इसके संचालन के दौरान, इंजन से पहियों तक ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला गियरबॉक्स काफी शोर है। इस अवांछनीय प्रभाव का पहला कारण यह है कि अनुप्रस्थ और अक्षीय बल एक गियर के माध्यम से एक शाफ्ट से दूसरे में ऊर्जा के संचरण के परिणामस्वरूप बीयरिंग और आवास पर अवांछनीय यांत्रिक प्रभाव पड़ता है। दूसरा कारण गियरबॉक्स के विभिन्न घटकों का लचीलापन है, जिसमें बीयरिंग और आवास शामिल हैं, जिससे कंपन भी हो सकता है। गियरबॉक्स में गियर क्लच की चर कठोरता आवास को प्रेषित एक निरंतर कंपन का कारण बनती है, जो बदले में, आसपास के तरल पदार्थ को भी कंपन और स्थानांतरित करती है, उदाहरण के लिए, संचरण तेल, जिसके परिणामस्वरूप ध्वनिक लहरें इसमें उत्साहित होती हैं।

डिजाइन के शुरुआती चरणों में ऐसे जटिल गतिशील प्रणालियों में शोर स्तर को प्रभावी ढंग से कम करने के लिए, विकास इंजीनियर अक्सर संख्यात्मक सिमुलेशन का सहारा लेते हैं। कटर के तहत, हम COMSOL मल्टीफिक्सिक्स ^® में इस तरह के एक अध्ययन की कार्यप्रणाली का वर्णन करते हैं और दिखाते हैं। 5-स्पीड सिंक्रोनाइज़ मैकेनिकल गियरबॉक्स के उदाहरण का उपयोग करते हुए, गियरिंग के यांत्रिक संपर्क के शक्ति विश्लेषण, मल्टी-बॉडी गियरबॉक्स असेंबली के डायनामिक्स विश्लेषण और आसपास के क्षेत्र में उत्पन्न गियरबॉक्स द्वारा किए गए शोर के ध्वनिक विश्लेषण सहित।

एक काम कर रहे गियरबॉक्स द्वारा उत्पन्न ध्वनि का दृश्य

चरण 1. गियरिंग में यांत्रिक संपर्क की गणना

गियरिंग, जिसे हम लोचदार पर विचार करेंगे, निरंतर कंपन का एक स्रोत है। इस कारण से, विभिन्न पदों में गियर की कठोरता का मूल्यांकन करना आवश्यक है। ऑपरेशन के दौरान दांत विकृत हो जाते हैं, और गियर क्लच चक्र के दौरान कठोरता कैसे बदलती है, यह निर्धारित करने के लिए विभिन्न रोटेशन कोणों के लिए स्थिर शक्ति गणना की एक श्रृंखला की जाती है। गणना के लिए, दंड विधि संपर्क पर लागू होती है, और प्रतिबंधों को घुमा गियर के लिए लेखांकन के लिए निर्धारित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क बल उत्पन्न होते हैं।

गियर जोड़े में मिज़ तनाव वितरण के रूप में इस तरह के एक विश्लेषण के आउटपुट पर विशेषता परिणाम संपर्क बिंदुओं पर और टूथ बेस (छवि 1, बाएं) में उच्च तनाव मान दिखाते हैं। इसके अलावा, गणना हमें शाफ्ट रोटेशन (छवि 1, दाएं) के दौरान गियरिंग की कठोरता में परिवर्तन का निरीक्षण करने और विश्लेषण करने की अनुमति देती है।

अंजीर। 1. वाम: एक गियर जोड़ी में तनाव वितरण को बढ़ाता है। सही: शाफ्ट रोटेशन के दौरान गियर क्लच की कठोरता में परिवर्तन।

चरण 2. शाफ्ट, गियर और आवास की एक बहु-शरीर प्रणाली का विश्लेषण

मल्टी-बॉडी सिस्टम का विश्लेषण ड्राइव शाफ्ट के एक पूर्ण रोटेशन के लिए समय डोमेन में किया जाता है, पहले चरण में संपर्क की गणना करते समय भविष्यवाणी की गई गियर क्लच की कठोरता को ध्यान में रखते हुए। यह विश्लेषण गियर्स की गतिशीलता और आवास को प्रेषित कंपन के मूल्यों की गणना करने के लिए आवश्यक है। इस उदाहरण में, विश्लेषण 5000 आरपीएम की इंजन गति और 2000 एन। मीटर के आउटपुट टॉर्क पर किया जाता है। गणना इस धारणा के तहत की जाती है कि शाफ्ट और गियर पूरी तरह से कठोर हैं, गियर क्लच के अपवाद के साथ, जिनमें से कठोरता यांत्रिक संपर्क के पिछले अध्ययन से ली गई है। संरचनात्मक स्टील से बना एक शरीर एक लोचदार शरीर के रूप में माना जाता है।

ड्राइव और मध्यवर्ती शाफ्ट द्वारा प्रेषित बलों की कार्रवाई के तहत आवास में मिज़ तनाव वितरण, साथ ही साथ कंपन आवास का सामान्य त्वरण, जो शोर विकिरण का कारण है, अंजीर में दिखाया गया है। 2।

अंजीर। 2. वाम: आवास में तनाव वितरण को बढ़ाता है। सही: शरीर की सतह पर प्राप्त सामान्य त्वरण।

अंजीर में। 3 शरीर के ऊपरी हिस्से और इसकी आवृत्ति स्पेक्ट्रम पर एक बिंदु पर सामान्य त्वरण का समय आरेख दिखाता है। वह आवृत्ति जिस पर मामला 1500 और 2000 हर्ट्ज के बीच सीमा में सबसे बड़े आयाम झूठ के साथ कंपन करता है।

अंजीर। 3. शरीर की सतह पर एक बिंदु पर सामान्य त्वरण। वाम: समय आरेख। अधिकार: इसकी आवृत्ति स्पेक्ट्रम।

चरण 3. आवास से शोर विकिरण की ध्वनिक गणना

बहु-शरीर प्रणालियों की गतिशीलता का विश्लेषण करके प्राप्त सामान्य पतवार त्वरण को ध्वनिक अनुसंधान में शोर स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है। फ़्रीक्वेंसी डोमेन में शोध का उपयोग करके, आप गियरबॉक्स के बाहर ध्वनि दबाव स्तर की भविष्यवाणी कर सकते हैं। चूंकि सामान्य त्वरण मान टाइम डोमेन में प्राप्त किए जाते हैं, इसलिए उन्हें फ़्रीक्वेंसी डोमेन में बदलने के लिए प्रत्यक्ष तेज़ फ़ूरियर ट्रांसफ़ॉर्म (FFT) का उपयोग किया जाता है। ध्वनिक दबाव की गणना करने के लिए, गियरबॉक्स को एक वायु क्षेत्र से घिरा होना चाहिए, और परिणामों की सटीकता को कम किए बिना गणना क्षेत्र के आकार को कम करने के लिए, गोलाकार लहर मोर्चों के लिए एक सॉमरफेल्ड प्रकार के विकिरण की स्थिति को वायु क्षेत्र की बाहरी सीमाओं पर लागू किया जाता है ताकि आउटगोइंग ध्वनिक तरंगें कम से कम प्रतिबिंब के साथ सिमुलेशन क्षेत्र को छोड़ सकें।

गणना आपको आवास की सतह पर और निकट क्षेत्र (छवि 4) में ध्वनि दबाव स्तर पर डेटा प्राप्त करने की अनुमति देती है, और विभिन्न विमानों में दूर क्षेत्र के भूखंडों से और 1 मीटर की दूरी पर, आप चयनित आवृत्ति (छवि 5) पर शोर विकिरण की प्रचलित दिशा पा सकते हैं।

अंजीर। 4. 1500 हर्ट्ज की आवृत्ति के लिए आवास की सतह (बाएं) और निकट क्षेत्र (दाएं) पर ध्वनि दबाव स्तर।

अंजीर। 5. 1500 हर्ट्ज की आवृत्ति के लिए 1 मीटर की दूरी पर क्रमशः xy, xz और yz विमानों में सुदूर क्षेत्र में ध्वनि दबाव स्तर (dB)।

निष्कर्ष

इस नोट में, हमने गियरबॉक्स के यांत्रिक स्थैतिक विश्लेषण, एक बहु-शरीर प्रणाली के गतिशील अध्ययन और बाद में ध्वनिक गणना के संयोजन का उपयोग करके गियरबॉक्स से शोर के लिए मॉडलिंग की एक पद्धति की जांच की।

COMSOL मल्टीफ़िज़िक्स ^® पैकेज की वास्तविक कार्यक्षमता आपको ऑडियो प्रारूप में अध्ययन किए गए गियरबॉक्स के शोर को रिकॉर्ड करने और पुन: उत्पन्न करने की अनुमति देगा, जो सिमुलेशन को वास्तविक भौतिक प्रयोग के करीब लाता है।

इस तकनीक का उपयोग उत्पादन प्रक्रिया की शुरुआत से पहले काम करने की गति सीमा में कम शोर गियरबॉक्स बनाने के लिए किया जा सकता है, साथ ही साथ औद्योगिक और संगीत उपकरणों में अन्य कामकाजी तंत्रों के जटिल मॉडलिंग के लिए भी किया जा सकता है।

अतिरिक्त जानकारी

यह सामग्री निम्नलिखित लेखों पर आधारित है:

• गियरबॉक्स शोर भविष्यवाणी , ऑटो टेक समीक्षा, जून 2017 के लिए सॉफ्टवेयर का उपयोग करना
• COMSOL मल्टीफ़िज़िक्स® , COMSOL कॉर्पोरेट ब्लॉग का उपयोग करके गियरबॉक्स में कंपन और शोर का अनुकरण कैसे करें

संयुक्त कंपन और एक कामकाजी गियरबॉक्स के ध्वनिक विश्लेषण के लिए इस वर्ग के मॉडल के संयोजन के बारे में रूसी में एक विस्तृत वीडियो सबक यहां देखा जा सकता है । आप टिप्पणियों या हमारी वेबसाइट पर COMSOL के डेमो संस्करण का भी अनुरोध कर सकते हैं और स्वतंत्र रूप से इस नोट में वर्णित मॉडल और इसकी विधानसभा के लिए चरण-दर-चरण निर्देशों से खुद को परिचित कर सकते हैं।

B & K, नोल्स, ABB, HARMAN और NASA की शोध टीमों द्वारा ध्वनिक गणना में COMSOL® का उपयोग करने के और अधिक उदाहरण COMSOL NEWS 2017 के मुद्दे पर देखे जा सकते हैं : रूसी में ध्वनिकी ।

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