساسيت عرضي0.1%
ج) مشخصات سيمها : سه سيم از نوع PVC با سطح مقطع .08 mm2 و مقاومت طول واحد 0.44 Ω/m و طول كل 3m براي هر سيم

شكل: شماره گذاري شبكه‏هاي گيج
د) شماره گذاري شبكه گيج‏ها : طبق شكل فوق
ه) شرايط آزمايش گيج: دماي 25 oC و رطوبت 50% RH
جهت نصب گل كرنش‏سنج‏هاي مذكور، چسب سازگار با آن، يعني چسب CN با دماي پخت، دماي اتاق و محدوده دمايي ?20 ~ +80 oC ، انتخاب و خريداري گرديده است.

موارد ذيل براي نصب كرنش ‏سنج و اتصال سيم‏هاي رابط استفاده گردیده است
كرنش‏سنج ـ چسب مربوطه ـ ترمينالهاي رابط ـ قطعه مورد آزمايش ـ محلولهاي چربي‏زدا و خنثي كننده ـ دستمال براي مصارف صنعتي[1] ـ هويه ـ لحيم ـ كاغذ سمباده ( 120 ? 320 ) ـ قلم علامت‏گذاري ـ خط‏كش[2] ـ موچين ـ سيم‏هاي رابط ـ‌ برگه پلي‏اتيلني ـ منگنه‏كش[3]

علاوه بر موارد فوق، وسايل و لوازم ذكر شده در مراجع ديگر كه فهرست آنها در ذيل تصوير ( 1‌ ) ارائه گرديده نيز، مورد استفاده قرار گرفته است.
تصوير (1) : بخشي از وسايل و لوازم استفاده شده براي آماده سازي و نصب گيج‏ها
1-‏ خط‏كش‏هاي ساخته شده از جنس پلاستيك فشرده براي سطوح خميده لوله‏هاي سازه

2- دستكش پلاستيكي ( جراحي ) براي حفاظت دست از تماس مستقيم با چسب نصب
3- ذره بين و يا عينك ذره‏بيني براي بازبيني كيفيت نصب گيج‏ها
2-تحلیل سازه شاسی خودروی مینی‌بوس

در خودروهاي سنگين و نيمه سنگين وجود شاسي الزامي است. اين امر به دليل وزن سنگين و نيروهاي وارد شده به سيستم تعليق است. عمدتاً در چنين خودروهايي از شاسي هاي نردباني استفاده مي شود. شاسي عموماً از دو جهت در رفتار خودرو تأثير مي گذارد: اول اينكه در صورت طراحي نامناسب اعضاي عرضي شاسي ارتعاشات اجزاء نصب شده روي شاسي از جمله اتاق خودرو به صورت مناسب ميرا نمي شود. دوم آنكه انعطاف پذيري شاسي باعث انتقال مناسب و پخش تنشهاي ناشي از تغيير شكل هاي اجباري شاسي است.

هدف پروژه: انجام تحليل اجزلء محدود براي تعيين محل و نوع اعضاي عرضي و طراحي انعطاف لازم براي يك شاسي نمونه خودروي نيمه سنگين.
در اين پروژه ضمن بررسي شاسي خودروي موجود از نظر ديدگاههاي طراحي از جمله ارتعاشات شاسي، ... عيوب آن تعيين و پيشنهادهايي براي بهتر شدن رفتار آن ارائه گرديد.

3- تحلیل کمانش پوسته‌های مدور ( مخروطی-استوانه‌ای-کروی ) تحت فشار هیدرواستاتیک
در اين تحقيق براي حل مساله فروريزش[1] درپوسته هاي جدار نازك متقارن محوري تقويت شده كه به صورت كمانش الاستيك[2] رخ ميدهد، بر اساس روشهاي كلاسيك, معادلات غير خطي تعادل و معادلات خطي پايداري استخراج شده و براي حالات خاص‌تر پوسته‌هاي استوانه‌اي, مخروطي و نيم كروي استفاده گرديده‌اند. تمامي اين معادلات براي پوسته‌هاي كامل[3] بوده و تاثير عيوب اوليه[4] در نظر گرفته نشده است. با استفاده از فرمول بندي‌هاي بدست آمده از روش اجزاء محدود, برنامه‌هاي رايانه‌اي براي محاسبه بار كمانش پوسته‌هاي مختلف نوشته شده است. توانايي اين برنامه‌ها با راه حلهاي ارائه شده در مراجع مختلف و نرم افزار مقايسه گرديده و مزيت نسبي آنها تاييد شده است.

ضرورت تحقيق: تنوع وگستردگي استفاده ازپوسته‌ها در زمينه‌هاي مختلف مهندسي نياز به مطالعه دقيقتر رفتار آنها را سبب ميشود. در ميان رفتارهاي مختلف پوسته‌ها, پديده كمانش از مهمترين آنها ميباشد.شكل(1) انواع مهم خرابيها, براي پوسته يك زيردريايي را نشان ميدهد.

بررسي پديده كمانش :اگر به پوسته نيروي فشاري اندكي وارد شود,پوسته تغيير شكل غير محسوسي مي‏يابد. در صورت افزايش مقدار نيرو نيز, اين تغيير شكلها غير محسوس هستند. لحظه‏اي فرا ميرسد كه به ازاء اندكي افزايش نيرو, تغيير شكل قابل ملاحظه‌اي در پوسته رخ ميدهد. اين حالت را كمانش پوسته مي‌نامند. در تحليل استاتيكي پوسته‌هاي كامل دو پديده‌اي كه عمدتأ كمانش ناميده ميشوند عبارتند از, فروريزش در نقطه حداكثر نمودار بار-تغييرمكان انتهاي پوسته و كمانش دوگانگي[5] . اين دو ناپايداري در شكل(2) نشان داده شده است.

تاريخچه: تحقيق بر روي مساله پايداري پوسته هاي استوانه‌اي با آزمايشات فايربيرن (W.Fairbeirn) در سال 1858 برروي ناپايداري لوله‌هاي تحت فشار خارجي يكنواخت آغاز گرديد. روش اجزاء محدود به عنوان يك راه حل عددي براي تحليل كمانش پوسته‌هاي تقويت شده و تقويت نشده اولين بار توسط ناوارانتا (Navaranta ) , پين (Pain ) و ويتمر ( Witmer ) بكار گرفته شد. بعدها مشخص گرديد كه براي فشار هيدرواستاتيك، روش اجزاء‌ ‌‌‌محدود با در نظر گرفتن تحليل دقيق تنش‌‌‌هاي پيش‌كمانش, فشار كمانش بزرگتري نسبت به استفاده از تنش‌هاي پيش‌كمانش حاصل از تحليل غشايي بدست مي‌دهد. در مطالعات جديدتر, سوبيا (Subbiah) و ناتارجان (Natarajan) پايداري و مشخصه‌هاي غير خطي پوسته‌هاي استوانه‌اي تقويت شده را بررسي كرده‌اند.

شكل1- انواع مهم خرابيها براي بدنه يك زيردريايي


SLA
این روش اولین باردرسال 1998 توسط شرکت 3D معرفی شد. سیستم مربوطه دارای یک برنامه نرم افزاری به نام Slicer می باشد که لایه هایی به ضخامت 127, 0 تا 0,005 میلیمتررا تولید می کند. دستگاه SLA شامل یک حمام photo Polymer پلیمرحساس به نور شدید است که هنگام برخورد لیزرجامد می شود, سیستم های مکانیکی دراین دستگاه حرکت لیزردرصفحه y ,x و محور Z را برای ساخت لایه ها امکان پذیر می کند.در این فرآیند از طریق تابانیدن پرتو لیزری به سطح مقطع ترسیم شده قطعه در حال ساخت(سطح پلیمر مایع), آن لایه نازک از پلیمر مایع به حالت جامد درمی آید هرلایه توسط لیزرجامد می شود تا در

نهایت قطعه مورد نظر ایجاد شود حسن این روش اینست که قطعات توخالی و دارای هندسه بسیار پیچیده را می توان با آن تولید کرد. یکی از معایب این دستگاه این است که مدل ایجاد شده ترد و شکننده است و تحمل نیروی زیاد را ندارد و اینکه قطعه نمونه ایجاد شده از مواد اصلی قطعه نهایی نمی باشد. قیمت دستگاه بسته به ابعاد مدل $100-$450است. از طرف دیگرمدل ایجاد شده به دلیل اینکه لایه به لایه ایجاد می شود سطوح صاف ایجاد نمی کند بلکه پله پله می شود که درمرحله بعد عملیات پرداخت کاری باید روی آ ن انجام گیرد. مدل ایجاد شده را می توان به عنوان مدل اصلی در قالب های پلاستیکی سیلیکونی

بکاربرد تا قطعه ای با سطح صاف و جنس اصلی داشته باشیم.به عبارتی در این سیستم , با بکارگیری تابش پرتوی از لیزر برروی پلیمر مذاب اولین لایه مدل فیزیکی سه بعدی از جنس مواد پلیمری ساخته می شود . مدل های ساخته شده در مراحل بعد قابلیت چسب کاری, سنگ زنی, سوهان کاری, پولیش کاری و پوشش های رزینی را دارند به همین دلیل احساس واقعی از حجم و شکل هندسی قطعه به طراح می دهند.علاوه بر این مدل فوق را می توان در مجموعه مونتاﮋی مورد بررسی و آزمون و ارزیابی قرار داد.یک دستگاه استریولیتوگرافی از داده های مدلCAD که به سطو ح مقطع خیلی باریک قاچ بندی شده اند

استفاده می کند . منبع لیزرانرﮋی پایین هلیوم- کادمیوم تولید می کند که در بالای سطح یک پاتیل رزین فتوپلیمر به وسیله یک سیستم نوری که دارای آینه های دینامیک می باشد و یه وسیله کامپیوترکنترل می شود حرکت داده می شود وبه نقاط مورد نظرتابانده می شود ولیزرمایع فتوپلیمررا به حالت جامد در می آورد. بدین ترتیب سطح مقطع چاپ شده با دقت بالائی سخت می گردد وسپس یک سیستم بالا بر عمودی,لایه شکل گرفته جدید را پایین می آورد به طوری که به ضخامت یک لایه پایین ترازسطح رزین قراربگیرد سطوح مقطع هر کدام به صورت مسلسل وار تولید شده و به لایه پایین ترازخود می چسبد وجسم لایه به

لایه تولید می شود لذا دراین روش شکل قطعه از پایین به بالا ساخته می شود. پس ازاینکه آخرین لابه ساخته شد, قطعه از دستگاهSLA برداشته می شود و برای کامل شدن فرآیند پلیمریزاسیون, تحت نور ماوراء بنفش (UV )با شدت بالا قرارمی گیرد. وسپس مراحل کار روی قطعه به وسیله روش هایی مانند سمباده زدن,ماسه زنی, نقاشی یا رنگ زنی پرداخت انجام خواهند شد.

مراحل فرآیند استریولیتو گرافی SLA
تهیه مدل
همانطور که مشاهده می شود اولین قدم طراحی و آماده سازی مدل توپرقطعه (Solid Model )با استفاده از یک نرم افزار CADمی باشد. البته مدل مورد نیاز می توانه در بعضی موارد مدل سطح هم باشد, اما به دلیل نیاز قطعات پیچیده به مختصات دقیق سه بعدی ,مدل توپر ترجیح داده می شود . چون برای سیستم SLAباید مفاهیم و اضحی از مرزها وسطوح جسم ارائه گردد بنابراین مدل باید داخل, خارج, و مرزهای جسم را مشخص نماید واضح است که هر چه دقت ساخت مدل کامپیوتری بالاترباشدSLA نمونه ای با دقت ترارائه خواهد داد.دراین راستا نرم افزارهای زیادی ساخت و طراحی مدل های توپرراانجام می

دهند.همانطور که می دانیم درسیستمCADسطوح منحنی به وسیله تعداد زیادی ازچند ضلعی ها ویا پخ ها جهت کاهش زمان تقریب زده می شوند و هرچه تعداد چند ضلعی ها زیاد ترباشد سطح تقریبا صاف ترخواهد بود ولی زمان ساخت آن افزایش می یابد. در این مرحله,با تهیه مدل رایانه ای , اطلاعات موجودبه داده هایی از مقاطع منفرد,تفکیک کی گردد با استفاده ازهمین داده ها در تکنیک نمونه سازی سریع مدل به صورت لایه لایه ساخته می شود از طرفی داده های فوق را می توان از هر نوع نرم افزارCADاستخراج نمود .