ضوضاء مخفض سرعة الرافعة العلوية: تحليل لا مركزية التروس والحلول

قد يحدث ضجيج من مخفض سرعة الرافعة العلوية أثناء عمليات الرفع ومناولة المواد في ورش العمل، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي للرافعة. تحلل هذه المقالة الضجيج غير الطبيعي من منظور خطأ اللامركزية في زوج التروس. واستنادًا إلى نتائج حسابات الضجيج الهيكلي من تحليل المحاكاة، تقدم المقالة أيضًا حلولًا مناسبة كمرجع لتحسين الأداء. رافعة علوية الأداء التشغيلي.

1. تحليل إثارة التروس في ظل خطأ اللامركزية

الرافعة العلوية التي تم تحليلها في هذه المقالة هي من طراز LD10 t-28.5 m، ومجهزة بمحرك غير متزامن ثلاثي الأطوار بقدرة 13 كيلوواط. يستخدم المخفض ناقل حركة حلزوني رباعي المراحل ذو عمودين متوازيين. عند أخذ خطأ اللامركزية في الاعتبار، يبدأ التحليل أولاً من زوج تروس واحد وطول خط تعشيقه.

1.1 نموذج زوج التروس

عند أخذ لا مركزية التروس في الاعتبار، تُستخدم لا مركزية كل من التروس القائدة والمقادة كنقطة بداية. وبناءً على عدد أسنان التروس المعروفة وسرعة الترس القائد، يمكن الحصول على منحنى خصائص التردد الزمني لسرعة الترس المقاد ومقارنته بالنتيجة في حالة افتراض عدم وجود لا مركزية. يوضح الشكل 1 نموذج زوج التروس اللامركزي.

O1 و الأكسجين تمثل هذه المراكز الهندسية لزوج التروس بافتراض عدم وجود انحراف مركزي. بعد الانحرافات المركزية E1 و E2 عند حدوث ذلك، تصبح المراكز الهندسية للتروس O11 و O22يمكن ملاحظة أنه بغض النظر عن قيمة اللامركزية، فإن خط التعشيق المتكون من توصيل نقاط التماس T1(xT1, yT1) و T2(xT2, yT2) دائماً ما يكون لها نقطة تقاطع ديناميكية M(xM, yM) مع الخط الذي يربط المراكز الهندسية للتروس.

مع الأخذ في الاعتبار الإزاحة، فإن خط تعشيق زوج التروس له خصائص متغيرة مع الزمن. ويمكن التعبير عن معادلته على النحو التالي:

عندما يتم وضع نقطة الأصل الإحداثي عند النقطة O11، الإحداثي العرضي الديناميكي للنقطة م يمكن التعبير عنها على النحو التالي:

نسبة النقل اللحظية لزوج التروس هي:

في الحساب الفعلي، نقطة التقاطع الديناميكية م ترتبط هذه العلاقة بخط التعشيق، والزاوية بين اتجاه الحركة، وسرعة خط التعشيق اللحظية للترس. بعد تحديد نطاق اللامركزية والسرعة الزاوية المدخلة، يمكن استخدام المعادلات من (1) إلى (3) لحساب السرعة الزاوية للترس المُدار، ومن ثم حساب الإثارة الديناميكية لزوج التروس في ظل خطأ اللامركزية.

في التصنيع الفعلي، الغرابة E1 و E2 يمكن اعتبارها متطابقة تقريبًا. مع انحراف مركزي لزوج التروس الحلزونية يبلغ 20 ميكرومتر ضمن درجة الدقة المعروفة، يظهر منحنى خصائص التردد الزمني المحسوب للترس المُدار في الشكل 2.

عند افتراض عدم وجود خطأ في اللامركزية، يُمثَّل معدل الدوران الزاوي للترس المُدار بالخط الوردي المستقيم في الشكل 2أ. أما عند وجود خطأ في اللامركزية، فيُظهر معدل الدوران الزاوي للترس المُدار تذبذبًا واضحًا ومنتظمًا، يتركز في نطاق 40.5-41.5 راديان/ثانية. تُظهر نتائج مجال التردد بعد تحويل فورييه تردد دوران عمود الإدخال 25 هرتز، وتردد دوران خرج الترس المُدار 6.5 هرتز. يشير هذا إلى أن تذبذب اللامركزية لزوج تروس مرحلة الإدخال قد يستمر في الانتقال عبر نظام التروس ويشع إلى خارج علبة التروس.

2. الحساب العددي لإثارة التروس في ضوضاء مخفض سرعة الرافعة العلوية

2.1 معادلة تفاضلية للاهتزاز

تُعدّ معادلة الاهتزاز التفاضلية لنظام التروس في مُخفِّض سرعة الرافعة العلوية أساسًا هامًا لدراسة خصائصه الديناميكية. ومن خلال تقليل رتبة المعادلة وحساب قوة التعشيق الديناميكية للترس، يُمكن محاكاة خصائص الاهتزاز، مثل شدة الاهتزاز والضوضاء الهيكلية، عدديًا. معادلة الاهتزاز التفاضلية المطلوبة من الرتبة الثانية هي:

معادلة الزمن للإحداثيات الديناميكية م يتم استبدالها بـ θويُستخدم مبدأ رونج-كوتا لتقليل الرتبة لحساب قوة التعشيق الديناميكية لزوج التروس عالي السرعة. يوضح الشكل 3 نتائج حساب قوة التعشيق لمرحلة الإدخال ومرحلة الإخراج النهائية.

2.2 نتائج تحليل الاهتزاز

يوضح الشكل 4 بنية المخفض. تم اختيار مواضع مقعد المحمل عند طرفي الإدخال والإخراج لإجراء الحساب، وتم الحصول على منحنيات خصائص الاهتزاز في مجال التردد عند خطأ انحراف مركزي قدره 20 ميكرومتر.

كما هو موضح في الشكل 5، بعد الأخذ في الاعتبار خطأ اللامركزية، يؤثر تردد دوران عمود الإدخال البالغ 25 هرتز على أزواج التروس الأخرى في مراحل مختلفة، وخاصة في منحنى الإزاحة. ويمكن لحساب الضوضاء بناءً على نتائج الاهتزاز أن يُظهر تأثير خطأ اللامركزية على الضوضاء غير الطبيعية للمخفض.

3. التنبؤ بالضوضاء المشعة لجسر محور العربة

3.1 النموذج الصوتي

بحسب المراجع المذكورة، ينتمي علم الصوتيات إلى مجال أبحاث الموائع. لذا، يمكن دراسة معادلة الموجة الصوتية انطلاقاً من معادلة استمرارية المائع. ويمكن التعبير عنها بدلالة حالة الوسط كما يلي:

في الصيغة، ρ, v, ص، و س هي كثافة الهواء وسرعته وضغط الصوت فيه وإنتروبياه، بينما ف و q هي مصادر إثارة خارجية للوسط الهوائي.

استنادًا إلى استجابة اهتزاز مخفض سرعة الرافعة العلوية، تتم معالجة نتيجة حساب التسارع باستخدام تحويل فورييه ومعالجة ثلث الأوكتاف. يوضح الشكل 6 نتيجة حساب الضوضاء الهيكلية لمقعد محمل المرحلة عالية السرعة للمخفض.

عند أخذ خطأ اللامركزية في الاعتبار، يزداد الضجيج الهيكلي للمخفض بشكل ملحوظ في نطاق الترددات المنخفضة من 0 إلى 100 هرتز. ووفقًا لنظرية الصوتيات، يمثل فرق 6 ديسيبل فرقًا بمقدار مرة واحدة في مستوى الطاقة. في الشكل 6، يصل فرق الضجيج في بعض نطاقات التردد إلى حوالي ثلاثة أضعاف، مما يدل على أن خطأ اللامركزية له تأثير كبير على اهتزاز المخفض عند الترددات المنخفضة. كما تظهر قمم واضحة عند 500 هرتز و1000 هرتز، وهي ناتجة عن تردد تعشيق التروس في مرحلة الإدخال.

3.2 تدابير للحد من الضوضاء غير الطبيعية

تم اختيار قيمة اللامركزية البالغة 20 ميكرومتر المستخدمة في الحساب وفقًا لدرجة دقة نقل الحركة بالتروس. في التشغيل الفعلي، قد توجد أخطاء لامركزية أكبر، مما قد يؤثر بشكل كبير على اهتزازات المخفض وتقليل الضوضاء. بناءً على التحليل والاستنتاجات الواردة في هذه المقالة، يمكن تقليل الضوضاء غير الطبيعية من خلال الجوانب التالية:

1. تحسين اختيار درجة دقة نقل الحركة بالتروس. تستخدم العديد من الرافعات العلوية تروسًا حلزونية من الدرجة 8. لا تأخذ مخفضات السرعة العادية للرافعات في الاعتبار عمليات التشطيب الدقيق اللاحقة، لذا قد يؤدي خطأ اللامركزية إلى زيادة الضوضاء المنبعثة. في حال أُخذت عمليات التبريد السريع وطحن التروس، أو صقل سطح الأسنان، أو معالجة مماثلة في الاعتبار في مرحلة التشطيب النهائية، يُمكن تحقيق دقة من الدرجة 7 أو 6. قد يكون هذا خيارًا أفضل للورش التي لديها متطلبات أكثر صرامة للتحكم في الضوضاء.

٢. تحسين نظام نقل الحركة بالتروس. من منظور نظام النقل، ينبغي مراعاة قيود مثل مقاومة إجهاد التلامس بين التروس المغلقة، ونسبة النقل، ومعامل عرض سطح الترس. يمكن استخدام خوارزمية جينية لضبط وحدة التروس، وعرض السن، وعدد أسنان الترس القائد بشكل طفيف دون تغيير هذه القيود بشكل ملحوظ، وذلك للحفاظ على تردد انتقال الضوضاء للمخفض بعيدًا عن النطاق الحساس للسمع البشري. تتطلب هذه الطريقة برامج واختبارات مناسبة للتحقق من معلمات التروس المثلى.

3. تحسين هيكل علبة المخفض. الهدف الرئيسي من تحسين الهيكل هو رفع تردده الطبيعي. عادةً ما تكون الترددات الطبيعية العشرة الأولى لنظام نقل الحركة متعدد المراحل ذي المحاور المتوازية منخفضة، وتتراوح عادةً بين 50 و500 هرتز، ويمكن أن تتداخل بسهولة مع تردد دوران ترس القيادة وتوافقياته، مما يُسبب الرنين. بناءً على هيكل المخفض، يمكن إزالة بعض المواد من مواقع محددة. هذا لا يوفر تكلفة المواد فحسب، بل قد يزيد أيضًا من التردد الطبيعي للمخفض ويقلل بشكل فعال من الضوضاء غير الطبيعية الناتجة عن خطأ اللامركزية.

4. الخاتمة

تتناول هذه المقالة رافعة علوية ومخفض السرعة الخاص بها كموضوع للدراسة، وتحلل تأثير خطأ عدم مركزية زوج التروس على الضوضاء غير الطبيعية لمخفض السرعة. وفيما يلي النتائج:

1. عند أخذ خطأ اللامركزية في الاعتبار، تُظهر السرعة الزاوية للترس المُدار تذبذبًا منتظمًا. يتركز نطاق التذبذب بين 40.5 و41.5 راديان/ثانية. ويعكس هذا التذبذب تردد دوران عمود الإدخال البالغ 25 هرتز وتردد دوران خرج الترس المُدار البالغ 6.5 هرتز، ويستمر تأثيره على نقل الحركة بين أزواج التروس اللاحقة.

٢. في حالة وجود خطأ في اللامركزية، يزداد الضجيج الهيكلي للمخفض بشكل ملحوظ في نطاق الترددات المنخفضة من ٠ إلى ١٠٠ هرتز. يصل الفرق الأقصى إلى ١٥ ديسيبل، ويزداد مستوى الضجيج بمقدار ٢.٥ مرة، مما يؤدي بوضوح إلى تفاقم الضجيج غير الطبيعي في علبة التروس.

3. تم اقتراح العديد من الحلول، بما في ذلك تحسين درجة دقة النقل، وتحسين معلمات التروس، وزيادة التردد الطبيعي الهيكلي.

سيندي

واتساب: +86 191 3738 6654

بريد إلكتروني: cindywang@hndfcrane.com

أنا سيندي، ولدي 10 سنوات من الخبرة العملية في صناعة الرافعات واكتسبت ثروة من المعرفة المهنية. لقد اخترت الرافعات المرضية لأكثر من 500 عميل. إذا كانت لديك أي احتياجات أو أسئلة حول الرافعات، فلا تتردد في الاتصال بي، وسأستخدم خبرتي وخبرتي العملية لمساعدتك في حل المشكلة!