عنوان :
بررسي بازده در جعبه‌دنده‌ي تك سرعته با چرخ‌دنده‌هاي ساده
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 87ص. :مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
صالح اكبرزاده
استاد مشاور :
محمدرضا فروزان
توصيفگر ها :
بازده , جعبه‌دنده , افت توان , ضريب اصطكاك , زبري سطح , چرخ‌دنده , ياتاقان , روان‌كاري
استاد داور :
محسن اصفهانيان، مهران مرادي غريبوند
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/09/01
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/02
چكيده فارسي :
جعبه‌دنده‌ها براي انتقال قدرت به‌طور گسترده‌اي در صنعت براي كاهش گشتاور و افزايش سرعت، يا كاهش سرعت و افزايش گشتاور مورد استفاده قرار گرفته‌اند. هدف از انجام اين پژوهش بررسي و شبيه‌سازي عددي بازده يا كارايي در يك جعبه‌دنده با چرخ‌دنده‌هاي ساده است. با در نظر گرفتن مجموع افت‌هاي توان بازده قابل محاسبه است. افت‌هاي تواني كه در اين پژوهش بررسي شده است شامل افت توان به‌علت اصطكاك ناشي از درگيري چرخ‌دنده‌ها با يكديگر، افت توان به‌علت مقاومت هوا در برابر چرخش چرخ‌دنده‌ها، افت توان به‌علت گردش روان‌كار در جعبه‌دنده و افت توان در ياتاقان‌ها است. در بخش درگيري چرخ‌دنده‌ها با يكديگر، تماس دندانه¬ها در هر نقطه با تماس دو استوانه‌ي معادل جانشيني شده¬ است. براي محاسبه‌ي افت توان به‌علت اصطكاك بين چرخ‌دنده‌ها، ضريب اصطكاك زبري‌ها در اين مدل مورد استفاده قرار گرفته است. داده‌هاي مورد نياز براي محاسبه‌ي ضريب اصطكاك مانند بار اعمال شده به دندانه‌ها، سرعت و بار بي‌بعد، سرعت لغزشي و غلتشي و ديگر داده‌ها در راستاي خط عمل، مدل‌سازي و محاسبه شده است. همچنين در اين پژوهش اثر ويژگي‌هاي روان‌كار، جنس چرخ‌دنده و زبري سطح براي محاسبه‌ي ضريب اصطكاك بين چرخ‌دنده‌ها در نظر گرفته شده است. در بخش افت توان به‌علت گردش روان‌كار و افت توان در ياتاقان، گشتاورهاي ناشي از اصطكاك در هر بخش محاسبه و در سرعت چرخش ضرب شده تا مقدار اين افت‌هاي توان به‌دست آيد. در بخش افت توان ناشي از گردش روان‌كار، دو روند براي شناسايي آرام يا مغشوش بودن جريان روان‌كار و در نتيجه محاسبه‌ي گشتاور بي‌بعد پسا وجود دارد. براي تعيين رابطه‌هاي گشتاور بي‌بعد پسا، اين دو روند يكي تنها بر مبناي عدد رينولدز بحراني و ديگري بر مبناي عدد رينولدز بحراني و شتاب گريز از مركز ناشي از گردش روان‌كار است. در پژوهش حاضر هر دو روند مدل‌سازي و نتايج آن مقايسه شده است. براي محاسبه‌ي افت توان ناشي از مقاومت هوا در اين مدل، براي چرخ‌دنده‌ي راننده و رانده شده، دو رابطه‌ي متفاوت در نظر گرفته شده است. در بخش نتايج، براي يك جعبه‌دنده‌ي مورد استفاده در صنعت تحليل بازده انجام شده است و با در نظر گرفتن الگوي سطح همسانگرد و غير همسانگرد نتايج افت توان ناشي از درگيري چرخ‌دنده‌ها با يكديگر مقايسه شده است. همچنين در اين پژوهش اثر تغيير روان‌كار و اثر زبري سطح متفاوت براي چرخ‌دنده‌ها در بازده بررسي شده است. براي محاسبه‌ي اين مقدارهاي افت توان در نرم‌افزار متلب كدنويسي و شبيه‌سازي انجام شده است. در پايان پس از انجام محاسبه‌ها و با در اختيار داشتن مقدار توان ورودي، بازده در يك جعبه‌دنده قابل محاسبه است.
چكيده انگليسي :
Gearboxes have been widely used in the industry to reduce torque and increase speed, or to reduce speed and increase torque. The aim of this research is to numerically investigate the efficiency in a gearbox with spur gears. Considering the total power losses, efficiency can be calculated. The power losses considered in this study include power loss due to friction caused by gear contact, power loss due to air resistance against gear rotation (windage loss), power loss due to churning the lubrication in gearbox and power loss in bearings.
In this model, the contact of gear teeth at each point along the line of action (LoA) is simulated by the contact of two equivalent cylinders. In order to calculate the power loss due to friction between gears, surface roughness and friction coefficient in this model is considered. The required data for calculating friction coefficient are the applied load, sliding speed and rolling speed, surface roughness, material properties, and lubricant properties. In the power loss due to the churning loss and power loss in the bearings, the torques caused by friction in each part are calculated and multiplied at rotational speed to obtain the amount of these power losses. To calculate the windage loss in this model, two different and simple relationships are considered for driver and driven gears. In the results section, efficiency analysis has been performed for a gearbox used in the industry and considering isotropic and non-isotropic surface pattern, the results of power loss due to gear contact are compared with each other. Also, in this study, the effect of different lubricant properties and the effect of different surface roughness on efficiency has been investigated. In order to calculate these power losses, coding and simulation have been performed in Matlab software. Finally, after performing the calculations and having the input power value, the efficiency in a gearbox can be calculated.
استاد راهنما :
صالح اكبرزاده
استاد مشاور :
محمدرضا فروزان
استاد داور :
محسن اصفهانيان، مهران مرادي غريبوند
