عنوان:  پایان نامه طراحی بلبرینگ های دور بالا، مهندسي مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: 130

فهرست مطالب
عنوان
فصل اول: مشخصات بلبرینگهای دور بالا
1-1- مقدمه
1-2- جنس ، مزایا ومعایب بلبرینگهای دور بالا
فصل دوم: انواع تستهای عملکردی بلبرینگهای دور بالا
2-1-توسعه‌ي بلبرينگ های دور بالا با زاويه‌ي تماس براي اسپيندل‌هاي ماشين (ياتاقانهاي با توانايي بالا)
2-1-1- نماي كلي
2-1-2- تست افزايش دما و سرعت بالا
2-1-2-1- روش تست:
2-1-2-2- نتايج تست نوع اول
2-1-2-3- نتايج تست نوع 2
2-1-2-4- نتايج تست نوع 3
2-1-3- تست محيط زيستي و ذخيره‌ي انرژي
2-1-3-1- تست سرعت بالا تحت روانكاري گريسي
2-1-3-2- تست پارامتر تامين هوا تحت روان كاري روغن ـ هوا
2-1-3-3- تست صدا تحت روانكاري روغن هوا
2-1-4- تست چرخش فوق‌العاده پرسرعت
2-1-5-تست مكرر شروع و توقف سريع:
2-1-6- نتايج تست توصيف شده:
2-2- روش تست صوتي بلبرينگ‌هاي سراميكي
2-2-1- روش تست ترک با استفاده از رنگ نافذ فلوسنت
2-2-2- روش تست ترک صوتی
2-2-2-1- مشخصات تست صوتی
2-2-3- شرح مفصلی از تجسم ترجیحی
2-2-2-1- روش اجرای تست
2-3- روشهای تست شکست بلبرینگ های سرامیکی
2-3-1- اهداف تست شکست
2-3-2- معایب
2-3-3- شرح تست
2-4- تست تحمل بلبرینگها بر پایه‌ای از تجهیزات IRSMTG
2-4-1- چکیده مطالب
2-4-2- مقدمه و هدف
2-4-3- موارد تست
2-4-4- شرح تست
2-4-4-1- تست ارتعاش
2-4-4-2-آزمایش اصلی با نیتروژن
2-4-4-3- تست خلاء حرارتی در 55 درجه سانتیگراد
2-4-4-4- روغنکاری بلبرینگ‌های ساچمه‌ای ـ روغن ـ نقطه اوج ناپایدار
2-4-4-5- اساس روغنکاری یاتاقانها و تست بازرسی با MOS2
2-4-4-6- اساس تست بازرسی ـ با روغن‌کاری بلبرینگ‌ها (Fomblin Z60)
2-4-5- تشریح
2-4-5-1- تست بر پایه نیتروژن
2-4-5-2- تست عمر در خلاء
2-4-5-3- تجزیه و تحلیل گاز باقیمانده RGA
2-4-6- نتیجه‌‌گیری
2-4-7- نظریات ونکات مهم
2-5-توسعه بلبرینگهای سرامیکی با عملیات سرعت فوق‌العاده بالا در 3 میلیون DN (120000 دور در دقیقه) در هیدروژن مایع
2-5-1- تست یاتاقانها و طرز کار تست
2-5-2- مباحث و نتایج
2-5-3- نتیجه‌گیری و ملاحظات
فصل سوم: کاتالوگ های ماشینهای تست
3-1- دستگاه تست سوار كردن ياتاقانهاي بادماي بالا و سرعت بالاي FALEX
3-1-1- مشخصات دستگاه
3-1-2-خصوصيات سيستم F-1516 FALEX
3-1-3- نمونه‌هاي تست
3-2- دستگاه WB – 23 سرعت بالا
3-2-1- امکانات
3-2-2- شرح
3-2-3- سیستم کامل کنترلی کامپیوتر
3-2-4- خصوصیات دستگاه WB23
3-2-4-1- ابعاد
3-2-4-2-گشتاور، سرعت و قدرت WB23 و نمودارهای آن
3-2-5- پیکربندی و تنظیمات سیستم
3-3- داده‌ها براي ماشين تست روانكاري دور بالا
3-3-1- اهداف تست
3-3-2- اجراي اصلي
3-3-3- ويژگيهاي اصلي
3-3-4- روشهاي تست:
3-3-5- نتايج تست
3-3-6- پارامترهاي خروجي تست
3-3-7- مشخصات فنی
فصل چهارم: تحقیقات روز در ارتباط با بلبرینگهای دور بالا
4-1- نسل بعد بلبرینگ شیار عمیق برای موتور های با سرعت بالا
4-1-1- معرفی
4-1-2- ساختار یاتاقانها
4-1-3- قفسه ی جدید
4-1-3-1- سرعت بالا
4-1-3-2- بهبود روانکاری
4-1-3-3- بهبود بهره وری طراحی
4-1-4- طول عمر گریسME-1
4-1-4-1- خواص روغن ME-1
4-1-4-2- استقامت در دمای بالا
4-1-5-.نمایش نتایج قابلیت تست
4-1-5-1- مشخصات یاتاقان
4-1-5-3- نتایج آزمون
4-1-6- استقامت برای ارزیابی در دمای بالا و استقامت
4-1-6-1- مشخصات یاتاقان
4-1-6-2- شرایط آزمون
4-1-6-3- نتایج آزمون
4-2- تکنولوژی بلبرینگ شیار عمیق ساچمه ای برای سروموتور هایی باسرعت بالا
4-2-1- بلبرینگهای شیار عمیق با قابلیت روغنکاری سرعت عالی
4-2-1-1- امکانات
4-2-2- امکانات این مجموعه:
4-2-2-1- کاراییهای مجموعه
4-2-3- یاتاقانهای غلتکی سوزنی با جهت کاهش میزان ضربه
4-2-3-1- امکانات این سیستم
4-2-4- بلبرینگ غلتکی خود هماهنگ سری S-تیتان ™
4-2-4-1- امکانات
4-2-5- یاتاقان با سنسور مقاوم در برابر میدان مغناطیسی دوار
4-2-5-1- امکانات
4-2-5-2- ساختار
4-2-5-3- مشخصات
4-2-6- کارایی سیستم
4-2-7- محدود کننده”فوق العاده” گشتاورباتجهیزات اتوماسیون
4-2-7-1- کارایی
4-2-8- RustGuard™ یاتاقانهایی با باربری بسیاربالاومقاوم در برابر خوردگی باتجهیزات تولیدشده از فولاد
4-2-8-1- کاربرد
4-2-9- بلبرینگ های هیبریدی
4-2-9-1- امکانات
4-2-9-2- ساختار
4-2-9-3- ویژگی های اصطکاکی برای تحمل بارهای شعاعی
4-3- بلبرینگهای اسپیندل با3 و 4 نقطهء تماس و یک رویکرد جدید در مورد سیستم‌های اسپیندل با سرعت بالا
4-3-1- خلاصه
4-3-2- آنالیز و مطالعه عملیات یاتاقانهای اسپیندل در 3 و 4 نقطه
4-3-2-1- سه نقطه محیطی
4-3-2-2- برخورد زوایا
4-3-3- نیروهای نرمال در محیط برخورد
4-3-3-1- تغییر مکان محوری تحت رینگ داخلی
4-3-3-2- نقطه محیطی
4-3-3-3- نیروهای نرمال در برخورد محیطی
4-3-3-4- تغییر مکان محوری در رینگ داخلی
4-3-4- تست آزمایشی درمورد بلبرینگ اسپیندل با 3 نقطه تماس
4-3-4-1- طراحی جهت تست یاتاقانها
4-3-4-2- دسترسی به سرعتهای دورانی
4-3-4-3- گشتاور اصطکاکی
4-3-4-4- تغییر مکان محوری در یاتاقان
4-3-5- خلاصه
پیوستها
جداول استاندارد بلبرینگهای با زاویه ی برخورد دور بالا و بسیار دور بالا
منابع :
فهرست اشکال
عنوان
شکل 2-1: محاسبه ی ارزش pv از تست بلبرینگ ومحصولات معمولی
شکل 2-2: ابزار تست
شکل2-3: روش روغنکاری برای نوع 1و2
شکل2-4: روش روغنکاری برای نوع 3
شکل 2-5: نتایج تست نوع1
شکل2-6: نتایج تست نوع2
شکل2-7: نتایج تست نوع3
شکل2-8: نتایج تست چرخش دوربالابا روانکاری گریسی
شکل2-9: ابزار تست B
شکل2-10: ارتباط بین نرخ تامین هوا و افزایش دما
شکل2-11: نتایج تست خصوصیات صدا
شکل2-12: ابزار تست c
شکل2-13: روش روانکاری برای نوع4
شکل2-14: نتایج تست چرخش بسیار دور بالا
شکل2-15: الگوی عملیات
شکل2-16: چارت اندازه گیری دما
شکل 2-17: شکل فیکسچر تست عایق صدا می‌باشد
شکل2-18: نمودار اندازه‌گیری جریان فرآیند شناسایی نقص صوتی
شکل2-19: طرح کنترل تنش فشاری
شکل2-20: طرح کنترل تنش کششی
شکل2-21: نمودار تنش وفاصله ی طولی
شکل2-22: شکل فیکسچر تست چفرمگی شکست است
شکل 2-23: دیاگرامی از ترک فرورفتگی است
شکل 2-24: دیاگرام جریان روش تست چفرمگی شکست
شکل2-25: مشخصات تست عمر
شکل 2-26: مشخصات بازسازی مورد استفاده در تست عمر
شکل2-27: مشخصات خط اصلی احیاء برای MOS2 در یاتاقانهای غلتکی که در آغاز از روغنکاری در خلاءرادرمراحل مختلف تست نشان می‌دهد. (255 سیکل)
شکل2-28: مشخصات احیاءروغنZ60یاتاقانهای ساچمه‌ای لغزنده بکاررفته درخلاء (521،107 سیکل)
شکل 2-29: نمودار خلاصه‌ای از متوسط داده‌ها و گشتاور حاصله از احیاء گرفته شده در نقطه اوج رادر نموداری با فواصل بارگیری در طی یک هفته
شکل 2-30: خلاصه‌ای ازمتوسط داده ها وگشتاورمحورهای روتاتورoدر طول سیکل‌های احیاءدرنقطه اوج
شکل 2-31: عمر بلبرینگ را درموردمطالعه مشخصات تست یاطاقانها با روغنکاری MOS2 در خلاء
شکل 2-32: عوامل موثرقبل ازانجام آزمون جهت عمر بلبرینگها با استفاده از مشخصات روغن در روغنکاری یاتاقانهای ساچمه‌ای را در خلاء
شکل 2-33: سیکل احیاءرادر 136066 (روغنکاری یاتاقانهای ساچمه‌ای)با نسبت درجه‌ای در حدود 15ـ درجه از ذرات سخت را در بلبرینگها.
شکل 2-34: نشانگر شیارهای ایجاد شده توسط بلبرینگ در قسمت داخلی قفسه‌ها
شکل 2-35: سمت چپ: نشانگر شیارهای ایجاد شده توسط مسیر ساچمه سمت راست: رنگ روغن نشان داده شده در قفسه‌ها نشانگر مسیر ساچمه
شکل 2-36: تکه‌های سیاه رنگ روی مسیر قفسه‌ها
شکل 2-37: نشانگر پوسته پوسته شدن و فشردگی در روی سطح ساچمه‌ها است که با فلش قرمز رنگ
شکل 2-38: طیف‌ حاصله از EDAX را باتوجه به ذرات فلزی موجود در ساچمه
شکل 2-39: شروع آزمایش (دمای اتاق)
شکل 2-40: پایان تست در 20 درجه سانتیگراد.
شکل 2-41: طیف‌های دسته جمعی گونه‌های گازی تکامل یافته در طول آزمایش در برابر فولاد
شکل 2-42: تست پیکربندی بلبرینگها
شکل 2-43: پیکربندی یک تست تضمین شده
شکل 2-44: دمای بلبرینگ و نرخ جریان خنک کاری با توجه به سرعت چرخشی
شکل 2-45: از دست رفتن قدرت در مقابل سرعت چرخشی
شکل 2-46: تغییر در درجه حرارت بلبرینگ با سرعت دورانی ثابت 120000 دور در دقیقه و بار محوری 2160N
شکل 2-47: تغییرات مربوط تست یاتاقانها با توجه به خنک کاری
شکل2-48: مسیرهای منحنی ایجاد شده در تست ساچمه‌ها
شکل 3-1: دستگاه تست سوار كردن ياتاقانهاي بادماي بالا و سرعت بالاي FALEX
شکل 3-2: دستگاه WB – 23 سرعت بالا
شکل 3-3: شماتیک دستگاه WB – 23 سرعت بالا
شکل 3-4: نمودار تست گشتاور ـ سرعت ـ قدرت 120W پایا
شکل 3-4: نمودار تست گشتاور سرعت قدرت 300W
شکل 3-5: نمودار تست ـ گشتاور ـ سرعت و قدرت 400W/1205
شکل 3-6: نمودار تست مدت زمان و قدرت
شکل 3-7: تنظیمات مربوط به سیستم و متعلقات مربوط به آن
شکل 3-8: اجزاء سخت افزاری
شکل 3-9: اجزاء داخلی دستگاه
شکل 4-1: نسل بعد بلبرینگ شیار عمیق برای موتور های با سرعت بالا
شکل 4-2: قفسه ی تاج(سطح پوشاننده ی بالایی)رزین مصنوعی
شکل 4-3: مثالی از انالیز FEM قفسه ی تاج رزین مصنوعی تحت نیروی گریز از مرکز
شکل 4-4: طراحی تاج رزین مصنوعی جدید
شکل 4-5: مثالی از آنالیز طراحی تاج رزین مصنوعی جدیدتحت نیروی گریز از مرکز
شکل 4-6: شیارگریس
شکل 4-7: سطح مقطع قفسه ی تحت فشار فولادی
شکل4-8: سطح مقطع طراحی قفسه ی رزین مصنوعی جدید
شکل4-9: نتایج تست پایداری
شکل4-10: ماشین تست کاهش سرعت وشتاب سریع
شکل 4-11: نتایج تست افزایش دما
شکل4-12: ماشین تست پایداری سرعت بالا ودمای بالا
شکل 4-13: نتایج تست پایداری سرعت ودمای بالا
شکل 4-14: بلبرینگهای شیار عمیق با قابلیت روغنکاری سرعت عالی
شکل 4-15: آزمون افزایش سریع دما
شکل 4-16: آزمون دوام در دمای بالا، سرعت بالا
شکل 4-17: لرزش بدون بار- توقف دریک نقطه معین باتوجه به سرعت ثابت
شکل 4-18: امکانات این مجموعه
شکل 4-19: با لرزش های بدون بار (سرعت موتور: 620 دور در دقیقه)
شکل 4-20: NTN یاطاقان غلتکی سوزن در جهان رشد وتوسعه بسیارکمی داشته
شکل 4-21: نوع NW باقفسهایی که مشخصاتآن در پایین دیده میشودباقطر غلتک ها: بین 1.5 میلی متر و 2 میلی متر
شکل 4-22: بلبرینگ غلتکی خود هماهنگ سری S-تیتان ™
شکل 4-23: مقاومت در برابر میدان مغناطیسی: سه برابر محصولات قبلی
شکل 4-24: ساختار
شکل 4-25: نمودار کارایی سیستم
شکل 4-26: محدود کننده”فوق العاده” شتاورباتجهیزات اتوماسیون
شکل 4-27: محدوده گشتاور
شکل 4-28: NTN” جدید محدودکردن گشتاور
شکل 4-29: نمودار کارایی
شکل 4-30: روکشهای مخصوص
شکل 4-31: پدیده غلتک زنگ زده
شکل 4-32: نمایش نتایج: از حالت شکست آزمون تولید بر روی ماشین های واقعی
شکل 4-33: بلبرینگ های هیبریدی
شکل 4-34: ساختار
شکل 4-35: ویژگی های اصطکاکی برای تحمل بارهای شعاعی
شکل 4-36: حرکات و رفتار جدید سینیماتیک در یاتاقانها اسپیندل
شکل 4-37: تغییر مکان محوری حلقه داخلی
شکل 4-38: بار محوری وابسته به سرعت چرخشی
شکل 4-39: برخورد زاویه در 3 نقطه مربوط به یاتاقانها
شکل 4-40: نیروی نرمال در برخورد محیطی در یاتاقانهای اسپیندل 3 نقطه. زاویه برخورد 15 درجه.
شکل 4-41: نیروهای نرمال در برخورد محیطی، اسپیندل یاتاقان 3 نقطه تماس با زاویه برخورد 25 درجه برخورد تحت فشار Hertzian
شکل 4-42: برخورد تحت فشار Hertzian یاتاقانها اسپیندل 3 نقطه
شکل 4-43: تغییر مکان محوری در رینگ داخلی در یاتاقان اسپیندل 3 نقطه
شکل4-44: برخورد زاویه در 4 نقطه یاتاقانها
شکل 4-45: نیروهای نرمال در 4 نقطه برخورد زاویه‌ای با fit حدود و clearance
شکل 4-46: نیروهای نرمال در 4 نقطه تماس یاتاقانها fit حدود و clearance مد نظر قرارگرفته اند.
شکل 4-47: نیروهای نرمال رادر 4 نقطه تماس fit و
شکل 4-48: فشار Hertian در 4 نقطه تماس با fit و رانشان میده clearance
در شکل 4-49: فشار Hertizan در 4 نقطه تماس تحت fit و clearance با ساچمه‌های سرامیکی
شکل 4-50: شفت محوری تحت 4 نقطه تماس با clearances محوری متناوب و متفاوتfit
شکل 4-51: تست stand برای بلبرینگهای تحت زاویه برخورد
شکل 4-52: پروسه تولید با استفاده از تست یاتاقانها
شکل 4-53: تست با افزایش سرعت
شکل 4-54: گشتاور اصطکاکی در 3 نقطه تماس و سیستم نگهداری یاتاقان
شکل 4-55: شفت محوری در 3 نقطه تماس

فهرست جداول
عنوان
جدول 2-1: تست افزایش دما وسرعت بالا
جدول 2-2: شرایط ازمون افزایش دما وسرعت بالا
جدول2-3: شرایط برای تست چرخش دور بالا با روانکاری گریسی
جدول2-4: شرایط برای تست ذخیره سازی انرژیوسازگاری با محیط زیست با روانکاری روغن-هوا
جدول2-5: شرایط برای تست چرخش بسیار دور بالا
جدول 2-6: جزییات یاتاقان
جدول2-7: سیکل خلاء
جدول 2-8: خلاصه‌ای از روند گشتاور در نیتروژن با توجه به مشخصات اسکن شتاب.
جدول 3-1: ابعاد دستگاه WB – 23 سرعت بالا
جدول 3-2: مشخصات مکانیکی
جدول 3-3: مشخصات الکترونیکی
جدول 3-4: مشخصات تست
جدول 3-5: وزن واندازه ها
جدول 3-6: ابزار جانبی
جدول4-1: شرایط انالیز FEM
جدول 4-2: ترکیب و خصوصیات گریس ME-1
جدول4-3: جدول یاتاقان تست شده
جدول 4-4: یاتاقان تست شده
جدول 4-5: مجموعه استانداردهای جدید با طولانی ترین عمر و بیشترین ظرفیت باردر جهان
جدول 4-6: انواع خروجی- موج چهارگوش، باز جمع آوری, فاز A و Bتعداد بلبرینگ مربوطه-6202 – 6209
جدول 4-7: ویژگی های اصطکاکی برای تحمل بارهای شعاعی

– مقدمه
براي اسپيندلهاي ماشيني، بازار براي بلبرينگ‌هاي تركيبي در سال 2000 ، 35 ميليون دلاربود .پيش‌ بيني مي‌شد براي رسيدن به 150 ميليون دلار در سال 20005 و از اين‌رو است كه استفاده ی گسترده وجود دارد. فروش بلبرينگ‌هاي تركيبي بايد به چند صد ميليون تا سال 2012 برسد از اين‌رو نياز مهم به بلبرينگ‌هاي تركيبي با حجم بالا و نيازهاي توليد وجود دارد.
اخيراً اسپيندلهاي ماشيني در سرعت و كارايي، انعكاس درخواست فزاينده از صنايع مختلف در بهبود بهره‌وري و كاهش هزينه‌هاي پردازش بهبود يافته‌اند. بخصوص افزايش تعداد مراكز ماشين كاري دور بالا دو مزيت كاهش زمان برش واقعي بوسيله‌ي چرخش دور بالا همچنين سرعت در تعويض ابزار (كاهش زمان بدون كار) دارد. چنين اسپيندلي با سرعت كارايي بالا نياز به ياتاقاني دارد كه نه تنها چرخشي دور بالا را تحمل كند بلكه توانايي بالايي در اجراي توقف و شروع داشته باشد.
حالا اسپيندلهاي ماشيني چالش ديگري نيز دارند: صرفه‌جويي در انرژي و محيط زيست. كه در حال حاضر از الزامات حياتي براي هر سازنده در هر زمينه است كه ملزم به انجام فعاليتهاي توليدي به شيوه‌اي
رضايت‌بخش با محيط زيست است.
با توجه به اين دليل ياتاقانهايي كه در اسپيندلهاي ماشيني مورد استفاده قرار مي‌گيرند بايد نياز به هواي كمتر و صداي كمتري داشته باشند و روغن‌ كاري (گريسهاي مورد استفاده) به محيط زيست صدمه نزند.
به منظور برآوردن چنين شرايطي، مهم است كه ياتاقانهاي اسپيندلهاي ماشيني در سرعت بالا بهبود يابد ، stop & start سريع، عملكرد در دماي پايين با يك روش روانكاري با قدرت الكتريكي كم.
1-2- جنس ، مزایا ومعایب بلبرینگهای دور بالا
در طول دهه‌ي گذشته توپهاي سيليكون نيتريد Si3N تبديل به بخش مهمي از بلبرينگ‌هاي پيشرفته‌ي مورد استفاده در طيف گسترده‌اي از برنامه‌هاي كاربردي شده است. بزرگترين موفقيت تجاري براي توپهاي Si3N استفاده از آنها در بلبرينگ‌هاي هيبريد كه تركيبي از گلوله‌هاي سراميكي با نسل فولادي كه آنها بعنوان بلبرينگ هيپريدي سيليكون نيتريد شناخته مي‌شوند. بلبرينگ هيپريدي سيليكون نيتريد در مقايسه با گلوله‌ هاي فولادي از گلوله‌هاي سراميكي سخت‌تر و كمتر متراكم و تحمل بالاتري دارند. مقاومت در برابر خوردگي بهتر و عوامل افزايش درجه حرارت و نيازهاي روانكاري كاهش يافته. اين منافع ايده‌آل مي‌سازد بلبرينگ‌هاي هيبريدي (تركيبي) رادر كاربردهاي شديداً دور بالا مانند اسپيندلهاي ماشيني، دريل‌هاي دندان‌پزشكي با سرعت بالا، پمپ‌هاي خلاء توربومولكولي و پمپ‌هاي مولكولي توربوي مايع اكسي‍ژني مورد استفاده در موتورهاي اصلي شاتل فضايي. گلوله های با قطر بالا اخيراً تكنولوژي پيشرو در جراحیها شده است.

این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.