بخشی از مقاله
چکیده
لرزش پدیده ای است که معمولاً هنگامی که مسئله صدای حاصل از درگیری چرخدنده ها مد نظر قرار می گیرد مطرح می شود.این پدیده که بر اثر درگیر شدن دندانه های یک چرخدنده مخروطی و یا هیپوئیدی در جریان کار یک مکانیزم متحرک می تواند بوجود آید ، باعث تولید صدا و آزار و اذیت مشتری شده و یکی از پارامتر های مهم و حساس برای سنجش کیفیت محصولات تولید کنندگان خودرو های سواری دارای اکسل عقب بوده و هست. این تحقیق بحثی در باره ماهیت لرزش و پارامتر هایی که روی آن تاثیر می گذارند را دارد .
همچنین در این تحقیق روشهایی که جهت آنالیز لرزش تولید شده توسط چرخدنده ها در جریان ساخت و هنگام کار روی خودرو، ارائه شده است را مطرح می نماید.در این تحقیق انجام شده علت نیاز به کاهش صدای چرخدنده های اسپیرال و هیپوئید تاکید رایج و شایع بر ایجاد محیطی ساکت و آرامی باشد که بسیاری از تولید کنندگان خودرو های سواری را براین فعالیت و تکاپو واداشته، تا برای کاهش مقدار صدای حاصل از خودرو و اکسل و مطالعه و تحقیق بر روی برنامه های اجرایی آن متعهد شوند.
اگر چه صدای چرخدنده ها از نظر دامنه از صدای کلی خودرو ، پایین تر است ولی در اکثر موارد صدای نسبتاً واضح و نافذ آن آنرا مبدل به یکی از آزار دهنده ترین صدا های خودرو می سازد. از این رو تولید کنندگان خودرو های سواری با انجام مطالعات و آزمایشات فراوان به دنبال روشهایی برای اندازه گیری و یافتن علل ریشه ای تولید صدا بوده اند و در این راه به نتایج ارزنده ای نیز دست یافته اند.مکانیزم تولید صدا توسط یک چرخدنده بیشتر چرخدنده هایی که برای انتقال قدرت استفاده می شوند، در یک محفظه مخصوص نصب می گردند شکل . - 1 - بنا بر این یا نباید صدایی بگوش برسد و یا حد اقل می بایست صدای خیلی کمی به گوش برسد.
شکل - - 1 محفظه مخصوص نصب کرانویل و پینیون
مقدمه
قبل از ارائه مقاله واجب می دانم بخشی از فصل هجدهم هندبوک را که رونالد هاسر،استاد دانشگاه دولتی اوهایو، آن را تحت عنوان سر و صدای چرخدنده نوشته است را بیان نمایم»:[2]از سر و صدای چرخدنده اغلب سرسری میگذرند،هر چند مساله بسیار مهمی در طراحی چرخدنده هاست.
به دلیل تاکید فزاینده بر اصول و قواعد ایمنی صوتی و نیز افزایش آگاهی افراد درباره آلودگی صوتی،طراحی چرخدندهها از دید سر و صدا در سالهای اخیر اهمیت بیشتری پیدا کرده است. هرجا از چرخدندهها برای انتقال قدرت استفاده میشود مساله سر و صدایشان به طور خاص مورد توجه قرار میگیرد. زیرا طول موج سر و صدای چرخدندهها اغلب بسیار نزدیک به طول موج های خالص است، درجه فشار صوتی شان بسیار بالاست و فرکانس ها غالبشان اغلب به دامنه حساس ترین فرکانس های شنوایی نزدیک است.
چرخدنده هیپوئید - Hypo : - hypoid gears و HYPکلمات پیشوندی است که مشتق از کلمه یونانی به معنی »زیر« و »درزیر« و »پایین» «کمتر از میزان معمول« و »کمتر« میباشد. در اینجا نیز به خاطر قرار گرفتن مرکز محور پینیون نسبت به مرکز کرانویل در خارج - offset - این نوع درگیری دنده نهایی را هیپوئید نامیدهاند. دنده مستقیم حلزونی یا مخروطی مارپیچ در گذشته به عنوان دنده نهایی مورد استفاده قرارمیگرفت. در صورتی که امروزه دنده هیپوئید به عنوان دنده نهایی بیشترین کاربرد را دارد.
در خودروهای موتور جلو محرک عقب این دنده با پینیون محرک که به میل گاردان متصل است درگیر شده و نیروی گردشی را با کم کردن سرعت چرخشی افزایش میدهد.مزایای دنده هیپوئید از آنجائیکه پینیون محرک خارج از مرکز اصلی خود با کرانویل درگیر میشود، میل گاردان را میتوان در محل پایینتری که نتیجه آن شیکی بدنه و آسایش سرنشینان اتاق به علت بوجود نیامدن فضای زاید در داخل اتاق است قرار داد. همچنین استفاده از دنده هیپوئید برای تأمین افزایش ثبات حرکتی، مرکز ثقل خودرو را پایینترمیآورد. در بسیاری از اتومبیلهای سواری خارج از مرکز بودن پینیون محرک نسبت به کرانویل حدود %20 است.
از نظر ساختمانی، دندانه دارای زاویه مارپیچ زیاد و سطح تماس زیاد است. این عمل اجازه می دهد که استحکام افزایش یابد و شکستگی دنده محدود شود. به عبارتی دیگر استفاده از دنده هیپوئید امکان ظرافت در زیبایی و کاهش وزن را ایجاد میکند. تا اینجا هر چه که درمورد کارکرد نرم وآرام گفته شد چرخدنده های هیپوئید بسیارمناسب و بهتر از چرخدنده های مارپیچ هستند. و همچنین چرخدنده های هیپوئید به راحتی می توانند نسبت کاهش سرعت زیادی را ایجاد کنند که حتی برای نسبت انتقال 60 :1 و بالاتر به راحتی از این چرخدنده ها در کاربردهای صنعتی استفاده می کنند.و همچنین قدرت انتقال توان هیپوئید بالا و استحکام پینیون بالاست ولی ایراد دنده هیپوئید به خاطر دلایل ساختمانی قسمت زیادی از سر پینیون از داخل کله گاوی بیرون آمده است.
از اینرو به استحکام ساختمانی بیشتر در بخشی که پینیون محرک نصب شده است، احتیاج دارد همچنین تنظیم تماس دندانه سخت است پهنای افزایش یافته وجه دنده باعث لغزش تماس طولی وجه کرانویل میشود. بنابراین اگر روغن روانکاری فشار قوی - روغن دنده هیپوئید - مورد استفاده قرار نگیرد، ممکن است گیرپاژ و کنده شدن - لب پر - سطح دندانه واقع شود. تعداد دندانه های پینیون ثابت باقی بهماند.
معمولاً پینیون هیپوئید به گونه ای طراحی می شود که زاویه مارپیچ بزرگتری نسبت به چرخ داشته باشد. به این طریق قطر پینیون بزرگتر می شود. تا در مقایسه با چرخدنده های مخروطی مارپیچ مستحکم تر و قویتر باشد این افزایش قطر پینیون به ما این اجازه را می دهد تا برای سرعت نسبتاً بالا نیز استفاده کنیم. در یک زمان اجازه دادن به پینیون برای داشتن مواد کافی و مناسب پس از ایجادسوراخی برای قرار گرفتن شفت متناسب با گشتاور انتقالی، طراحی را بطورمناسب برای انتقال توان به پایان رسانده ایم . به خاطر حرکت منحصر به فرد مابین دو عضوی با محرک هیپوئید، عمل درگیری در معرض لغزش طولی دندانه ها قرار می گیرد.
یعنی دندانه ها در راستای طولی و حرکتی خود دچار لغزش می شوند. این سطح بالای لغزش مقدار انرژی تلف شده را افزایش می دهد. از این جهت است که جفت چرخدنده هیپوئید با انواع دیگری از چرخدنده های غیر صفحه ای - فضایی - مثل چرخدنده های حلزونی مقایسه می شوند. درجه حرارت بالای ایجاد شده در محل درگیری ممکن است که منجر به جوش خوردن دو جنس در محل درگیری شود.
روغنهای فشار بالا - EP - هم از جوش خوردگی و هم از فشارهای بالا در محل درگیری جلوگیری می کنند. تجارب نشان داده است که در نسبت انتقالهای پایین چرخدنده های هیپوئید در مقایسه با چرخدنده های دیگر بازده بیشتری دارند. جای آن داردکه در اینجا به نکته ای اشاره کنیم و آن اینکه هر جا سر و صدا باشد ارتعاش هم هم هست و ارتعاش میتواند دردسر درست کند. پس کافی نیست که فقط سر و صدا را خفه کنیم یا از آزارندگی بیندازیم. باید منبع سر و صدا مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد و همه عناصر دستگاه گرداننده مورد آزمایش قرار گیرند تا اگر فرکانس طبیعی عنصری با فرکانس منبع برابر یا به آن نزدیک باشد مشخص شود.
وقتی این مسائل مشخص شد معمولا میرا کردن ارتعاش یا تغییر طرح به هر نحو نسبتا آسان خواهد بود. عامل ایجاد صوت در قطعات مکانیکی - مانند چرخدندهها - لرزشهای مکانیکی حاصل از حرکت خود قطعات و یا ناشی از قرار گرفتن آنها در مجاورت قسمتهای دیگر که دارای ارتعاش یا حرکت میباشند است.این لرزشها یا ارتعاشات باعث لرزش محیط عموماً سیال اطراف قطعه مکانیکی شده و ایجاد صوت مینماید. میزان این پدیده به فشار، شدت، طنین، فرکانس و گاهی دما سیال بستگی دارد. از طرفی هرچه محیط اطراف قطعه متراکمتر باشد. سرعت صوت در آن بیشتر بوده و بنابراین محیطهای جامد و یا متراکمتر به شدتهای کوچکتر اجازه عبور خواهند داد.
در شکل - - 2 دیاگرام کلی سیستم تولید صدا در کاربرد هایی که در آن از چرخدنده استفاده شده است ، مشاهده می گردد:
شکل - 2 - دیاگرام کلی سیستم تولید صدا
در این سیستم مقدار لرزش ایجاد شده توسط چرخدنده ها در حالی که دندانه ها در داخل یکدیگر درگیر هستند، بوسیله تشدید اجزاء هماهنگ ، تقویت می گردند. این تقویت و تشدید وقتی که سرعت چرخدنده با فرکانس در گیری برابر است و یا مضربی از آن است ، اتفاق می افتد و با فرکانس تشدید یکی از اجزاء داخل سیستم برابر است.معمولاً ایزو لاسیون سیستم با استفاده از لاستیک و یا بوشهای مخصوص - - Neoprene با هدف کاهش و از بین بردن لرزش انجام می گیرد ولی با این وجود لرزش از طریق بدنه خودرو جریان یافته و صدا از طریق هوا منتشر می شودکه صدای چرخدنده نامیده می شود.
بنا بر این می توان دامنه صدای یک چرخدنده بخصوص را بوسیله مشخصات اجزاء مختلف استفاده شده در سیستم معین کرد.یک پدیده مشترک در سیستم های دوار با سرعت متغییر که از چرخدنده برای انتقال قدرت استفاده می کنند، تغییر مقدار صدا به صورت هماهنگ با تغییر مقدار سرعت است.این پدیده" تناوب صدای چرخدنده" نامیده می شود.[2]در بسیاری از سیستم ها که از تجهیزات عایق کننده ارتعاش برای ایزو لاسیون کم استفاده می کنند و یا اصلاً استفاده نمی کنند
