پایان نامه ارشد: بررسی تاثیر المانهای ماتریس سختی سیستم محور- بلبرینگ |
 |
تابستان 1393
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
بلبرینگها استفادهی زیادی در صنایع مختلف از جمله صنعت خودرو و هواپیماسازی دارند. از اینرو بررسی بلبرینگها حائز اهمیت میباشد لذا در این پژوهش به بررسی ماتریس سختی بلبرینگ تماس زاویهای دوردیفه پرداخته شده است. در این پژوهش معادلات حاکم بر ماتریس سختی دو ردیفه توسعه داده شده است و علاوه بر بررسی نیروی محوری به بررسی اثر پیشبار بر خصوصیات ارتعاشی بلبرینگ پرداخته شده است. در ابتدا مدل تحلیلی توسعه یافته و تحت بار محوری و پیشبار قرار گرفته است. معادلات حاکم منجر به معادلات غیر خطی میشود که با استفاده از روش عددی حل شده است. نحوه محاسبات و فلوچارت بدست آوردن ماتریسهای سختی در ابتدای فصل چهارم ارائه شده است. نتایج حاصله بیانگر این امر هستند که با افزایش پیشبار اندازهی المانهای ماتریس سختی افزایش مییابد. همچنین مشاهده گردید که با افزایش پیشبار فرکانس طبیعی سیستم بررسی شده افزایش مییابد.
واژه های کلیدی: بلبرینگ دو ردیفه، پیشبار، ماتریس سختی.
فهرست مطالب
عنوان
صفحه
فصل اول 2
1- 1 پیشگفتار 3
1-2 بیان مسئله 5
1-2-1-معرفی انواع بلبرینگ 5
1-3 یاتاقان ها 6
1-4 انواع حرکت 7
1-5 انواع بلبرینگ 7
1-6 انواع رولربیرینگ ها 8
1-6-1 پارامتر های موثر در انتخاب رولربیرینگ ها 9
1-6-2 علل تعویض رولربیرینگ 9
1-6-3 اندازه ها 9
1-6-4 اندازه اصلی یک رولربیرینگ 10
1-7 انتخاب نوع بلبرینگ 10
1-8 نظریه جدید در مورد طول عمر بلبرینگ 11
1-9 ظرفیت تحمل بار و طول عمر 11
1-10 مزیت های هدایت کننده غلتشی حرکت خطی 21
1-11 مواد و فرآینهای تولید 23
1-11-1 مواد بلبرینگ های ساده 24
1-11-2 فرآیند پرداخت کاری 24
1-11-3 فرآیند عملیات حرارتی 25
1-11-4 محیط باز پخت 25
1-11-5 مرحله پرداخت 26
1-11-6 فرآیند
های پرداخت کاری 26
1-12 فلوچارت فرآیند های ساخت 27
1-12-1 فرآیند فلاشینگ ساجمه ها 28
1-13 فلوچارت فرآیند های ساخت قفسه 28
1-14 مروری بر مطالعات پیشین 28
فصل دوم 42
2-1 بلبرینگ های ساده 43
2-2 مدل بار- تغییر شکل بلبرینگ ساده 43
2-2-1 پارامترهای سطح تماس 43
2-2-2 ارتباط بین تغییر شکل و بار 45
2-2-3 تعیین جابجایی محوری و تماس زاویه ای بلبرینگ به خاطر بار محوری 45
2-3 محاسبه ماتریس سختی بلبرینگ های ساده برای سیستم دو درجه آزادی 50
2-3-1 محاسبه ماتریس سختی 52
2-3-2 مطالعه مجموعه های مونتاژی با دو بلبرینگ ساده تماس زاویه ای 53
2-4 محاسبه ماتریس سختی مدل پنج درجه آزادی 56
2-5 بلبرینگ های بشکه ای 59
فصل سوم 66
3-1 مقدمه 67
3-2 مقایسه ماتریس سختی بلبرینگ دو ردیفه با دو بلبرینگ تک ردیفه 68
3-2-1 معادلات و فرضیات حاکم بر مسئله 73
3-2-2 ماتریس سختی 77
3-3 اثر پیش بار 81
3-3-1 فرضیات و معادلات حاکم 81
3-3-2 تحلیل مدل 82
فصل چهارم 86
4-1 مقدمه 87
4-2 صحت سنجی 89
4-3 بررسی اثر نیروی محوری بر المان های ماتریس سختی 90
4-4 بررسی اثر پیش بار بر المان های ماتریس سختی 91
4-5 بررسی اثر پیش بار بر خصوصیت ارتعاشی سیستم 95
فصل پنجم 97
5-1 مقدمه 98
5-2 نتایج 98
5-3 پیشنهاد ادامه کار 99
مراجع 100
پیوست ها 102
چکیده انگلیسی 113
فهرست شکلها
شماره شکل
عنوان شکل
صفحه
شکل 1-1 سختیهای متوسط موثر یاتاقان برای تراز نشدگی زاویهای در راستای محور y و برای مقدار Brg≠2 29
شکل1-2 تابع پاسخ فرکانسی بدست آمده از روش تجربی 30
شکل1-3 مقایسهای میان نتایج تجربی و تحلیلی بدست آمده برای ضرایب خمشی یاتاقان در حضور پیش بار 31
شکل 1-4 جابجاییها بر حسب پیشبار محوری 32
شکل1-5 نیروی محوری بر حسب پیشبار محوری 33
شکل 1-6 عمر خستگی یاتاقان بر حسب پیش بار محوری 33
شکل 1-7 کمانش از نوع دو شاخگی برای سیستم روتور بالانس نشده 35
شکل 1-8 گردش، فقشه پوینکر و پاسخ فرکانسی برای جابجایی شعاعی 37
شکل 1-9 تغییرات سختی یاتاقان شعاعی بر حسب بار شعاعی برای چهار مدل مختلف 38
شکل 1-10 تغییرات سختی محوری بر حسب بار محوری برای دو یاتاقان مختلف 38
شکل 1-11 تغییرات عمق نقص، نیروهای تماسی در جهت x و y برحسب موقعیت توپی 40
شکل 1-12 مقایسه میان تغییرات فرکانس با شتاب یاتاقانهای توپی حاصل از مدل سازی و اندازهگیری …40
شکل 2-1 هندسه اجسام در حال تماس با یکدیگر 43
شکل 2-2 هندسه بلبرینگ ساده 44
شکل 2-3 بلبرینگ ساده تماس زاویه ای تحت نیروی محوری 47
شکل 2-4 چیدمان محور – بلبرینگ پشت به پشت 54
شکل 2-5 پارامترهای هندسی بلبرینگ ساده تماس زاویه ای 56
شکل 2-6 سیستم مختصات برای مدل ۵ درجه آزادی 57
شکل 2-7 هندسه تماس بیضوی 60
شکل 2-8 ابعاد رولربرینگ بشکه ای 61
شکل 2-9 شعاع انحناء بین رولر و حلقهی داخلی و حلقهی خارجی 62
شکل 3-1 سه نوع چینش بلبرینگ دو ردیفه 67
شکل 3-2 نمایش دو روش ذکر شده در مدلسازی بلبرینگ دو ردیفه 70
شکل 3-3 تغییر شکل الاستیک المان چرخشی بلبرینگ دو ردیفه 74
شکل 3-4 نمایش فاصلهی زاویهای المان چرخشی از محور x 75
شکل 3-5 شمایی از مسئلهی ارتعاشی 82
شکل 3-6 مدل تحلیلی شفت صلب که با بلبرینگ دو ردیفه 83
شکل 4‑1 فلوچارت مربوط به نحوه محاسبات ماتریس سختی 88
شکل 4-2 نمودار تغییرات ماتریس سختی بر حسب نیروی محوری 90
شکل 4-3 نمودار تغییرات سختی بر حسب نیروی محوری 90
شکل 4-4 نمودار تغییرات سختی بر حسب نیروی محوری 91
شکل 4-5 نمودار تغییرات سختی بر حسب نیروی محوری 91
شکل 4-6 نمودار تغییرات سختی بر حسب نیروی محوری 92
شکل 4-7 نمودار تغییرات سختی با تغییرات پیشبار 93
شکل 4-8 نمودار تغییرات سختی با تغییرات پیشبار 93
شکل4-9 نمودار تغییرات سختی با تغییرات پیشبار 94
شکل 4-10 نمودار تغییرات سختی با تغییرات پیشبار 94
شکل 4-11 نمودار تغییرات سختی با تغییرات پیشبار 95
شکل 4-12 اثر نیروی پیشبار بر فرکانس طبیعی مد اول سیستم 96
فهرست جداول
شماره جدول
عنوان جدول
صفحه
جدول 1‑1 مواد خام بکار رفته در حلقههای بلبرینگ 24
جدول 3-1 خصوصیات سینماتیکی: بلبرینگ تماس زاویهای دو ردیفه 71
جدول 3-2 مقایسهی نتایج دو بلبرینگ تک ردیفه با یک بلبرینگ دو ردیفه 72
جدول4-1 پارامترهای طراحی برای بلبرینگ 89
جدول 4-2 بررسی تأثیر نیروی محوری در المان سختی 89
فهرست علائم
فاصله بارگذاری نشده میان انحنای شیار داخلی و خارجی
فاصله بارگذاری شده میان مراکز انحنای شیار داخلی و خارجی المان
A( )
ماتریس شتاب
A
موقعیت مرکز انحنای شیار داخلی
A
موقعیت مرکز انحنای شیار خارجی
C
ماتریس میتایی سیستم
C
ماتریس میرایی یاتاقان
C
میرایی
C
ضریبی وابسته به اندیس سطر (I)
C
ضریبی وابسته به ترکیب بندی یاتاقان
C
ضریبی وابسته به اندیس سطر یاتاقان (I) و ترکیب بندی یاتاقان
D
فاصله محوری از مرکز یاتاقان
D
قطر توپی
E
مرکز بار موثر یک یاتاقان دو سطری
E
مدول الاستیسیته
E
فاصله محوری میان مرکز یاتاقان و یاتاقان تک سطری
F
بردار بار میانگین یاتاقان حول نقطه عملکرد
F
پیش بار شعاعی در جهت محور X
F
مولفه بار میانگین یاتاقان در جهت محور X
F
مولفه بار میانگین یاتاقان در جهت محور Y
F
پیش بار محوری در جهت محور Z
F
مولفه با میانگین یاتاقان در جهت محور Z
F
بردار بار میانگین یاتاقان
F
بردار بار جایگزین کلی
G
بردار خطا
G
مرکز جم
المانهای بردار خطا
I
ممان اینرسی
J
K
ثابت سختی تماسی هرتزین
K
ماتریس سختی سیستم
K
ماتریس سختی یاتاقان اعمالی 5 بعدی
K
ماتریس سختی یاتاقان اعمالی 6 بعدی
K
سختی
K
سختی شعاعی یاتاقان غلتشی در جهت محور X
K
سختی شعاعی یاتاقان غلتشی در جهت محور Y
K
سختی محوری یاتاقان غلتشی
K
سختی چرخشی المان غلتشی حول محور X
K
سختی چرخشی المان غلتشی حول محورy
K
ضرایب سختی غیرقطری مربوط به یاتاقان غلتشی
L
طول
M
ماتریس جرم سیستم
M
ممان میانگین یاتاقان حول محور X
M
ممان میانگین یاتاقان حول محور Y
M
جرم
N
داده‌های داده شده توسط کاربر که تعداد سلول‌های شبکه‌ای در جهت محوری را کنترل می‌کند
N
نمای توانی بارگذاری- خیز
O
بعد مدل تحلیلی
Qa(T)
بارکل روی المان غلتشی J ام از سطر Iام
Q
بردار جابجایی جایگزین کلی
Q
بردار جابجایی جایگزین یاتاقان
R
بردار جابجایی میانگین یاتاقان حول نقطه عملکرد
R
شعاع گام
R
اندیس مودال
S
لقی شعاعی
T
لقی جدایش
V
زمان
X
بردار ویژه
X
بردار حالت
Y
محور مختصات X
Z
محور مختصات Y
A
محور مختصات Z
A
تعداد المانهای غلتشی در یک سطر
زاویه تماس بارگذاری نشده
زاویه تماس بارگذاری شده‌ی المان غلتشی Jام از سطر Iام
جابجایی میانگین یاتاقان در جهت
جابجایی میانگین یاتاقان در جهت
جابجایی الاستیک شبکه‌‌های المان محدود حول ناحیه تماس
جابجایی الاستیک شبکه‌‌های المان محدود که دور از ناحیه‌‌های تماس هستند.
تغییر شکل الاستیک کل المان غلتشی Jام از سطر Iام
تغییر شکل الاستیک شعاعی خالص المان غلتشی Jام از سطر Iام
پیش بار جابجایی محوری روی سطر Iام
جابجایی میانگین یاتاقان در جهت محور X
جابجایی میانگین یاتاقان در جهت محور Y
جابجایی میانگین یاتاقان در جهت محور Z
عدد خیلی کوچک تعریف شده توسط کاربر
Y
ثابت تجربی بدست آمده
مقدار ویژه
بعد دورانی حول X
بعد دورانی حول Y
بعد دورانی حول Z
ثابت تناسبی
موقعیت زاویهای المان غلتشی Jام از سطر Iام
فرکانس
فرکانس طبیعی
نسبت میرایی
فصل اول
مقدمه
فصل اول
مقدمه
1-1- پیشگفتار
در سال 2400 قبل از میلاد مصریها از سیال برای کاهش تعداد نیروی انسانی مورد نیاز برای کشیدن بلوکهای سنگی بزرگ استفاده کردند. بعد از آن حدود سال 1100 قبل از میلاد استرالیائیها از غلتکهای چوبی برای بلوکهای مشابه استفاده کردند اما آنها متوجه مفهوم غلتش به جای لغزش شدند و این موجب توسعه بلبرینگهای غلتشی شد.
بنابراین اختراع بیرینگ یا آنچه که بنام بلبرینگ در صنعت شناخته شده است به هزاران سال قبل بر میگردد. در آن زمان بشر دریافت که حرکت چرخشی به مراتب ساده تر از حرکت لغزشی صورت می پذیرد لذا اگر در وسائلی نظیر چرخ ارابه ها و گاریها یا سنگهای آسیاب قدیمی از سنگ یا چوب بصورت گویچه ها ( ساچمه ) در آورده و ما بین قطعاتی که نسبت به هم حرکت دارند، قرار دهد، به مراتب انرژی کمتری مصرف شده و بر نیروی اصطکاک موجود مابین قطعات مزبور غلبه خواهد کرد. بدین ترتیب در گذر زمان بتدریج،گویچه ها بصورت کامل در آمده و با گرفتن حلقه های داخلی و بیرونی و قطعاتی نظیر قفسه، شکل بیرینگ امروزی را به خود گرفتند.
بیشتر پیشرفتهائی که در زمینه صنایع و مهندسی صنایع در جهان صورت گرفته و یا میگیرد که جزو لاینفک قرن حاضر می باشند بدون وجود بیرینگ ها که تا حد زیادی بر نیروی اصطکاک موجود در تمامی ماشین آلات و صنایع ماشین سازی و الکتریکی و خانگی و در صنایع خودروسازی غلبه می کند، امکان پذیر نبوده و با پیشرفت روز افزون در صنایع ماشین سازی و خودروسازی روز بروز بر اهمیت وجود بیرینگ ها افزوده می شود.
ازنظرتاریخی زمان اختراع بیرینگ ها بطور دقیق مشخص نیست اما با وجود کشفیات و شواهد تاریخی می توان گفت که ساخت بیرینگ به دوران روم باستان بر می گردد که پیشروان صنعت بیرینگ در آن زمان زندگی می کرده اند، زیرا هنگامی که در سال 1928 دریاچه نمی[1] خشک شد بر روی یکی از دو کشتی پاروئی که از زمان امپراطور بزرگ روم کالیگولا باقی مانده بود بلبرینگی یافت شد که تکیه گاههای آن از چوب ساخته شده بود و دارای ساچمه های برنزی بود، که از نظر شکل نیز شبیه بلبرینگ های امروزی بوده است. احتمالاً این بلبرینگ در زیر مجسمه بسیار بزرگی برای حمل و یا چرخش آن قرار داده شده بود.
1500 سال بعد لئوناردو داوینچی فیلسوف و ریاضیدان ایتالیائی در دوران حیات خود محاسباتی بر روی یاتاقانهای غلطشی انجام داد که بر حسب آن محاسبات بلبرینگ بصورت ابتدائی ساخته شد و می توان گفت که تا حدود اواخر قرن نوزدهم و تا زمان اختراع دوچرخه و چرخ خیاطی، ماشین بخار، ماشین آلات نساجی و غیره اقدامات چندانی در تکمیل و ساخت بیرینگ ها صورت نگرفته بود.
در اواخر قرن نوزدهم با گسترش صنعت دوچرخه سازی اولین تقاضا برای یاتاقانهای بدون اصطکاک بود لذا در همین عرصه کارخانه هائی درانگلستان و آلمان شروع به ساختن ساچمه های فولادی کردند که تقریباً در همین زمان نیز بلبرینگ به نسبت خیلی کم برای کارهای مهندسی در امریکا ساخته می شد. با اینکه دانش بشر در زمینه بیرینگ ها در سطح ابتدائی بود اما نیاز به وجود اجسامی که بتواند خصوصیات مربوطه را داشته باشند و به مقدار بسیار زیادی بر نیروی اصطکاک فائق آید بیشتر احساس می شد. بعدها دانشمندی بنام رابت استریبک[2] تحقیقات اساسی در مورد مهندسی بیرینگ انجام داد. در همین زمان بود که گسترش صنعت اتومبیل سازی بهترین زمینه تقاضا برای این محصول بود. بنابراین در عرض ده سال یعنی از سال 1902 الی 1912 بیش از هفت نوع بیرینگ که امروزه نیز مورد استفاده قرار میگیرد ساخته شد.
فرم در حال بارگذاری ...
|
[سه شنبه 1398-07-23] [ 05:21:00 ب.ظ ]
|
