مدلسازی ارتعاشات گیربکس تجهیزات جانبی در دانشگاه تهران

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما ، پژوهشگران دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران در همکاری با مهندسین تحقیق و توسعه یکی از شرکت‌های زیرمجموعه گروه مپنا، توانستند ارتعاشات گیربکس (جعبه دنده) تجهیزات جانبی را مدل‌سازی کرده تا بر این اساس بتوانند تأثیر برهمکنش چرخ دنده‌ها را روی رفتار دینامیکی کل گیربکس تحلیل کنند.

فرزاد آیت‌الله‌زاده شیرازی گفت: بخشی از فرآیند طراحی گیربکس‌ها طراحی دینامیکی آن‌هاست، به این معنا که چگونه گیربکس می‌تواند رفتار دینامیکی مناسبی داشته باشد که به رزونانس (تشدید فرکانس) و انحراف جدی از عملکرد دچار نشود .

وی افزود : در فاز بعدی پس از مدل‌سازی گیربکس پا فراتر گذاشته می‌شود و با استفاده از این مدل نحوه اثر مشکلاتی چون خطای انتقال، نامیزانی، ناهمراستایی با تجهیزات متصل‌شده و رزونانس روی رفتار سیستم تحلیل می‌شوند.

عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک دانشگاه تهران با بیان اینکه خطای انتقال، نامیزانی، ناهمراستایی با تجهیزات متصل‌شده و رزونانس از عوامل ارتعاشات گیربکس لوازم جانبی است، گفت: برای طراحی گیربکس، رزونانس‌ها (تشدید فرکانس) باید چک شوند تا تحلیل درستی برای فاز طراحی به‌دست آید.

فرزاد آیت‌الله‌زاده شیرازی افزود :  ما توانسته‌ایم با مدل‌سازی و به‌منظور تحلیل رفتار گیربکس‌های موجود و طراحی گیربکس‌های آتی ابزاری را در اختیار شرکت مپنا قرار دهیم.

وی گفت : برای تحلیل روتوردینامیکی مجموعه گیربکس باید ضرایب سفتی یاتاقان‌ها (تکیه‌گاه‌ها)‌ی سیستم بر حسب سرعت کاری تعیین می‌شدند، چون رفتار سیستم تابعی از سرعت چرخشی است و با چرخش سریع‌تر اثرات دینامیکی ناشی از اینرسی و جرم هم افزایش می‌یابد. برای این منظور کد متلبی (نرم‌افزار شبیه‌سازی) بر مبنای مطالعات پیشین نوشته شد.

 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران با بیان این‌که در انجام این پژوهش یک کد اجزاء محدود توسعه داده شده است، افزود : بر اساس داده‌های هندسی و دینامیکی شفت‌ها (محورها)، یاتاقان‌ها و دیسک‌ها و توان و سرعت هرکدام از شفت‌ها این کد می‌تواند ارتعاشات مجموعه گیربکس را شبیه‌سازی کند. این کد برای تحلیل دینامیکی مجموعه گیربکس تهیه و تنظیم شده است و با توجه به سبک بودن کد از لحاظ محاسباتی به طراح این امکان را خواهد داد که بتواند در حداقل زمان نتایجی با دقت مناسب از نحوه عملکرد دینامیکی سیستم به‌دست آورد.

شیرازی با بیان این‌که شبیه‌سازی و صحه‌گذاری نتایج در دو نرم‌افزار معتبر انجام شده است، گفت: همچنین برای صحه‌گذاری نتایج، آنالیز مودال توسط تست چکش جهت تعیین فرکانس‌های طبیعی روی شفت شماره یک به‌همراه دیسک یکپارچه آن هم انجام شد که تطبیق خوبی با نتایج کد متلب و شبیه‌سازی انسیس داشته است.

وی مدل‌های شبیه‌سازی شده اجزاء محدود بخش‌های مختلف سیستم و مجموعه گیربکس را یکی از دستاورد‌های این پژوهش برشمرد و افزود: مدل شبیه‌سازی اجزاء محدود مجموعه روتور‌های گیربکس به‌همراه پوسته بررسی تأثیر عدم هم‌محوری و نامیزانی روی ارتعاشات گیربکس از دیگر دستاورد‌های این پروژه پژوهشی است.

عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران گفت : در این پروژه توانستیم به ابزار تحلیل تأثیر پارامتر‌های مختلف طراحی چرخ‌دنده‌ها بر رفتار ارتعاشاتی گیربکس دست یابیم.

گیربکس لوازم جانبی تجهیزی است که برای انتقال قدرت به تعدادی زیرسیستم مجموعه استفاده می‌شود. این تجهیز دارای یک زنجیره چرخ‌دنده‌ای است که از ترکیب شفت‌های چرخ‌دنده‌دار درون گیربکس تشکیل شده است و سرعت‌های دورانی را افزایش یا کاهش می‌دهد تا به سرعت مورد نیاز هر تجهیز دست یابد.