مناقشة أطروحة الدكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية الموسومومة ب( تحسين أداء المسننات باستخدام طريقة تصميم بديلة لجانبيات الأسنان)
وتلخص بحثة بما يلي:
وفقا للتقنيات الحديثة الخاصة بتصميم المسننات، يعتبر الأداء المتوقع لصندوق المسننات أحد أهم الخطوات التحليلية الرئيسية التي يجب أن تؤخذ بنظر الأعتبار عند انتاج هذه المسننات، والتقنية الأكثر أهمية من بين هذه التقنيات هي باعتماد طرق تصميمية بديلة تخص هندسة جانبيات أسنان المسنن والتي من خلالها سوف يتم تحسين الأداء العام لمنظومة صندوق التروس والمتمثل بالقدرة على تحمل أحمال ديناميكية أعلى، وباهتزازات منخفضة ومستويات ضوضاء أقل، وبأقل كلفة ممكنة، وبوزن أقل وبعمر تشغيلي أطول.
في هذا العمل، تم تبني مجموعة من التعديلات الهندسية على جانبيات أسنان المسنن والمتمثلة باستخدام جانبيات غير متناظرة لكلتا جهتي السن المحملة وغير المحملة و باستخدام أنصاف أقطار مثلى للمتكأ الزاوي الجذري الخاص بها وكذلك القيام بتعديل (تصحيح) الجانبية للجهة غير المحملة من السن وذلك من أجل تحقيق أفضل أداء ممكن لهذا المسنن.
بصورة عامة، لغرض انجاز أي دراسة تصميمة على أسنان المسنن أو عند القيام بأي نوع من التحليل على منظومة سوق المسننات ، فإن الخطوة الأولى هي تمثيل الشكل الفعلي لهذه الأسنان والتي سوف تكون قيد الدراسة والتحليل. في هذا البحث، تم القيام بالمحاكاة الرياضية لعملية توليد الأسنان ذات الجانبيات المتناظرة معتمدا على مبدأ عملية التشكيل الفعلية للمسنن وذلك باستخدام قاطع يملك شكل الجريدة المسننة ومن ثم تطوير هذه المحاكاة لتأخذ بنظر الأعتبار توليد أسنان بجانبيات غير متناظرة مع توفير امكانية لعمل تصحيح على هذه الجانبيات لكلتا جهتي السن أولأحداهما ولعناصر تصميمة مختلفة لكل من هذه الجانبيات. وفقا لذلك، تم بناء برنامج حاسوب يعتمد على هذه المحاكاة الرياضية لغرض التمثيل البياني للشكل الفعلي للأسنان المتناظرة وغير المتناظرة خطوة بخطوة بوجود وعدم وجود تصحيح على كلتا هاتين الجانبيتين أولأحداهما ولعناصر تصميمة مختلفة لكل منها.
في هذا العمل، تم التوصل الى انجاز طريقة تحليلية رياضية مطورة لايجاد الحل لمعادلة اجهاد الحناية لأسنان المسننات الألتفافية المتناظرة وغير المتناظرة بوجود وعدم وجود تصحيح لكلتا هاتين الجانبيتين أولاحداهما ولعناصر تصميمة مختلفة لكل منها. بالاضافة الى ذلك، فقد تم تعديل شكل المعادلة التحليلية الرياضية الخاصة بنسبة تلامس الأسنان والتي تلعب دورا هاما في تحليل مستوى الضوضاء المنبعثة من عمل المسننات لتأخذ بنظر الأعتبار التأثير المشترك الخاص بتصحيح الجانبية مع زاوية الضغط للجانب الملامس (الجانب المحمل) من السن مع عدد الأسنان للمسنن الصغير ومع نسبة السرعة بين المسنن الكبير والصغير.
لقد تم استخدام طريقة التحليل العددي بالأعتماد على النمذجة الرياضية لطريقة العناصر المحددة لغرض تحليل مسألة التلامس ما بين الأسنان وذلك من خلال ايجاد توزيعات إجهادات الحناية والتلامس داخل حيز هذه الأسنان وفقا لأسوء حالة تحميل لكل نوع من هذين الإجهادين ومن ثم ايجاد الإجهادات القصوى من بينها. بالاضافة الى ذلك، ووفقا للنتائج العددية الخاصة بإجهاد الحناية الأقصى للسن مع تلك النتائج المستخرجة من الطريقة التحليلية المطورة والخاصة بإجهاد الحناية الاسمي للسن فقد تم ايجاد قيم معاملات تمركز الإجهاد للأسنان القياسية وغير القياسية مع وبدون وجود تعديلات على جانبيات هذه الأسنان.
ولغرض تقييم الأداء الفعلي لعمل المسننات القياسية وغيرالقياسية (المعدلة)، فقد تم القيام بجزأين من الأعمال التجريبية. الجزء الأول يشتمل على بناء منظومة خاصة لسوق الحركة لهذين النوعين من المسننات ومن ثم تحليل الأداء الديناميكي الخاص بها والذي يتضمن تحليل الاهتزازات المستعرضة بالأتجاهين الأفقي والعمودي لحاضن المحمل وقياس مستوى الضوضاء المنبعث من هذه المنظومة (والتي تم تمثيلها بمستوى شدة الصوت المنبعث من هذه المنظومة) وكذلك تحليل عزم الدوران المطلوب للتغلب على الاحتكاك الناتج من تعشيق هذه المسننات فيما بينها ومن المحامل الخاصة بأعمدة الدوران لهذه المسننات. أما الجزء الثاني فيشتمل على استخدام تقنية التحليل الضوئي للمرونة لغرض معرفة التوزيع الفعلي للاجهادات داخل حيز الأسنان المتناظرة وغير المتناظرة لمسنن من النوع العدل وفقا لحالة تحميل واقعية، وأيضا لغرض التأكد من النتائج النظرية لاجهادات الحناية والتلامس لبقية الأنواع القياسية والمعدلة من هذه الأسنان.
أشارت النتائج التي تم الحصول عليها من هذا البحث، بأن المسننات العدلة غيرالقياسية والتي لها جانبيات اسنان غير متناظرة بزوايا ضغط 14,5̊ للجانب المحمل من السن و25̊ للجانب غير المحمل منه هي أفضل من المسننات العدلة القياسية والتي لها جانبيات اسنان متناظرة بزوايا ضغط قياسية 14,5̊ أو 20̊ أو 25̊ لكلا الجانبين وذلك من وجهة نظر الأداء الديناميكي للمسنن (المتمثل باهتزاز حاضن محمل عمود الدوران الخاص بالمسنن ومستوى الضوضاء المنبعثة من منظومة سوق المسننات وعزم اللي الإحتكاكي الأبتدائي المطلوب لتدويرهذه المنظومة) ومن وجهة نظر القدرة التحميلية للمسنن (المتمثلة باجهادات التلامس و الحناية للسن). حيث أن نسب التحسن المؤية لعناصرالأداء لهذا المسنن المعدل مقارنة مع المسنن القياسي الأكثر شيوعا بزواية ضغط 20̊ كانت على النحو التالي: (12,6%) و (33,27%) لإهتزاز الحاضن بالإتجاه الإفقي والعمودي على التوالي، (4,23%) لمستوى الضوضاء المنبعثة و (17,58%) لعزم اللي الإحتكاكي لأبتدائي المطلوب، بالإضافة الى أن نسب التحسن المؤية لإجهادات التلامس والحناية القصوى للسن كانت (10,21%) و (8,43%) على التوالي.
بالاضافة الى ذلك فأن النتائج قد أظهرت الأهمية الكبيرة لاستخدام تصحيح الجانبية الموجب للجانب غير المحمل من السن غير المتناظر على تحسين أداء المسنن من خلال زيادة القدرة التحميلية للسن (الناتجة من التحسن الكبير الحاصل في مقاومة الحناية والتلامس للسن) مع المحافظة على مستويات اهتزاز و ضوضاء منخفضة لهذا المسنن. حيث أن أعلى نسب تحسن مؤية لمقاومة التلامس والحناية للسن والتي تم الحصول عليها من هذا النوع من المسنن المعدل مقارنة مع المسنن القياسي بزواية ضغط 20̊ كانت (28,87%) و (13,35%) على التوالي.
كذلك لقد أظهرت هذه النتائج فائدة إستخدام قيم مثلى بديلة لأنصاف أقطار المتكأ الزاوي الجذري للجانب المحمل وغير المحمل من السن غير المتناظر بدلا من إستخدام القيم القياسية التقليدية على تحسين أداء المسنن وذلك من خلال الزيادة الحاصلة في مقاومة السن للحناية.
تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالب محمد قاسم عبدالله في قسم الهندسة الميكانيكية على قاعة د. منذر الدروبي عن بحثه الموسوم ” تحسين أداء المسننات باستخدام طريقة تصميم بديلة لجانبيات الأسنان ” وبأشراف أ.د.محسن جبر جويج. وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ.د.حسين جاسم العلكاوي وعضوية كل من أ.د.عدنان ناجي جميل ,أ.د.سومر متي و أ.م.د.منير حميد السعدي و أ.م.د.موفق علي توفيق
وتلخص بحثة بما يلي:
وفقا للتقنيات الحديثة الخاصة بتصميم المسننات، يعتبر الأداء المتوقع لصندوق المسننات أحد أهم الخطوات التحليلية الرئيسية التي يجب أن تؤخذ بنظر الأعتبار عند انتاج هذه المسننات، والتقنية الأكثر أهمية من بين هذه التقنيات هي باعتماد طرق تصميمية بديلة تخص هندسة جانبيات أسنان المسنن والتي من خلالها سوف يتم تحسين الأداء العام لمنظومة صندوق التروس والمتمثل بالقدرة على تحمل أحمال ديناميكية أعلى، وباهتزازات منخفضة ومستويات ضوضاء أقل، وبأقل كلفة ممكنة، وبوزن أقل وبعمر تشغيلي أطول.
في هذا العمل، تم تبني مجموعة من التعديلات الهندسية على جانبيات أسنان المسنن والمتمثلة باستخدام جانبيات غير متناظرة لكلتا جهتي السن المحملة وغير المحملة و باستخدام أنصاف أقطار مثلى للمتكأ الزاوي الجذري الخاص بها وكذلك القيام بتعديل (تصحيح) الجانبية للجهة غير المحملة من السن وذلك من أجل تحقيق أفضل أداء ممكن لهذا المسنن.
بصورة عامة، لغرض انجاز أي دراسة تصميمة على أسنان المسنن أو عند القيام بأي نوع من التحليل على منظومة سوق المسننات ، فإن الخطوة الأولى هي تمثيل الشكل الفعلي لهذه الأسنان والتي سوف تكون قيد الدراسة والتحليل. في هذا البحث، تم القيام بالمحاكاة الرياضية لعملية توليد الأسنان ذات الجانبيات المتناظرة معتمدا على مبدأ عملية التشكيل الفعلية للمسنن وذلك باستخدام قاطع يملك شكل الجريدة المسننة ومن ثم تطوير هذه المحاكاة لتأخذ بنظر الأعتبار توليد أسنان بجانبيات غير متناظرة مع توفير امكانية لعمل تصحيح على هذه الجانبيات لكلتا جهتي السن أولأحداهما ولعناصر تصميمة مختلفة لكل من هذه الجانبيات. وفقا لذلك، تم بناء برنامج حاسوب يعتمد على هذه المحاكاة الرياضية لغرض التمثيل البياني للشكل الفعلي للأسنان المتناظرة وغير المتناظرة خطوة بخطوة بوجود وعدم وجود تصحيح على كلتا هاتين الجانبيتين أولأحداهما ولعناصر تصميمة مختلفة لكل منها.
في هذا العمل، تم التوصل الى انجاز طريقة تحليلية رياضية مطورة لايجاد الحل لمعادلة اجهاد الحناية لأسنان المسننات الألتفافية المتناظرة وغير المتناظرة بوجود وعدم وجود تصحيح لكلتا هاتين الجانبيتين أولاحداهما ولعناصر تصميمة مختلفة لكل منها. بالاضافة الى ذلك، فقد تم تعديل شكل المعادلة التحليلية الرياضية الخاصة بنسبة تلامس الأسنان والتي تلعب دورا هاما في تحليل مستوى الضوضاء المنبعثة من عمل المسننات لتأخذ بنظر الأعتبار التأثير المشترك الخاص بتصحيح الجانبية مع زاوية الضغط للجانب الملامس (الجانب المحمل) من السن مع عدد الأسنان للمسنن الصغير ومع نسبة السرعة بين المسنن الكبير والصغير.
لقد تم استخدام طريقة التحليل العددي بالأعتماد على النمذجة الرياضية لطريقة العناصر المحددة لغرض تحليل مسألة التلامس ما بين الأسنان وذلك من خلال ايجاد توزيعات إجهادات الحناية والتلامس داخل حيز هذه الأسنان وفقا لأسوء حالة تحميل لكل نوع من هذين الإجهادين ومن ثم ايجاد الإجهادات القصوى من بينها. بالاضافة الى ذلك، ووفقا للنتائج العددية الخاصة بإجهاد الحناية الأقصى للسن مع تلك النتائج المستخرجة من الطريقة التحليلية المطورة والخاصة بإجهاد الحناية الاسمي للسن فقد تم ايجاد قيم معاملات تمركز الإجهاد للأسنان القياسية وغير القياسية مع وبدون وجود تعديلات على جانبيات هذه الأسنان.
ولغرض تقييم الأداء الفعلي لعمل المسننات القياسية وغيرالقياسية (المعدلة)، فقد تم القيام بجزأين من الأعمال التجريبية. الجزء الأول يشتمل على بناء منظومة خاصة لسوق الحركة لهذين النوعين من المسننات ومن ثم تحليل الأداء الديناميكي الخاص بها والذي يتضمن تحليل الاهتزازات المستعرضة بالأتجاهين الأفقي والعمودي لحاضن المحمل وقياس مستوى الضوضاء المنبعث من هذه المنظومة (والتي تم تمثيلها بمستوى شدة الصوت المنبعث من هذه المنظومة) وكذلك تحليل عزم الدوران المطلوب للتغلب على الاحتكاك الناتج من تعشيق هذه المسننات فيما بينها ومن المحامل الخاصة بأعمدة الدوران لهذه المسننات. أما الجزء الثاني فيشتمل على استخدام تقنية التحليل الضوئي للمرونة لغرض معرفة التوزيع الفعلي للاجهادات داخل حيز الأسنان المتناظرة وغير المتناظرة لمسنن من النوع العدل وفقا لحالة تحميل واقعية، وأيضا لغرض التأكد من النتائج النظرية لاجهادات الحناية والتلامس لبقية الأنواع القياسية والمعدلة من هذه الأسنان.
أشارت النتائج التي تم الحصول عليها من هذا البحث، بأن المسننات العدلة غيرالقياسية والتي لها جانبيات اسنان غير متناظرة بزوايا ضغط 14,5̊ للجانب المحمل من السن و25̊ للجانب غير المحمل منه هي أفضل من المسننات العدلة القياسية والتي لها جانبيات اسنان متناظرة بزوايا ضغط قياسية 14,5̊ أو 20̊ أو 25̊ لكلا الجانبين وذلك من وجهة نظر الأداء الديناميكي للمسنن (المتمثل باهتزاز حاضن محمل عمود الدوران الخاص بالمسنن ومستوى الضوضاء المنبعثة من منظومة سوق المسننات وعزم اللي الإحتكاكي الأبتدائي المطلوب لتدويرهذه المنظومة) ومن وجهة نظر القدرة التحميلية للمسنن (المتمثلة باجهادات التلامس و الحناية للسن). حيث أن نسب التحسن المؤية لعناصرالأداء لهذا المسنن المعدل مقارنة مع المسنن القياسي الأكثر شيوعا بزواية ضغط 20̊ كانت على النحو التالي: (12,6%) و (33,27%) لإهتزاز الحاضن بالإتجاه الإفقي والعمودي على التوالي، (4,23%) لمستوى الضوضاء المنبعثة و (17,58%) لعزم اللي الإحتكاكي لأبتدائي المطلوب، بالإضافة الى أن نسب التحسن المؤية لإجهادات التلامس والحناية القصوى للسن كانت (10,21%) و (8,43%) على التوالي.
بالاضافة الى ذلك فأن النتائج قد أظهرت الأهمية الكبيرة لاستخدام تصحيح الجانبية الموجب للجانب غير المحمل من السن غير المتناظر على تحسين أداء المسنن من خلال زيادة القدرة التحميلية للسن (الناتجة من التحسن الكبير الحاصل في مقاومة الحناية والتلامس للسن) مع المحافظة على مستويات اهتزاز و ضوضاء منخفضة لهذا المسنن. حيث أن أعلى نسب تحسن مؤية لمقاومة التلامس والحناية للسن والتي تم الحصول عليها من هذا النوع من المسنن المعدل مقارنة مع المسنن القياسي بزواية ضغط 20̊ كانت (28,87%) و (13,35%) على التوالي.
كذلك لقد أظهرت هذه النتائج فائدة إستخدام قيم مثلى بديلة لأنصاف أقطار المتكأ الزاوي الجذري للجانب المحمل وغير المحمل من السن غير المتناظر بدلا من إستخدام القيم القياسية التقليدية على تحسين أداء المسنن وذلك من خلال الزيادة الحاصلة في مقاومة السن للحناية.
