طراحی، ساخت و ارزیابی میز آزمون پیش‌بینی عمر مفید باقیمانده جعبه‌دنده با چرخ‌دنده ساده

با توجه به افزایش استفاده از تجهیزات دوار در صنایع مختلف بررسی وضعیت سلامتی این تجهیزات به یکی از حوزه‌های مورد توجه محققین تبدیل شده است. جعبه‌دنده یکی از اجزاء مهم در ماشین‌های دوار می‌باشد و چرخ‌دنده نقش اساسی در جعبه‌دنده به‌منظور انتقال گشتاور و سرعت مناسب ایفا می‌کند. با توجه به اهمیت تشخیص عیب و پیش‌بینی عمر مفید جعبه‌دنده اخیراً مطالعات بسیاری در این حوزه انجام می‌پذیرد. یکی از رویکردهای متداول در پیش‌بینی عمر مفید باقیمانده استفاده از روش آزمون‌های شتابدار می‌باشد. به همین منظور میز آزمون تخمین عمر مفید باقیمانده چرخ‌دنده ساده به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزاء جعبه‌دنده‌ها با استفاده از نرم‌افزار catia طراحی‌شده و سپس با استفاده از نرم‌افزار adams تحلیل‌های دینامیکی و ارتعاشی بر روی آن انجام ‌شده است. یکی از تحلیل‌های انجام‌شده بررسی میزان و اثر تداخل ارتعاش ناشی از کارکرد مکانیزم لنگ و فنر به‌عنوان اعمال‌کننده بار مقاوم بر روی دنده‌های چرخ‌دنده می‌باشد. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی با داده‌ها تجربی، اعتبار مدل شبیه‌سازی را تائید می‌کند و همچنین مشخص شد ارتعاش ناشی از مکانیزم لنگ و فنر تداخلی در داده‌های مرتبط با عیوب چرخ‌دنده نخواهد داشت. با اخذ داده‌های تجربی از سامانه ساخته‌شده و با بررسی دامنه فرکانس درگیری چرخ‌دنده از مقدار 44.5 دسی‌بل به 66.87 دسی‌بل و نیز افزایش باندهای جانبی در اطراف این فرکانس، عیب سایش مشخص گردید. نتایج پژوهش نشان می‌دهد با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده می‌توان، نسبت به تخمین عمر مفید باقیمانده جعبه‌دنده اقدام کرد.

design, evaluation and construction of a test rig for predicting the remaining usefull life of a gearbox with a spur gear

health monitoring of rotating machinery, particularly gearboxes, is crucial for ensuring operational efficiency and preventing unexpected failures. gearboxes are among the most critical components in rotating machinery, with gears playing an essential role in transmitting torque and maintaining appropriate speeds. due to the importance of fault diagnosis and predicting the remaining useful life (rul) of gearboxes, numerous studies have recently been conducted in this area. one widely used method for predicting the rul of equipment is accelerated life testing. to achieve this, a test bench was designed using catia software to estimate the rul of spur gears, which are key components of gearboxes. subsequently, dynamic and vibrational analyses were conducted using adams software. these analyses included investigating the impact of vibration interference caused by the operation of the crank and spring mechanism—a load applicator on the gear teeth. simulation results were compared with experimental data, confirming the model’s accuracy. additionally, vibrations from the crank and spring mechanism did not affect data related to gear faults. experimental data collected from the system showed that the engagement frequency range of the gear increased from 44.5 db to 66.87 db, and the presence of sidebands around this frequency indicated wear-related faults. the findings of this research suggest that the collected data can be effectively used to estimate the remaining useful life of gearboxes.