بخشی از مقاله
خلاصه
کوپلینگ نوع صفحهای متعلق به سیستم انتقال قدرت دیسک -فیلتر کارخانه هماتیت مجتمع گل گهر سیرجان در بازههای زمانی کوتاهتر از پیش بینی و عمر نامی دچار ترک خوردگی شده و نیاز به تعویض پیدا میکند. گزینههای مختلفی می-تواند عامل آن باشد. یکی از دلائل این خرابی زودتر از موعد میتواند نیروی شوکمانند پاروی هم زن در انتهای بازه رفت، در لحظه برگشت آن باشد.
برای طراحی فلایویل مناسب جهت یکنواختی گشتاور باید تحلیل دینامیکی انجام شود. در کار حاضر با تحلیل دینامیکی، نمودار شتاب مربوط به حرکت پارو و اعضاء واسط استخراج میگردد. جرم و اینرسی قطعات مختلف با تهیه نقشه و ترسیم سه بعدی در نرم افزار Solidworks تعیین میشود. نوساناتی در یک دور دوران، در نمودار گشتاور مشاهده میشود. برای تعدیل کردن این گشتاور، فلایویل مناسب طراحی شده و گشتاور مصرفی شبه یکنواخت میگردد.
.1 مقدمه
شوک بار یکی از عوامل مخرب در تجهیزات انتقال قدرت ماشین آلات صنعتی میباشد. شوک بار موجب سایش دندانههای گیربکس، آسیب به بوشهای کوپلینگ و سایر قسمتها میباشد. آیدین و آیدیمیر [1] فلایویلی برای سیستم کنترل موقعیت یک ماهواره کوچک طراحی کردند. اینگول و ماهور [2] فلایویلی برای ذخیره انرژی در دوچرخه طراحی 25 mm کردند تا هنگلم ترمز گرفتن انرژی را در آن ذخیره کرده و در موقع لازم جهت عامل محرک مصرف کند.
سای و همکاران [3] برای یک سیستم سه بعدی شبه ژیروسکوپ، فلایویل ذخیره انرژی با استفاده از روابط دینامیکی ژیروسکوپ طراحی کردند. این طراحی برای حرکت پذیری مناسب تر سیستم روبات کمک کرد. آنوراگ و پانکاج [4] اثر پارامترهای هندسی بر عملکرد چرخ ذخیره انرژی را بررسی کردند. آنها پروفیل مناسب جهت فلایویل را انتخاب کردند که کمترین تاثیر بار را بر شفت و تجهیزات قدرت داشت و در عین حال بیشترین ذخیره انرژی را داشته باشد.
هربست و گاتوزی [5] سیستم ذخیره انرژی فلایویل را برای سیستم انتقال قدرت کشتی بهبود دادند. کایلاسان و همکاران [6] بر کاهش هزینه یک فلایویل با بهبود طراحی هندسی آن و بیرینگهای مغناطیسی پرداختند. در سیستم انتقال قدرت دیسک فیلتر کارخانه هماتیت مجتمع گل گهر به علت وجود نیروهای دوغاب، گشتاور یکنواخت نیست. احتمال میرود یکی از عوامل شکست کوپلینگ دیسکی مجموعه انتقال قدرت همین باشد. در کار حاضر، پس از تحلیل سینماتیکی و سینتیکی مکانیزم انتقال نیرو، نوسانات گشتاور تعیین شده و فلایویل مناسب پیشنهاد میگردد.
.2 بیان مسئله
کوپلینگ سیستم انتقال قدرت دیسک فیلتر کارخانه هماتیت مجتمع گل گهر در بازههای زمانی کوتاه آسیب میبیند. این آسیب عمدتا بصورت ترک در یکی از صفحات کوپلینگ است که در شکل - 1 - نشان داده شده است. یکی از گزینههایی که میتواند بعنوان منبع این مشکل شناخته شود وجود شوک بار در مجموعه است. بعلت اینکه پارو با دوغاب در تماس است و دوغاب مورد نظر، بعلت عدم یکنواختی توزیع ذرات جامد در نقاط مختلف، چگالی متفاوت دارد نیروهای اعمال شده به پارو یکنواخت نیست و میتواند با شوکهایی که ایجاد میکند موجب آسیب شود. برای آنکه این عدم یکنواختی بار به تجهیزات انتقال قدرت منتقل نشود میتوان فلایویلی طراحی کرد. جهت طراحی فلایویل باید تحلیل دینامیکی انجام شود. برای این منظور مدل معادل دینامیکی مورد آنالیز سینتیک و سینماتیک قرار میگیرد.
شکل .1 کوپلینگ و بزرگنمایی ترک ایجاد شده در آن
.3 مدل واقعی
نقشه مدل واقعی پاروی متحرک و مکانیزم راننده آن در نمای دوبعدی در شکل - - 2 نشان داده شده است. لنگ شماره 2 محرک این مکانیزم میباشد. بعلت فاصلهای که مرکز هندسی این لنگ با لولای آن دارد موجب انتقال و دوران عضو 3 می-شود که نهایتا موجب نوسان زاویهای با دامنه کم عضو 4 میشود که دوغاب را هم میزند. کوپلینگ مزبور بین گیربکس و لنگ 2 قرار دارد و توان را از گیربکس به عضو 2 منتقل میکند.
شکل .2 مدل واقعی پاروی دستگاه دیسک فیلتر
.4 مدل معادل دینامیکی
جهت آنالیز دینامیکی، قسمتهای اضافی نقشه واقعی حذف شده و فقط هندسهای که در حرکت تاثیرگذار است وارد محاسبات میشود. بر این اساس، نمونه واقعی با مدل بادامکی-چهارمیلهای نشان داده شده در شکل - 3 - معادل میشود.
شکل .3 مدل دینامیکی معادل با پارو
بعضی از پارامترها در نقشههای ارائه شده توسط مرکز اسناد موجود نبوده و لذا با ندازه برداری در محل تعیین شده است. مقادیر پارامترهای هندسی مربوط به شکل - 3 - در جدول - 1 - داده شده است.
جدول .1 پارامترهای هندسی مکانیزم محرک پارو - mm -
.5 معادلات سینماتیکی
معادلات سینماتیکی مدل دینامیکی بصورت روابط مطلق بین پارامترها استخراج میگردد. با توجه به شکل - 3 - ، روابط بین پارامترها بصورت زیر استخراج میگردد.
که در آن i ها زاویه عضوها نسبت به افق، e خروج از مرکزی لنگ 2، r شعاع بادامک 2 بوده و d و L در شکل - 3 - نشان داده شده است. در این روابط میتوان همه پارامترها را با توجه به مقدار ورودی زاویه لنگ 2 تعیین کرد. بنابراین این مجموعه یک مکانیزم یک درجه آزادی را تشکیل می دهد.
