שיטת תכנון אופטימיזציה פרמטרית ללוחות חיכוך של מצמדים הידרו-צמיגים

Summary

מחקר זה משלב תוכנת ניתוח נומרי עם מתודולוגיית משטח תגובה (RSM) כדי לחקור באופן שיטתי את שיטת תכנון האופטימיזציה עבור לוחות חיכוך של מצמדים הידרו-צמיגים.

Abstract

המצמד ההידרו-צמיג (HVC) פועל על בסיס התיאוריה של העברת צמיגות נוזלית, תוך שימוש בנוזל צמיג כמדיום העבודה להעברת כוח באמצעות כוח הגזירה של סרט השמן בין לוחות החיכוך. מבנה החריץ על לוחות החיכוך משפיע ישירות על יכולת העברת המומנט ועולה בטמפרטורה הנגרמת על ידי גזירה של סרט השמן. לכן, יש חשיבות רבה לתכנון מבני לוחות חיכוך המאזנים העברת מומנט יעילה ועליית טמפרטורה נמוכה. כדי לטפל בבעיה זו, מחקר זה מנתח את ההשפעה של מבנה החריץ על מאפייני סרט השמן ומזהה את הגורמים המשפיעים העיקריים. לאחר מכן, נעשה שימוש בתוכנת סימולציה לחישוב המומנט ועליית הטמפרטורה של סרט השמן תחת מבני חריץ שונים. לאחר מכן עברו אופטימיזציה של הפרמטרים המבניים של לוחות החיכוך באמצעות תכנון Box-Behnken של מתודולוגיית משטח התגובה (RSM). התוצאות מראות כי עיצוב לוחית החיכוך האופטימלי, הכולל עומק חריץ של 0.214 מ"מ, אורך קשת של 5 מ"מ, 16 חריצים בצורת קשת רדיאליים ו-5 חריצים היקפיים, יכול להפחית משמעותית את טמפרטורת סרט השמן תוך הבטחת העברת מומנט גבוהה. גישת תכנון זו מספקת התייחסות לתכנון אופטימלי של זוגות חיכוך במצמדים הידרו-צמיגיים בגדלים שונים.

Introduction

עם ההתפתחות המהירה של הפרודוקטיביות החברתית, מספר הולך וגדל של מכונות עומס כבד גדולות מנוצלות בתהליכי בנייה וייצור. מכונות אלו דורשות ויסות מהירות דינמי בהספק גבוה תוך התחשבות גם בצריכת אנרגיה נמוכה.

בשנים האחרונות הוצע סוג חדש של מכשיר בקרת מהירות ונעשה בו שימוש במכונות כבדות, במיוחד המצמד ההידרו-צמיג. מכשיר זה משלב טכנולוגיות מכניות, אלקטרוניות והידראוליות, המשלב גם העברת גזירה נוזלית וגם העברת חיכוך מכנית. המאפיינים החסכוניים באנרגיה שלו הובילו ליישומים נרחבים יותר ^{ויותר 1,2,3}.

עקרון העבודה של המצמד ההידרו-צמיג מבוסס על חוק החיכוך הפנימי של ניוטון, תוך ניצול המומנט שנוצר על ידי גזירת סרט השמן כדי להשיג העברת כוח וויסות מהירות חלק. לכן, המצמד ההידרו-צמיג יכול להשיג העברת כוח יציבה ושליטה ^4,5. הגורמים העיקריים המשפיעים על סרט השמן הם מבנה פני השטח של לוחית החיכוך. פני השטח של לוחות החיכוך של המצמד ההידרו-צמיג אינם חלקים אך מכילים חריצים בצורות שונות. נוכחותם של חריצים אלה מבטיחה היווצרות סרט שמן בלחץ דינמי וביצועי פיזור חום טובים; עם זאת, סרט השמן שנוצר על ידי לוחות חיכוך מחורצים משפיע על מומנט הגזירה הצמיג התיאורטי. בנוסף, מבנה החריץ לא רק משפיע על אחידות סרט השמן שנוצר אלא גם מתייחס לטמפרטורה שנוצרת על ידי גזירת סרט השמן, וכתוצאה מכך משפיע על אפקט הקירור של לוחית החיכוך. טמפרטורה מוגזמת עלולה לגרום לעיוות ועיוות של לוחות החיכוך, מה שמוביל לכשל קבוע⁶. לכן, העיצוב המבני של המצמד ההידרו-צמיג מתמקד בעיקר בתכנון לוחות החיכוך, כאשר האתגר העיקרי הוא לייעל את הפרמטרים הבאים: מומנט מועבר, קיבולת עומס סרט שמן, אחידות סרט שמן, טמפרטורת סרט שמן, טמפרטורת לוח החיכוך וחוזק לוחית החיכוך ^7,8.

העיצוב של מבנה חריץ השמן עבור לוחות חיכוך מצמד הידרו-צמיג כולל בעיקר סידורים שונים, כגון חריצים היקפיים, חריצים רדיאליים וחריצים בצורת קשת ^9,10,11. מחקרים קודמים מצביעים על כך שבנוסף להבדלים בצורות הסידור, עיצובי החתך של חריצי השמן משתנים גם הם, כולל חריצים מלבניים, טרפזיים וצורת קשת. להבדלים המבניים של חריצי השמן יש השפעות שונות על מאפייני סרט השמן 12,13,14,15,16. בתנאים ספציפיים, לסרט השמן שנוצר על ידי מבני חריץ שונים יכולות להיות השפעות משתנות על ביצועי המצמד. מידות המצמדים המשמשים במכשירים מכניים שונים אינן ייחודיות; לפיכך, הביצועים של לוחות חיכוך בעלי מבנה זהה יכולים להיות שונים באופן משמעותי בשימוש במצמדים בגדלים ובתנאי הפעלה שונים. לכן, תכנון לוחות חיכוך מצמד הידרו-צמיג עבור מכונות שונות ותנאי תפעול שונים דורש תכנון והערכה חסכוניים בעלות ובזמן.

גישת התכנון של לוחות חיכוך מצמד הידרו-צמיג כוללת היבטים שונים, כולל ניתוח תיאורטי, מחקר ניסיוני וסימולציות נומריות, תוך התמקדות באופן שבו שדות הלחץ, שדות הטמפרטורה ושדות המהירות של סרט הנפט משפיעים על הביצועים 8,17,18,19,20,21 . בנוסף, חוקרים רבים ביססו את מחקרם על המיקרו-מרקם של משטח לוחית החיכוך והחומרים המשמשים בלוחות החיכוך כדי לשפר את הביצועים של המצמד ההידרו-צמיג^22,23. חוקרים רבים חקרו את הקשר בין מאפייני הקוויטציה של שדה הזרימה המסתובב במצמדים הידרו-צמיגיים לבין צורת החתך של מאגר הנפט. הם ניתחו את מיקומי ההתחלה של קוויטציה של גזירת סרט שמן תחת פרמטרים מבניים שונים של חריץ, ומספקים בסיס תיאורטי ותמיכה טכנית לחיזוי הופעת קוויטציה של גזירת סרט שמן^24,25. בין השיטות הללו, סימולציה נומרית הפכה לכלי מחקר מרכזי, ועם התפתחות תוכנת הסימולציה, המחקר הפך בהדרגה למעודן יותר. מודול Fluent משמש בעיקר כדי לדמות ולנתח את ההשפעה של מבני חריץ שמן שונים על ביצועי שדה הזרימה, עם מטרה ספציפית של אופטימיזציה של תכונות סרט השמן באמצעות שינויים במבני החריצים 26,27,28. עם זאת, ניתוחי הסימולציה ותוצאות הניסוי שהושגו עבור דרישות ספציפיות עמדו בעקביות בציפיות אך לא אומתו על תחולתם על תכנון לוחות חיכוך במצמדים הידרו-צמיגים בגדלים שונים.

בשילוב שיטות מחקר קיימות, מחקר זה ממנף תוכנת סימולציה שוטפת ואופטימיזציה של פרמטר מתודולוגיית משטח תגובה RSM (RSM) כדי להציע תוכנית תכנון המתאימה למבני חריצי שמן בלוחות חיכוך בגדלים שונים. זה כרוך בניתוח המאפיינים של סרט השמן תחת פרמטרי חריץ שונים באמצעות Fluent, דיון בגורמי המפתח המשפיעים באופן משמעותי על מאפיינים אלה, חישוב המומנט ושינויי הטמפרטורה של סרט השמן הנוצרים על ידי פרמטרי חריץ שונים, ואופטימיזציה סטטיסטית של הפרמטרים המבניים של לוחית החיכוך בשיטת Box-Behnken.

מחקר זה מדגים את ניתוח האופטימיזציה של לוחות חיכוך עם מבנה חריץ מרוכב, הכולל חריצים היקפיים בחתך מלבני בשילוב חריצים רדיאליים בצורת קשת. המטרה היא לתכנן לוחות חיכוך שיכולים להשיג בו זמנית העברת מומנט גבוהה וטמפרטורת סרט שמן נמוכה. עיצובים עתידיים לגדלים שונים של לוחות חיכוך ידרשו רק שינויים במידות הראשוניות של המודל תוך שמירה על אותה תוכנית מחקר ונהלים.

Protocol

הערה: המסלול הטכני של תוכנית התכנון מוצג באיור 1, הכולל בעיקר הקמת מודל, ניתוח סימולציה ואופטימיזציה של פרמטרים. הקמת המודל כוללת שתי קטגוריות עיקריות: מודלים הנדרשים לניתוח גורם יחיד ומודלים הנגזרים מתכנון הניסוי שניתן על ידי מתודולוגיית משטח התגובה (RSM) לאחר קביעת הגורמים המשפיעים. הקמת המודל הושלמה ב-SolidWorks, ניתוח הסימולציה מתבצע ב-Fluent, ואופטימיזציה של הפרמטרים מתבצעת ב-Design-Expert.

1. הקמת מודל

1. קבע את הממדים הבסיסיים של משטח החיכוך, והגדר את הרדיוס הפנימי של משטח החיכוך ל-110 מ"מ, את הרדיוס החיצוני ל-160 מ"מ ואת עובי סרט השמן ל-0.3 מ"מ.
2. קבע מודל בסיסי על ידי יצירת סקיצה מעגלית בקוטר פנימי של 110 מ"מ וקוטר חיצוני של 160 מ"מ במישור XY, ולאחר מכן הוציא את המעגל ל-0.3 מ"מ. צור דגם בסיסי על ידי הבטחת הצורה הטבעתית המתקבלת יוצרת דגם סרט שמן ללא חריצי שמן.
3. על משטח צד אחד של הדגם הטבעתי, צור סקיצה 2 וצייר 5 פרצופים עגולים עם חלוקה אחידה ורוחב של 3 מ"מ, ואז הוציא אותם ל -0.3 מ"מ. יוצרים את סרט השמן עם חתך מלבני שנוצר על ידי חריץ השמן ההיקפי.
4. צור סקיצה 3 במישור YOZ, צייר קשת חצי עגולה באורך קשת של 3 מ"מ, המשיק לסרט השמן שנוצר על ידי חריץ השמן ההיקפי, ואז הוציא אותו באופן רדיאלי למשטח החיצוני של סרט השמן וסדר את המוצק לאורך היקף הלולאה הפנימית ליצירת 14 רכיבים.
5. צור סקיצה 4 במישור XY, צייר עיגול ברדיוס של 110 מ"מ, ואז חתוך את הדגם העודף באמצעות הסקיצה, והשלים את הקמתם של 14 סרטי שמן חריץ שמן חצי עגולים רדיאליים.
6. שמור את הדגם שהוקם כמודל הגיאומטרי של סרט השמן שנוצר על ידי פרמטרי חריץ השמן המקוריים.
7. שנה את סקיצה 2 כדי לצייר 3-7 חריצי שמן היקפיים המפוזרים באופן אחיד, כל אחד ברוחב של 3 מ"מ, וליצור חמישה דגמי סרטי שמן הנבדלים זה מזה רק בחריצי השמן ההיקפיים. שמור מודלים אלה בפורמט STEP.
8. שנה את סקיצה 3 כדי להתאים את אורך הקשת של הקשת החצי עגולה ל-3-6 מ"מ, להגדיל את אורך הקשת ב-0.5 מ"מ בכל פעם, וליצור שבעה דגמי סרטי שמן הנבדלים זה מזה רק במבנה החצי עגול הרדיאלי. שמור מודלים אלה בפורמט STEP.
9. שנה את סקיצה 2 על ידי התאמת עובי האקסטרוזיה ל-0.1-0.4 מ"מ, הגדלת העובי ב-0.05 מ"מ בכל פעם, וצור שבעה דגמי סרטי שמן הנבדלים זה מזה רק בעומק חריצי השמן. שמור מודלים אלה בפורמט STEP.
10. התאם את כמות המערך ההיקפי בשרטוט 3 כדי לשנות את מספר חריצי השמן הרדיאליים ל-10-16, וליצור שבעה דגמי סרטי שמן הנבדלים זה מזה רק במספר החריצים הרדיאליים. שמור מודלים אלה בפורמט STEP.

2. ניתוח סימולציה

הערה: ניתוח הסימולציה כולל עיבוד מקדים של מודל, חלוקת רשת וחישובי סימולציה. כל השלבים הושלמו ב-ANSYS Workbench.

1. עיבוד מקדים של מודל
   1. פתח את תחנת העבודה Workbench וגרור את הגיאומטריה מארגז הכלים > מערכות רכיבים > גיאומטריה לאזור הסכימה של הפרויקט.
   2. לחץ לחיצה ימנית על הגיאומטריה, בחר ייבוא מודל גיאומטריה כדי לייבא את המודל שהושלם ולאחר מכן לחץ כדי לערוך את מודל הגיאומטריה בתביעת החלל.
   3. בסרגל הכלים Space Claim, לחץ על Repair, ולאחר מכן בחר Additional Edges ו-Split Edges כדי להשלים את התיקון, תוך מיזוג הקווים המפוצלים המושפעים.
   4. לחץ ברצף על סרגל הכלים > Design > Selection בבחירה, ולאחר מכן בחר את המשטח הפנימי של הדגם ולחץ על Create NS בקבוצה, תוך מתן שם ל-Inlet.
   5. באמצעות אותו תהליך, לחץ על המשטח החיצוני ותן שם לשקע שלו; לחץ על משטח הקיר התחתון החלק וקרא ל-B שלו כמשטח הקיר שבו סרט השמן יוצר קשר עם כרית החיכוך הפסיבית; בחר את כל המשטחים ללא שם וקרא להם Z כמשטח הקיר המסתובב שבו סרט השמן יוצר קשר עם משטח החיכוך הפעיל.
   6. צא מתביעת שטח ושמור את הקובץ כדי להשלים את העיבוד המקדים של המודל.
      הערה: כל העיבוד המקדים של המודל הגיאומטרי לפני השלמת הסימולציה בהתאם לשלבים לעיל. ההבדל היחיד הוא שדגם הקיר הפעיל אינו עקבי, אך הוא אינו משפיע על פעולות כלשהן.
2. מחיצות רשת
   1. בתחנת העבודה Workbench , גרור את Fluent מארגז הכלים > Component Systems > Fluent לאזור הסכמטי של הפרויקט שבו נוספה הגיאומטריה.
   2. לחץ על גיאומטריה וגרור את העכבר לרשת בפרויקט Fluent כדי לקשר את מודול הרשת שלו לנתונים במעלה הזרם של הגיאומטריה.
   3. לחץ פעמיים כדי לפתוח את רשת השינוי ובחר Watertight Geometry for Mesh partitioning. עקוב אחר זרימת העבודה שלב אחר שלב כדי לייבא את מודל הגיאומטריה ולהוסיף גודל מקומי.
   4. לחץ על Generate Surface Mesh, הגדר את הגודל המינימלי ל- 0.3 מ"מ, את הגודל המרבי ל- 8 מ"מ ואת זווית הנורמה של העקמומיות ל- 10. לאחר הגדרת פרמטרים אלה, לחץ על צור את Surface Mesh.
   5. בדוק את איכות רשת פני השטח על ידי לחיצה ימנית על רשת המשטח שנוצרה ובחירה באפשרות הוסף איכות רשת משטחית משופרת. קבעו את איכות רשת השינוי המינימלית ל- 0.7 ולחצו על הלחצן 'אשר' להשלמת השיפור של רשת השינוי.
   6. לחצו על 'תיאור מודל גיאומטריה', ובחרו במודל הגיאומטריה כמורכב אך ורק מאזור נוזלי ללא רווחים, תוך שמירה על אפשרויות אחרות בקביעות ברירת המחדל שלהן.
   7. לחץ ברצף על Describe Geometry Structure ו-Update Region Type Settings, תוך שמירה על הגדרות ברירת המחדל והשלמת התהליך.
   8. לחצו על Add Boundary Layer, ובחרו 3 למספר השכבות, תוך שמירה על הגדרות אחרות כברירת מחדל.
   9. לחץ על Generate Volume Mesh והוסף איכות רשת נפח משופרת כדי להבטיח שהאיכות שלה עולה על 0.12.
      הערה: מחיצת הרשת שהושלמה מוצגת באיור משלים 1.
   10. לאחר יצירת רשת השינוי, לחץ על עבור למצב Solver. המתן להשלמת חלוקת הרשת וייבוא למודול הניתוח.
       הערה: הכמות והאיכות של רכיבי הרשת הם קריטיים לדיוק התוצאות החישוביות. גיאומטריה אטומה למים משמשת לשליטה במספר ואיכות הרשת על ידי שינוי גודל התא. כפי שמוצג באיור 2, הקטנת גודל אלמנט הרשת המינימלי שצוין מ-0.8 מ"מ ל-0.1 מ"מ מגדילה את מספר האלמנטים מ-534,595 ל-2,649,371. ככל שמספר האלמנטים משתנה, הטמפרטורה הממוצעת של סרט השמן ותוצאת המומנט המועבר נשארים יציבים, מה שמצביע על כך שלעליות נוספות באיכות הרשת יש השפעה מינימלית על התוצאות. לכן נבחר גודל אלמנט מינימלי של 0.3 מ"מ לרשת.
3. פתרון סימולציות
   1. עבור ממחיצת Mesh למצב Solver. לאחר שהרשת סיימה להיטען, לחץ על בדוק מקרה בתפריט כללי כדי לאמת את האפקטיביות של מודל האלמנטים הסופיים ולבדוק אם לרשת יש נפח שלילי.
   2. פתח את משוואת האנרגיה בהגדרות המודל. היכנס לממשק הגדרות הדגם הצמיג, בחר את הדגם הלמינארי והפעל את האפשרות חימום צמיג .
      הערה: הבחירה במודל הצמיג נקבעת על ידי מצב הזרימה של שדה זרימת סרט השמן, המוערך בדרך כלל באמצעות מספר ריינולדס. כאשר מספר ריינולדס נמוך, חלקיקי הנוזל אינם מושפעים, וכתוצאה מכך זרימה למינרית. לעומת זאת, מספר ריינולדס גבוה מצביע על כך שהפרעות בין הנוזלים מוגברות, והופכות את הזרימה הלמינרית לזרימה טורבולנטית. בהתבסס על תורת הזרימה סביב הדיסקה המסתובבת, מספר ריינולדס הקשור למהירות המשיק ברדיוס החיצוני מחושב באמצעות הנוסחה Re = R²ω/v. כאשר Re הוא מספר ריינולדס, R הוא הקוטר החיצוני של דיסקות החיכוך, ω היא מהירות הסיבוב של לוחית החיכוך, ו-v היא הצמיגות הקינמטית. כאשר Re < 1 × 10⁵, הזרימה היא למינרית; כאשר 2 × 10⁵ < Re < 3 × 10⁵, הזרימה סוערת. עבור הנוזל שנחקר במאמר זה, עם v = 30 מ"מ²/s ו- R = 160 מ"מ, ניתן לגזור את הדברים הבאים. כאשר מהירות הסיבוב של לוחית החיכוך היא ω = 1000 סל"ד, מספר ריינולדס של שדה זרימת סרט השמן Re < 1 × 10⁵, מה שמצביע על כך שסרט השמן נמצא במצב זרימה למינרית.
   3. שנה את פרמטרי החומר בהגדרות בהתאם למאפיינים של שני החומרים המפורטים בטבלה 1. שנה את פרמטרי החומר הנוזלי בשם "אוויר" במערכת, ועבור החומר המוצק, שנה את הפרמטרים בשם "אלומיניום".
      הערה: הנוזל ייבחר כשמן הידראולי #8 עבור חומר סרט השמן, והמוצק ישתמש בחומר על בסיס נחושת עבור חומר כרית החיכוך.
   4. לחץ על תנאי הגבול, בחר את משטח הקיר הפעיל של כרית החיכוך בשם "Z", לחץ על הגדרות מומנטום , והגדר אותו כמשטח קיר מסתובב המסתובב 100 rad/s סביב ציר ה-Y, עם מצב גזירה של No Slip.
   5. לחץ על תנאי הגבול, בחר את משטח הקיר הפסיבי של כרית החיכוך בשם "B", לחץ על הגדרות מומנטום והגדר אותו כמשטח קיר נייח עם מצב גזירה של No Slip.
   6. הגדר את תנאי הגבול הקשורים להעברת אנרגיה באמצעות צימוד מערכת.
   7. הגדר את תנאי גבול הכניסה והיציאה על ידי לחיצה על השקע והגדרתו לשקע לחץ, כאשר לחץ המד מוגדר ל-0, המתאים ללחץ האטמוספרי הסטנדרטי.
   8. הגדר את תנאי גבול הכניסה על ידי לחיצה על הכניסה, הגדרתו ככניסת מהירות עם מהירות זרימה של 1 מ' לשנייה וטמפרטורת כניסה של 30 מעלות צלזיוס.
   9. לחץ על הגדרות הפתרון , ובחר את האלגוריתם SIMPLE עבור מודל שיטת הפתרון. בחר בפורמט Upwind מסדר ראשון עבור המומנטום והאנרגיה, ושמור את הערכים השיוריים בהגדרות ברירת המחדל שלהם.
   10. לאחר השלמת השלבים לעיל, הגדר את מצב התחום החישובי ברגע ההתחלתי, למשל, עם טמפרטורה התחלתית של 26 מעלות צלזיוס, לחץ של 0 Pa ומהירויות בכיווני XYZ מוגדרים ל-0.
   11. הגדר את מספר האיטרציותל-300 צעדים, לחץ על כפתור חישוב כדי להתחיל את החישוב והמתן לתוצאות.
   12. לאחר השלמת החישובים האיטרטיביים, לחץ על תוצאות > דוחות > שטפים. בחר את קצב זרימת המסה בשטפים, בדוק את קצבי זרימת המסה עבור כניסה ויציאה, וודא שהשגיאה בין השניים נמוכה מ-0.1% כדי לאמת את דיוק התוצאות החישוביות.
   13. השלם את השלבים לעיל ולאחר מכן נתח את תוצאות הסימולציה. לחץ על תוצאות > דוחות > כוחות, בחר את המומנט סביב ציר ה-Y עבור משטח הקיר B, ופרש את הערך הצמיג המתקבל כמומנט הגזירה המועבר על ידי סרט השמן.
   14. צא ממודול חישוב זרימת הנוזלים, ובתחנת העבודה Workbench , גרור תוצאות מארגז הכלים > מערכות רכיבים > תוצאות לאזור הסכמטי של הפרויקט שהשלים את חישובי הדמיית זרימת הנוזל. לחץ על הפתרון במודול זרימת הנוזלים וגרור את העכבר לתוצאות.
   15. הזן את התוצאות, לחץ על מחשבונים ובחר מחשבון פונקציות כדי לפתור את הטמפרטורה הממוצעת של כל סרט השמן. לחץ על חישוב כדי לקבל את הטמפרטורה הממוצעת הכוללת של סרט השמן.

3. אופטימיזציה של פרמטרים

הערה: מיטוב הפרמטרים הושלם באמצעות מתודולוגיית משטח התגובה למידול וניתוח. מתודולוגיית משטח התגובה מחייבת בחירת שלושה גורמים המשפיעים באופן משמעותי על המומנט והטמפרטורה המועברים של סרט השמן, תוך ציון ערכי הרמה הגבוהה והנמוכה שלהם. לאחר מכן מבוצעים מידול וניתוח עבור השילובים החדשים שנוצרו מהגורמים והמשתנים המשפיעים שנבחרו, ואחריהם חישובי אופטימיזציה באמצעות הנתונים שהתקבלו.

1. בתוכנת Design-Expert, לחץ על NEW DESIGN כדי ליצור עיצוב חדש.
2. בעיצוב החדש, בחר BOX-Behnken מ - Response Surface כדי ליצור מודל אופטימיזציה תלת-גורמי ושתי רמות.
3. לחץ על גורמים מספריים כדי לבחור שלושה גורמים: מספר חריצי השמן הרדיאליים בכרית החיכוך, עומק החריצים ואורך הקשת של חריצי השמן, ומלא את הטבלה המתאימה.
4. הזן את הערכים ברמה גבוהה ונמוכה שהתקבלו מניתוח שלושת הגורמים המשפיעים בטבלה המתאימה.
5. הגדר את נקודות המרכז לכל בלוק לחמש, ולאחר מכן לחץ על השלב הבא כדי לשנות את משתני התגובה ל-2, שהם המומנט המועבר על ידי סרט השמן והטמפרטורה הממוצעת של סרט השמן. לחץ על סיום כדי ליצור 17 קבוצות של נקודות דגימה אקראיות.
6. קבע את נתוני המודל על ידי שילוב מחדש של שלושת הגורמים המשפיעים מ-17 קבוצות נקודות הדגימה האקראיות, וחזור על סעיף 1 כדי להשלים את הקמת המודל.
7. חזור על סעיף 2 לניתוח סימולציה כדי לקבל את המומנט המועבר והטמפרטורה הממוצעת של סרט השמן לאחר רקומבינציה. מזג את המשתנים החזויים A, B ו-C של שלושת שילובי ההשפעה עם התוצאות המדומות של המומנט המשודר והטמפרטורה הממוצעת ליצירת טבלת משתנים חדשה.
8. לאחר מכן, בחר ריבועי עבור סדר התהליך במודל, ובחר פולינום עבור סוג המודל, תוך שמירה על הגדרות אחרות כברירת מחדל.
9. לאחר השלמת הקמת מודל משטח התגובה, חשב גם את המומנט וגם את הטמפרטורה הממוצעת.
10. לאחר השלמת הניתוח, בצע ניתוח שגיאות של המודל. לחץ על ניתוח שונות (ANOVA) ונתח את הערכים של R² ו-Adeq Precision in Fit Statistics כדי לוודא אם המודל עומד בתקנים.
11. לחץ על אופטימיזציה > קריטריוני > מספריים, תוך שמירה על הטווחים של שלושת הגורמים המשפיעים ללא שינוי. לחץ על פתרונות כדי למצוא את המומנט המרבי ואת הטמפרטורה הממוצעת המינימלית עבור הערכים המשוערים.
12. חשב את התוצאות השונות עבור המערכים, כאשר השילוב המסומן 1 הוא הפתרון האופטימלי עבור המודל.

Results

שלבי ניתוח המידול והסימולציה בתוכנית נועדו לקבוע אילו פרמטרים של חריצי לוח החיכוך משפיעים באופן משמעותי על טמפרטורת סרט השמן והמומנט המועבר. באמצעות אופטימיזציה של פרמטרים של נתונים שנדגמו, מותאמים שילובי הפרמטרים המשפיעים על ביצועי סרט השמן, ואחריהם מודלים וסימולציות חוזרות ונשנות ליצירת נתונים, ובסופו של דבר משיגים את הפרמטרים האופטימליים עבור חריצי לוחית החיכוך באמצעות אופטימיזציה של משטח התגובה.

איור 3, איור 4,

Discussion

מחקר זה מציע שיטת תכנון אופטימיזציה למבנה חריץ השמן של לוחות החיכוך של המצמד ההידרו-צמיג. באופן ספציפי, הוא נועד לשפר את ביצועי סרט השמן על ידי שינוי פרמטרים כגון מספר, סידור וממדים גיאומטריים של החריצים¹⁰. שילוב של סימולציות מספריות באמצעות תוכנת Fluent ומתודולוגיית משטח תגובה (RSM) משמש לניתוח ואופטימיזציה של פרמטרים כגון מספר החריצים הרדיאליים, עומק החריץ ואורך הקשת של החריצים הרדיאליים. המטרה היא ליישם גישה עיצובית החוסכת זמן ועלויות תוך מזעור טמפרטורת סרט השמ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
אלדרי	לא ישים	לא ישים	חומר סגסוגת
Ansys-Workbench	אנסיס	ANSYS 2023R1	תוכנת תוכנת עיצוב מחשב בשיטת אלמנטים סופיים רב תכליתית.
מומחה עיצוב	סטטיסטיק-איז	מומחה לעיצוב 13	כלי ניסיוני לניתוח נתונים
שמן הידראולי מס '8	לא ישים	לא ישים	נוזל
מחשב	לא ישים	לא ישים	ציוד מחשבים
סולידוורקס	דאסו סיסטמס	סולידוורקס 2023	כלי שרטוט תוכנה הנדסית
פלדה	לא ישים	לא ישים	חומר סגסוגת