بخشی از مقاله
چکیده
سرند ارتعاشی به طور وسیعی در صنعت برای دانهبندی توده مواد استفاده میشود و قابلیت اطمینان در طراحی و ساخت آنیک معیار کلیدی برای تضمین تداوم فرآیند تولید در صنایع معدنی است. بدین منظور یکی از اصول مهم، توجه به تغییرات تصادفی وعدم قطعیت میباشد. ازاین رو موازنه صحیح بین اهداف موردنظر تحت عدم قطعیت ها، نیازمند استفاده از روش های آماری میباشد. سرند موردمطالعه یک نوع سرند ارتعاشی مورداستفاده مجتمع مس سرچشمه کرمان باقدرت موتور 50 اسب بخار و 1500 دور بر دقیقه است. این سرندها در کانهآرایی مواد معدنی کاربرد دارند و دارای محور خارج از مرکز با چهار یاتاقان می باشند. عملیات سرند کردن توسط چرخش محور و طرح بادامک استوانه ای خارج مرکز آن صورت میگیرد . یکی از دلایل عمده شکست در اجزای مکانیکی دارای بار و ارتعاش مکانیکی، پدیده خستگی است. کاهش آسیبهای ناشی از پدیده خستگی و سطح تنش در قطعات اصلی مانند این محور خارج از مرکز موجب بهبود قابل ملاحظه ای در معیارهای قابلیت اطمینان و دسترس پذیری دستگاه این ماشین صنعتی، میگردد.
برای ارزی ابی ابتدا اجزای آسیب پذیر با روش تجزیه وتحلیل حالات خرابی و آثار آن شناسایی میشوند . ارزیابی قابلیت اطمینان در این تحقی ق بر اساس تئوری تداخل با در نظر گرفتن تغییرپذیری اتفاقی پارامترها در محدوده تلرانسی مربوط برای این جزء اساسی و آسیبپذیر انجام میشود. در این روش مدل سازی، مشخصات ابعادی و خواص مکانیکی شامل تنش تسلیم استحکام خستگی مدول الاستیسیته و... نیروها و مکان های وارده به صورت پارامتری برای به دست آوردن میزان پراکندگی پارامترهای خروجی، احتمال شکست و تاثیر پارامترهای طرح انجام میشود. بر اساس تئوریهای خستگی و رهیافت های طراحی مربوط - سادربرگ، گربر و... - ارزیابی قابلیت اطمینان به روش عددی در محیط ANSYS Workbench - Probablistic Design برمبنای شبیه سازی مونت کارلو صورت گرفته و در ادامه به منظور بهبود طرح و پارامترهای طراحی، سهم تأثیرگذاری هر یک اندازه گیری شده و حساسیت شاخص های قابلیت اطمینان نسبت به آن ها سنجیده میشود. توصیه هایی جهت عمر مفید طولانیتر برای اجزای اصلی و آسیب پذیر سرند ارتعاشی مانند محور خارج از مرکز و ایمنی بیشتر از دستاوردهای مهم این تحقیق میباشد.
واژههای کلیدی
عدم قطعیت، تحلیل آماری، قابلیت اطمینان، خستگی، سرند ارتعاشی
مقدمه
سرند موردمطالعه در این مقاله، سرند ارتعاشی میباشد. در این نوع سرند، ارتعاشی با دامنه و فرکانس مشخص به سرند واردشده و توده مواد جامد حرکت کرده وبر اساس بزرگی ابعاد، دانه بندی مواد انجام می شود . سطح سرند نسبت به دانه های روی آنیک حرکت نسبی دارد که جابهجا شدن و باز شدن دانهها را از یکدیگر ممکن میسازد. آنچه در مورد سرندها قابلتوجه است مکانیزم شکست خستگی است. لذا استفاده از بهترین نوع طراحی و ماده، طول عمر مفید دستگاه را افزایش خواهد داد. عملیات سرند کردن توسط چرخش محور و طرح بادامک استوانه ای خارج مرکز آن صورت میگیرد. در این سرندها، محور محرّک ارتعاشات از بین دولایه صفحات سرند عبور کرده و بااتصال به صفحات جانبی سرند مهار می شود و برای عملکرد تحت بارگذاری دینامیکی قرار میگیرد.
در شکل 1 نمایی از مقطع مجموعه محور و بادامک نشان داده شده است. محور اصلی سرند از دو قسمت خارج از مرکز در دو طرف تشکیل شده است که یکی از خارج از مرکزها در نشیمنگاه یاتاقان محل صفحات جانبی میباشد و خارج از مرکز دیگر در قسمت نشیمنگاه یاتاقان بازو قرار دارد به عبارتی درمجموع از چهار یاتاقان استفاده شده است. محفظه ی اطاق سرند متصل به دو یاتاقان سوار بر محور، در قسمت خارج از مرکز میباشد که با دوران محور یاتاقان متصل به آن و به موجب آن محفظهی اطاق سرند حرکت جابجایی و دورانی خواهد داشت. محور توسط موتور الکتریکی متصل به آن دوران میکند. و استوانه دوّار خارج از مرکز آن با تکیه بر یاتاقان متصل به محفظهی سرند، با گردش موتور باعث حرکت هارمونیک ارتعاشی محفظه شده و عمل
سرند انجام میشود. محفظهی سرند به وسیلهی بازوهایی که در دو طرف آن وجود دارد بر روی لاستیک هایی ایزوله شده است. این لاستیکها ارتعاشات نابالانس احتمالی را که به محفظه وارد میشود را کاهش میدهد. شکل 2 مدلی از این سرند و اجزای آن را نشان میدهد.
تجزیهوتحلیل حالات خرابی و آثار آن1
ازآنجاییکه دستگاه سرند ارتعاشی امور تغلیظ کارخانه مس سرچشمه دارای آمار خرابی بالا و موقعیت گلوگاهی در فرآیند تولید بوده ارزیابی کیفی ریسک و بررسی ازنظر ایمنی و اقتصادی حائز اهمیت است. بدین منظور برای رفع این چالش یکی از اصول مهم، اجرای تدابیری برای شناسایی، کنترل حالات و اثرات خرابیهای بالقوه در این سیستم میباشد. برای اجرا و دستیابی به اهداف، روش سیستماتیک تجزیه وتحلیل حالات خرابی و آثار آن متکی بر قانو - پِیشگیری قبل از وقوع - استفاده میشود. این روش یک ابزار نظام یافته بر پایه کار گروهی است که در تعریف، شناسایی، ارزیابی، پیشگیری، حذف یا کنترل حالات، علل و اثرات خرابی های بالقوه در یک سیستم، فرایند، طرح یا خدمت به کار گرفته می شود و در مرحله آخر اقدامات اصلاحی به منظور کاهش ریسک پیشنهاد میگردد.
قطعات و زیر سیستم های موردبررسی جهت انجام تجزیهوتحلیل حالات خرابی و آثار آن دستگاه سرند اولیه امور تغلیظ مس سرچشمه تفکیک شده و پس از انجام ارزیابی، بزرگی شاخص خطر تهدیدهای بالقوه کلیه اجزا ذر اثر علل مختلف - عدد اولویت ریسک - 2 محاسبه میشود . این روش تحلیل میتواند به شناسایی و اولویتبندی خرابیها و اثرات آن کمک کند. خطر یا زیان یک خرابی و آثار آن به سه شاخص بستگی دارد:
1. شاخص شدت پیامد:3 بیانگر سنجش وخامت و خسارت ناشی از خرابی - با بزرگی 1 تا . - 10
2. شاخص احتمال وقوع:4 بیانگر احتمال یا شمارش نسبی تعداد خرابیها - با بزرگی 1 تا . - 10
3. شاخص امکان کشف:5 بیانگر احتمال کشف خرابی قبل از آنکه آثار وقوع آن مشخص شود - با بزرگی 1 تا . - 10
عدد اولویت ریسک برابر است با حاصل ضرب سه شاخص فوق و بزرگی آن بین مقادیر حدّی 1 تا 1000 میباشد. پس از انجام ارزیابی، میزان اهمیت هر ریسک حالات بالقوه خرابی قطعات وزیر سیستم ها محاسبه می شود. عدد اولویت ریسک به عنوان شاخصی برای طبقه بندی خرابیها و انجام اقدام اصلاحی و پیشگیرانه موردنظر میباشد. هرچه عدد اولویت ریسک بالاتر باشد اهمیت بیشتری به لحاظ ضرورت تحلیل جامع تر و یافته و اولویت بیشتری جهت تخصیص منابع در رفع آن مییابد و لذا کارگروه بایستی تمرکز کاری بیشتری بر این نوع از حالات خرابی داشته باشد. برخی از اجزای مهم سرند ارتعاشی موردبررسی برای انجام تجزیه وتحلیل با توجه وظایف، عملکردها و استانداردهای اجرایی تجهیزات مطابق زیر میباشد:
· شاسی
· صفحات جانبی
· مجموعه محور - شامل محور ویاتاقانها -
· محفظه
· بالشتک لاستیکی
نتیجه محاسبات انجام شده و مقایسه پارامتر عدد اولویت ریسک قطعات مختلف با عدد اولویت ریسک بالا به شرح جدول شماره 1 میباشد. حالات خطا مورد تحلیل قرارگرفته بر اساس عدد اولویت ریسک بهدستآمده، اولویتبندی میشوند. برای ریسکهای بالا باید اقدامات اصلاحی اتخاذ گردد به نحویکه سبب کاهش هریک از معیارهای نرخ شدت، احتمال وقوع، احتمال کشف و یا همه آنها شود.
بر اساس مقایسه انجام شده طبق شکل فوق، قطعات با ریسک بالاتر به شرح زیر میباشند:
-1 شاسی
-2 صفحات جانبی
-3 محور
متأسفانه تمامی روش های مرتبط با عدد ریسک تلاشهای بهبود را روی آن حالات خرابی نیز متمرکز میکند که امکان دارد با دارا بودن اولویت ریسک بالاتر، شدت پیامد کمتری نسبت به سایر خرابیها با ریسک پایین تر داشته باشد که این نکته بسیار مهمی میباشد. به طورکلی، صرف نظر از نتیجه عدد ریسک، وقتی نرخ شدت بالا باشد، باید توجه ویژه صرف آن نمود. در برخی مواقع ممکن علیرغم این که بسیاری از سازمان ها این رهنمود را تعدیل کرده و تمرکز روی نرخ های شدت و احتمال وقوع بالا هم زمان با ریسک بالا دارند. شکل 4 مقادیر عدد شاخص شدت اجزا را به صورت نمودار نشان میدهد.
