بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با گسترش استفاده از ماشین آلات راهسازی از قبیل لودر، بلدوزر، گریدر در صنایع مختلف، ضرورت تعمیر قسمت های مختلف این دستگاه ها از جمله بازو و پاکت که در اثر فشار کاری زیاد به طور مداوم دچار آسیب دیدگی و خرابی می شوند بیش از پیش احساس می شود. از این رو این امر در سال های اخیرتوجّه مهندسین ساخت و تولید را به خود جلب کرده است که زمینه ساز مطالعات قابل توجهی در خصوص طراحی و ساخت دستگاهی که بتواند با صرف هزینه ناچیز و زمان کم، بدون جدا کردن بازو از ماشین، قسمت لهیده شده را ترمیم و ماشین را آماده به کار کند، شده است.
این مقاله مربوط به طراحی و ساخت دستگاه داخل تراش، برای اولین بار در ایران می باشد که دارای کاربرد های خاص و منحصر به فرد است، که کاربرد آن را در صنایع مختلف بسیار گسترده می کند. لازم به ذکر است برای انجام تعمیرات بازو و پاکت این ماشین آلات می بایست پاکت را از بازو و بازو را از ماشین جدا کرده و آن را به وسیله تریلر به کارگاهی که مجهز به دستگاه بورینگ و افراد متخصص باشد، منتقل کرد و سپس به وسیله دستگاه بورینگ قسمت های لهیده شده بازو و پاکت را ترمیم و به محل کار منتقل کرد. انجام مراحل گفته شده جهت تعمیرات این ماشین آلات امری بسیار هزینه بر و طولانی می باشد که داخل تراش طراحی شده با کمترین زمان، کم ترین هزینه، بدون جابه جایی و بدون جداکردن بازو از ماشین، عملیات ترمیم را انجام می دهد.
-1مقدّمه
در سال های اخیر با رشد معادن و نیاز به استفاده از ماشین آلات و دستگاه ها،اهمیّت ماشین کاری جهت ترمیم قسمت هایی از این ماشین آلات از جمله: بازو - بوم - و پاکت - جام - که به طور مداوم در حال خرابی می باشند، بیش از پیش احساس شده است. فرآیند داخل تراشی توسط دستگاه بورینگ به عنوان روشی متداول جهت ترمیم سطوح داخلی بازو و پاکت، دارای معایب بسیاری است که در سال های اخیرتوجّه صاحبان معادن را به استفاده از روشی کارآمد به عنوان جایگزین روش بورینگ معطوف کرده است. دغدغه ی تعمیر ماشین آلات راهسازی، همواره در وجود معدن کاران و صنعتگران بوده است.
به همین خاطر یکی از اصول فکری آن ها رسیدن به روش ها و دستگاه هایی است که بتواند در کمترین زمان، بدون جابه جایی ماشین آلات از معدن و با صرف هزینه ی کم ماشین آلات را تعمیر و آماده به کار کند. یکی از ماشین آلاتی که در معادن به وفور دیده می شود، لودر است. بدون اغراق لودر کاربردی ترین ماشین در انجام کارهای معادن سنگ است. این ماشین که در اندازه های مختلف ساخته می شود به دلیل عملکرد و انعطاف پذیری زیادی که دارد، می تواند بسیاری از کارها را انجام دهد.
به طور کلی لودر شامل یک قسمت محرک و یک قسمت عملگر می باشد. بخش محرک شاملمولّد و سیستم انتقال قدرت می باشد. بخش عملگر شامل پاکت، بازو و جک های هیدرولیکی است. بازو عضو رابط و منتقل کننده نیرو بین سیلندرهای هیدرولیکی و پاکت است. جنس بازو از فولاد St-52 با وزن تقریبی 610 kg می باشد. از آنجا که این قطعه تمامی نیروهای مؤثّر بین ماشین و خاک راتحمّل می کند. بنابراین سوراخ های تعبیه شده در آن در دراز مدت دچار لهیدگی می شوند.
نیروهای وارده به بازو شامل نیروهای وارده از طرف پاکت، سیلندرهای هیدرولیکی و نیروهای وارده از سوی شاسی لودر می باشند. در این نوع لودرها سیلندرهای هیدرولیکی به دو دسته تقسیم می شوند و وظایف متفاوتی را بر عهده دارند. دسته اول که سیلندرهای بالابر نام دارند، وظیفه کنترل موقعیت بازو را بر عهده دارند. دسته دوم سیلندرهای تمایل هستند و موقعیت پاکت را بر روی بازو کنترل می کنند. در شکل - 1 - سیلندرها و نحوه ارتباط آن ها با بوم نشان داده شده است.
شکل : - 1 - الف - سیلندرها و نحوه ارتباط آن ها با بوم، ب و ج - بیشترین نیروی بالابری و برش
باتوجّه به بازدید به عمل آمده از چند معدن، مشاهده گردید که در بعضی از معادن چندین دستگاه بلدوزر و لودر مشغول کارفعّالیّتو استخراجی و بارگیری می باشند. این دستگاه ها به طور مدام به دلیل خرابی محل اتصال پاکت و بازو، هزینه های زیادی در معدن ایجاد می نمایند. اگر به طور متوسط، هزینه ی کرایه ی حمل بازو و پاکت به کارگاه، هزینه ی استفاده از جرثقیل برای بارگیری و خالی کردن بازو و پاکت در کارگاه، هزینه ی تعمیر و اصلاح سطوح داخلی توسط دستگاه بورینگ، هزینه ی خواب دستگاه، هزینه ی حقوق راننده و هزینه ی متوقف شدن فعالیت استخراج و بارگیری سنگ را در نظر بگیریم، سالانه مبلغ قابلتوجّهی برای صاحبان معادن ایجاد می گردد. این امر در صورت استقرار دستگاهی در معدن که توانایی ترمیم و اصلاح پاکت و بازو را روی دستگاه داشته باشد، هزینه های معدن را به صورت قابلتوجّهی کاهش می دهد.
-2 پیشینه ی تحقیق
طی بررسی های انجام شده، پژوهشی که به نوعی با موضوع این مقاله مرتبط باشد، وجود ندارد. طراحی و ساخت این نمونه از داخل تراش به منظور ترمیم سطوح داخلی بازو و پاکت در ماشین آلات راهسازی، یک ایده ی اختراعی می باشد و هیچ نمونه و مشابه داخلی و خارجی ندارد. لازم به ذکر است در زمینه ی طراحی و ساخت این داخل تراش پژوهشی گزارش نشده، ولی چند نمونه تحقیق در مورد قطعاتی که از لحاظ شرایط کاری یا بارگذاری تا حدودی شبیه به بازوی لودر می باشند، ارائه گردیده است.
روسینسکی1 و همکاران - 2008 - به تحلیل عددی و تجربی شکست بازو در یک نوع لودر مورد استفاده در معادن زیرزمینی با استفاده از روش اجزاء محدود پرداختند. همچنین برای ارزیابی ماده ی مورد استفاده در بازو از روش فراکتوگرافیک2و میکروسکوپی، تحلیل شیمیایی و تست سختی استفاده کردند. ایشان با مقایسه ی داده های بدست آمده از شبیه سازی عددی با نتایج حاصل از ارزیابی ماده مورد استفاده، تفاوت معناداری گزارش نکردند. همچنین دریافتند که بهعلّت وجود تمرکز تنش در محل شکست و ساختار نامناسب مواد در محل مذکور، ایجاد شکست اجتناب ناپذیر بوده است - روسینسکی و همکاران، . - 2008 در شکل - 2 - مدل سازی و تحلیل تنش بوم یک نوع لودر نشان داده شده است.
شکل : - 2 - مدل سازی و تحلیل تنش بوم یک نوع لودر - Worley 2008 -
شریفیان - 1381 - تیرک3 بیل مکانیکی HEC 190 را در حالت استاتیکی در یک وضعیت بحرانی مورد بررسی قرار داد. وی از سه روش تحلیل به روش اجزاء محدود، انجام محاسبات دستی و اندازه گیری تنش با نصب کرنش سنج استفاده نموده است. مقایسه داده های بدست آمده نشان داده است که نتایج روش اجزاء محدود و محاسبات دستی تفاوت معناداری نداردامّا. بهعلّت فراهم نشدن شرایط ایده آل آزمایشگاهی جهت داده برداری در اندازه گیری تنش ها به کمک کرنش سنج، اختلاف ها معنی دار است
ماهانتی4 و همکاران - 2001 - ، تحلیل تنش اکسل جلو یک تراکتور کشاورزی را به منظور کاهش وزن و بهینه سازی مراحل ساخت آن با استفاده از روش اجزاء محدود انجام دادند. ایشان ابتدا اکسل را مدل سازی کردند، سپس با اعمال نیروهای وارده و شرایط مرزی در نرم افزار ANSYS ، تحلیل تنش و کرنش را انجام دادند. به منظور بهینه سازی مدل موجود، طرح جدیدی با 40% کاهش وزن نسبت به طرح اولیه پیشنهاد کردند
