بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
طراحي و بررسي کلاچ pto تراکتور روماني ٦٥٠٠ با استفاده از فرمول هاي رياضي
چکيده
در اين تحقيق ،کلاچ Pto تراکتور روماني ٦٥٠٠ که به صورت سياره اي است و داراي ٤ چرخدنده سياره اي است با استفاده از
٢٠١٤ Solidwork طراحي شد سپس با استفاده از فرمول هاي چرخدنده و نرم افزار Geartrax در ابعاد يکسان رينگي يک کلاچ سياره اي با سه چرخدنده طراحي شد که با استفاده از فرمول هاي رياضي ، مقدار تنش هاي تماسي و خمشي و همچنين ضرايب فاکتور ايمني آنها بين چرخدنده سياره اي و چرخدنده ي خورشيدي با استفاده از فرمول هاي رياضي به دست آمد همچنين مقادير سرعت چرخش خورشيدي،سرعت حامل ،قدرت اننتقالي خورشيدي،گشتاور خورشيدي،مقدار نيروي مماسي وارد شده با استفاده از معادلات رياضي مخصوص به خود محاسبه شد.بر طبق نتايج به دست آمده از فرمول ها بيشترين تنش تماسي و خمشي در حالت سه سياره اي بود.و بيشترين سرعت حامل ،سرعت دوراني خورشيدي،ضريب ايمني خمشي،ضريب ايمين تماسي در حالت چهار سياره اي بو.همچنين بيشترين نيروي انتقالي خورشيدي،نيروي مماسي وارده به چرخدنده هادر حالت سه سياره اي بيشتر بود و مابقي پارامتر ها در دو حالت برابر بودند
کلمات کليدي:فرمول هاي رياضي،چرخدنده ي سياره اي،کلاچ pto،روماني .
١- مقدمه
امروزدر بازارهاي جهاني رقابت هاي زيادي را بر سر ساخت چرخدنده مشاهده مي شود که مهم و ضروري مي باشد.
(٢١٠٢,Meenakshi et al) زيرا يکي از مهمترين مولفه ها در سيستم انتقال توان است که در وسايل مکانيکي و بيشتر وسايل چرخشي استفاده مي شود(٢١٠٢,sabu et al) وبه همين دليل از متغيير هاي مختلفي از تکنولوژي در ساخت چرخ دنده ها استفاده مي شود(٢١٠٢,Meenakshi et al) ؛ علت اين امر نيز پارامترهاي گوناگون و متنوع دخيل در طراحي چرخ دنده هاست . بهينه سازي چرخ دنده ها معمولاً بر بررسي ميزان نوسانات ، صداي توليدشده در چرخ دنده ، ظرفيت تحمل نيرو، افزايش بازده کاري و بهبود هندسه پروفيل دنده متمرکز بوده است (٢١٠٢ khalilpor azari et al). از اين رو در مقالات روش هاي ساده را براي ارزيابي کارايي مکانيکي چرخ دنده ها در زمان مشخص بودن چرخ دنده ها ارايه داده اند و هم چنين تاثير ساختار بر راندمان بررسي شده است . (٢١٠٠,Srinath et al) و براي رفع مشکلات محققين با استفاده از روش ها ي مختلفي همچو هوش مصنوعي و شبيه سازي هاي از طريق ويژگي هاي مختلف شروع به کار کرده اند(٢١١٢,Rafieea et al) چون چرخ دنده عضو مهمي در گير بکس و دنده کمک ها مي باشد و کوچک ترين ارتعاشي در آن باعث ايجاد اختلال در کار کرد آنها مي شود( Meenakshi et ٢١٠٢,al) امروزه محاسبات و ساخت چرخ دنده ، مخصوصاً چرخ دنده هاي اصلاحي، با توجه به محدوديت سيستم هاي انتقال قدرت بسيار مهم است .(٢١٠٢ khalilpor azari et al ) سبراني و همکاران (١٩٢١) از چدن و نايلون و پلي کربنات براي مواد چرخدنده استفاده کردند و در روش المان محدود مشاهده کردند که خم شدگي چدن بيشتر از نايلون و پلي کربنات است و زماني که نياز به يک چرخدنده با يک کارايي خوب و عمر زياد و صداي کم بود از نايلون جاي پلي کربنات استفاده مي کنيم .(
٢١١٢ Yan et al). با توجه به اهميت چرخدنده ها در انتقال توان ،چرخ دنده هاي سياره اي نقش بسيار مهمي را در انتقال نيرو به ديفرانسيل و چرخ ها ايفا مي کنند(٢١٠٢,Tiwari et al)و از آنها به دليل کوچيک شان در مکان هايي زيادي استفاده مي کنند تا بتوانند گشتاور زياد،سرعت پايين و انتقال نيروي ثابتي را توليد کنند.(٢١٠٢,Meenakshi et al ) و اوجونيک و مارسلن و کاياسي نيز روش هايي را در بهينه سازي و بهبود کار کرد چرخ دنده ها ارائه دادند.(٧،٨،٩) گيربکس چرخدنده سياره اي نيز در ماشين آلات براي به دست آوردن سرعت کم و گشتاور بالا استفاده مي شود(١٠) و با پيشرفت هايي که در علم مکانيک و تکنيک هاي محاسباتي شده است و با استفاده از روش المان محدود کاهش وزن را در گير بکس هاي سياره ايي مشاهده شده است (٢١١٠,and Marcelin ٠٩٩١, Ognjanovic) و روش هاي رياضي مختلفي براي محاسبه انتقال توان نام برد که يانگ شيو و همکاران به وسيله يک روش ماتريس انتقال توان در سياره اي را بررسي کردند (٤١٠٢,jafari et al)و هم چين سرينس و همکاران نيز تاثيرات مکانيکي سياره اي ها را به وسيله رسم گراف به دست اورد.در اين مقاله تنش ها و شکست ها در تمامي چرخدنده هاي خورشيدي و سياره اي بررسي شده است و تغييراتي در تعداد دندانه ها را ايجاد کرديم تا تغييرات در پارامتر هاي مورد نظر بررسي شود و همچنين طراحي ديگري براي دنده کمک و تغيير ساختار چرخ دنده ها در انتقال توان انجام شد تا بتوانيم با تغييرات ايجاد شده بازده ي بيشتري را ايجاد کنيم .
٢- مواد و روش ها:
کلاچ pto از روي تراکتور روماني ام ٦٥٠٠ باز شد(شکل -١) و تعداد دندانه هاي چرخدنده هاي خورشيدي و سياره و حامل شمارش شد و اندازه ضخامت و قطر آنها نيز با استفاده از کوليس با دقت ٠.٠١ميلي متر اندازه گيري شد و مشخصات دور موتور و گشتاور موتور وگشتاور انتقالي کلاچ نيز از دفترچه راهنماي تراکتور ام ٦٥٠٠گرفته و در جدول -١ نوشته شد.سپس با توجه به روابط زير يک سياره اي بدون تغيير در قطر چرخدنده ها طراحي شد که تعداد دندانه هاي چرخدنده هاي تغيير کرد و مشخصات آن در جدول ٤ آورده شده است .
١-٢- مدل سازي سه بعدي
در اين تحقيق ابتدا مدل سه بعدي کلاچ pto تراکتور U٦٥٠٠ با استفاده از مدل واقعي و به کمک نرم افزارهاي GearTrax و
SOLIDWORKS٢٠١٤طراحي شد (شکل ٢)و با توجه به روابط ميان چرخدنده هاي يک سياره اي جديد با استفاده از سه چرخدنده ي سياره اي طراحي شد(شکل ٣)
٢-٢- فرمول هاي محاسباتي
با استفاده از فرمول زير نسبت چرخدنده ها محاسبه شد: (٠٩٩٢ Ranjbar et al)
که در اينجا:
Gr = نسبت چرخ دنده ها
Gc = تعداد دندانه چرخ دنده سر کلاچ
GDa = تعداد دندانه چرخ دنده سر محور پايين
Gin = تعداد دندانه چرخ دنده هاي ورودي دنده ي مورد نظر
Gout = تعداد دندانه چرخ دنده هاي خروجي دنده مورد نظر
دوري خورشيدي از فرمول زير محاسبه شد: (٢١٠٢ Behrozi et al)
دور چرخ دنده خورشيدي (rpm)
دور موتور در حداکثر گشتاور خروجي از کلاچ (موتور) (rpm)
نسبت چرخ دنده ها
سپس با محاسبه دور ورودي به سياره اي مقدار گشتاور ورودي خورشيدي محاسبه شد:
نسبت چرخ دنده ها
گشتاور چرخ دنده خورشيدي (N.M)
حداکثر گشتاور خروجي از کلاچ (موتور)(N.M)
حال توان انتقالي چرخدنده ي خورشيدي از فرمول زير محاسبه گرديد(٢١٠٢ Behrozi et al):
HS=توان انتقالي توسط چرخ دنده خورشيدي،(W)
Ns= دندانه خورشيدي
Ts= گشتاور ورودي چرخ دنده خورشيدي (N.M)
سرعت محيطي چرخدنده خورشيدي از رابطه ي ٥ محاسبه گرديد (٢١٠٢ Behrozi et al)
=قطر خورشيدي (mm)
ns=دور چرخدنده ي خورشيدي (rpm)
نيروي مماسي وارد به چرخدنده ها از رابطه ي (٦) محاسبه گش ت (٢١٠٢ Behrozi et al)
سرعت دوراني محيطي و خورشيدي از فرمول زير محاسبه شد: (٢١٠٢ Behrozi et al)
٣=٢= محاسبه تنش هاي وارده بر چرخ دنده با استفاده از روابط آگما
انجمن چرخ دنده سازان آمريکا روشي براي طراحي و آناليز چرخ دنده ارائه داده است . در ادامه فرمول هاي آگما ذکر شده است .)٢١١٢,Budynas et al )
معادله اصلي تنش خمشي
معادله اصلي تنش تماسي (مقاومت به کندگي) با استفاده از رابطه ي ٩ تعيين گرديد (١٨)
ضريب ايمني SF براي شکست خستگي خمشي طبق رابطه ي ١٠ تعيين گرديد(١٨)
ضريب ايمني SH براي شکست خستگي تماسي طبق رابطه ي ١١ تعيين گرديد
مقدار مقاومت خستگي خمشي مجاز براي چرخ دنده مورد نظر نيز از رابطه ي ١٢ تعيين گرديد(١٨)
و مقدار مقاومت خستگي تماسي مجاز براي چرخ دنده مورد نظر نيز از رابطه ي ١٣ تعيين گرديد(١٨)
