تحلیل تنش و تخمین عمر باقیمانده دنده رینگی آسیاب گلوله ای صنعتی

دنده رینگی آسیابهای گلوله ای بیش از 12 متر قطر و در حدود 90 تن وزن دارندو هزینه ساخت آنها بالغ بر 500 هزار دلار می باشد. معمولا این چرخ دنده ها به قسمی طراحی می گردند که دارای بیش از 20 سال عمر خستگی باشند، در این تحقیق به بررسی یک دنده رینگی پرداخته شده که در طی 2 سال اولیه کارکرد شاهد جوانه زنی تعداد زیادی ترک در نواحی مابین تقویت کننده های مثلثی و فلنج چرخ دنده بوده که پس از ایجاد به سمت سوراخهای سبک کاری پیشروی و رشد نموده اند. از آنجا که وجود بسیاری ترکهای مشابه در مناطق ذکر شده از دنده رینگی میتوانست نشانه ای از وجود نقص در طراحی آن باشد، نیاز به بررسی رفتار نیرویی و تنشی آسیاب احساس گردید، بنابراین تحلیل تنشی آسیاب با توجه خاصی به دنده رینگی آن صورت گرفت. مدل سه بعدی المان محدود آسیاب و تحلیلهای مورد نظر به کمک نرم افزار ‏‎lusas‎‏ انجام شدند. نیروهایی که به مدل اعمال گردیدند شامل: وزن گلوله ای و سازه آسیاب، بار دینامیکی ناشی از حرکت گلوله ها، نیروی جانب مرکز در اثر دوران قسمتی از گلوله ها و نیروی محرک وارده از طرف پینیون می باشند. نتایج تحلیل تنش با توجه به شمخصات مختلف ترکهای موجود مورد تایید قرار گرفتند. نکته جالب توجه این که نیروی وزن و نیروی دینامیکی ناشی از حرکت گلوله های داخل آسیاب مهمترین عامل در ایجاد تنشهای موثر در چرخ دنده بوده اند و در این میان سهم نیروی محرک پینیون تنها 20 درصد از کل نیروها بوده است. در انتها با مدل نمودن ترکهای نیمه بیضوی و رشد دادن آنها در حوزه تنشهای متغیر، نیروی پیش ران ترک محاسبه گشته و با استفاده از نرخ رشد ترک محاسبه شده، عمر باقی مانده چرخ دنده تخمین زده شد.