تحليل ديناميكي ماشين ابزار با در نظر گرفتن اثرات غيرخطي در اتصالات لغزشي

دكترا

اتصالات لغزشي روغنكاري شده ماشين ابزار در كنار طراحي عمومي كه دارند، يكي از سيستمهاي پيچيده در علوم مهندسي هستند. در اين پايان نامه با بيان تاريخچه، به اهميت شناسايي و استخراج رفتارهاي غيرخطي اتصالات لغزشي به منظور تبيين دحيا رفتار ديناميكي يك ماشين ابزار واقعي پرداخته شده است. به منظور طراحي بهتر ماشين ابزار و اطمينان از اينكه ماشين تحت شراير مختلف كاري دچار شكست نشده و كيفيت ماشينكاري خوبي را نيز داشته باشد، لازم است كه اتصالات لغزشي كه بهترين منبع تغيير شكل و هدررفت انرژي به حساب ميآيند، در پروسه طراحي مدنظر قرار گيرند. بنابراين رفتار ديناميكي ماشينهاي ابزار بزرگ به شدت وابسته به اتصالات لغزشي و حركتي آنها خواهد بود. همچنين تغيير در مشخصات ديناميكي ماشينهاي ابزار به شدت بر كيفيت ماشينكاري قطعات، وقوع پديده ارتعاشات خودتحريك و پايداري ماشين تاثير ميگذارد. بنابراين لازم است مشخصات ديناميكي ماشين ابزار به همراه اتصالات لغزشي به دقت مورد بررسي قرار گيرد. براي اين منظور و براي داشتن يك توصيف دقيق و كامل از رفتار ديناميكي غيرخطي اتصالات روغنكاري شده ماشين ابزار، در اين پايان نامه يك روش مدلسازي و شناسايي جديد رفتارهاي غيرخطي در جهت عمود بر سطح تماس ارائه شده است. اين مدل عمود بر سطح تماس غيرخطي بر اساس بسط سري تيلور فيلم روغن و نيروهاي زبري توسعه يافته است. با استفاده از تكنيك حداحل مربعات، ضرائب سري تيلور مدل غيرخطي در حوزه زمان شناسايي شده اند. از روش انتخاب زيرمجموعه براي انتخاب جمله هايي كه بيشترين تاثير بر نيروهاي غير خطي فيلم روغن دارند، استفاده شده است. همچنين در ادامه اثرات اصطكاك در وضعيتهاي پيش لغزش و لغزش تحليل شده است. در حين ماشينكاري ماشين ابزار و به دليل وجود نيروهاي برشكاري، اتصالات لغزشي در معرض تحريكهاي نوساني قرار ميگيرند و به همين دليل ضروري است كه در كنار رفتارهاي پيش لغزش، خصوصيات لغزشي نيز مورد بررسي قرار گيرند. براي مدلسازي رفتار ديناميكي تماس اصطكاكي در راهنماي غلطشي خطي روغنكاري شده ، از قبيل تاخير اصطكاكي، مدل لوگر با در نظر گرفتن فيزيك تماس و همچنين ديناميك فيلم روغن بهبود داده شده است. در اين مدل اثرات جفت شدگي بين نيروهاي مماسي و جهت عمود بر سطح تماس در نظر گرفته شده است. براي صحه گذاري كارائي مدل ارائه شده، آزمون عملي بر روي راهنماي غلطشي خطي روغنكاري شده انجام شده است. مقايسه نتايج بين مدل و آزمون عملي نشان ميدهد كه مدل لوگربهبود داده شده در اين پايان نامه ميتواند به خوبي رفتارهاي ديناميكي تماس اصطكاكي را پيش بيني كند. با توجه به اينكه راهنماهاي خطي نقش حياتي در تعيين دقت ماشين ابزار دارند، بنابراين فهم پاسخ ديناميكي آنها به منظور كنترل رفتار و همچنين كنترل كارايي عملكرد ضروري است. با توجه به اينكه در محل اين اتصالات روغنكاري شده وضعيت بارگذاري سنگين حاكم ميباشد، رفتار غالب در اين حوزه الاستوهيدروديناميك-تركيبي خواهد بود. بنابراين اين رفتار باعث بوجود آمدن جفت شدگي بين جهت لغزش و جهت عمود بر سطح تماس خواهد شد. در اين پايان نامه يك روش حل جديد تريبو-ديناميك براي بررسي اين خاصيت در راهنماهاي خطي ارائه شده است. همچنين در اين مدل ديناميكي از يك مدل تريبولوژي تحليلي به صورت ضمني استفاده شده ا ست. براي برر سي دقيق تر كميتهاي تريبولوژي شامل توزيع فشار و فيلم روغن، يك حل عددي كاملا صريح نيز مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد كه حل جفت شدگي درجات آزادي لغزشي و جهت عمود بر سطح تماس الزامي است. و در نهايت يك مدل جديد تريبو- ديناميك براي راهنماهاي خطي با در نظر گرفتن اثرات جفت شدگي بين جابجاييهاي عمودي و عر ضي و همچنين در نظر گرفتن پديده كمبود روغنكاري ارائه كرده ا ست. اين كار براي راهنماهاي خطي كاملا جديد بوده و تا الان انجام نشده است. نتايج بدست آمده نشان ميدهند كه با اعمال پديده كمبود روغنكاري در راهنماهاي خطي، ميزان فيلم روغن كاهش يافته و نيروي اصطكاك افزايش مييابد.

196016

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

جناب آقاي دكتر حميد احمديان