جستجو در تالارهای گفتگو

به شكست مواد ، در نتيجه بارگذاري متناوب ، خستگي گفته مي‌شود. آشنايي با پديده خستگي و بررسي آن از اهميت خاصي برخوردار است چرا كه قطعات زيادي در ماشين‌آلات و سازه‌هاي مختلف استفاده مي‌شود كه تحت بارگذاري متغير قرار دارند. با اينكه اين بارهاي متناوب از حد تحمل قطعات كمترند و در ظاهر نبايد آسيبي به قطعه وارد شود اما با گذشت قطعه زمان بسياري از آنها مستهلك شده و مي‌شكنند. (به عنوان مثال مي‌توان به مته‌هاي ابزار ، محور چرخ اتومبيل و پل‌ها اشاره كرد كه در تمام اين موارد ، قطعات تحت بارگذاري متغير قرار مي‌گيرند). در واقع ما براي استفاده از مواد مختلف در طراحي يك ماشين يا سازه كه تحت بار تناوبي قرار مي‌گيرد فقط نمي‌توانيم به حد مجاز تنش‌ها در آن ماده اكتفا كنيم و بايد عمر خستگي مواد را نيز در نظر بگيريم. با توجه به مطالب فوق مي‌توانيد ضرورت بررسي پديده خستگي را دريابيد برای مطالعه بیشتر مقالات زیر را دانلود کنید Elasticity modulus, hardness and fracture toughness of Ni3Sn4 intermetallic thin films.pdf

Introduction to Fatigue:- A metal part subjected to repetitive fluctuating stresses will fail at a stress much lower than that required to cause fracture on a single application of load. The resistance of metal to fatigue failure is called “Fatigue strength” or “Endurance Strength”. Fatigue test:- [TABLE=align: center] [TR] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]Fatigue Testing Machine[/TD] [/TR] [/TABLE] Fatigue test determines the resistance of a metal to repeated loads. This test is made on cylindrical specimen (like round tensile test) by subjecting it to bending loads during their rotation. This develops reversing stresses (.i.e. tension and compression). Fatigue testing machine consist of the following. - Electric motor capable of running 10,000 r.p.m. - Large bearing whose purpose is to release the motor of large bending movement which is applied to specimen. - Collets (.i.e. Coupling) to hold the specimen. - A rotating lever arm, subjected to down ward force in order to, place specimen in state of bending. - The upper surface of specimen remains in tension while its lower surface will be in compression. - The maximum value of the (tensile or compressive) stress is usually lower than the yield strength of material. He test is continued .i.e. the cycle of stress is applied until specimen fracture. Importance of Fatigue Test:- Fatigue is important factor in servicing of low temperature pressure vessels, bridges, ships, pipe lines, shafts and axels etc. For durable service life.

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.