وبلاگ

1-1- پیشگفتار
در سال 2400 قبل از میلاد مصریها از سیال برای کاهش تعداد نیروی انسانی مورد نیاز برای کشیدن بلوکهای سنگی بزرگ استفاده کردند. بعد از آن حدود سال 1100 قبل از میلاد استرالیائی­ها از غلتکهای چوبی برای بلوکهای مشابه استفاده کردند اما آنها متوجه مفهوم غلتش به جای لغزش شدند و این موجب توسعه بلبرینگهای غلتشی شد.
بنابراین اختراع بیرینگ یا آنچه كه بنام بلبرینگ در صنعت شناخته شده است به هزاران سال قبل بر می­گردد. در آن زمان بشر دریافت كه حركت چرخشی به مراتب ساده تر از حركت لغزشی صورت می پذیرد لذا اگر در وسائلی نظیر چرخ ارابه ها و گاری­ها یا سنگ­های آسیاب قدیمی از سنگ یا چوب بصورت گویچه ها   ( ساچمه ) در آورده و ما بین قطعاتی كه نسبت به هم حركت دارند، قرار دهد، به مراتب انرژی كمتری مصرف شده و بر نیروی اصطكاك موجود مابین قطعات مزبور غلبه خواهد كرد. بدین ترتیب در گذر زمان بتدریج،گویچه ها بصورت كامل در آمده و با گرفتن حلقه های داخلی و بیرونی و قطعاتی نظیر قفسه، شكل بیرینگ امروزی را به خود گرفتند.
بیشتر پیشرفت­هائی كه در زمینة صنایع و مهندسی صنایع در جهان صورت گرفته و یا می­گیرد كه جزو لاینفك قرن حاضر می باشند بدون وجود بیرینگ ها كه تا حد زیادی بر نیروی اصطكاك موجود در تمامی ماشین آلات و صنایع ماشین سازی و الكتریكی و خانگی و در صنایع خودروسازی غلبه می كند، امكان پذیر نبوده و با پیشرفت روز افزون در صنایع ماشین سازی و خودروسازی روز بروز بر اهمیت وجود بیرینگ ها افزوده می شود.
ازنظرتاریخی زمان اختراع بیرینگ ها بطور دقیق مشخص نیست اما با وجود كشفیات و شواهد تاریخی   می توان گفت كه ساخت بیرینگ به دوران روم باستان بر می گردد كه پیشروان صنعت بیرینگ در آن زمان زندگی می كرده اند، زیرا هنگامی كه در سال 1928 دریاچة نمی خشك شد بر روی یكی از دو كشتی پاروئی كه از زمان امپراطور بزرگ روم كالیگولا باقی مانده بود بلبرینگی یافت شد كه تكیه گاه های آن از چوب ساخته شده بود و دارای ساچمه های برنزی بود، كه از نظر شكل نیز شبیه بلبرینگ های امروزی بوده است. احتمالاً این بلبرینگ در زیر مجسمة بسیار بزرگی برای حمل و یا چرخش آن قرار داده شده بود.
1500 سال بعد لئوناردو داوینچی فیلسوف و ریاضیدان ایتالیائی در دوران حیات خود محاسباتی بر روی یاتاقانهای غلطشی انجام داد كه بر حسب آن محاسبات بلبرینگ بصورت ابتدائی ساخته شد و می توان گفت كه تا حدود اواخر قرن نوزدهم و تا زمان اختراع دوچرخه و چرخ خیاطی، ماشین بخار، ماشین آلات نساجی و غیره اقدامات چندانی در تكمیل و ساخت بیرینگ ها صورت نگرفته بود.

در اواخر قرن نوزدهم با گسترش صنعت دوچرخه سازی اولین تقاضا برای یاتاقانهای بدون اصطكاك بود لذا در همین عرصه كارخانه هائی درانگلستان و آلمان شروع به ساختن ساچمه های فولادی كردند كه تقریباً در همین زمان نیز بلبرینگ به نسبت خیلی كم برای كارهای مهندسی در امریكا ساخته می شد. با اینكه دانش بشر در زمینة بیرینگ ها در سطح ابتدائی بود اما نیاز به وجود اجسامی كه بتواند خصوصیات مربوطه را داشته باشند و به مقدار بسیار زیادی بر نیروی اصطكاك فائق آید بیشتر احساس می شد. بعدها دانشمندی بنام رابت استریبک تحقیقات اساسی در مورد مهندسی بیرینگ انجام داد. در همین زمان بود كه گسترش صنعت اتومبیل سازی بهترین زمینة تقاضا برای این محصول بود. بنابراین در عرض ده سال یعنی از سال 1902 الی 1912 بیش از هفت نوع بیرینگ كه امروزه نیز مورد استفاده قرار میگیرد ساخته شد.
با ایجاد تحول اساسی در تكنولوژی طی سده های نوزدهم و بیستم به جهت گسترش نیازهای بشری و پیشرفت سریع تكنولوژی در عرصه های صنایع ماشین های ابزار و افزار، صنایع خودروسازی، وسایل خانگی، سازه های فضائی و بسیاری از صنایع دیگر این محصول نیز روزبروز تكامل یافته تر شد. چرا كه این محصول رابطة تنگاتنگی با كارآئی دستگاه ها و خودروهای ساخته شده و ارتباط قریبی با ارتقاء سطح تكنولوژی بشری دارد.
البته تولید بیرینگ ها بصورت انبوه، مدرن و استاندارد به سال 1907 بر می گردد. در این سال مهندسی در یک كارخانه نساجی به سبب بروز مشكلاتی كه از شكستن بیرینگها در اثر خمش شفت متوجه خط تولید می شد به فكر ساخت برینگی افتاد كه بتواند خود را با خمش شفت مطابقت  دهد كه این شخص دكتر سوان وینكوئیست بنیانگذار شركت –- بلبـرینـگ  SKF  سوئـد بوده  كه به اخـتراع بلبرینـگ های خود تنـظیم  دســت یافـت. امروزه بیرینگها در انواع متنوع و مختلف در ابعاد بسیار وسیعی در سراسر دنیا توسط شركتهای SKF تولید می شود.
تضمین كیفیت و كارآئی مناسب بیرینگها تحت دورها و شرایط پیچیدة بارهای اعمال شده و شرایط استثنائی نظیر كار در درجه حرارتهای بحرانی، خلاء و محیطهای خورنده و غیره از دلائل عمده ای است كه تأكید بر گسترش دامنة مطالعات و تحقیقات و پیشرفت روز افزون در تكنولوژی ساخت بیرینگ ها در این عرصه از صنعت را دارد.
 
1-2- بیان مسئله
در این تحقیق فرض می­ شود که محور می تواند آزادانه حول محور z دوران کند در تحلیلهای ارتعاشی فرض می شود که دامنه ارتعاشات منتقل شده به بلبرینگ خیلی کوچکتر از جابجایی بلبرینگ به خاطر پیش بار و بارهای خارجی باشد. با داشتن فرضیات فوق، مدل سیستم خطی متغیر با زمان به شکل زیر معرفی می گردد:
که M و C و K به ترتیب جرم و دمپینگ و سختی بلبرینگ و  به ترتیب بردارهای نیروی کلی و جابجایی کلی بلبرینگ می باشند. پس از استخراج مولفه های مختلف ماتریس سختی سیستم، تاثیر این مولفه ها بر مشخصه های ارتعاشی مانند فرکانس های طبیعی، شکل مودهای سیستم و … بررسی خواهد شد.
بنابراین اهداف این تحقیق به شرح زیر خواهد بود:

• توسعه یک ماتریس سختی جدید برای بلبرینگ ساچمه ای تماس زاویه ای دو ردیفه

• توسعه یک مدل تحلیلی ساده برای سیستم محور- بلبرینگ

• محاسبه مولفه های ماتریس سختی و بررسی نقش آنها در مشخصات ارتعاشی سیستم محور- بلبرینگ

• بررسی تاثیر پیش بار بر خصوصیات ارتعاشی سیستم

[1] Nemi
[2] Robert stribeck