روش مدلسازی برای پمپ دنده‌ای چگونه است؟

0 دیدگاه
روش مدلسازی برای پمپ دنده‌ای

مدل‌سازی هندسی بر روی پروفایل‌های نظری دو جزء اصلی پمپ متمرکز شده است: دنده داخلی و خارجی. در این رویکرد اولیه، تولید، ترخیص و اثرات حرارتی را در نظر نمی‌گیرد. اساساً برای سه مرحله اصلی شبیه‌سازی از دو نوع نرم‌افزار استفاده شده است.

برای به دست آوردن هندسه صحیح مجموعه دنده‌های مونتاژ شده، پروفیل چرخ دنده‌ها باید بسیار دقیق تعریف شوند. از نفوذ اولیه باید اجتناب شود زیرا تداخل مجازی به نظر می‌رسد که نتایج غیر واقعی ایجاد می‌کند.
این پدیده در شکل ۷ نشان داده شده است. شکل ۸ مش FEM مجموعه دنده مونتاژ شده را نشان می‌دهد. مش توسط ۲۶۲۷۰ مثلث بدون ساختار با ۱۷۸۴۵ گره ساخته شده است. عناصر بیشتر بر روی پروفیل‌های چرخ دنده متمرکز شده‌اند. این به این دلیل است که کل مشخصات دنده داخلی در هر زمان از یک دور کامل و انحنای دندانه‌های آن به نقطه تماس تبدیل می‌شود. از این رو، چگالی مش زمان مورد نیاز CPU را به شدت افزایش می‌دهد و این باید در نظر گرفته شود.

روش مدلسازی برای پمپ دنده ای

شبیه سازی تحلیل مکانیکی FEM

تحلیل مکانیکی در روش مدلسازی برای پمپ دنده‌ای پیاده‌سازی شده است. مجموعه دنده در یک موقعیت خاص مطالعه تثبیت می‌شود. سپس یک چرخش کوچک Doi به چرخ دنده داخلی داده می‌شود و تنش تماس در نقطه تماس با جریمه نفوذ ایجاد شده در هر دندان محاسبه می‌شود. تجزیه و تحلیل در یک حالت شبه استاتیک در ده مرحله بدون در نظر گرفتن مولفه‌های دینامیکی از معادلات تغییر شکل انجام شده است.
شکل ۹ نمونه‌ای از تحلیل را نشان می‌دهد و شکل ۱۰ نتایج حداکثر تنش تماس را در هر نقطه تماس از طریق مدل المان محدود نشان می‌دهد. در هر موقعیت تحصیلی با این وجود، دقت هر دو مطالعه کاملاً دقیق است.

یک مرحله آزمایش نیز برای پمپ دنده ای واحد خاص PZ9e285 در نظر گرفته شده است. تکنیک‌های فوتوالاستیسیته برای ارزیابی میزان تنش تماس در نقطه تماس استفاده می‌شود. از طریق نور پلاریزه، تنش تماسی به صورت طیفی از رنگ‌ها ظاهر می‌شود.

هر رنگ مربوط به نیروی تماس خاصی است و می‌توان آن را در یک میز تست کالیبره کرد. هنگامی که طیف رنگ برای مطابقت با جفت مقادیر نیروی تماس رنگ کالیبره شد، می‌توان دامنه‌های بزرگی تنش تماس را در یک پمپ آزمایشی تعیین کرد. علاوه بر این، یک پمپ تست برای انجام آزمایشات طراحی و ساخته شده است (شکل ۱۲).

یک مدل اولیه از مجموعه دنده در مقیاس ۳:۱ طراحی و ساخته شده است و برای استفاده از تکنیک‌های فوتوالاستیسیته باید شفاف باشد. ماده اپوکسی انتخاب شده است که به دلیل شفافیت و کیفیت مکانیکی، پرکاربردترین ماده است.
دارای مدول یانگ ۳۰۰۰ مگاپاسکال است. دقت پروفیل‌های دنده بسیار مهم است و در ساخت نمونه اولیه مورد توجه قرار می‌گیرد. دکل آزمایشی برای انتقال یک لحظه خاص از دنده داخلی به دنده خارجی ساخته شده است.
در همان زمان، نور پلاریزه می‌تواند از طریق جفت دندان مورد مطالعه عبور کند و تنش تماس طیف رنگی کالیبره شده آن را اندازه گیری کند. سپس نیروی تماس در جفت دندان مورد مطالعه تولید می‌شود.

روش مدلسازی برای پمپ دنده ای

با این حال، این تکنیک فقط به اندازه گیری بصری از طریق طیف رنگ‌ها اجازه می‌دهد. متأسفانه نمی‌توانند خیلی دقیق باشند. کیفیت نتایج عمدتاً مبتنی بر دو عامل است: دقت خواندن جفت مقادیر نیروی تماس رنگ و دقت پروفیل‌های چرخ دنده. هر دوی آن‌ها در ساخت نمونه اولیه و دکل آزمایشی مورد توجه قرار گرفته‌اند. مطالعه تحلیلی و کار مرحله آزمایش با همان پارامترهای هندسی و مواد مانند نمونه اولیه مدل MZ9e855 انجام شده است. چندین گشتاور از دنده داخلی به دنده خارجی مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج با گشتاور ۳۷.۵ نیوتن متر برای مرحله آزمایش و مطالعه تحلیلی در شکل ۱۳ ارائه شده است.

دو روش تحلیلی برای محاسبه تنش تماس و ویژگی‌های حجمی به یک مجموعه دنده زمانی که به عنوان بخشی از یک پمپ دنده داخلی نوع ژروتور کار می‌کند، ارائه شده است. نتایج حداکثر تنش تماس و ویژگی‌های حجمی برای مقایسه و کنتراست چندین هندسه از مجموعه‌های چرخ دنده چرخنده ارائه شده‌اند.

نتایج تنش تماسی روش تحلیلی، مدل‌سازی و شبیه‌سازی و کار تجربی نیز برای یک واحد خاص از یک پمپ ژروتور ارائه شده است. نتایج تنش تماس، تطابق خوبی با محدوده بزرگی و محل نقطه تماس فعال بین مطالعه تحلیلی و شبیه‌سازی FEM در نقاط تماس نشان داده است.
با این حال، اختلاف در مقدار حداکثر تنش تماس در هر نقطه تماس ظاهر می‌شود. به نظر واضح است که مدل‌سازی باید در هندسه پروفیل‌های چرخ دنده بسیار دقیق باشد. علاوه بر این، چگالی مش باید بدون توجه به جریمه زمان مورد نیاز CPU افزایش یابد.

هدف نهایی بهینه‌سازی مشخصات دندانه‌ها به منظور به حداقل رساندن سایش در چرخ دنده‌ها است. مطالعه تحلیلی و شبیه‌سازی FEM مدل‌هایی هستند که با شرایط شبه استاتیکی سروکار دارند. مطالعه تحلیلی مدلی از معادلات هرتز است که تنش تماس را محاسبه می‌کند و شبیه‌سازی FEM یک حالت شبه استاتیکی در ده مرحله بدون در نظر گرفتن مولفه‌های دینامیکی در تغییر شکل است.

 

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *