جستجو در تالارهای گفتگو

چكیده : در این مقاله عوامل خستگی و شكست دندانه های چرخدنده مورد بررسی قرار گرفته است. عواملی كه باعث خستگی دندانه و در نهایت شكست آن می شوند عبارتند از : 1ـ شكست حاصل از ممان های خمشی 2ـ سایش 3ـ كندگی 4ـ خراش كه هر یك از عوامل خود به چند دسته تقسیم می شوند. این عوامل ممكن است بر اثر نقص هایی باشد كه در خود دندانه وجود دارد یا ممكن است بوسیله عملكرد سایر قطعاتی كه در مجموعه چرخدنده ای بكار رفته اند ایجاد شوند. وقتی با یك دندانه آسیب دیده مواجه می شویم براحتی نمی توان در مورد علت آسیب قضاوت كرد زیرا این امر مستلزم تجربه كافی و تحقیقات دقیق می باشد. با این حال در این مقاله سعی شده است بصورت كلی با این پدیده ها آشنا شویم. واژه های كلیدی : سایش، خستگی سطحی، تغییر شكل پلاستیك، شكست مقدمه : طراحان چرخدنده همیشه از این موضوع تعجب می كنند كه چرا بعضی از چرخدنده ها بهتر و بیشتر از آنچه در فرمول های طراحی انتظار می رفت كار می كنند در حالیكه تعدادی دیگر حتی وقتی در داخل محدوده طراحی، بارگذاری شده اند ناگهان دچار شكست می شوند. به همین دلیل لازم است كه عوامل خستگی چرخدنده به دقت بررسی شود. انجمن چرخدنده سازان آمریكا (AGMA) خستگیهای چرخدنده را به 5 دسته كلی زیر تقسیم می نماید: 1ـ سایش (wear) 2ـ خستگی سطحی 3 ـ تغییر شكل پلاستیك (plastic flow) 4ـ شكست دندانه 5ـ شكست های خستگی كه 2 یا چند عامل فوق را با هم دارند. هر یك از این دسته ها خود به چند نوع و شكل مختلف تقسیم می شود كه در نهایت یك مهندس كه در زمینه چرخدنده كار می كند با 18 شكل مختلف از خستگی چرخدنده مواجه می شود. به همین دلیل در مواجه با یك چرخدنده آسیب دیده باید تلفیقی از علم و هنر آنالیز صحیح را بكار برد. اگر آنالیز خستگی بطور صحیحی انجام نشود ممكن است علت خستگی چیزی غیر از علت اصلی تشخیص داده شود كه در این صورت طراح را به سمت ساخت یك مجموعه چرخدنده ای بزرگتر از آنچه كه نیاز است هدایت می كند در حالیكه طراحی جدید نیز ممكن است دارای همان عیب قبلی باشد زیرا عامل اصلی تخریب هنوز تصحیح نشده است. به عنوان مثال یك چرخدنده كه در سرعت بالا كار می كند ممكن است برای ماهها دارای ارتعاش قابل قبولی باشد اما ناگهان علائم ارتعاش با دامنه بالا پدیدار می شود. تحقیقات دقیق روشن می كند در مدتی كه چرخدنده كار می كرده دندانه ها دچار سایش شده اند و در نتیجه فاصله بین دندانه ها افزایش یافته كه همین عامل باعث افزایش دامنه ارتعاش چرخدنده شده است. پس مشكل اصلی سایش دندانه ها است نه ارتعاش و ارتعاش باید به عنوان یك عامل ثانویه در نظر گرفته شود. نكته مهم دیگری كه باید در نظر گرفته شود این است كه گاهی طراحی چرخدنده صحیح است ولی چرخدنده بر اثر رفتار سایر قطعاتی كه در مجموعه چرخدنده ای شركت دارند یا سایر عوامل (محیط، خطای نصب و استقرار و …) دچار خستگی ناخواسته می شود. به عنوان مثال فرض كنید محور یك توربین توسط یك اتصال كوپلینگ به محور پینیون وصل شده است، در صورتیكه این اتصال در انتقال نیرو دارای خطای زیادی باشد یعنی نیرو را طوری انتقال دهد كه نیروهای شعاعی و محوری بیشتر از آنچه در طراحی در نظر گرفته شده به پینیون وارد شود در آنصورت پینیون و یاتاقان محور آن به سرعت دچار سایش یا حتی شكست می شوند. بنابراین راه حل طراحی مجدد پینیون یا تعویض یاتاقان محور آن نیست بلكه باید در وضعیت اتصال (coupling) تجدید نظر كرد. با این مقدمه به سراغ انواع خستگی هایی كه در یك چرخدنده رخ می دهد می رویم. تذكر این نكته ضروری است كه منظور از شكست خستگی در یك چرخدنده، گسیختگی (جدا شدن) دندانه نمی باشد بلكه هر عاملی كه باعث شود چرخدنده از شرایط كاری مطلوب خارج گردد به عنوان یك نوع شكست خستگی محسوب می شوند. لذا سایش نیز برای چرخدنده نوعی شكست خستگی محسوب می شود.