تحلیل تماسی-ضربه ای سیستم های روتوری چرخدنده ای
چکیده
در این مقاله، یک فرمولاسیون اجزاء محدود برای تحلیل رفتار تماسی-ضربه ای سیستم های روتوری چرخدنده ای به علاوه تحلیل ارتعاشات چرخشی، عرضی و محوری بین چرخدنده های سیستم های مذکور در سرعت های بالای چرخشی، ارائه شده است. یک المان چرخدنده ای ضربه ای برای مدل سازی رفتار تماسی-ضربه ای بین چرخدنده ها ارائه شده و روش عددی آن مورد بحث قرار گرفته است. یک ایده اندازه گیری جابجایی نسبی به منظور اندازه گیری پارامتر ارتعاشی برای آزمایش کنتراست(مقایسه) در سیستم های چرخان سرعت بالای چرخدنده ای پیشنهاد گردیده است. معادلات حرکت به صورت تکرار در هر بازه زمانی تا رسیدن مقدار نیروی نابالانسی به یک تلورانس قابل قبول استخراج و حل شده اند. بر اساس روش پیشنهادی، یک برنامه کامپیوتری، به نام GEARS، نوشته شده است. رفتار تماسی-ضربه ای سیستم های روتوری چرخدنده ای، مخصوصا تحت سرعت چرخشی بالا به عنوان مثال های عددی، که به منظور اثبات موثر بودن روش پیشنهادی می باشد، تحلیل شده است.
1. مقدمه
بررسی های متعددی به روش اجزاء محدود (FEM) روی دینامیک چرخدنده ها صورت پذیرفته است. تنش در دندانه های چرخدنده ها، که توسط بارگزاری استاتیکی در چرخنده های ساده تولید می شوند، بررسی شده اند[1]. یک مدل 2-بعدی اجزاء محدود دندانه های چرخدنده های ساده ساخته شده و مقدار تنش چرخدنده در نیروهای دینامیکی داده شده محاسبه شده است[2]. به علاوه، بارگزاری ضربه ای به یک مدل 3-بعدی چرخدنده ها نیز ارائه شده است[3]. یک مدل چند دندانه ای اجزاء محدود برای تحلیل تماس چرخدنده های مخروطی مورد استفاده قرار گرفته است[4]. از سوی دیگر، تحلیل های متعددی روی رفتار دینامیکی سیستم های روتوری چرخدنده ای به وسیله روش اجزاء محدود توسط بسیاری از نویسندگان انجام شده است[5-9]. علاوه بر این، رفتار دینامیکی سیستم های روتوری-چرخدنده ای-بیرینگی نیز با استفاده از سنتز مودال شبیه سازی شده است[10].
5. نتیجه گیری
در این مطالعه، یک فرمولاسیون اجزا محدود، که برای تحلیل رفتار تماسی-ضربه ای سیستم های روتوری چرخدنده ای در حال دروان با سرعت دورانی بالا داده شده است. یک المان ضربه ای چرخدنده، که بیانگر رفتار تماسی بین چرخدنده هاست، ارائه شده است. اعتبار این فرمولاسیون توسط کاربرد آن در یک دیسک آسیاب الکتریکی واقعی و مقایسه آن با نتایج تجربی، مورد تایید قرار گرفته است. نتیجه این است که این رویکرد می-تواند برای تحلیل رفتار پیچیده تماسی-ضربه ای محصولات مختلف در حال دوران با سرعت دورانی بالا و هم چنین برای طراحی سیستم های روتوری چرخدنده ای کم ارتعاش و کم صدا مورد استفاده قرار گیرد.
Abstract
In this paper, a finite element formulation, used to analyze the contact-impact behavior of geared rotor systems coupled with the rotational, lateral, and axial vibrations between gears at high rotational speeds, has been developed. A gear impact element to model the contact-impact behavior between gears has been developed and its numerical method is discussed. A relative displacement measurement idea has been proposed to measure vibration parameter for contrast experiment in high rotational geared system. The equations of motion are derived and solved iteratively during each time increment until the unbalanced force decrease to an acceptable tolerance level. Based on the proposed method, an analysis program, GEARS, has been developed. The contact-impact behavior of geared rotor systems is analyzed especially under high rotational speed condition as numerical examples, which are demonstrated to show the effectiveness of the proposed method.
1. Introduction
Several studies on gear dynamics have been made by the finite element method (FEM). Stress on the teeth of gears, produced on the spur gears by static loading, has been examined [1]. A two-dimensional FEM model of the teeth of spur gears has been built, and the stress of the gear has been calculated at given dynamic loads [2]. In addition, impact loading to a three-dimensional model of gears has also been developed [3]. A multitooth finite element model was used to analyze the contact of bevel gears [4]. On the other hand, several analyses have been conducted on the dynamic behaviors of geared rotor systems using the FEM by many authors [5–9]. Furthermore, the dynamic behavior of rotor-gear-bearing systems is also simulated using modal synthesis [10].
5. Conclusion
In this study, a finite element formulation, which is used to resolve the contact-impact behavior of geared rotor systems during high-speed rotation, is given. A gear impact element, which expresses the contact behavior between gears, is developed. The validity of this formulation is confirmed through its application to an actual electric disk grinder and comparison with experimental results. The nonlinear vibration mechanism of the geared rotor system is demonstrated. It is concluded that this approach can be used to analyze the complicated contact-impact behavior of various products during high-speed rotation and can also be used to design low-vibration and low-noise geared rotor systems.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. روابط حاکم برای تحلیل رفتار تماسی-ضربه ای سیستم های روتوری چرخدنده ای
1.2. اجزاء سیستم
2.2. مدل تماسی-ضربه ای چرخدنده
3.2. المان ضربه ای چرخدنده
4.2. مدل هوزینگ و بیرینگ
5.2 روش عددی
3. آزمایش
4. کاربرد و نتایج عددی
5. نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Formulation for the analysis of contact-impact behavior of geared rotor systems
2.1. System components
2.2. Contact-impact model of gear
2.3. Gear impact element
2.4. Model of housing and bearing
2.5. Numerical method
3. Experiment
4. Application and numerical results
5. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه