تحلیل روان کاری الاستوهیدرودینامیک چرخدنده های مارپیچ با در نظرگرفتن زبری سطح

چرخ دنده ها را می توان از رایج ترین ابزار در میان اجزاء انتقال دهنده توان در سیستم های مکانیکی به شمار آورد. مانند دیگر اجزاء یک سیستم، چرخ دنده ها هم با وجود راندمان کاری بالا، مقدار قابل ملاحظه ای از توان را مصرف می کنند و همچنین ممکن است به طور جـدی دچار آسیب هایی ماننـد سـایش شوند. بنابراین بهبــود در طـراحی و شـرایط کاری چرخ دنـده هـا کماکان می توانـد به میـزان قابـل توجهی در کاهش توان هدررفت اصطکاکی و سـایش سطح دندانه های چرخ دنده موثر باشد . موضوع کلیدی مرتبط با روان-کاری چرخ دنـده ها، ضخامت فیلم و پارامترهای وابسته به آن و همچنین ضریب اصطکاک و هدررفت انرژی است. هدف از این تحقیق، ارائه مدلی برای پیش بینی سریع عملکرد چرخ دنده مارپیچ با لحاظ نمودن روان کار و زبری سطح است. ابتدا تحلیل درگیری دو چرخ دنده مارپیچ با تقسیم نمودن آن به تعداد محدودی چرخ دنده ساده انجام می شود. برای تحلیل بارگذاری چرخ دنده مارپیچ، از تئوری انرژی پتانسیل الاستیک مینیمم استفاده شده است و با استفاده از یک معادله تقریبی، توزیع بار حاصل شده است. استفاده از این روش، دو فایده داشته است. فایده اول، محاسبه توزیع بار غیر یکنواخت بر روی دندانه است و فایده دوم، نتیجه شدن یک تحلیل پیوسته در طول خط تماس است. در ادامه با تعیین رژیم مخلوط حاکم بر روان کاری چرخ دنده، مفهوم تقسیم بار اعمال می شود. در این مدل، هر نقطه تماس با دو استوانه جایگزین شد. همچنین تماس بین دو سطح زبر با تماس بین یک سطح صاف صلب و یک سطح زبر جایگزین شد. بنابراین تحلیل روان کاری بر روی این استوانه-های جایگزین انجام خواهد شد. محاسبه شعاع استوانه های جایگزین و سرعتشان، توسط یک مختصات هندسی ساده انجام شده است. در این مطالعه اثرات دمایی به طور تقریبی وارد محاسبات می شود و همچنین برای تحلیل تماس زبری ها، از یک پروفیل واقعی زبری استفاده خواهد شد که شرایط متفاوت تغییر شکل هر یک از زبری ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت. برای تحلیل دمایی با فرض بارگذاری غیریکنواخت، تنها اثرات دمایی لحاظ شده اند. اما برای انجام تحلیل روان کاری تحت فرض بارگذاری یکنواخت، دمای کاری با استفاده از یک معادله تقریبی محاسبه شده است. در این مطالعه، هر سه نوع تغییرشکل زبری ها (الاستیک، الاستوپلاستیک و پلاستیک) لحاظ شده است. مدل تحلیلی بیان شده، برای دو فرض بارگذاری یکنواخت و غیر یکنواخت بر روی دندانه انجام می شود. برای انجام هر قسمت از این مدل تحلیلی از روش-هایی با دقت بالا استفاده شده است و برای هر قسمت، سعی بر اعتبارسنجی نتایج با مطالعات موجود معتبر شده است. نتایج به دست آمده، به طور جداگانه برای هر دو فرض یکنواخت و غیریکنواخت، مورد اعتبارسنجی قرار گرفتند. که در هر دوحالت، نتایج دارای اعتبار قابل قبول بوده اند. دقت و سرعت پاسخگویی بالا، جامعیت مدل و اقامه فرض های درست از ویژگی-های مطالعه ی پیش رو می باشد. از مدل حاضر می توان در بهین کردن طراحی چرخ دنده و شرایط کاری آن جهت افزایش راندمان و کاهش آسیب استفاده نمود.