بخشی از مقاله
اين گيربكس ايتاليايي است و شماره كاتالوگ آن Rc3-22n type مي باشد و احتمالاً داراي سيستم اينچي بوده است . در ساخت مجموعه guide ها مثل side guide و entry guide و ... ( در مجتمع فولاد مباركه ) بكار مي رود . با توجه به اينكه قبلاً مجموعه side guide از خارج كشور و باقيمت بالا تامين مي گرد قرار بر ساختن اين مجموعه در داخل كشور شد اين مجموعه با فكهاي متحرك و با كورس 2 متر هدايت كننده ورقهاي توليدي مي باشد . نقشه هاي موجود براي كل مجموعه حاوي مشخصات كلي بودند . يعني يا به صورت نقشه هاي كارگاهي نبوده و يا بعضي از قسمتهاي آن داراي نقشه هاي كارگاهي ناقص و پر از عيب و ايراد بودند . از جمله قسمتهايي كه نقشه كارگاهي نداشت همين گيربكس بود . اين گيربكس به صورت كاتالوگي بوده و بايد خارج كشور تهيه مي گرديد ، كه مقرون به صرفه نبود . كار اين گيربكس نشان دادن مقدار باز شدن دهانه خروجي guide ها مي باشد . كه نقشه هاي آن در صفحات 25 و 26 مي باشند . اين گيربكس داراي يك نقشه به شماره 53030L 345105 كه حاوي اطلاعات كلي گيربكس و يك نقشه به شماره 53003 L 345105 كه نقشهمونتاژي گيربكس در مجموعه side guide است مي باشد . ساخت 3 مجموعه از side guide به شركت سداد صنعت محول گرديد .
اين شركت اقدام به تهيه نقشه كارگاهي و رفع ايراد هاي نقشه هاي موجود پرداخت . براي ساخت گيربكس ابتدا از روي يك گيربكس ضايعاتي موجود در انبار فولاد مباركه اقدام به كروكي برداري نموده و با توجه به اطلاعات جديد به دست آمده نياز به طراحي مهندسي گيركبس مشخص شد . اين نياز به خاطر سه سري عامل به وجود آمد :
1- معايب نقشه هاي اوليه
2- عدم ابزار موجود استاندارد براي ساخت به صورت كپي برداري در ايران
3- عوامل متفرقه و نياز به بهينه سازي
در ادامه به صورت فهرست وار به اطلاعات بدست آمده از نقشه هاي ايتاليايي ، نقشه هاي كروكي برداري شده ، 3 عامل باعث طراحي مهندسي و علل آن و نيازهاي طراحي پرداخته مي شود و سپس روند طراحي چرخدنده ها ، شافتها ، بوشن ها ، و ديگر موارد مورد نياز توضيح داده شده و در پي آن نقشه هاي كارگاهي تهيه شده آورده مي شود . لازم به توضيح است كه نقشه هاي كارگاهي زبان مهندسي و پل ارتباطي بين مهندس طراح و سازنده مي باشد لذا بايستي كامل و گويا باشد . مي توان گفت با وجود نقشه اي كامل هيچ نيازي به توضيح اضافي به صورت متن نويسي وجود ندارد . در نقشه هاي تهيه شده سعي بر اين امر بوده است كه تمام توضيحات لازم جهت معرفي گيربكس و ساخت آن جمع آوري گردد . لذا هر توضيحي كه در متن پايان نامه است.
اولاً گزارشي از روند طراحي و خلاصه اي از محاسبات انجام شده مي باشد ( يعني نمونه اي از اين محاسبات مشابه آورده شده و فقط جواب ننهايي بقيه محاسبات درج شده است ) .
ثانياً : با توجه به اين نكته است كه بسياري از چكهاي كارگاهي خود مشخص كننده كار و تلاش متعهدانه طراح ، نقشه كش و كنترل كننده نقشه ها مي باشد .
ثالثاً : اگر نكته نا مفهومي در متن ها وجود داشته باشد بايستي در نقشه ها كه زبان گوياي طراح بدنيال جواب گشت . در پايان ذكر اين نكته حائز اهميت است كه :
طراحي و نقشه هاي اين گيربكس كه متعلق به فولاد مباركه مي باشد تاييد شده و هم اكنون در حال ساخته شدن توسط شركت سداد صنعت مي باشد.
فصل دوم
چرخدنده هاي ساده
تعريف
اين چرخدنده ها معمولاً به شكل استوانه اي هستند و دندانه هايشان مستقيم و موازي با محور چرخش است .
كاربرد
براي انتقال حركت چرخشي بين محورهاي موازي بكار برده مي شوند : نكته داراي اهميت نكته چرخدنده هاي ساده معمولاً براي آرام كار كردن و انتقال قدرت در سرعتهاي زير 3600 دور بر دقيقه و توانهاي 40 اسب بخار به پايين كاربرد دارند .
تعريف واژه هاي مورد استفاده در چرخدنده ها و روابط آنها
دايره گام : دايره اي فرضي است كه همه محاسبات بر مبناي آن انجام مي گيرد دايره هاي يك جفت چرخدنده درگير بر هم مماسند . در ضمن لزومي ندارد قطرهاي عملي دايره هاي گام يك جفت چرخدنده درگير با قطرهاي گام طراحي آنها برابر باشند . با تغيير فاصله مركزهاي يك جفت چرخدنده درگير در هنگام نصب دايره هاي گام جديدي بوجود مي آيند كه در نقطه گام بر هم مماس مي باشند لذا دايره هاي گام چرخدنده ها تا زماني كه يك جفت چرخدنده درگير نشده اند حقيقتاً وجود ندارد .
قطر دايره گام –Do : همانگونه كه از نامش مشخص است اندازه قطر دايره گام مي باشد .
گام دايره اي –p : فاصله اي است كه بر روي دايره گام كه از يك نقطه بر روي يك دندانه تا نقطه مشابه بر روي دندانه مجاور اندازه گيري مي شود لذا گام دايره اي برابر با جمع ضخامت و پهناي فاصله گذاري دندانه هاست . يكي از راه هاي تاييد چرخدنده ساده ساخته شده ، گرفتن اندازه گام دايره اي است
مدول – m : نسبت قطر گام به تعداد دنده هاست و در سيستم si داراي واحد ميلي متر است. M=(do/z)
چون هر مدولي به ابزار تراش جداگانه اي نياز دارد و ساخت ابزار تراش براي هر مدول مقرون به صرفه نيست لذا فقط براي تعداد محدودي از مدولها – به صورت انبوه – ابزار تراش ساخته شده است . به اينكار اصطلاحاً استاندارد سازي مدولها مي گويند . در جدول 2-1 تعداي از مدولهاي رايج و نيمه رايج استاندارد شده مشاهده مي شود .
جدول 2-1 : مدولهايي كه مصرف عمومي دارند
رايج 1-25 ، 1-5 ، 1-2-5 ، 2-3-4-5-6-8-10-12-16-20-25-32- 40-50
نيمه رايج 125، 1-375، 1-75 ، 1-25 ، 2-75 ، 2-5 ، 3-5 ، 4-5 ، 5-7-9-11-14-18-22-28-36-45
ادندوم – a : فاصله شعاعي بين سطح بالايي و دايره گام است و معمولاً مطابق با فرمول 2-2 است .
A=m
قطر دايره ادندوم ( قطر نهايي ) – Dk : از رابطه 2-3 بدست مي آيد :
Dk =Do+2a Dk=(m*z)+2m Dk =(mz+2)
ديدندوم –b : فاصله شعاعي از سطح پاييني تا دايره گام است و معمولاً مطابق با فرمول 2-4 است : B=1.25m
پروفيل اينولوت : هنگاميكه پروفيلهاي دندانه ، طوري طراحي شوند كه در حين درگيري نسبت سرعت زاويه اي ثابت ايجاد كنند گفته مي شود كه آنها عمل مزدوج دارند . يكي از راه حل ها پروفيل اينولوت است كه بااستثناهاي اندكي براي چرخدنده ها كاربرد عمومي دارد و تنها راه حلي است كه با آن سر و كار داريم . اين اينولوتها حركت چرخشي يكنواختي را انتقال مي دهند و باعث ايجاد رابطه زير مي شوند :
V=r1w1=r2w2 w1/w2=r2/r1
دايره مبنا:اين دايره اساس هر چرخدنده است و در ايجاد پروفيلهاي دندانه استفاده مي شود . دايره مبنا جزء خواص چرخدنده است يعني با تغيير در فاصله مركزي چرخدنده ها هنگام نصب تغييري در اندازه دايره مبنا رخ نمي دهد . رابطه قطر اين دايره با قطر دايره گام و زاويه فشار طبق رابطه 2-6 برقرار مي باشد : Dpb=Docos φ = cte
خط فشار ( خط مولد ) : مماس مشترك داخلي دو دايره مبناي چرخدنده هاي درگير است .
زاويه فشار – φ : زاويه بين خط فشار و خط عمود بر خط المركزين دو چرخدنده درگير مي باشد . معمولاً از زاويه فشار 20 درجه استفاده مي شود ولي از 25 درجه گاهي استفاده مي شود .
فاصله مركزها – c.d. : اين فاصله از نصف مجموع قطرهاي دايره گام بدست مي آيد : c.d.=(Doi+Do2)/2
گاهي مكن است در هنگام نصب ، فاصله عملي مركزها با فاصله طراحي شده تفاوت كند . اين تغيير فاصله هيچ اثري روي دايره مبنا نمي گذارد ولي باعث تغيير در قطرهاي دايره گام ، زاويه فشار و طول خط عمل مي شود . يعني افزايش c.d. باعث افزايش قطرهاي دايره گام و زاويه فشار و كاهش طول خط عمل مي شود . با اين وجود هنوز دندانه ها در حالت مزدوج بوده و شرايط لازم براي انتقال حركت به صورت يكنواخت برقرار مي باشد و نسبت سرعت زاويه اي تغييري نمي كند .
تداخل و زير برش :اگر اندازه دندانه ها و تماس به زير دايره مبنا گسترش يابد از آنجايي كه اينولوت زير دايره مبنا وجود ندارد ، يك شكل غيراينولوت ( در يك مسير شعاعي ) تا بالاي دايره ديدندوم ادامه مي يابد.در اين قسمت دندانه قانون اساسي چرخدنده حفظ نمي شود و بنابراين سرعت ثابت نخواهند بود و معني آن تغيير در سرعت شتاب ، و اضافه شدن بار ديناميكي است كه به سرعت اين قسمت از دندانه را در بر مي گيرد . در ناحيه تنشهاي بالاتر دندانه نازكتر مي شود و شكست ناگهاني اتفاق مي افتد . اين وضعيت به عنوان تداخل و ضعيف شدن دندانه ، به عنوان زير برش شناخته مي شود به طور كلي تماس قسمتهايي از پروفيلهاي دندانه و چرخدنده كه در عمل مزدوج نيستند راتداخل مي گويند .
روشهاي حذف تداخل و بررسي اين روشها
1- ريشه تراشي : اگر مجبور به انجام ريشه تراشي باشيم ،دندانه ريشه تراشي شده به طور قابل ملاحظه اي ضعيف مي شود لذا در اثر حذف تداخل توسط فرايند توليد، فقط جانشين كردن مسئله ديگري به جاي مسئله اصلي است البته نبايد اهميت اين مسئله را بيش از حد مور تاكيد قرار داد .
2- استفاده از دندانه هاي بيشتر : اگر قرار باشد چرخ دنده ها قدرت معيني را انتقال دهند هنگامي مي توان تعداد دنده ها را افزايش داد كه قطر گام افزايش يافته باشد . اين كار باعث بزرگتر شدن چرخدنده ها مي شود كه به ندرت مطلوب است . همچنين سرعت خطي گام را نيز افزايش مي دهد . افزايش سرعت خطي گام چرخدنده ها را پر سر و صدا تر مي سازد و توان انتقالي رانه با نسبتي مستقيم مي دهد .
3- استفاده از زاويه فشار بزرگتر : با اين عمل دايره مبناي كوچكتري بدست مي آيد به طوري كه بخش عمده پروفيل دندانه اينولوت مي شود . به طور كلي ريشه تراشي يااستفاده از دندانه هاي بيشتر براي حذف تداخل به ندرت راه حل قابل قبولي است . لذا تمايل به استفاده از پينيونهاي كوچكتر با دندانه هاي كمتر ، استفاده از زوايه فشار 25 درجه را مطلوب مي سازد حتي اگرنيروهاي اصطكاك و بارهاي ياتاقان افزايش و نسبت تماس كاهش مي يابد .
شرايط درگيري چرخ دنده ها :
1- شرط اصلي سينماتيكي كه بايد توسط پروفيل دندانه ارضا شود ثابت بودن نسبت سرعت لحظه اي است . براي انتقال حركت با سرعت زاويه اي ثابت ، نقطه گام بايد ثابت بماند ، يعني همه خطهاي عمل براي هر نقطه تماس لحظه اي بايد از نقطه P بگذرند . پروفيل اينولوت حركت چرخشي يكنواختي را ارائه مي دهد .
2- پروفيل دندانه بايد سرعت لغزش كم و شعاع انحناي به اندازه كافي را در نقطه تماس براي تضمين كردن راندمان بالا استحكام و عمر كاركرد زياد تامين مي كند .
3- يك جفت چرخدنده درگير بايد مدول يكساني داشته باشند .
4- براي زاويه فشار 20 درجه حداقل تعداد دندانه هاي درگير بايد 18 عدد باشد .
تعداد كمينه ي دندانه هاي چرخدنده كوچكتر ( پينيون ) :
اين مقدار از رابطه 2-8 بدست مي آيد :
Zmin=2Ka/Sin2φ
كه در آن مقدار k براي چرخدنده هاي ساده مساوي 1 است . به طور مثال براي زاويه فشار 25 درجه داريم :
Zmin)25º=2/Sin 2 25 Zmin )25º = 11.2
كه با گرد كردن به سمت بالا خواهيم داشت :
Zmin )25º=12
تعداد بيشينه دندانه هاي چرخدنده بزرگتر :
معمولاً بيشترين نسبت تبديل در جفت چرخدنده درگير را 6 به 1 مي گويند . منظور از نسبت تبديل نسبت تعداد دندانه هاي دو چرخدنده است :
E=z2/z1
با جايگذاري e=6 در رابطه 2-9 خواهيم داشت :
Zmax =6z1
به طور مثال براي زاويه 20 درجه اي كه تعداد دندانه پينيون آن كمينه است ( 18 عدد ) تعداد بيشينه چرخدنده درگير برابر است با :
Z max =6z1=6*18=108
مجموعه چرخدنده ساده :
فرض مي كنيم چرخدنده 1 چرخدنده 2 را مي راند . سرعت زاويه اي چرخدنده رانده شده چنين است :
N2=(z1/z2)n1=(Do1/Do2)/n1
كه n = سرعت زاويه اي بر حسب دور بر دقيقه – rpm – ( rev /min ) و z = تعداد دندانه مي باشد .
براي چرخدندانه هاي ساده جهت ها از قانون دست راست پيروي مي كنند و بنابر ساعتگرد يا پادساعتگرد بودنشان منفي و مثبت هستند . مجموعه چرخدنده مورد بحث از 6 چرخدنده تشكيل شده است سرعت چرخدنده خروجي برابر است با :
n2 = (Z4/Z8)(Z5/Z7))Z3/Z6) n4
كه چرخدنده هاي 3و4و5 عضوهاي راننده و چرخدنده هاي6و7و8 عضوهاي رانده شده اند . مقد ار e به صورت زير تعريف مي شوند :
حاصلضرب تعداد دندانه هاي رانده شده ها / حاصلضرب تعداد دندانه هاي راننده ها =e
نكته قابل ذكر اين است كه در معادله 2-12 از قطر گام هم مي توان به جاي تعداد دندانه استفاده كرد . هنگاميكه از معادله 2-12 استفاده شود اگر آخرين چرخدنده با نخستين چرخدنده همسو باشد ، e مقداري مثبت و اگرناهمسو باشد مقداري منفي خواهد داشت .
حال مي توان نوشت:
Nl=enf
كه nl سرعت آخرين چرخدنده ( در اين بحث n2 مي باشد ) و nf سرعت اولين چرخدنده ( كه در اين بحث n4 مي باشد ) است .
