بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به بررسی وضعیت یک گیربکس در شرکت معدنی و صنعتی گل گهر پرداخته شده است. با استفاده از پردازش سیگنال ارتعاش در حوزه فرکانسی و آنالیز روغن عیب گیربکس تشخیص و سعی شده است با بررسی سوابق تجهیز در حالت های سالم، گسترش خرابی و معیوب مشخصه هایی برای ارتعاش حوزه فرکانسی سرعت و شتاب گیربکس استخراج شود. پس از بررسی دادهها این نتیجه گیری انجام شد که افزایش دامنه فرکانس درگیری دنده و بوجود آمدن ضرایب بیشتر آن از خصوصیات عیب کندگی دنده است.
مقدمه
آنالیز ارتعاشات و روغن بعنوان دو روش از روشهای پایش وضعیت نقش مهمی را در عیب یابی تجهیزات ایفا میکنند . بطور خاص استفاده از آنالیز ارتعاشات در کنار آنالیز روغن کمک قابل توجهی به عیب یابی گیربکسها میکند. آنالیز روغن اطلاعاتی در خصوص شرایط روغن و شرایط ماشین را میدهد، آنالیز عنصری و شاخص فرسایش دو پارامتر مهم آنالیز روغن هستند که میتوانند معرف شرایط ماشین باشند. بررسی ترند ارتعاشات نقاط مشخص از گیربکس و مراجعه به FFT آنها ابزاری کارآمد برای شناسایی عیب ایفا میکند.
کندگی دنده شکست خستگی حاصل از تنش های تماسی2 است که باعث می شود قسمت هایی از سطح دندانه چرخدنده بصورت حفره کنده شود. کندگی به سه دسته کندگی اولیه، کندگی مخرب3 و کندگی خردکننده4 تقسیم میشود
در کندگی اولیه، قطر حفره ها بسیار کوچک و در حد 0. 4 تا 0.8 میلیمتر می باشد. این کندگی در نقاطی رخ می دهد که تنش از حد مجاز تجاوز نماید و بدین وسیله تمایل دارد تا با کندن این نقاط از روی سطح، بار را دوباره پخش نماید.
بدین ترتیب با پخش هموارتر بار، عمل کندگی کاهش یافته و در نهایت متوقف می شود. به همین دلیل به این نوع کندگی، کندگی تصحیح کننده نیز گویند. کندگی اولیه معمولا به دلیل انطباق نامناسب سطوح دندانه ها با یکدیگر رخ میدهد . این دلایل می تواند نتیجه خطاهای جزئی منحنی اینولوت یا بی نظمی سطحی باشد اما اغلب به دلیل عدم وجود الاینمنت مناسب در همه سطح درگیری دنده بوجود می آید.
این نوع از کندگی می تواند با ارایه سطوح صاف دنده و الگوهای تماس دنده که بار را بطور مساوی در سراسر درگیری دنده از ابتدای کارکرد توزیع می کنند، از بین رود. کندگی تا حدی میتواند با بهبود دقت منحنی اینولوت و اصلاح منحنی به منظور کاهش بار دینامیکی روی دنده، کنترل شود.
کندگی مخرب نسبت به کندگی اولیه شدیدتر و قطر حفره های کندگی نیز بزرگتر است و وقتی بوجود می آید که تنش سطحی در مقایسه با حد دوام ماده بزرگ باشد. در این نوع کندگی در صورتی که بار کاهش نیابد کندگی بطور پیوسته ادامه می یابد تا جائی که چرخدنده باید از سرویس خارج شود. کندگی مخرب معمولا از اضافه بار سطح که نمی تواند توسط کندگی اولیه کاهش یابد ناشی می شود. هنگامی که یک سیکل تنش کافی بوجود آید، کندگی تا خرابی کامل پروفیل دنده ادامه می یابد و باعث کارکرد بد دنده ها و صدای قابل توجهی می شود.
با پایین تر نگه داشتن بار روی سطح از حد استقامت5 دنده می توان از کندگی مخرب اجتناب کرد. همچنین با افزایش سختی ماده میتوان حد استقامت ماده را تا نقطه ای که کندگی رخ ندهد، افزایش داد . گاهی تنها با افزایش سختی ماده عضو راننده میتوان از کندگی جلوگیری کرد.
در درگیری میان چرخدنده و پینیون، پینیون از استعداد بیشتری برای کندگی برخوردار است زیرا معمولا به علت کوچکتر بودن نسبت به چرخدنده، تعداد دور بیشتری می زند و در نتیجه بیشتر در معرض تنش های سطحی قرار می گیرد. ثانیا در صورتی که پینیون به عنوان راننده بکار رود، که اغلب چنین است، جهت نیروهای لغزش از خط گام به سمت طرفین خط گام می باشد که این عامل باعث می شود ماده در ناحیه خط گام تحت کشش قرار گرفته و آماده ترک شود.
کندگی خرد کننده حالت شدیدتر کندگی مخرب است که کندگی ها دارای قطر بزرگتری بوده و ناحیه قابل توجهی را در برمی گیرد. کندگی خرد کننده معمولا پس از کندگی مخرب روی می دهد و علت آن خستگی سطحی سطوح باقیمانده ، سطوح کنده نشده توسط کندگی مخرب، و یا راه یافتن حفره های حاصل از کندگیهای مخرب به یکدیگر می باشد.
وقوع کندگی مخرب یا خرد کننده حاکی از عدم تحمل تنش های تماسی توسط سطح می باشد در بعضی موارد افزایش سختی ماده یا استفاده از موادی که کربوره یا نیتریده شده اند به جای مواد فعلی می تواند این مشکل را حل کند در غیر این صورت یک طراحی مجدد باید انجام شود که در آن ضخامت دندانه یا فاصله مراکز دو چرخدنده افزایش می یابد که افزایش فاصله مراکز بار انتقالی را کاهش می دهد.
تنش تماسی روی سطوح دنده میتواندتا پایینتر از حد استقامت ماده کاهش یابد. سخت کنندگی، استحکام سطحی ماده را افزایش می دهد. در بیشتر موارد، بهترین اقدام بازطراحی کامل اجزاء دنده است زیرا کندگی مخرب و خردکنندگی نشانه ناکافی بودن ظرفیت سطح دندهها میباشند.
-1 عیب یابی گیربکس
1-1 ارتعاشات گیربکس
شکل 1 شماتیک سیستم درایو یک آسیا را نشان میدهد. مقادیر ارتعاش نقاط مختلف گیربکس طی داده برداریهایی جمع آوری شده است. همانگونه که در نمودارهای دیده می شود مقدار کلی ارتعاش گیربکس در نقاط 7 و 8 افزایش داشته است. در سیستمهای خردایش همچون آسیاها مقدار کلی ارتعاشات به پارامترهای فرآیندی همچون تناژ مواد ورودی به آسیا و پاور الکتروموتور بستگی دارد. برای بررسی روند تغییرات ارتعاش نقاط گیربکس پارامترهای فرآیندی ثبت و در نظر گرفته شده است. فرکانسهای درگیری دندههای مراحل اول و دوم گیربکس بترتیب برابر GMF1=497 و GMF2=162 هرتز میباشند. همچنین فرکانس درگیری پینیون و گرث گیر GMF3=62.5 هرتز است.
شکل :1 شماتیک سیستم درایو آسیا
شکل :2 ترند تغییرات ارتعاش نقطه 7 عمودی گیربکس
شکل :3 ترند تغییرات ارتعاش نقطه 8 افقی گیربکس
