دانلود مقاله طراحی بلبرینگ چرخ تریلر

مقدمه:

یکی از وسایل پرکاربرد در حمل و نقل چه در کاربردهای صنعتی یا کشاورزی تریلر می باشد.

تریلرها کشاورزی انواع مختلفی دارند چه از نظر اندازه قسمت بارگیر و چه از نظر ترتیب قرار گرفتن چرخها، تریلرها معمولاً یا در قسمت عقب خود دارای دو چرخ یا 4 چرخ می باشند یا اینکه هم در جلو و هم در عقب دو چرخ دارند.

تریلرها خود دارای نیروی محرکه نیستند و با استفاده از قطعه ای که مالبند نامیده می شود به کشنده خود که یا اتومبیل سواری ست یا تراکتور، وصل می شوند.

مالبند از یک طرف به وسیله کشنده و از طرف دیگر به زیر شاسی متصل هستند.

اتصال در زیر شاسی به گونه ای است که مالبند نسبت به شاسی می تواند حول یک محور عمودی بچرخد.

بدین ترتیب به چرخیدن وسیله کشنده حول یک پیچ، تریلر می چرخد.

معمولاً در تریلرها در زیر قسمت بار دارای یک جک هیدرولیکی هستند که می توانند مانند کمپرسی قسمت بار را به ظرفی خم کننده و بار را تخلیه نمایند.

در تریلر که دوچرخ ان در جلو است اکسل چرخهای جلو به مالبند متصل است و با آن می تواند بچرخد.

اکسل چرخ های عقب نیز از طریق فنر به شاسی متصل هستند.

فنر در تریلر معمولاً از نوع برگی می باشند که با استفاده از یک کرپی به شانت متصل هستند.

در دو انتهای هر شانت یک جفت بلبرینگ قرار دارد که تمام نیروی وارد بر شانت را تحمل می کند و به چرخها منتقل می سازد هدف از این پروژه طراحی و انتخاب نوع این بلبرینگ ها است.

فرضیات:

همیشه در حل مسائل برای ساده کردن مسئله باید فرضیاتی را در نظر گرفت تا مسئله بر پایه آنها حل شد.

در این مسئله چه در قسمت بدست آوردن وزن قطعات و چه در حل نیروها فرضیاتی را در نظر گرفته شده است.

قسمتی از آنها در اینجا آورده می شود و قسکتی از آنها در اینجا آورده می شود و قسمتی دیگر در لابلای محاسبات آورده شده است.

در صورت مسئله وزن بار 5 تن گفته شده که برای بدست آوردن حجم آن چگالی محصولات را f=1 در نظر می گیریم.

برای ؟؟

بار فرض می کنیم که از ورق 5mmساخته شده است.

برای شاسی ها از ناودانی 140 استفاده می کنیم که هم استحکام خوبی دارد و هم در اندازه های تریلر ها می باشد.

لازم به توضیح است تریلر صورت مسئله دارای دو شاسی است که یکی به محفظه بار متصل و دیگری از طریق فنرها به ؟؟

چرخها متصل است .

برای شانتها نیز از ck 45 استفاده می کنیم ؟؟

این فولاد 370mp می باشد.

برای محاسبه قطر شانت بایستی تعاد بارگذاری برروی شانت را بدست آورد.

توجه کنید که شانت ثابت است و هر زمان که تریلر ؟؟

می شود شانت بارگذاری می شود.

با در نظر گرفتن 30 سال عمر برای این تریلر تعداد سیکل های بارگذاری این شانت به صورت روبرو بدست می آید:

تعداد سیکل های بار گذاری = 30 *200 * 1 = 6000 cyclo = 30 *200 * 1 = 6000 cyclo

با این تعداد بار گذاری نباید نگران خستگی بود پس شانت را به صورت استاتیکی حل خواهیم کرد.

همیشه این تریلر در یک حال نیست گاهی بدون بار و یا با بار است.

گاهی در جاده مستقیم حرکت می کند و گاهی در سرپیچ با سرعت حداکثر ممکن دور می زند.

برای این موارد بایستی تعداد دورهای بلبرینگ را در عمر مفید آن بدست آورد.

فرض می کنیم در یک روز کاری این تریلر نصف راه را با بار و نصف دیگر را بدون بار خواهد بود.

اگر فاصله ای که این تریلر در یک مسیر نصف می پیماید 10 km باشد و حداکثر نزدیک به یک دور کامل با سرعت دور پیچی با شعاع 22m پیچید (این حالت بحرانی است) تعداد دورهایی که در حالات مختلف یک بلبرینگ می زند به قرار زیر خواهد شد،

در حالت بدون بار و مستقیم:

در حات با بار و مستقیم:

:در حالت بدون بار در پیچ

در حالت با بار و در پیچ:

روند حل مسئله:

حل مسأله بدین شکل است که با بدست آوردن جرم و وزن تریلر در دو حالت بدون بار و با بار ، ارتفاع مرکز ثقل جسم را بدست می آوریم و از روی آن نیروی افقی که در حالت چرخیدن حول یک پیچ بر تریلر وارد می شود را محسبه می کنیم از روی این نیروها می توانیم قطر شانت را پیدا کرده و در ضمن با معدل گیری برای بارهای وارده به بلبرینگها می توانیم بلبرینگ مناسبی که عمر آن به عمر تخمینی نزدیک باشد را انتخاب می کنیم.

محاسبات:

ابتدا مرکز ثقل را در دو حالت بدون بار و با بار بدست می آوریم.

با این فرض که در هنگام بار زدن فنرها به اندازه 300 mm می خوابند.

در حالت بدون بار فاصله کف بار گیر تا زمین 1200m و در حالت بار زده 900 mmمی باشد.

    (بارM =5000 kg

F = 1000

اگر بار به صورت یکنواخت و هم سطح در قسمت بارگیر پخش شده باشد:

L * W * K = 5

L = 5 m

W = 2.4 m

با توجه به عدد بدست آمده در بالا برای ارتفاع بار، ارتفاع بدنه را 0.45 در نظر می گیریم         (بدنه بار

Vبدنه

فولادf=

در حالت با بار

در حالت بدون بار

برای شاسی ها هر دو را یک شکل در نظر می گیریم .

هر شاسی به طور تقریبی از دو ناودانی      (شاسی

 به طول 5m و دو ناودانی به طول 2 متر تشکیل شده است.

ناودانی 140 L = 28 m با بار KG = 0.4 – 0.14 = 0.76 m بدون بار KG = 1.2 – 0.14 = 1.06 m (شانت F = 7850 قطر چرخها = 0.75 m (چرخها از وزن مفید قطعات در مقابل وزن هایی که حساب شد صرف نظر می کنیم.

مثل جرم فنر و پایه ها ، مال بند و ...

: در حالت با بار : در حالت بدون بار در مورد طول و عرض مرکز ثقل باید گفت که به خاطر تقارون تریلر این طول و عرض در وسط تریلر قرار می گیرد.

فرض شده است که در بحرانی ترین حالت تریلر حول پیچی به شعاع 22m خواهد پیچید.

در این حالت بایستی حداکثر سرعت بدست آورد.

در بحرانی ترین حالنت نیروی چرخ درونی صفر خواهد شد.

در حالت با بار : در حالت بدون بار : در حات با بار : در حالت بدون بار طراحی شانت: در طراحی شانت همان طور که توضیح داده شد بایستی بحرانی ترین حالت را در نظر گرفت و تحلیل استاتیکی کرد.

در این حالت ما قطر شانت را در انتهای آن بدست آورده ، در یک ضریب 1.2 ضرب می کنیم تا قطر بزرگ وسط شانت را بدست آوریم.

در حل بالا فاصله مرکز در بلبرینگ 100mm در نظر گرفته شده است و همچنین ضریب اطمینان با توجه به کاربرد آن 2 در نظر گرفته می شود.

در بسیاری از حالات چون اکثر بار محوری روی بلبرینگ سمت راست است بنابر این بلبرینگ سمت چپ را می توان ظریفتر انتخاب کرد.

در این حالت بعد از بلبرینگ سمت راست.

قطر شفت به صورت مخروطی کم خواهد شد.

اگر شیب را %10 فرض کنیم قطر شافت برای بلبرینگ چپ (B2) 70 خواهد شد.

برای این که بلبرینگ سمت چپ تثبیت محوری شود از یک طرف به پوسته و از طرف دیگر به مهره چاک دار تکیه دارد.

به همین منظور انتهای شانت را زرد می کنند تا مهره بخورد.

برای قطر بزرگ شافت با استفاده از پله 1.2 خواهیم داشت: ؟؟/ محاسبه بار معادل: می توانیم برای تریلرها 4 حالت در نظر بگیریم که برای این 4 حالت ه 4 آنالیز نیرو برای بلبرینگ ها بدست می آید.

با استفاده از این نیروها و تخمین دوری که برای نیروها در قسمت فرضیات آورده شده است، می توانیم بار معادل محوری و افقی بر روی هر یک از بلبرینگ ها را بدست آوریم.

حالت بدون بار و مستقیم حالت بار و حول پیچ حالت با بار و حرکت مستقیم حالت با بار و حرکت دور پیچ: در قبل حساب شده است تخمین عمر: در محاسبات بالا تعداد دورهای یک بلبرینگ در هر روز8610 دور بود.

حال فرض می کنیم عمر مفید تریلر 30 سال باشد در هر سال 200 روز کاری داشته باشد.

بنابر این = تعداد دور تعیین رولربیرینگ: در تریلر به سبب این که بار محوری زیادی دارد نمی شود، در هر انتهای شافت از یک جفت رولربیرینگ مخروطی استفاده می کنیم.

در این حالت از موقعیت Back =Back این جفت استفاده می شود.

در این حالت رولربیرینگ سمت راست را A و رولربیرینگ چپ را Bنام می گذاریم.

B1m = FrA = 3597 N B2m = FrB = 28322 N Kam = Ka = 8510 N در روند انتخاب رولربیرینگ ابتدا دو رولربرینگ حدس می زنیم و با توجه به بارهایی دارد، عمر آنها را بدست می آوریم.

آن رولربیرینگ انتخاب می شود که عمر آن به عمر مورد نیاز ما نزدیک باشد.

(اولین انتخاب A = 32218 B = 33014 از بین انتخابهای قبلی گزینه سوم که هر دو از کلاس باری سبک انتخاب شده بودند به جواب نزدیک تر بودند.

بنابر این رولربیرینگ های انتخاب سوم را بر می گزینیم.

چک کردن ظرفیت استاتیکی: بعد از طراحی بلبرینگ کاری که باید انجام شود محاسبه ضریب اطمینان در مقابل بار استاتیکی است.

A(رولربیرینگ B(رولربیرینگ مشاهده می شود که ضریب اطمینان بدست آمده مقاومت در برابر بار استاتیکی را دارد.

واشر خاردار و مهره چاک دار: چون قطر شفتی که زروه شد.

70 است از مهره چاک دار M 70 * 2 یا KM 14 استفاده می کنیم واشر خاردار متناسب با این مهره MB14است.

نشت بندی: نشت بندی از بیرون توسط در پوشی که روی پوسته رولربیرینگ ها پیچ می شود انجام می گیرد.

از داخل برای نشت بندی از یک کاسه نمد استفاده می کنیم .

البته می توانیم از نشت بندهای دیگری مثل Rabbing Seelg استفاده کنیم دیسک های چرخنده لاستیکی که روی شافت و پشت رولربیرینگ جای خورد از آن نوع هستند.

اگر بخواهیم برای نشت بندی از کاسه نمد استفاده کنیم بهترین گزینه به نظر طراح کاسه نمدی با ID = 110 mm و DD = 140 mm و W = 12 mm می باشد.

کاسه نمد را از فرم B با محفظه ی فلزی در نظر می گیریم.

پوسته و درپوش: توپی یا hub که در سر شافت چرخ متصل است و توسط پیچ به چرخها وصل می شود وظیفه نگهداری بلبرینگها بر روی شافت را دارد.

جنس پوسته می تواند از فولادهای بهسازی ده معمولی مثل C35 یا C45 باشد.

اندازه و شکل پوسته به همراه نقشه اجرایی آن ارائه شده است.

درپوش نیز برای محافظت رولربینگ های داخل پوسته طراحی شده است.

جنس دروش نیز می تواند از فولاد معمولی باشد.

درپوش توسط چهار پیچ 8 (Scnew) به پوسته محکم می شود.

پوسته نیز توسط چهار پیچ و مهره M18 به چرخها متصل می شود.

معمولاً مهره را درون یا پشت پوسته فیکس می کنند و تنها پیچ است که باز و بسته می شود.

زیرا به پشت چرخ دست نمی رسد که مهره را نگه دارد.

طریقه جازدن توپی شافت: بعد از جا زدن کاسه نمد روی شافت ، رولربیرینگ درونی را در پوسته جا می زنیم.

در جا زدن این رولربیرینگ توجه شود که به کنس داخلی ضربه وارد نیاید.

سپس پوسته را روی شافت جا می زنیم تا کنس داخلی رولربیرینگ درونی به پله ؟

کند.

بدین ترتیب بلبرینگ A از یک طرف به پله شافت و از طرف دیگر به زائده پوسته گیر می کند و تثبیت می شود در نهایت رولربیرینگ B را روی شافت و درون پوسته قرار می دهیم و بعد از آن واشر خاردار و مهره چاک دار این رولربیرینگ را روی شافت محکم می کنند.

آن طرف رولربیرینگ به زائده پوسته گیر می کند.

در نهایت در پوش روی پوسته پیچ می شود.

تلورانس ها : در این توپی شافت ثابت است و پوسته می چرخد بنابر این کنس خارجی رولربیرینگ ها بایستی کاملاً در پوسته فیست شوند برای این منظور با توجه به جدول تلرانس های SKF ، تلرانس n7 را برای (سمت داخلی) در نظر می گیریم.

برای شافت ثابت نیز با توجه به همان جدول تلرانس.qb را در نظر می گیریم.