تاجر جملة صيني، مادة فولاذ محامل Suj2، صلابة عالية، مطلي بالكروم، طابعة ثلاثية الأبعاد، عمود مسنن، حامل عمود إدارة

الأساليب التحليلية لتقدير ضغوط التلامس في وصلات الشرائح

وصلة التروس هي نوع من الوصلات الميكانيكية بين عمودين دوارين. تتكون من جزأين: وصلة وموصل. يحتوي كلا الجزأين على أسنان تتعشق وتنقل الأحمال. مع ذلك، عادةً ما تكون وصلات التروس ذات أبعاد أكبر من اللازم، مما يجعلها عرضة للإجهاد والتآكل. كما يمكن أن تؤدي ظاهرة التآكل إلى تلف الوصلة. لهذا السبب، يُعدّ تصميم وصلة التروس بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الأداء الأمثل.

نمذجة اقتران الشرائح

تزداد شعبية وصلات التروس الحلزونية في صناعة الطيران، إلا أنها تعمل في حالة عدم محاذاة طفيفة، مما يُسبب اهتزازات وتلفًا لأسطح التلامس. لحل هذه المشكلة، تُقدم هذه المقالة مناهج تحليلية لتقدير ضغوط التلامس في وصلة التروس الحلزونية. وعلى وجه التحديد، تُقارن هذه المقالة بين المناهج التحليلية والمناهج العددية البحتة لتوضيح مزايا المنهج التحليلي.
لنمذجة وصلة منحنيات، عليك أولاً إنشاء قاعدة معرفية خاصة بها. تتضمن هذه القاعدة عددًا كبيرًا من قيم المواصفات الممكنة، والتي ترتبط فيما بينها. قد يؤدي تعديل إحدى هذه المواصفات إلى ظهور تحذير لمخالفة مواصفات أخرى. ولضمان صحة التصميم، يجب إنشاء نموذج وصلة منحنيات يفي بقيم المواصفات المحددة.
بعد تصميم الشكل الهندسي، يجب إدخال ضغوط التلامس لوصلتي التوصيل. ثم، يجب تحديد موضع دائرة الخطوة للوصلة. في الشكل 2، يتطابق مركز الوصلة الذكرية مع مركز الوصلة الأنثوية. بعد ذلك، يجب التأكد من تساوي مسافة محاذاة الوصلتين.
بعد الحصول على البيانات اللازمة لإنشاء نموذج وصلة التروس، يمكنك البدء بإدخال مواصفات تصميم الواجهة. بعد ذلك، عليك اختيار ما إذا كنت ترغب في تحسين الترس الداخلي أو الترس الخارجي. ستحتاج أيضًا إلى تحديد معامل احتكاك السن، والذي يُستخدم لتحديد الإجهادات في نموذج وصلة التروس 20. كما يجب عليك إدخال خلوص الدليل، وهو الخلوص بين طرف السن 186 على أحد التروس والميزة الموجودة على الترس المقابل.
بعد إدخال المواصفات المطلوبة للوصلة الخارجية، يمكنك إدخال معلمات الوصلة الداخلية. على سبيل المثال، يمكنك إدخال حد القطر الخارجي 154 للوصلة الرئيسية 54 والوصلة الثانوية 56 للوصلة الداخلية. تُعرض قيم هذه المعلمات في مربعات مُرمّزة بالألوان على شاشة واجهة المستخدم الرسومية 80 الخاصة بمدخلات وتكوين الوصلات. بمجرد إدخال المعلمات، سيتم عرض تمثيل هندسي لنموذج وصلة الوصلات 20.

إنشاء نموذج اقتران الشرائح 20

يتم إنشاء نموذج وصلة التروس 20 بواسطة برنامج تصميم نماذج المنتجات 10. يتحقق البرنامج من صحة نموذج وصلة التروس بالرجوع إلى قاعدة بيانات تتضمن قيودًا وعلاقاتٍ خاصة بالمواصفات تعتمد على التكوين. ثم يُدخل هذا التقرير إلى برنامج تحليل الإجهاد ANSYS، حيث يسرد التكوينات الهندسية وقيم المواصفات لكل ميزة في نموذج وصلة التروس 20. يُعاد إنشاء نموذج وصلة التروس 20 تلقائيًا في كل مرة يتم فيها تعديل مواصفات التكوين أو الأداء الخاصة به.
يمكن تهيئة نموذج وصلة التروس 20 باستخدام برنامج نموذج المنتج 10. يحدد المستخدم الطول المحوري لمجموعة التروس، والذي قد يكون صفرًا أو طولًا ثابتًا. كما يُدخل المستخدم وجه التزاوج القطري 148، إن وُجد، ويختار قيمة مواصفات خلوص التوجيه 14.5 درجة أو 30 درجة.
يمكن للمستخدم بعد ذلك استخدام الماوس (110) لتعديل نموذج اقتران الشرائح (20). تحتوي قاعدة معارف اقتران الشرائح على عدد كبير من قيم المواصفات الممكنة وقاعدة تصميم اقتران الشرائح. إذا حاول المستخدم تغيير نموذج اقتران الشرائح، فسيظهر النموذج تحذيرًا بشأن انتهاك مواصفات أخرى. في بعض الحالات، قد يؤدي التعديل إلى إبطال التصميم.
في نموذج وصلة التروس 20، يُدخل المستخدم مواصفات إضافية لمتطلبات الأداء. يختار المستخدم المواقع التي يتم فيها نقل أقصى عزم دوران للتروس الداخلية والخارجية 38 و40. يتم تحديد موقع نقل أقصى عزم دوران بناءً على طريقة تثبيت القطع المعدنية على الأعمدة. بعد تحديد الموقع، يمكن للمستخدم النقر على "التالي" لحفظ النموذج. ستظهر معاينة لنموذج وصلة التروس 20.
يمثل النموذج 20 وصلة ذات أسنان مسننة. تُدخل مواصفات الأسنان المسننة بالترتيب والتنسيق المحددين على شاشة واجهة المستخدم الرسومية للنموذج 20. بعد إدخال مواصفات وصلة الأسنان المسننة، يقوم برنامج تصميم المنتج 10 بدمجها في النموذج 20. هذه هي الخطوة الأخيرة في إنشاء نموذج وصلة الأسنان المسننة.

تحليل نموذج اقتران الشرائح 20

يتضمن تحليل نموذج وصلة السبليك إدخال مواصفات التكوين والأداء. يمكن توليد هذه المواصفات من برنامج حاسوبي آخر. ثم يستخدم برنامج نمذجة المنتج 10 قاعدة معارفه الداخلية لعلاقات وقيود المواصفات المعتمدة على التكوين لإنشاء نموذج بارامتري ثلاثي الأبعاد صالح 20. يحتوي هذا النموذج على معلومات تصف عدد وأنواع أسنان السبليك 32، والوصلات 34، والكتف 36.
عند تحليل وصلة الانحناء، سيتضمن البرنامج 10 قيمًا افتراضية لمواصفات مختلفة. يتألف نموذج وصلة الانحناء 20 من انحناء داخلي 38 وانحناء خارجي 40. يحتوي كل انحناء على مجموعة خاصة به من المعلمات، مثل عمقه وعرضه وطوله ونصف قطره. كما يحتوي الانحناء الخارجي 40 على مجموعة خاصة به من المعلمات، مثل اتجاهه.
بعد تحديد هذه المعايير، سيُجري البرنامج تحليلاتٍ متنوعة على نموذج وصلة التروس المسننة 20. ويحسب البرنامج 10 إجهادات تحمل الأسنان الاسمية والقصوى، بالإضافة إلى عمر الإجهاد لوصلة التروس المسننة. كما سيحدد الفرق في الالتواء بين التروس المسننة الداخلية والخارجية. وسيكون ملف الإخراج الناتج عن التحليل عبارة عن ملف تقرير يحتوي على بيانات تكوين النموذج ومواصفاته. ويمكن لبرامج حاسوبية أخرى استخدام ملف الإخراج لإجراء المزيد من التحليلات.
بعد ضبط هذه المعايير، يُدخل المستخدم معايير تصميم نموذج وصلة التروس 20. في هذه الخطوة، يُحدد المستخدم مواقع نقل عزم الدوران الأقصى لكل من التروس الخارجية والداخلية 38. يعتمد موقع نقل عزم الدوران الأقصى على تكوين الأجهزة المتصلة بالأعمدة. يمكن للمستخدم إدخال ما يصل إلى أربعة مواصفات مختلفة لمتطلبات الأداء لكل ترس.
تُظهر نتائج التحليل وجود مرحلتين لربط الشرائح. تُظهر المرحلة الأولى زيادة كبيرة في الإجهاد والاهتزاز. أما المرحلة الثانية فتُظهر انخفاضًا في كليهما. وتُظهر المرحلة الثالثة قوة تعشيق ثابتة تتراوح بين 300 و320 نيوتن. ويستمر هذا السلوك لفترة أطول، حتى المرحلة الأخيرة التي تتعشق فيها الشرائح مع السطح.

عدم محاذاة وصلة الانحناء

هدفت دراسة إلى بحث موضع قوة التلامس الناتجة في وصلة مسننة تتشابك أسنانها تحت تأثير عزم دوران ثابت وعدم محاذاة دورانية. استخدمت الدراسة أساليب عددية تعتمد على نماذج طريقة العناصر المحدودة (FEM). وقد أنتجت نتائج عددية للظروف الاسمية وعدم المحاذاة المتوازية. تناولت الدراسة مستويين من عدم المحاذاة - 0.02 مم و0.08 مم - مع مستويات تحميل مختلفة.
أظهرت النتائج أن عدم محاذاة التروس الدوارة مع الدوارات يُحدث تغييرًا في قوة تعشيق نظام اقتران التروس الدوارة. وتخضع ديناميكيات هذا النظام لقوة تعشيق التروس الدوارة. وترتبط قوة تعشيق وصلة التروس الدوارة غير المحاذية بمعاملات نظام اقتران الدوار والتروس الدوارة، وعزم الدوران المنقول، وإزاحة الاهتزاز الديناميكي.
على الرغم من عدم وجود قياسات دقيقة، يُعدّ عدم محاذاة التروس مشكلة شائعة. وتتفاقم هذه المشكلة بسبب وجود خلوص في التروس عادةً، وهو ما ينتج عن عدم محاذاتها. وقد قام الباحثون بتحليل عدة تروس بأقطار مختلفة للخطوة ونسب طول إلى قطر متفاوتة.
وصلة التروس هي نظام ميكانيكي ثنائي الأبعاد، يتميز بوجود خلوص عكسي موجب. تتكون هذه الوصلة من محور وعمود، وتتميز بخلوص بين طرفي التروس وجذورها أكبر من الخلوص العكسي. يكفي وجود خلوص مناسب لمنع تلامس طرفي التروس وجذورها. ينتقل عزم الدوران على التروس عن طريق الاحتكاك.
عندما يكون وصلة التروس غير محاذية، تتولد قوة دفع ذات عزم دوران مرتفع. في هذه الحالة، قد تتجاوز القوة عزم الدوران، مما يؤدي إلى فقدان المكون لمحاذاته. في هذه الدراسة، تم نمذجة انتقال عزم الدوران وقوة الدفع ثنائي الاتجاه تحليليًا. يوفر هذا النهج التحليلي حلولًا يمكن دمجها في عملية التصميم. لذا، في المرة القادمة التي تواجه فيها مشكلة وصلة تروس غير محاذية، تأكد من استخدام نهج تحليلي!
في هذه الدراسة، تم تحليل وصلة التروس المسننة في ظل الظروف الاسمية دون وجود انحراف موازٍ. تمثل قيم الصلابة المُستخلصة النسبة المئوية للفرق بين قطر الخطوة الاسمي وقطر تطبيق الحمل. علاوة على ذلك، بلغ الحد الأقصى للنسبة المئوية للفرق في قطر الخطوة المقاس 1.60% عند عزم دوران قدره 5000 نيوتن متر. وقد أُخذت زاوية الخطوة، وهي المعلمة الأخرى، في الاعتبار عند إجراء الحسابات.

تم التحرير بواسطة CX بتاريخ 21 أبريل 2023