مهندسی مکانیک

آشنايي با کامپوزيت‌ها

آلومينيوم کامپوزيت

کامپوزيت‌ها يا چندسازه‌هاي مصنوعي

مزاياي استفاده از پروفيل هاي کامپوزيتي FRP در صنعت ساختمان

ساختمان فايبر گلاس‌ها

آشنايي با کامپوزيتها

در کاربردهاي مهندسي، اغلب به تلفيق خواص مواد نياز است. به عنوان مثال در صنايع هوافضا، کاربردهاي زير آبي، حمل و نقل و امثال آنها، امکان استفاده از يک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نمايد، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنايع هوافضا به موادي نياز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سايشي و UV خوبي داشته باشند و ....

ادامه نوشته

برچسب‌ها: کامپوزيت, مواد کامپوزيتي

ابتدا با اشاره به وابستگي تنش ها به سطح بيان مي دارد كه هرگونه سطح يا مرز زمينه مناسبي براي ايجاد و تمركز تنش روي آن است. [ بر اين اساس از ديدگاه اصل بقاي اندازه حركت خطي و دوراني مي توان نوشت: اين رابطه بيانگر آن است كه مي توان انتگرال هر كميتي را از حالت حجمي به سطح و در نهايت روي مرز تبديل كرد.

ادامه نوشته

برچسب‌ها: تنش, مقاومت مصالح

گاهی اوقات در اثر اعمال بار تناوبی (مثلاً یک بار کشش فشار) بر روی سازه، با اینکه تنش ماکزیمم ایجاد شده بر روی سازه کمتر از تنش نهایی آن است ، اما پس از اعمال تعدادی سیکل ، بر روی سازه ترک هایی ایجاد شده که در نهایت منجر به شکست می شود. این پدیده را خستگی در اثر اعمال بار تناوبی می نامند.

ادامه نوشته

برچسب‌ها: خستگي, آناليز خستگي

پرس ملامين

مشخصات
این پرسها به صورت ستونی بوده، که ستونها علاوه بر کار اتصال صفحات به یکدیگر راهنمای حرکت صفحه وسط نیز می باشند.
ستونها از جنس فولاد و دارای پوشش کروم می باشند.
سیلندرها از نوع سنگ خورده فابریک می باشند.
شیارهای T تعبیه شده در صفحات اصلی و صفحات المنت موجب سرعت و سهولت در نصب و تعویض قالب گردیده است.
وجود فیبرهای عایق حرارتی مابین صفحات اصلی و صفحات المنت حرارتی، از اتلاف حرارت جلوگیری می کنند.
امکان هواگیری در دو مرحله بدون تاثیر در زمان پخت.
تایمر روشن شده به صورت هفتگی یا ماهانه.
استفاده از قطعات هیدرولیکی و برقی معتبر اروپایی و ژاپنی

پرس توليد قطعات کامپوزيت

مشخصات
این پرسها از نوع چهار ستونه بوده، بطوريکه ستونها چهار قطعه اصلی پرس را که بطور دقیق ماشینکاری شده اند، به یکدیگر متصل می نماید.
به منظور طول عمر بالا و حرکت یکنواخت و دقیق، تمامی سطوح سایشی دستگاه سختکاری شده و سنگ خورده می باشد و توسط پلاستیکهای ضد سایش پوشیده شده است.
ریلهای دستگاه دارای سیستم روغنکاری اتوماتیک می باشند.
دستگاه به سه صورت میز ثابت،میز یک طرف یا دو طرف متحرک جهت کاربردهای خاص ساخته می شود
استفاده ازسیستم کنترلPLC ، شیر پروپرشنال و خط کش الکترونیکی توانایی تنظیم پارامترهای متفاوت از جمله تنظیم سرعت حرکت و فشار در بازه های متفاوت از طریق صفحه نمایش فراهم گردیده است.
به منظور سهولت درنصب و تعویض قالب، شیارهای T مناسب در صفحات پرس تعبیه گردیده است.

نسل جدید کرنش سنج ها

کرنش سنج

در راستاي بهينه سازي روشهاي طراحي، پژوهشگران به تازگي روش منحصر به فردي را عرضه داشته اند که به طور مستقيم کرنش سنج هاي مخصوصي را در الياف داخلي مواد کامپوزيت جايگذاري مي کنند. به جهت خواص ويژه ي مواد مركب اليافي، استفاده از اين مواد در صنعت به طور فزاينده اي در حال گسترش است. اما براي بهينه سازي روند طراحي اين مواد، نتايج دقيقي از آزمايشات مربوط مورد نياز است. از طرفي کرنش سنج هاي معمولي به دليل ظرفيت کرنشي بالاي مواد کامپوزيت که به معناي رسيدن يا تجاوز از حد دوام آنهاست، براي اين منظور نا مناسب هستند. کرنش سنج هاي جديد با استفاده از رزين هاي ماتريسي در طي فرايند ساخت در ماده ي کامپوزيت قرار داده شده و ثابت مي گردد. اين شرايط قابليت قرار گرفتن کرنش سنج را در نواحي غير قابل دسترس را فراهم مي آورد که اندازه گيري دقيق پارامتر هاي ترکيب را در طول کارکرد ممکن مي سازد. کنترل و بررسي کرنش سنج ها يکي از مراحل توليد به شمار مي رود. پين ها ي اتصالي به طور عمودي بر روي کرنش سنج ها نصب و امکان تماس لايه هاي ماده کامپوزيت را فراهم مي آ ورد. بنا بر اين نيازي به کابل هاي اندازه گيري در داخل ماده ي مز بور نخواهد بود. براي کامپوزيت هاي تحت خمش مي توان کرنش سنجهاي متعددي در لايه هاي مختلف کامپوزيت قرار داد . بديهي است که کر نش سنج هايي که در لايه هاي دروني تر قرار داده مي شوند کرنش کمتري را به ثبت خواهند رساند. از نمونه هاي کاربرد اين نسل از کرنش سنجها مي توان به: • اندازه گيري پروفيل سيال بدون تاثير بر جريان عبوري • بررسي جريان نيرو در نقاط الحاقي اتصالات برشي • بررسي ساختار هاي پيچيده در بخش هاي غير قابل دسترسي اشاره کرد.

تراکتور
واژه تراکتور یک کلمه خارجی است. و معنی آن «کشنده» می‌باشد. این واژه اسم فاعل ساخته شده از واژه
(Tratiox) به معنی کشش است.
این کلمه به ماشینهایی اطلاق می‌شود که جهت کشیدن یک بار یا یک وسیله بکار می‌ر‌وند. ‌در واقع تراکتور وسیله ایست که برای تامین قدرت مورد نیاز جهت کشیدن وسایل و تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرد. شاید اکثریت مردم با شنیدن کلمه تراکتور ذهنشان به کشاورزی و کاربرد این وسیله در کشاورزی معطوف گردد، لیکن لازم است بدانیم که تراکتورها دارای انواع گوناگونی می‌باشند. مثلا تراکتورهایی با عنوان تراکتورهای صنعتی و یا راهسازی نیز وجود دارند.
تاریخچه پیدایش و سیر تکاملی
پیدایش ماشینهای کشش (تراکتورها) به شکل امروزی در حدود 100 سال قبل آغاز شد. نمونه‌های اولیه تراکتورها برای استفاده در مزارع و به منظور کشیدن وسایل کشاورزی مثل گاو آهن مورد استفاده قرار می گرفتند.
در این انواع اولیه برای تامین کردن توان مورد نیاز تراکتور از یک موتور بخار استفاده می شد. این موتور بخار برای آنکه کار کند به مقادیر زیادی آب و ذغال سنگ نیاز داشت. بنابراین این تراکتورهای اولیه بسیار بزرگ بودند و نیاز به مراقبت و نگهداری زیادی داشتند بطوری که گاهی برای به حرکت درآوردن و استفاده از یک تراکتور ، موتور بخار به 15 نفر کارگر نیاز بود. این مدلهای اولیه تراکتور دارای چرخهای بسیار بزرگ فلزی بودند که می توانستند وزن بسیار زیاد تراکتور را تحمل نمایند. البته فلزی بودن چرخهای تراکتور باعث کاهش سرعت ماشین می شد. بنابراین در نمونه های بعدی و مدرن‌تر از چرخهای لاستیکی استفاده شده است.
سیر تکاملی تراکتورها با اختراع موتورهای درون سوز روند سریعتری را پیدا کرد و البته در کنار این اختراع که باعث اضافه شدن توان تراکتورها شد ، متعلقات و مکانیسم های پیچیده ای نیز مختص تراکتورها طراحی و استفاده شده است ، که نتیجه آن ساخت تراکتورهای بسیار مدرن و همه کاره در حال حاضر است.
ساختمان تراکتور
تراکتورهای امروزی همگی به موتورهای درون سوز که از سوخت های فسیلی (بنزین ، گازوئیل ، گاز مایع) استفاده می کنند. مجهز هستند. موتورهای این تراکتورها برای تولید توان از سوزاندن این سوخت‌ها استفاده می کنند. این ماشینها (تراکتورها) دارای یک سری سیستم های مجزا ولی متصل به همدیگر می‌باشند که باعث می‌شوند انرژی ذخیره شده در سوخت‌های فسیلی به انرژی مفیدی که کار انجام می‌دهد، تبدیل شوند. این سیستم ها عبارتند از
سیستم تبدیل انرژی سوخت به انرژی جنبشی (موتور)
سیستم انتقال نیرو
سیستم هیدرولیکی
سیستم الکتریکی
سیستم کنترل بار (کنترل کشش)
سیستم فرمانگیری
سیستم تواندهی
اندازه تراکتورها
تراکتورهای کشاورزی دارای انواع گوناگونی می‌باشند. اندازه آنها از تراکتورهای دوچرخ کوچک گرفته که دارای 10 اسب بخار قدرت می‌باشند. تا تراکتورهای بزرگ کمرشکن 8 چرخ که دارای بیش از 500 اسب بخار قدرت می‌باشند ، تغییر می‌کند. این گوناگونی و تنوع زیاد تراکتورها به خاطر گوناگونی و تنوع زیاد کارهایی است که به کمک این وسیله انجام می پذیرد. بر این اساس تراکتورها را بر مبنای نحوه کاربرد طبقه بندی می‌کنند. در ادامه طبقه بندی تراکتورها را ذکر می‌کنیم.
تراکتورهای همه کاره (معمولی)
تراکتورهای چرخ زنجیری
تراکتورهای شاسی بلند
تراکتورهای باغبانی
تراکتورهای چمن زنی
تراکتورهای حمل تنه درخت از جنگل
تراکتورهای بارکن یا بیل مکانیکی
تراکتورهای دستی (تیلر)
انواع تراکتورهای چهار چرخ محرک

کاربردهای تراکتور
برای بکارگیری و استفاده نیروی ایجاد شده توسط تراکتور یک سری پیش بینی‌ها در نحوه ساخت این وسیله انجام شده است. مثلا در پشت این وسیله جاهایی تعبیه شده است که بتوان وسایل مربوط به کشاورزی مثل گاو آهن یا دیسک را به آنجا متصل کرد و کشید. از تراکتورها برای کارهای دیگر نظیر حمل و نقل نیز استفاده می شود. حتی اگر هیچ باری هم به تراکتور متصل نباشد، حداقل این وسیله می‌تواند خود راننده را جابجا کند. کاربردهای تراکتور را می توان بصورت زیر بر شمرد.
وسیله کشنده:
ادواتی مثل گاو آهن ها ، دیسک های سنگین و غیره به مالبند تراکتور قلاب شده و بوسیله آن کشیده می شوند.
تامین کننده حرکت دورانی:
برخی از ماشینهایی که به تراکتور وصل می شوند خود دارای قسمت‌های متحرک داخلی هستند که برای تامین نیروی مورد نیاز آنها به تراکتور متکی می باشند. مثل: کمباین های کششی ، دروگرها و چاپرها.
راه اندازی ماشینهای ثابت:
گاهی برای تامین توان مورد نیاز ماشینهای ثابت از قبیل آسیابها ، پمپ‌های آبیاری ، ژنراتورهای برق ، خرمنکوب‌ها و غیره از تراکتور استفاده می شود.
استفاده به عنوان بیل مکانیکی یا جرثقیل:
چنانچه تجهیزات لازم به یک تراکتور اضافه شود، می‌تواند به عنوان بیل مکانیکی یا جرثقیل از آن استفاده شود.
نقش تراکتور در زندگی ما
با توجه به توضیحات مذکور و گستردگی دامنه فعالیت تراکتورها کمیت و گستردگی کاربرد و تاثیر آنها بر زندگی بشر قابل تصور است. بگونه‌ای که می‌توان گفت چنانچه از این وسیله استفاده نشود تعداد بسیار زیادی از مردم کره زمین به علت نداشتن غذا جان خواهند سپرد.

انواع ماشين الات و کاربرد آنها

تراکتورها و بولدوزرها

تراکتورازمهمترین ماشین الات راهسازی وساختمان سازی است که دارای کاربردهای متعددی است هدف اولیه تراکتوربه جلوراندن ویا کشیدن اقسام بارها میباشد برروی تراکتورانواع لوازم مکانیکی را میتوان نصب کرد لوازمی ازقبیل : بیل های مکانیکی ریپرها تیغه های بولدوزر دکل های لوله گذار جانبی کج بیل ها نهرکن ها وغیره به علاوه ازتراکتور استفاده های دیگری هم میکنند نظیرکشیدن اسکریپر واگن وغیره .
تراکتورها ازموتورهای دیزل که معمولا توربوشارژهستند نیرومیگیرند ودرانواع استاندارد ودنده اتوماتیک موجودهستند همچنین کنترل آنها به صورت کنترل هیدورلیک ودنده اتوماتیک است تراکتورها بردونوع کلی چرخ زنجیری وچرخ لاستیکی میباشند .
کاربرد
بولدوزرها

موارد استفاده فراوانی دارند که ازمیان میتوان به موارد زیراشاره کرد :
1-تصطیح زمین وپاک سازی آن ازبوته ها وکنده های درخت
2-ایجاد راههای اولیه درکوهستانهای وزمینهای سنگ لاخی
3-جابجا کردن توده خاک به صورت فشاردادن درحجم های زیاد
4-کمک به هل دادن اسکریپرها
5- پخش کردن خاک درخاکریزها
6-پشته کردن خاک درکنارنهرهای ایجادشده
7- تصطیح وپاک سازی بقایای مانده ازعملیات ساختمانی
8-نگهداری راههای موقت خاکی
9-پاک سازی گودالهای کف معادن

انواع تراکتورها

الف – تراکتورهای چرخ زنجیری
تراکتورهای چرخ زنجیری انواع مختلفی دارد این تراکتورها معمولا برحسب اندازه وزن وقدرت طبقه بندی میشوند دربسیاری ازپروژه ها مقدار وزن تراکتور چرخ زنجیری مهم است زیرا مقدار حداکثر نیروی کششی که یک دستگاه تراکتور میتواند به وجود آورد بدون توجه به قدرت تولیدی موتورآن به حاصل ضرب مقدار وزن درضریت کشش سطح جاده ای که روی آن کارمیکنند محدود میباشد وجود زنجیره ها باعث میشود که تراکتوربتواند درزمینهای با مقاومت فشاری کم وقدرت کششی مناسب فعالیت داشته باشد
ب- تراکتور چرخ لاستیکی
تراکتورچرخ لاستیکی ازاین جهت ساخته شده که سرعت بیشتری درکشیدن وهل دادن اسکریپرها وکارهای نظیرآن داشته باشد این نوع ماشین ها درانواع دوچرخ وچهارچرخ وجوددارد نوع دوچرخ آن حتما باید بایک ماشین دیگر نظیراسکریپر کارکند تابتواند تعادل خودرا حفظ کند نوع چهارچرخ آن دردونوع یک دیفرانسیل ودودیفرانسیل موجود است باین همه آسیب پذیری لاستیکهای این ماشینها درموقع کار درزمینهای دارای سنگهای تیزکه باعث بریده شدن لاستیک میشود استفاده ازآن را دراین نوع زمینها محدود میکند البته زنجیرها ی سیمی مخصوص جهت حفاظت لاستیکها وجوددارد که میتوان برازدیاد اصطحکاک لاستیکها باسطح زمین آنها رابکاربرد
2-بیل های مکانیکی

بیل های مکانیکی ازاولین ماشین آلات مدرن ساختمانی است که درعملیات خاکی بکاررفته است بیل های مکانیکی عمدتا" برای گود برداری درخاک وبارکردن آن با کامیون یا تریلی ویا تسمه نقاله ها بکارمیرود انواع پرقدرت آن قادربه گودبرداری درتمام انواع خاکها بجزصخرخ سنگها بدون تخریب اولیه میباشد
بیل های مکانیکی ازسه قسمت اساسی تشکیل شده است : ارابه – قسمت اتاقک گردان روی ارابه وقسمت الحاقی جلوی ماشین .
ارابه یا شاسی – شاسی به دونوع تقسیم میشود شاسی چرخ زنجیری شاسی چرخ لاستیکی ( کامیون )
شاسی چرخ زنجیری با ثبات وقابل اطمینان برای اتاقک چرخنده فوقانی ایجاد میکند و قابلیت تحرک بسیارخوبی درمحل خاک برداری ایجاد میکند درضمن به دلیل سطح وسیع چرخها فشارکمی برروی خاک ایجاد میکند که امکان کاربرروی خاکهای سست را فراهم میکند درموارد ی که برحسب نوع خاک اصطحکاک بیشتری مورد نیازبوده ومسئله لغزندگی وجود داشته باشد نقش زنجیر درماشین اهمیت پیدا میکند درعوض اینگونه بیلها سرعت کمی دارند
شاسی های چرخ لاستیکی دارای سرعت حرکتی بیشتری بوده ولذا برای کارهای کوچکی که تعداد سفرزیاد بوده وسطح راه مورد استفاده محکم باشد مفیدترند این نوع شاسی خودبردونوع است : نوع خود متحرک که ازاتاقک فرمان میگرد ونوع دیگرکه درقسمت عقب کامیون نصب میشود وآن را کامیونی میگویند
سرعت نوع اول 50 وسرعت نوع دوم 80کیلومتر درساعت میرسد .
انواع بیلهای مکانیکی:
الف- بیل مکانیکی با جام معکوس
به این بیل اسامی متعددی داده می شود از قبیل:کج بیل – بیل پشت خم وبیل کششی.
این بیلها در دو نوع مکانیکی و هیدرولیکی هستند وبرای حفاری مناسبند.
ب- بیل مکانیکی با سیستم کابلی
این بیل مکانیکی عبارت است از اطاقک گردانی که سوار بر چرخها بوده ودر انتهای جلویی آن بیل متصل شده است. این بیل در دو نوع مکانیکی و هیدرولیکی می باشند.
ج- بیل کششی (دراگلاین)
بیل کششی دراگلاین ازیک اطاقک فرمان – جرثقیل – جام بیل کششی و کابلهای لازم جهت کنترل قسمتهای مختلف تشکیل شده است.بیل کششی قادر است در سطوح خیلی بالاتر وخیلی پایینتر از سطح اتکاء خود است ودر انواع زمینهای مورد استفاده قرار می گیرد. بازوی طویل آن برای حفاری و تخلیه مواد کنده شده مفید بوده وزمان سیکل کار کوتاه از محاسن این ماشین میباشد.
د- جرثقیل
جرثقیل تشکیل شده از اطاق فرمان ویک تیر بلند مشبک وقلب جرثقیل و معمولا برای باند کردن اجسام سنگین وحرکت دادن آنها بکار میرود. با اتصال دستگاههای مختلف به انتهای تیر مشبک بلند جرثقیل می توان از استفاده های دیگری نمود.جرثقیل ها هم بر دو نوع مکانیکی و هیدرولیکی می باشند که امروزه بیشتر هیدرولیکی می باشند.
3- اسکریپر
اسکریپرماشینی است که عمل بارگیری وحمل وتخلیه مواد خاکی در مسافتهای متوسط وزیادرا به تنهایی انجام می دهد.
اسکریپرازسه قسمت اصلی تشکیل شده است : قسمت بارگیر (جام ) دیوار جلویی قسمت بارگیرودیواره عقب جام یا دیواره تخلیه قسمت جام که معمولا سربازاست دارای یک تیغه برنده قابل تعویض درقسمت پایین میباشد این تیغه درحین بارگیری به داخل خاک نفوذمیکند وبا برش خاک آنرا به داخل جام هدایت میکند . این قسمت قابل حرکت بوده ومیتواند پایین وبالابرود دراسکریپرها ی دارای بالابر قسمت بالابرجانشین دیواره جلویی جام میشود دیواره عقب جام یا دیواره تخلیه قابلیت حرکت به عقب وجلورا دارد که با هل دادن خاک به تخلیه بارکمک میکند
انواع اسکریپرها

اسکریپرها به دودسته موتوردار وبدون موتور تقسیم میشوند امروزه نوع بدون موتورکمترمورد استفاده قرارد میگیرد اغلب اسکریپرها تک محور بوده وتعادل آن ووزن بارآن توسط تراکتورمتصل به آن حمل میشود تراکتورهایی که این اسکریپرها را میکشند ممکن است چرخ لاستیکی وچرخ زنجیری باشند بعضی دیگر قسمتی ازیک تراکتوراسکریپرها هستند بدین معنی که یک تراکتورتک محوره یک اسکریپر تک مجوره رامیکشد اسکریپرها یی که دومحوردارند به وسیله تراکتورهای زنجیردار کشیده میشوند زیرا اینگونه تراتورها نمی توانند بارقائم را تحمل کنند بنابراین نمی توانند اسکریپرها یک محوره را بشکند امروزه بندرت ازاسکریپرها چرخ زنجیری استفاده میشود اسکریپرها یی که توسط تراکتورچرخ لاستیکی کشیده میشوند به انواع زیرتقسیم بندی میشوند
1-تک موتوره دومحوره
2-سه محوری
3-دودیفرانسیل
4-اسکریپرهای دوموتوره ( TANDEM-POWERED)
5-اسکریپرهای دارای بالابر(ELEVATING)
6-فشاری – کششی (PUSH – PULL)
اسکریپرهای تک موتوری دومحوری ازیک تراکتورتک محوره استفاده میکنند وبه دلیل مسئله تعادل این تراکتوربدون اسکریپرمربوطه قادربه حرکت نیست اسکریپرهای سه محوری توسط یک تراکتورکشیده میشوند ماشنیهای چند دیفرانسیلی دارای چرخهای گردنده دراسکریپرودرتراکتورهستند اسکریپرهای دوموتوره دارای موتورهایی چداگانه برای حرکت اسکریپروچرخهای گردان آن میباشد اسکریپرهای دارای بالابردارای یک بالابرنردبانی درجلوی جام بوده ودرعمل کندن وانتقال مواد کنده شده به داخل جام کمک میکند دراین نوع اسکریپرها به دلیل قدرتی که بالابربه اسکریپرمیدهد به تراکتورکمکی جهت بارگیری احتیاجی نیست
4-لودرها

بدون اغراق لودرکاربردی ترین ماشین درانجام کارهای ساختمانی وعمرانی است این ماشین که درانداره های مختلف ساخته میشود به دلیل عملکرد وانعطاف پذیری زیادی که دارد ونیزبا تغییر جام می تواند بسیاری ازکارها رانجام دهد
لودرموارد استفاده بسیاری دارد که برخی ازآنها عبارتند ازایجاد خاکریزها حفاری زیرزمین بناها پرکردن خندقها وخاکریزی اطراف لوله های کارگذاشته شده درکانالها بارکردن کامیونها حمل بتن به محل قالبها وبلند کردن وحمل مصالح ساختمانی
به ماشین لودرمیتوان انواع ملحقات را نصب کرد وکاربردهای دیگری ازآن گرفت نظیربرف روب کانال کن لوله برلوله گذار جرثقیل لیفت تراک
انواع لودر
الف – لودرچرخ لاستیکی
این لودرها دراقسام کوچک خیلی بزرگ ساخته میشود چرخهای بزرگ لاستیکی به این نوع لودرها قدرت تحرک وسرعت فراوانی میبخشد فشاروارده برزمین توسط این لاستیکها کم بوده ومیتوان این فشار را با تغییرمیزان باد لاستیکها تغییرداد باین همه درزمنیهای دارای سنگهای تیزامکان آسیب این لاستیکهاوجوددارد درضمن درزمینهای خیس وگل آلود نیزکارکردن بالودرچرخ لاستیکی مشکل است البته زنجیرهای سیمی مخصوص جهت حفاظت لاستیکها وجود دارد که میتوان برای ازدیاد اصطکاک لاستیکها باسطح زمین آنها رابه کاربرد نوعی ازلاستیکهای جدید ساخته شده اند که دارای عاجهای خیلی ضخیمی هستند ومیتوانند درمناطق سنگی کارکنند این لودرها بردونوع معمولی وکمرشکن هستند
نوع کمرشکن که بیشتر درلودرهای بزرگ بکاربرده میشوند ودارای نوعی شاسی هستند که قسمت عقب لودررابه قسمت جلو توسط یک مفصل متصل میکنند این حالت مفصلی قدرت مانوروشعاع گردش ماشین را نسبت به شاسی های ثابت ( غیرمفصلی ) زیاد میکند درانواع مدرن این ماشین آلات ازسیستمهای فرمان وکنترل هیدرولیکی والکتریکی جهت راحتی وعملکرد بهترراننده استفاده شده است سیستم فرمان این ماشین ها به دونوع است درلودرهای معمولی سیستم فرمان بوسیله فرمان وحرکت چرخها عمل میکند امادرنوع کمرشکن سیستم فرمان به وسیله دوجک هیدرولیکی عمل می نماید
ب – لودرهای چرخ زنجیری
لودرهای چرخ زنچیری مانند لودرهای چرخ لاستیکی عمل کی کنند بااین تفاوت که فشارکمی که برزمین وارد می کنند باعث میشود که لودرهای با چرخ زنجیردار بتوانند درزمینهایی کارکنند که قابل استفاده برای لودرهای لاستیک درنیستند اصطکاک زیاد آنها بازمین باعث میشودکه بتوانند نهایت استفاده راازقدرت موتوردرکند زمین بنمایند وچون زنیرداراند هنگام کاردرمناطق دارای سنگهای تیزخطرپاره شدن لاستیک وجود ندارد لودرهای زنجیردار قادربه حرکت برروی سطحهای باشیب جانبی 35%میباشند درصورتی که این رقم برای لودرچرخ لاستیکی 15% است همچنین لودرزنجیردار میتواند ازشیب 60% بالابرود درحالیکه این رقم برای لودرلاستیک دار به حدود 30% محدود میشود سرعت لودرزنجیردار خیلی کمترازلودرلاستیک داربوده به همین علت درمواردی که فاصله حمل مواد وبازگشت به محل بارگیری زیاد باشد راندمان این ماشین نسبت به نوع لاستیک دار پایین است
ج- بکهولودر

این ماشین آلات درواقع لودرهای کوچکی هستند که درپشت خود یک بیل مکانیکی دارند وبرای کارهای سبک استفاده میشوند کلیه مشخصات عمومی آنها مانند لودرها وبیل های مکانیکی است به دلیل دوکاره بودن این ماشین دربسیاری ازپروژه ها ی کوچک ازاین وسیله استفاده میشود بخصوص اگرپروژه مربوط به کندن خندق باشد
همانطورکه گفته شد درقسمت این ماشین یک بیل مکانیکی وجود دارد قدرت این بیل نیزبراساس زاویه آن بازمنین وشعاع عملکردبازوها فرق میکند شرکتهای سازنده براساس نوع ماشین آلات نمودارهایی مبنی برقدرت بیل درحالات مختلف ارائه میدهند .
5-کامیونها

اگرچه برای حمل ونقل مواد خاکی ازوسایلی مانند اسکریپرها تسمه نقاله وقطاراستفاده میشود ولی معمول ترین وسیله برای حمل ونقل مواد خاکی کامیون ها هستند این ماشینهای حمل کننده بخاطرسرعت زیاد برروی راههای هموارهمچنین ظرفیت زیاد هزینه حمل ونقل مواد را نسبتا پایین می اورند کامیونها دارای قابلیت انعطاف زیادی میباشند زیرا تعدادی ازآنها را که دریک پروژه مورد استفاده قرارمیگیرند می توان زیاد یا کم نمود تادرظرفیت مورد نیازتعدیل بوجودآید کامیونها به دونع معمولی (MING TRUCK) وکمرشکن (ARTICULATED TRUCK)
الف – کامیونهای معمولی
این کامیونها دردونوع یکی مخصوص حرکت درجاده ها ودیگری مخصوص حرکت خارج ازمحدوده جاده (HIGHWAY&OFF HIGHWAY TRUCKS) ساخته میشوند کامیونهای خارج جاده ای میتوانند درابعاد بزرگتروباظرفیت چند صدتن ساخته شوند هرکدام ازآنها انواع مختلف دارند اما نوع کمپرسی آن بیش ازسایرانواع آن به کاربرده میشود کامیونهای کمپرسی درمورد حمل مواد دارای انعطاف پذیری زیاد بوده وبخصوص نوع جاده روآن با سهولت بسیاردرپروژه های مختلف قادربه حرکت میباشند نوع مختلف کامیون های کمپرسی وجود دارد مثلا این کامیون ها درانواع دیزلی یا بنزینی یک یا دودیفرانسیلی ودویا سه محوری به بازار عرضه میشوند
ب- کامیون های کمرشکن
همانطور که ازنام این نوع کامیونها مشخص است ازدوقسمت تشکیل شده اند قسمت موتوروقسمت مخزن که توسط یک مفصل به هم متصل هستند درواقع کامیونهای کمرشکن تریلرهای مخصوص حمل مواد خاکی هستند

نرم افزار شبیه ساز AutoForm

نرم افزار autoform یک نرم افزار شبیه سازی برای قطعات پرسکاری (stamping) میباشد. کلیه شرکتهای طراح قطعه (part design) و ساخت قالب (die manufacturing) میتوانند از این نرم افزار استفاده نمایند.

اما اینکه این نرم افزار در چه بخشهایی از پروسه کاری ساخت قطعه کاربرد دارد، میتوان به شکل زیر مراجعه کرد:

همانطور که مشاهده میشود، این نرم افزار از ابتدای امکان سنجی و طراحی قطعه (cad/data) تا مرحله تولید (stamping) قطعه به شما کمک میکند.
مهمترین بخشهای این نرم افزار عبارتند از:

onestep
DieDesigner
Incremental

یاتاقان ها

یاتاقان به دو نیم‌دایره از جنس بوبیت گفته می‌شود که درموتور خودروها نصب می‌شود.

یاتاقان در جایی که دسته ی پیستون ها بر روی میل لنگ نصب می‌شود قرار دارد.

انواع یاتاقان در صنعت:

یاتاقان ساچمه‌ای (Ball bearing)

ياتاقان کف‎گرد (Thrust Bearing)

یاتاقان هادی (Guide Bearing)

مزاياي ياتافانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :
1. زماني كه محور تحت بارهاي مداوم و ثابت قرار مي گيرد قسمتهاي تحت بار ياتاقان تحت تنش ثابت قرار مي گيرند كه موجب كاهش خطر معيوب شدن در اثر خستگي مي شوند
2. چناچه ياتاقانهاي لغزشي از مواد مناسب ساخته شده باشند قادر خواهند بود در داخل مايع مورد پمپاژ كار نموده و روانكاري و خنك كاري شوند .
3. توسط روانكاري و روغنكاري مناسب در سرعت هاي بالا ياتاقانهاي لغزشي نسبت به ياتاقانهاي غلتشي مي توانند بارهاي بيشتري را تحمل كنند .
بررسي معايب ياتاقانهاي لغزشي نسبت به غلتشي :
1. ضريب اصطكاك انها 10 تا 15 برابر ياتاقانهاي غلتشي است و اين امر موجب اتلاف پر هزينه مي شود
2. غالب ضريب اصطكاك بيشتر دماي روانسازي را تا حدي افزايش مي دهد كه نسب سيستمهاي دقيق وپرهزينه خنك كاري را اجتناب ناپذير مي سازد
بررسي علل خرابي ياتاقانهاي لغزشي :
1. روغنكاري نامناسب :اين پديده شامل كيفيت روانساز مورد استفاده و همچنين دفعات تعويض روغن ميباشد
2. خنك كاري نا مناسب روانساز :اين پديده در اثر اشكال در سيستم خنكاري يا قصور اپراتور در باز كردن شير مستقيم مايع خنك كننده قبل از راه اندازي پمپ بوجود مي ايد
3. عدم هم محوري چناچه پمپ جهت تعميير يا نگهداري پياده شود اين اشكال بعد از سوار نمودن آشكار مي شود عدم هم محوري مي تواند در اثر ماندن آلودگي بين پايه ياتاقان و محفظه پمپ ويا با توجه به ناهمواريها در اثر ضربه يا سفت نمودن غير يكسان مهره ها حاصل شود همچنين ممكن است در اثر بار هاي اضافي وارده بر ياتاقانها ،خم شدن محور يا برخورد فلزي بين قطعات ثابتوچرخيدن كه غالبا منجر به سايش زياد و گير پاژ مي شود حاصل گردد. عدم هم محوري، از بيرون خود را توسط حرارت زياد و محفظه ياتاقانآشكار مي سازد
4. پيچهاي شل: منبع ديگر مشكلات كه توسط ياتاقان بوجود مي آيد زماني است كه پيچهاي نگهدارنده پايه ياتاقان بطور يكسان و كافي سفت نشده اند و يا در حين كار پمپ شل شده اند در اين موارد ممكن است ياتاقان انقدر از محور خود جابجا شود كه تمام بار ها برروي رينگهاي پروانه يا آب بند وارد شود

مزاياي عمده ياتاقانهاي غلتشي :
1. هزينه اوليه كم مي باشد
2. آنها ميتوانند بدون مراقبت با پريودهاي طولاني كار كنند
3. انها معمولا نيبت به ياتاقانهاي لغزشي با وظيفه مشابه محفظه هاي كوچكتر و كم هزينه اي لازم دارند
4. بمنظور تعويض سريع مي توان از منابع متنوعي استفاده كرد
5. موجب صرفه جويي انرژي مي شوند .تعويض روانساز بدليل ضريب اصطكاك كم به دفعات بسيار كمتري نسبت به ياتاقانهاي لغزشي انجام مي شود و بيشتر ياتاقانهايغلتشي توسط روانكار داخلي با درپوش آببند تهيه شده كه براي عمر كاري انها كافي است .

معايب ياتاقانها غلتشي :
1. حلقه و تمام اجزائ چرخشي در معرض تنشهاي متناوب و سريع مي باشند كه باعث عيب ناشي از خستگي مي شود .
2. بسياري از ياتاقانهاي لغزشي هنگام منتاژ و دمنتاژ نيازمند احتياط زياد و مراقبتهاي ويژه اي هستند
3. نيازمند مراقبتهاي ويژهاي از نظر ميزان روانساز مي باشند (نه كم نه زياد )

روانكاري ياتاقانهاي غلتشي:
روانكاري نا مناسب باعث مي شود ياتاقانها خيلي سريع فرسوده شوند بطور مثال روانكاري بيش از حد مي تواند باعث كوتاه شدن عمر ياتاقان گردد.روانكاري بيش از حد سبب داغ شدن ياتاقانها مي گردد و در نتيجه ميزان اكسيد اسيون روانساز افزايش پيدا مي كند و اين پديده موجب معيوب شدن زودرس ياتاقانها مي شود .
ميايب ناشي از روغنكاري نامناسب خود را به چند روش نشان ميدهد :
1. نبود روانساز در محفظه ياتاقانها
2. وجود آب در روانسازو محفظه ياتاقانها
3. تغيير جلاي حلقه ساچمه ها
4. پريدگي بر روي شيارها و ساچمه ها
5. خراشهاي موئين بر روي حلقه ها
6. و حرارت ايجاد شده در اثر نبود روانساز
براي جلوگيري از اين موارد بسياري از كارخانه هاي سازنده روانكاري با گريس و روغن را توصيه مي كنند.
مزاياي گريس کاری:
1. گريس ميتواند بدون محفظه خاصي ابقاء شود حتي در محورهاي عمودي
2. بعضي گريسها با پايه كلسيم مي توانند عايقي براي رطوبت باشند.
3. بعضي گريسها با پايه ليتيم مي تواند ياتاقان را از خوردگي شيمياي حفظ كنند
4. گريسهاي سنگين، پوششي در برابر مواد آلوده كننده هستند
5. گريسها نسبت به روغنها به دفعات كمتري نياز به تجديد گريسكاري دارند.

معايب گريس كاري:
1. خنك كاري موثر ياتاقانهاي كه با گريس روانكاري مي شوند مشكل است و اين پديده مانعي براي استفاده از گريس در دورهاي بالا مي باشد
2. انتخاب گرانروي گريس با توجه به استفاده ان در دماهاي متغيير قابل توجه مي باشد و در نتيجه گريسها را براي محيطهايي كه نوسانات دمايي زيادي دارند مناسب نمي باشد .
3. مشخص كردن ميزان واقعي گريس براي ياتاقانها بسيار مشكل است و باعث روانكاري زياد يا كم ياتاقانها مي گردد.
روغن : مزاياي عمده روانكاري با روغن:
1. سطح روغن را براحتي مي توان كنترل نمود و ثابت نگه داشت.
2. روغن مي تواند براحتي خنك شود و در واقه استفاده از روغن در دورهاي بالا بسيار مفيد است براي خنك كاري.
3. عمده روغنها داراي گرانروي بالاي هستند و اين امر باعث استفاده انها در رنجهاي متغيير دماي مي شود.
4. تعويض روغن به مراتب اسان تر از تعويض گريس است
5. برخي روغنها ضريب اصطكاك كمتري نسبت به گريس دارند و اين خاصيت باعث كاركرد مناسب انهادر سرعتها بالا مي شود .
معايب روغن:
1. بسيار پر هزينه است چون نياز به مكتنيكال سيل دارد
2. نيازمند تعويضهاي بسيار بيشتر از گريس مي باشد
3. براي محورهاي عمودي نيازمند طراحي دقيق و پرهزينه محفظه ياتاقان مي باشد
4. براي محيطهاي مرطوب و خورنده نسبت به گريس از مرغوبيت كمتري برخودار است.

سازه هاي ماكاروني

سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .

در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ، Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .

هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني ) كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟

در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني شركت Rose ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .

البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .

هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي :

1- در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .

2- ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي ضعف هاي زيادي مي باشد و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .

3- ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .

اهداف كلي طرح :

1- اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .

2- دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .

3- دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.

طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .

بخش دوم

سازه هاي فشاري :

نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .

Tower Crain :

دراين نوع از سازه هاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند .

اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .

پل با بار متمركز :

اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .

اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .

پل با بار گسترده :

پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .

پل با بار متحرك :

اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .

بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد .

چگونه شروع كنيم ؟

براي وارد شدن به اين رشته شما بايد داراي خصوصيات اخلاقي چون كنجكاوي ، خلاقيت ، صبر ، همت و تلاش فراواني باشيد .

اين خصوصيان به اين علت مطرح گرديد كه در ساخت و طراحي يك سازه موفق علاوه بر آگاهي از علوم مهندسي به اين ويژگي ها نيازمند هستيد . چرا كه ممكن در طراحي و ساخت يك سازه شما روز ها و هفته ها تلاش نماييد ، ولي در نهايت به دليل يك اشتباه كوچك در طراحي يا ساخت ، سازه شما به حداقل ركورد مورد نظر نرسد .

هيجان انگيزترين بخش كار شما مربوط به زمان بارگذاري سازه مي باشد ، كه سازه اي كه مدت زيادي براي طراحي و ساخت آن صرف كرده ايد در نهايت در جلوي چشمان شما منهدم مي گردد ، ولي آيا ركورد مورد نظر بدست مي آيد يا خير ؟

بطور خلاصه براي ساخت يك سازه شما بايد مراح زير را در پيش گيريد :

1-كشف خصوصيات عنصر سازه اي جديد با انجام آزمايش هاي ساده ولي دقيق . اين مرحله شامل آزمايشهايي براي رسيدن به خصوصياتي چون حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته، حداكثر بار بحراني در كمانش و غيره مي باشد .

2-كار بر روي خصوصيات عنصر سازه اي جديد (ماكاروني) و دست يافتن به نقاط ضعف و يا قدرت آن .

3- آشنايي با يك نرم افزار رايانه اي براي تحليل و طراحي سازه . (بطور مثال :SAP 2000 )

4- تحليل سازه هاي ساخته شده در گذشته و رسيدن به نقاط ضعف و يا قدرت آنها .

5- طراحي سازه با توجه به اطلاعات بدست آمده.

6- تلاش براي رسيدن به بهينه ترين طرح (بهينه سازي).

7 – ساخت سازه توسط ماكاروني و چسب .

تكنيك هاي ساخت سازه ماكاروني :

اكاروني :

اين عنصر سازه اي در برابر كشش و فشار ( اگر طول آن كوتاه باشد و دچار كمانش نگردد ) مقاومتي خوبي از خود نشان مي دهد ، ولي مقاومت آن در برابر خمش بسيار كم است . به همين علت بايد تا حد امكان سعي نمود ، تا سازه ها به گونه اي طرح شوند كه اعضاي آن كمترين خمش ممكن را تحمل نمايند .

در واقع تابع هدف در بهينه سازي سازه خمش و وزن سازه مي باشد . يعني سازه ها بايد به گونه اي طرح شوند ، كه كمترين خمش در آنها به وجود آيد و در عين حال با كمترين وزن بيشترين مقاومت را از خود نشان دهند .

يك نكته مهم در مورد سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني اين است ، كه در هنگام ساخت و يا بعد از آن نبايد در مكاني كه در آن رطوبت و گرماي هوا بالا است قرار گيرد ، زيرا در اين صورت ماكاروني ترك مي خورد .

چسب :

براي ايجاد اتصالات در اعضاء ، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييم .

1- اتصال مفصلي :

براي به وجود آوردن چنين اتصالي بايد از چسب حرارتي ( چسب تفنگي ) استفاده نمود . زيرا اين چسب علاوه بر چسباندن اعضاء به يكديگر ، آنقدر انعطاف پذير است ، كه به اعضاء اين اجازه را مي دهد تا در محل گره ها تا اندازه اي دوران نمايند .

2-اتصال صلب :

براي ايجاد اتصالات صلب مي توان از دو چسب :

دوقلو (EPOXY )

قطره اي (SUPPER GLUE )

اگر از چسب دوقلو استفاده مي كنيد ، اين چسب اين قابليت را دارد ، كه فضاي خالي بين اعضاء در محل گره ها را پر نموده و نيازي نيست كه شما ماكاروني ها را تراش داده و در كنار هم قرار دهيد . اما عيب اين چسب اين است ، كه وزن تمام شده سازه بالا مي رود.

ولي چنانچه از چسب قطره اي استفاده مي كنيد ، اعضاء در محل گره ها بايد تراش مناسب داده شوند ، تا سطح تماس افزايش يابد ، چراكه اصولا اين چسب فضاپركن نمي باشد و فقط در سطوحي كه اعضاء تماس مستقيم با هم دارند اتصال ايجاد مي نمايد . ولي در مقابل ، اگر از اين چسب استفاده نماييد ، وزن تمام شده سازه كمتر خواهد شد .

چگونگي ساخت :

بعد از آنكه طراحي نهايي را انجام داديد ، مي توانيد براي ساخت ، طرح نهايي را در ابعاد واقعي بر روي يك كاغذ پوستي بكشيد و سپس كاغذ را توسط چسب شيشه اي به يك سطح شيشه اي صاف بچسبانيد . سپس اعضاء را طبق نقشه از ماكاروني توليد كرده و در روي نقشه روي خط مربوط به خود بگذاريد و براي جلوگيري از لغزيدن ماكاروني مي توانيد از خمير بازي براي محكم كردن عضو بر روي كاغذ پوستي استفاده نماييد . سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماييد . بدين ترتيب مي توانيد ، آن قسمتهايي از سازه را كه به صورت صفحه اي هستند ، را با دقت بالايي توليد نماييد.

بعد از آنكه قسمت هاي صفحه اي را بدين روش توليد كرديد ، اين قسمت ها را با دقت زياد به هم متصل نماييد ، تا سازه نهايي آماده گردد.

چگونه ركورد را پيش بيني نماييم ؟

ابتدا بايد با آزمايش هاي ساده و ابتكاري حداكثر مقاومت كششي‌ ، مقاومت فشاري ( براي طول مشخص ) ، مقاومت خمشي ، مقاومت برشي را براي ماكاروني مورد استفاده بدست آوريم ، سپس سازه مورد نظر خود را تحت حداكثر بار پيش بيني شده تحليل كنيم ، اگر نيروهاي كششي ، فشاري ، خمشي و برشي ناشي از تحليل از مقاومت هاي بدست آمده در آزمايش بيشتر باشد ، آن سازه فرو خواهد ريخت .

تحليل را براي بارهاي مختلف انجام مي دهيم ، آن باري كه نيروهاي بدست آمده از آن در اعضاء ناشي از تحليل ، بيشترين نزديكي را به حداكثر مقاومت هاي بدست آمده از آزمايش داشته باشد ، ركورد تئوريك خواهد بود .

به علت وجود خطا در ساخت و يا ديگر خطاهاي ممكن بايد ركورد تئوريك بدست آمده را در يك ضريب اطمينان ( مثلا .75 - با توجه به نظر طراح ) ضرب كرد ، تا ركورد عملي بدست آيد با اين كار شما مي توانيد قبل از اينكه سازه مورد نظر را بارگذاري كنيد ، حداكثر ركورد آن را حدس بزنيد .

منبع:

http://omran2omran.blogfa.com

رژيم‌هاي كاري خود ارتعاشي موتور

اكنون ما به يكي از مهم‌ترين پديده‌هايي كه غالبا در حين تست‌ها و مونتاژ موتورهاي موشك سوخت مايع مشاهده مي‌شود، توجه مي‌كنيم. بحث در خصوص رژيم‌هاي ارتعاشات خود محرك يا در مورد احتراق ارتعاشي است.
اين سئوال نه فقط براي موتورها مهم است بكله كاربرد عمومي نيز دارد. اصول بروز خود ارتعاشي در فرآيندهاي كنترلي براي از بين بردن مجموعه مشكلات مكانيكي، الكترونيكي و راديوالكترونيكي واحد است. همچنين در تكنولوژي موشكي، جايي كه ما با سيستم‌هاي اتوماتيك سروكار داريم، مسايل خود ارتعاشي جايگاه خاصي دارد. بنابراين در مباحث آينده، به رژيم‌هاي خود ارتعاشي بر خواهيم گشت.وقتي كه بخواهيم حركت موشك و اصول كنترلي آن را بررسي كنيم، در آنجا نيز در حالت كلي توضيح داده خواهد شد كه به كمك چه مثالهايي مي‌توان اين پديده را تحقيق و بررسي كرد و چگونه مي‌توان احتمال خطر بروز خود ارتعاشي نامطلوب را پيش‌بيني كرد. فعلا ما فقط به توضيح اين مساله مي‌پردازيم.
در علم مكانيك، خودارتعاشي در حالت كلي مربوط به فرآيندهايي است كه اثر پريوديك خارجي وجود ندارد و به تاثير از تغيير پريوديك پارامترهاي داخلي در خود سيستم ايجاد مي‌شود و مطابق با اين تغييرات، مصرف پريوديك انرژي از بعضي چشمه‌هاي خارجي صورت مي‌گيرد.
رژيم‌خاي خود ارتعاشي در مهندسي كاربرد فراوان دارد. بارزترين مثال خودارتعاشي كنترل شونده، موتور اتومبيل با احتراق داخلي است. مكش و تراكم مخلوط كاربراتور و بعدا احتراق، انبساط و تخليه مثالي از فرآيند خودارتعاشي كنترلي است. فرستنده‌هاي راديويي كه امواج با فركانس ثابت را ارسال مي‌دارند نيز نوعي از كاربرد فني فرآيندهاي خود ارتعاشي است. اين چنين مثالهايي در اطراف زندگي ما، خيلي زياد است. مجموعه‌اي از مثال‌ها وجود دارد كه خودارتعاشي بدون پيش‌بيني به وجود مي‌آيد و كار نرمال سيستم را به هم‌ مي‌ريزد و در نتيجه آن حادثه‌اي يا مشكلي ايجاد مي‌شود. بنابراين، بايد در موتور موشك‌هاي سوخت مايع به آن توچه داشت.
رژيم‌هاي احتراق ارتعاشي در حين كار با اولين موشك‌هاي جنگي سوخت جامد در جنگ جهاني دوم مشاهده شد. همچنين وقتي كه در دهه‌هاي چهل و پنجاه ميلادي كار روي موتورهاي سوخت مايع شروع شد خيلي زود متوجه شدند كه در اين نوع موتورها نيز مشكل وجود دارد. بروز رژيم ارتعاشي در موتور سوخت مايع باعث شگفتي طراحان شد. به خصوص وقتي كه خودارتعاشي در مرحله تست‌هاي استند و حتي در موتورهاي نصب شده روي موشك خود را نشان داد.
در آن زمان علت مشكل به طور دقيق مشخص نبود و لازم است كه كم و بيش به گزارشس‌ها و بحث‌هاي واقع‌گرايانه ارجاع شود. در ضمن تجربه به دست آمده براي آينده مفيد واقع شود.
در شروع، انواع ارتعاشهاي خود محرك، همگي به يك شكل ظاهر مي‌شدند كه درمان و چاره آن‌ها نيز با تدابير مشابه صورت مي‌گرفت. اما همان‌طور كه در تجربه كار پزشكي مشخص شد كه بيماري سرماخوردگي انواع گوناگون دارد و براي هر نوع آن يك واكسن خاص مورد نياز است، در اين‌جا نيز در آناليز خودارتعاشي مشاهده شد كه چندين نوع خودارتعاشي وجود داردو براي هر كدام نيز راه حل جداگانه وجود دارد.
چنين تقسيم‌بندي براي انواع خودارتعاشي و زير گروه‌هاي آن منطقي است.
رژيم‌هاي خودارتعاشي به صورت يك زنجيره توابع ديفرانسيلي نوشته مي‌شود. به عنوان مثال A تابعي از B، B تابعي از C و C از D تابعي است و فرض مي‌كينم كه D تابعي از A است. اگر به يكي يا چند تا از پارامترهاي شمرده شده، اغتشاشي اعمال گردد، همه آن پارامترها به شكلي برحسب زمان تغيير خواهند كرد. در شرايط معمولي، زماني كه خودراتعاشيوجود ندارد، هيچ تغييري در وضعيت پارامترها مشاهده نمي‌شود و به فرم اوليه خود باز مي‌گرداند. اما ممكن است كه تغيير دامنه در هر يك به وجود آيد و نسبت به زمان افزايش يابد.
سيكل بسته تغييرات ABCDA براي چنين سيستمي، مانند موتور موشك به جهت حلقه‌هاي ارتباطي كه روي يكديگر اثر مي‌كند مشكل‌تر مي‌شود. به سيكل مورد نظر مي‌توان به عنوان مثال همچنين حلقه‌هاي CDEC و ABFA را پيشنهاد كرد.
البته در شرايط مشابه بروز حلقه‌هاي خودارتعاشي با يكديگر مرتبط هستند. آناليز چنين سيستم خودارتعاشي به مراتب ساده‌تر مي‌شود اگر فركانس‌هاي خودارتعاشي در هر يك از حلقه‌ها به طور محسوس با يكديگر متفاوت باشند در اين صورت مي‌توان ارتباط بين حلقه‌ها را ضغيف در نظر گرفت. در اين‌جا مي‌توان نتيجه گرفت كه اگر هنگام تست، خودارتعاشي با فركانس مشخص در يك زنج خاص به وجود آيد، مي‌توان بلافاصله گفت كه چه حلقه‌اي را كه مرتبط كننده بين پارامترها است، بايد تغيير داد كه خودارتعاشي سيستم از بين برود.
رژيم‌هاي خودارتعاشي به وجود آمده در موتورهاي موشك سوخت مايع را برحسب فركانس تقسيم‌بندي مي‌كنند. نوع اول- ارتعاشات فركانس پايين. اين‌ها فقط در تست‌هاي پروازي مشاهده مي‌شوند. آن‌ها در تست استند به وجود نمي‌آيند. فركانس اين نوع ارتعاشات در رنج 10 تا 100 هرتز قرار دارد. علت بروز اين نوع خودارتعاشي به خود از ارتباط بين تغيير شكل الاستيك طولي پوسته موشك و تغيير پيش‌ران حاصل مي‌شود.
در ارتعاشات طولي پوسته به طور پريوديك، فشار سوخت و اكسيد كننده در ورود به پمپ‌ها تغيير مي‌كند و در نتيجه تزريق و پيش‌ران تغيير مي‌كنند و در نتيجه، زنجيره اثر ارتباطي در همان تغييرشكل طولي پوسته بسته مي‌شود.

در چنين بررسي‌هايي لازم نيست كه عامل اوليه شروع ارتعاشات را جست‌وجو كرد(اين يك اشتباه فراگيراست) چون به سئوال بي‌جواب اول تخم‌مرغ بوده است يا مرغ بر مي‌گرديم.
آناليز خودارتعاشي فركانس پايين در موشك كاملا مشكل است. جرم سوخت و اكسيد كننده در مخازن كه به وسيله درپوش‌هاي خم شونده الاستيك تحمل مي‌شود، تعداد زياد از جرم‌هاي معلق و پيچيدگي تابع تبديل فشار در ورود به پمپ برحسب تغييرات پيش‌ران از جمله مسايلي است كه بايد بررسي شود. هدف كاملا روشن است و توفق آن در مرحله مطالعه طراحي است. در نتيجه لازم است كه از بروز خودارتعاشي جلوگيري كرد و تدابير لازم براري از بين بردن آن‌ها را به كار برد.
سيستم كنترلي كه قبلا بررسي شد در مقابله با اين نوع از خودارتعاشي ناتوان است. رگولاتور دبي جرمي و شير داراي اينرسي نسبتا زيادي هستند. آن‌ها براي تغييرات نسبتا ملايم پيش‌ران و دبي جرمي كاربرد دارند. سيستم كنترل خود محرك، استعداد ايجاد فركانس طبيعي با ارتعاشات فركانس پايين‌تر را دارد كه اين سئال در مرحله مطالعه طراحي هر سيستم كنترلي بررسي مي‌شود.
هنگام بروز ارتعاشات فركانس پايين طولي، خارج كردن پارامترهاي سيستم از ناحيه خطر ناپايداري مشكل است. تغيير سختي پوسته يا تغيير قانون محوه توزيع جرم، عملا غير ممكن است. بنابراين در شرايط خيلي ضروري، يك از تدابير، نصب دمپرهاي هوايي است كه نزديك به لوله‌هاي سوخت و اكسيد كننده همراه با مخازن(حجم‌هاي) بسته‌اي نصب مي‌شود. هنگام شارژ سوخت و اكسيد كننده در اين مخازن، حباب‌هاي هوا توليد مي‌شود. در اين صورت سيال غير قابل تراكم با خواص تغيير يافته شبيه تراكم‌پذير مي‌شود كه مشخصه‌هاي ديناميكي سيستم ارتعاشي به اين صورت تغيير مي‌يابد. با تغيير حجم اين دمپرها مي‌توان سهم بالايي از اين فركانس‌هاي خطرناك خود تحريك را از بين برد.
نوع دوم ارتعاشات در رنج فركانسي 50 تا 300 هرتز قرار مي‌گيرد. اين نوع ارتعاشات، در تست استند موتور ايجاد مي‌شود و غالبا بر اثر فشار معكوس در محفظه روي سيستم شارژ اتفاق مي‌افتد. اگر در محفظه به دليلي فشار بالا رود، در اين صورت سيستم تزريق، آن را به صورت يك مقاومت حس مي‌كند. در نتيجه، تزريق سوخت و اكسيد كننده كم و محدود مي‌شود و به نوبه خود با يك تاخير زماني باعث كاهش فشار در محفظه مي‌شود. بدين ترتيب يك حلقه ارتباطي بسته شده بين محفظه و سيستم تزريق ايجاد مي‌گردد كه در اين صورت خودراتفاشي ممكن است ايجاد شود. به اين صورت فشار بالا مي‌رود، در نتيجه دبي جرمي كاهش مي‌يابد و در اثر كاهش دبي جرمي فشار كم مي‌شود، بنابراين دبي جرمبي افزايش مي‌يابد. اثر مدت زمان پاشش سوخت و اكسيد كننده تا تبديل آن‌ها به محصولات احتراق كه به شكل يك تاخير زماني ظاهر مي‌شود، نقش حلال را بازي مي‌كند. با افزايش افت فشار روي انژكتور به خودارتعاشي فركانس متوسط مي‌توان غلبه كرد. اين كار باعث ضعيف شدن اثر معكوس(برگشت) تغيير فشار سريع داخل محفظه روي كار سيستم تزريق مي‌شود. گاهي اوقات براي مبارزه با اين ارتعاشات و تغيير فاز اترعاشات، دبي جرمي و فشار طول يك يا چند تاز از لوله‌هاي شارژ سوخت و اكسيدكننده به محفظه را تغيير مي‌دهند.
بالاخره سومين نوع خودارتعاشي، ارتعاشات فركانس بالا است كه ارتعاشات داخل محفظه‌اي با فركانس‌هاي بالا 500هرتز هست. اين پديده از نوع گاز ديناميكي و خطرناك‌ترين نوع خودارتعاشي است. اين ارتعاشات ارتباطي به سيستم تزريق و محفظه ندارد و بيشتر در موتورهايي با پيش‌ران بالا ظاهر مي‌شود. مكانيزم بروز آن‌ها بر اين اساس است كه زمان توليد گاز(گازي شدن) ثابت نيست و تابعي از فشار نزديك به صفحه انژكتور موتور است. با افزايش فشار محلي(مهم نيست به چه دليلي ايجاد مي‌شود) گاز با شدت بيشتري توليد مي‌شود و در نتيجه فشار محلي بازهم افزايش مي‌يابد و موجي با سرعت صوت توزيع مي‌شود. با انعكاس موج از طرف ديواره مقابل، موج به صفحه انژكتور بر مي‌گردد و مجددا توليد گاز شديد‌تر مي‌شود. پريود چنين ارتعاشي برحسب زمان مورد نياز موج به طوري كه طولي برابر با طول مشخصه محفظه را طي كند، تعيين مي‌شود. مدهاي ايجاد شده ارتعاشي به مدهاي طولي و عرضي تقسيم مي‌شود.
در مدهاي طولي موج‌ها از صفحه انژكتور به سمت نازل محفظه احتراق حركت مي‌كنند. در مدهاي عرضي يا شعاعي موج‌ها متقارن و غير متقارن هستند و از ديواره‌هاي عرضي محفظه منعكس مي‌شوند.
شكل خود ارتعاشي فركانس بالا نه تنها باعث اثر رزونانسي در سازه ديواره‌هاي نازك محفظه مي‌شود، بلكه در تغيير ساختار لايه گاز كناره ديواره و بر هم زدن رژيم خنك‌كاري مؤثر است. اگر خودارتعاشي فركانس بالا به وجود بيايد، محفظه حتي ثانيه‌اي نمي‌تواند در چنين رژيمي كار كند. راه چاره مبارزه با خودارتعاشي فركانس بالا، انتخاب طول مناسب محفظه، نصب صفحه صليبي ميراكننده ارتعاشات بين ناحيه گسترش موج و تغيير شكل صفحه انژكتور است.
برطرف كردن كامل رژيم خودارتعاشي مشكل است، اما مي‌توان قطعا تاكيد كرد كه در زمان حاصر، تجربه كافي براي مبارزه با اين پديده به دست آمده است و در فن موشك‌سازي امروزي مشكلي در اين خصوص وجود ندارد.

روش های تولید ماشینی کامپوزیت ها

روش های مختلفی جهت تولید قطعات کامپوزیتی پایه پلیمری وجود دارد که به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند :

1- روش های تولید ساده لایه چینی دستی و پاششی که شامل روش های تولید با قالب باز هستند . تیراژ دراین نوع تولید ، محدود یک الی سه قطعه در روز است و کیفیت محصول به اپراتور بستگی دارد .

2- روش های تولید خاص پالتروژن ، پیچش الیاف و لایه نشانی پیوسته که جهت تولید قطعات خاص مانند لوله ، پروفیل ، ورق و غیره مورد استفاده قرار می گیرند .

3- روش تولید قطعات صنعتی SMC ، BMC ، RTM ، GMT ، LFT و ... که روش های LFT و GMT مربوط به گرمانرم ها و روش های RTM ، BMC و SMC مربوط به گرما سخت ها هستند .

بازار تولید قطعات صنعتی در اروپا در سال 1999 معادل 352 هزارتن بوده که سهم هریک از این روش ها به صورت زیر است :

SMC : 190 هزارتن معادل 54 درصد

BMC : 90 هزارتن معادل 6/25 درصد

LFT و GMT : 42 هزارتن معادل 9/11 درصد

RTM : 30 هزارتن معادل 5/8 درصد

1- روش تولید SMC

Sheet Moulding Compoundیا SMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه بین 60- 20 درصد است که معمولا ً از پنج ماده اصلی زیر تشکیل شده است :

- رزین پلی استر غیر اشباع ویژه SMC که دارای یک پیک گرمازا بین 290-220 درجه سانتی گراد است .

- افزودنی LS , LP

- الیاف شیشه معمولا ً از نوع رووینگ

- پر کننده کربنات کلسیم ، کائولن و هیدروکسید آلومینیوم

فرآیند تولید قطعه SMC شامل سه مرحله است :

تهیه ورق یا لایه SMC ، تولید قطعه قالب گیری و عملیات تکمیلی . تهیه ورق SMC به این شکل است که ابتدا مواد اولیه مطابق فرمولاسیون درون مخلوط کن و با دور بالا مخلوط می شوند . پس از آن که خمیر حاصله به گرانروی مناسب رسید ، غلیظ کننده Thickener به آن اضافه می شود . خمیر حاصل به وسیله پمپ ، به دستگاه تولید ورق SMC منتقل و بر روی دو لایه فیلم پلی اتیلنی ، به عنوان فیلم حامل Carrier ، ریخته می شود . میزان خمیر به وسیله دو تیغه قابل تنظیم است . سپس الیاف شیشه به طول 25 میلی متر 50-12 میلی متر بریده شده و به صورت منظم بر روی خمیر ریخته می شود . لایه حاصل همراه با فیلم دیگر که فقط شامل خمیر است و فاقد الیاف است تشکیل یک لایه را می دهند . پس از عبور از یک سری غلتک ، الیاف به صورت کامل با خمیر آغشته می شود ، سپس ورق بسته بندی می شود . پس از حدود سه الی پنج روز محصول آماده عملیات قالب گیری است . لایه های SMC برش خورده ، درون قالب گرم فولادی قرار می گیرند و پرس طی دو مرحله بسته شده و دو مرحله فشار اعمال می شود . در نهایت ضمن عملیات پخت قطعه درون قالب محصول تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed دردو مرحله مرحله اول mm/s 250-100 و مرحله دوم mm/s 20-5/2 و قابلیت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابلیت گرم شدن به وسیله الکتریسیته یا روغن .

مزایای این روش ، تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای واحد محصول ، قیمت پایین محصول تمام شده و مشخصات مکانیکی یکنواخت با تلرانس 6 درصد بوده و معایب آن ، نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عملیات پیچیده تر بازیافت نسبت به گرمانرم ها است . روش SMC به طور گسترده ای در صنایع الکتریکی به کار می رود . میزان مصرف اروپا در سال 1999 معادل 82 هزار تن تابلوهای برق ، قطعات الکتریکی ، محفظه چراغ بزرگراه و اتوبان بوده است . علت استفاده از SMC در صنایع الکتریکی ، نارسانایی الکتریکی ، پایداری در حرارت بالا ، عدم نیاز به رنگ آمیزی ، مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی ، مقاومت مکانیکی زیاد ، مقاومت شیمیایی ، پایداری ابعادی ، قابلیت بازیافت و آزادی عمل در طراحی است .

این روش در صنعت حمل و نقل نیز کاربردهای فراوانی دارد . میزان مصرف آن در اروپا در سال 1999 معادل 67 هزار تن شامل بدنه خودرو ، قطعات با استحکام زیاد ، بدنه قطارهای سریع السیر ، قطعات کامیون و اتوبوس بوده است . علت استفاده از SMC در صنایع حمل و نقل وزن کم محصول ، پایداری ابعادی ، آزادی عمل در طراحی ، توانایی تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه کم سرمایه گذاری نسبت به تولید قطعه فلزی ، سرعت عمل در مونتاژ ، مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی و تولید قطعه با ضخامت های متغیر است .

روش SMC در صنعت ساختمان نیز به کار گرفته شده است . به طوری که میزان مصرف آن در اروپا در سال 1999 معادل 41 هزارتن شامل ساخت پانل های ساختمانی ، حمام آماده ، صندلی ، میز و سایر موارد بوده است .

2- روش تولید BMC

Bulk Moulding Compound یا BMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه است که طول الیاف در آن 6 میلی متر 12-4 میلی متر و میزان الیاف در خمیر بین ده تا حداکثر بیست درصد است . فرآیند تولید قطعه BMC شامل سه مرحله است . تهیه خمیر BMC ، تولید قطعه قالب گیری و عملیات تکمیلی . تهیه خمیر BMC بدین شکل است که ابتدا مواد اولیه مطابق فرمولاسیون درون مخلوط کن با دور بالا مخلوط و پس از این که خمیر به دست آمده به گرانروی مناسب رسید به مخلوط کن دیگری از نوع دو باز و با تیغه Z پمپ می شود . سپس به آن غلیظ کننده Thickener و الیاف شیشه به طول 6-4 میلی متر اضافه و مخلوط می شوند . خمیر حاصل درون فیلم پلی اتیلنی بسته بندی می شود و پس از حدود سه الی پنج روز ، محصول آماده عملیات قالب گیری است . تکه های BMC آماده درون قالب گرم فولادی قرار می گیرند و پرس طی دو مرحله بسته و دو مرحله فشار اعمال می شود . در نهایت ضمن عملیات پخت درون قالب ، قطعه تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm/s 250-100 و مرحله دوم mm/s 20-5/2 و قابلیت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابلیت گرم شدن بوسیله الکتریسیته یا روغن .

مزایای این روش عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای واحد محصول و بهای کم محصول تمام شده و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد در عملیات پیچیده بازیافت نسبت به گرمانرم ها است .

3- روش تولید GMT

Glass Mat reinforced Thermoplastic یا GMT ترکیبی از خانواده گرمانرم های معمولا ً پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه اند که در آن الیاف شیشه به صورت مت یا تک جهته استفاده می شود . فرآیند تولید قطعه GMT شامل چهار مرحله است : تهیه الیاف مت مخصوص GMT ، تهیه ورق GMT ، تولید قطعه قالب گیری و عملیات تکمیلی . در این روش یک blank GMT گرمانرم PP درون کوره قرار داده شده و جهت آماده سازی عملیات قالب گیری گرم می شود . سپس با قرار دادن آن درون قالب و بسته شدن پرس طی دو مرحله و اعمال فشار در یک مرحله ، قطعه تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm/s 500-200 ، مرحله دوم mm/s 20-10 و قابلیت اعمال فشار دریک مرحله ، قالب از جنس فولاد یا آلومینیوم با قابلیت تثبیت درجه حرارت و کوره از نوع هوای گرم یا مادون قرمز .

مزایای روش GMT عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای محصول ، قابلیت بازیافت ، تنوع در محصولات ، قیمت متوسط محصول و امکان استفاده از ربات جهت اتوماسیون کامل تولید و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عدم توانایی تولید محصول با کیفیت سطحی A و قابلیت اشتعال است .

4- روش تولید LFT

روش های مختلفی وجود دارد که اساس همگی آنها ترکیب زمینه پلی پروپیلن یا انواع دیگر گرمانرم ها با الیاف شیشه بلند درون اکسترو در طی دو مرحله و سپس آماده سازی آن و قرار دادن ورق آماده درون پرس ، بسته شدن پرس طی دو مرحله و اعمال فشار در یک مرحله است .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : اکسترودر ، پرس هیدرولیک و قالب از جنس فولاد یا آلومینیوم با قابلیت تثبیت درجه حرارت .

مزایای روش LFT عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای محصول ، قابلیت بازیافت ، تنوع در محصولات ، قیمت کم محصول ، امکان استفاده از ربات جهت اتوماسیون کامل تولید و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عدم توانایی تولید محصول با کیفیت سطحی A و قابلیت اشتعال است .

5- روش تولید RTM

تزریق رزین به داخل یک قالب بسته معمولا ً قالب کامپوزیتی که الیاف شیشه ویژه این روش قبلا ً درون آن قرار گرفته است .

تجهیزات مورد نیاز این روش عبارتند از : قالب بسته معمولا ً از جنس کامپوزیت ، دستگاه تزریق رزین ، دستگاه خلأ ، بالابر و لوازم مناسب برش و یا شکل دهی الیاف .

از مزایای روش RTM می توان به ساخت قطعات با ابعاد بزرگ ، نیاز به سرمایه گذاری اولیه کم قالب و تجهیزات ، قابلیت تولید قطعه با کیفیت سطحی A و مشخصات مکانیکی مناسب و از معایب آن به عدم قابلیت تولید قطعات پیچیده ، قیمت تمام شده متوسط جهت محصول ، عملیات پیچیده تر بازیافت نسبت به گرمانرم ها اشاره کرد .

منبع : فصلنامه كامپوزيت

طراحي صنعتي

چرا طراحي صنعتي ؟

در دنياي امروز و بويژه در كشورهاي صنعتي، روند طراحي صنعتي و تمامي گرايشهاي وابسته به آن چه از نظر شيوه و چه از نظر ابزار دچار تحولاتي بس شگرف شده است. از جمله اين تغييرات ميتوان بكارگيري گسترده كامپيوتر و ابزار جانبي آن در روند طراحي صنعتي را برشمرد.

نسبت تغييراتي كه كامپيوتر در طراحي ايجاد كرده در مقايسه با روند دستي طراحي صنعتي همانند نسبت پزشكي عهد حكيم ابوعلي سينا به پزشكي مجهز به روبات عهد فعلي است.

طراحي صنعتي چيست ؟

طراحي صنعتي به عنوان يك رشته و شغل، آميخته‌اي است از علم و هنر. هر يك از دو ركن علم و هنر آنچنان جايگاه محكم و استواري در پيكره طراحي صنعتي دارند كه با حذف هر كدام، روند طراحي صنعتي به سرانجام نرسيده و نهايتاً نتيجه كار يا به سمت صنعت صِرف منحرف شده و يا به سوي هنر صرف.

با اين توصيف مي‌توان اولاً به اين نتيجه رسيد كه طراحي صنعتي به‌حق نام مناسبي براي اين رشته است، و دوم اينكه رشته‌هاي بالا كاربرد مشخصي در طراحي صنعتي دارند. به اين معنا كه طراح صنعتي الزاماً بايد تسلط و اشراف كافي به موضوعات رشته‌هاي بالا را تا حدي كه هدفش تامين گردد داشته باشد. در طراحي صنعتي هرگز يادگيري مستقل و صرف مكانيك، نقاشي، گرافيك يا غيره كمكي نمي‌كند، بلكه لازم است تا بسته به نياز و هدف مشخص، اقدام به تحقيق و گردآوري اطلاعات در زمينه مورد نياز نمود.

بنابراين ميتوان گفت كه طراحي صنعتي يك رشته جامع و تركيبي است. تخصصي كه براي كسب آن بايد از هر زمينه تخصصي، اطلاعاتي مشخص داشت.

تعريف طراحي صنعتي

تا به اينجا به توصيف طراحي صنعتي پرداختيم. اما تعريف طراحي صنعتي در يك كلام عبارت است از :

تعيين ويژگي‌هاي كمي و كيفي كالا به منظور توليد به روش‌هاي صنعتي

همانگونه كه طراحي اولين حلقه از زنجير توليد يك كالا مي‌باشد،‌ فرآيند طراحي صنعتي اولين حلقه از زنجير توليد صنعتي يك كالا بوده و معادله‌‌اي است جامع براي رسيدن به وضعيت مطلوب كالا از نظر عملكرد،‌ فرم، سليقه و تنوع‌طلبي و مد و هزينه.

گرايش‌ها و زير گروه‌هاي طراحي صنعتي

رشته طراحي صنعتي گرايش‌ها و زيرگروه‌هاي متعددي دارد كه مهمترين آنها عبارتند از :

· طراحي محصول : لوازم خانگي/ مبلمان اداري و خانگي / وسايل صوتي و تصويري/ ماشين‌هاي اداري/ نوشت‌افزار/ اسباب بازي و غيره.

· طراحي دكوراسيون :‌ شامل دكوراسيون خانگي، اداري، تجاري و غيره.

· طراحي محيطي: فضا، مبلمان و چيدمان شهري و كليه فضاهاي زير مجموعه آن نظير پاركها، نمايشگاهها، مراكز خريد، ايستگاههاي اتوبوس و تاكسي و كليه محيطهاي عمومي، تاسيسات ترافيكي و نظاير آن.

· طراحي خودرو : طراحي بدنه و نماي داخلي خودرو.

· طراحي بسته‌بندي : بسته بندي كالا و محصولات مختلف.

· طراحي اصلاحي : اصلاح خصوصيات عملكردي يا فرمي يك محصول به منظور بهبود كارايي آن.

سبك‌ها، الگوها و متدهاي طراحي صنعتي

در روند طراحي صنعتي نيز مانند خيلي از زمينه‌هاي ديگر الگوها و سبك‌هاي مختلفي وجود دارد كه مجموعه‌اي از ويژگي‌ها و خصوصيات از پيش تعيين شده را براي سهولت كار در اختيار طراح قرار مي‌دهد. بنابراين هر طراح صنعتي براي طراحي هر يك از موارد بالا مي‌تواند بر اساس شرايط كاري خود، از يك يا چند الگوي طراحي زير براي خلق ايده و طرح خود بهره ببرد. در اينجا به دو عنوان از اين الگوها و سبك‌ها اشاره مي‌گردد :

الگوي طراحي براي آينده :‌ طراحي كالا و محصول با استفاده از المان‌ها و نمادهاي فوق پيشرفته و بسيار مدرن و حتي تخيلي.

الگوهاي طبيعي : طراحي كالا و محصول بر اساس عملكرد و يا فرم زندگي و ويژگي‌هاي ظاهري جانوران، گياهان و طبيعت بي‌جان.

خصوصيات يك طراح صنعتي

با توجه به گرايش‌هاي طراحي صنعتي، ابداع، ابتكار، خلاقيت و ايده‌پردازي از پايه‌هاي اساسي كار هر طراح صنعتي مي‌باشد. پس نمي‌توان به صرف وجود محصولات و روش‌هاي فعلي از نوآوري و ابتكار دوري جست. مسلما انسان تنوع‌طلب است و با توجه به همين اصل است كه نوآوري در فرم ظاهري كالا و توليدات ضروري مينمايد و از آن مهمتر نيازهاي عمكردي انان چنان وسيع و روزافزون است كه خلاقيت و اختراع و ابتكار در كاركرد توليدات و محصولات جايگاهي بس مهمتر مي يابد. به عنوان مثال شما هيچگاه از بهترين غذا و يا لباس مورد علاقه خود به شكل پيوسته و پشت سر هم استفاده نمي‌كنيد و اين بدليل دوري از تكرار و روزمره شدن آنها مي‌باشد. به همين ترتيب پاسخ به تنوع‌طلبي استفاده‌كننده يكي ازعوامل مهم كار طراح در جهت رسيدن به طرح مطلوب است. همچنين با ارائه و تعريف روشها و سبكهاي جديدي از زندگي انسان (مثل آپارتمان نشيني، مسافرتهاي هوايي طولاني مدت، عمليات نظامي، مسابقات اسكي سرعت كه همگي الگوهايي جديد از زندگي انسان و زمينه بروز نيازهاي جديد ميباشند) ضرورتها و نيازمنديهاي جديدي در خصوص ابزار و روشها بروز ميكند كه نيازمند نگرش و ديد عميق طراح براي ارائه روشها و راه حهايي راهگشا در قالب ابزار و كالا و توليدات نوين ميباشد.

همواره در پروسه طراحي يك علت خارجي يا يك مخاطب غير از خود طراح وجود دارد كه نياز طراحي را مطرح مي‌كند. و اينكه طراح صرفاً به رفع نياز مخاطب توجه و تامل داشته باشد اصلي از اصول اوليه طراحي صنعتي ميباشد كه مخاطب مداري ناميده ميشود.

طراح با توجه به علم و هنر طراحي، محصول، محيط و يا روشي را براي مخاطب خلق ميكند كه خواسته‌هاي تعريف شده او را در جهت حصول به هدف معيني (مثلاً كسب امنيت، آرامش، سهولت استفاده، قيمت ارزان، آرامش و يا حتي لذت) مهيا سازد. طراحان صنعتي آشتي‌دهندگان صنعت، ‌هنر و اقتصاد هستند و در تمام كارخانجات و خطوط توليد دنيا در راس هرم مديريت توليد كالا و محصولات قرار دارند.

ايجاد هويت واحد براي يك كالا يا يك گروه كالايي و يا حتي تمامي كالاهاي توليدي يك شركت از ديگر وظايف طراح صنعتي است. بنابراين آنچه كه شما به عنوان هويت كالاهاي شركت‌هايي همچون سوني، بي.ام.و، آديداس، آركوپال و يا نظاير آن مي‌شناسيد، نتيجه مستقيم خلاقيت، فعاليت، طراحي و تجزيه و تحليل‌ طراحان صنعتي اين شركت‌ها مي‌باشد.

طراحي محصول

طراحي محصول (PRODUCT DESIGN) يكي از گرایشهای مهندسی طراحی صنعتی بوده و عبارت است از روند طراحی یک محصول و کالا به قصد تولید صنعتي.

روند طراحي محصول را ميتوان (و بلكه لازم است تا) با بکارگیری کامپیوتر به عنوان ابزار طراحی، آنالیز، نقشه کشی، حجم سازی و مدل سازی و ارائه (PRESENTATION) روند آن را تسريع و تصحيح و بهينه سازي نمود.

برخی مراحل طراحی محصول عبارتند از :

1 - تحقيقات و پژوهش هاي بازار

2 - آنالیز نمونه هاي احتمالي موجود

3 - مرحله تعيين هدف

4 - مرحله ايده پردازي و خلاقيت

5 - مرحله طراحي اوليه

6 - مرحله تعديل طراحي

7 - مرحله طراحي نهايي

8 - مرحله نمونه سازي كامپيوتري

9 - مرحله تعديل عملكردي

در روند كامپيوتري طراحي محصول میتوان هر کالایی را پیش از تولید درون کامپیوتر مشاهده و آناليز نموده و از زوایای مختلف بررسی کرد. همچنین با استفاده از توان محاسباتی کامپیوتر میتوان محاسبات مختلف مراحل طراحی و تولید را با سرعت و سهولت و دقت راهبري نمود. تكنولوژي هاي موسوم به سي . ان . سي (CNC : COMPUTER NUMERIC CONTROL) امروزه اين امكان را فراهم آورده تا فايل خروجي حاصل از طراحي قطعات صنعتي توسط نرم افزارهاي نقشه كشي و طراحي فني و مهندسي را مستقيما به ماشين ابزار سپرد و قطعه مورد نظر با دقت غير قابل رقابتي از دستگاه تحويل گرفت

برآيند با بكارگيري روند علمي و خلاقانه طراحي صنعتي آمادگي دارد تا اين دانش را براي تمامي واحدهاي توليدي ايراني بكار گرفته و افقهاي تازه اي از طراحي و توليد ايراني را براي مخاطب ايراني معرفي نمايد.

انواع زمينه هاي کاربرد طراحي كامپيوتري محصول عبارتند از :

1 - طراحي كامپيوتري لوازم خانگي

2 - طراحي كامپيوتري مبلمان خانگي؛ اداري و تجاري

3 - طراحي كامپيوتري لوازم صوتي و تصويري

4 - طراحي كامپيوتري كامپيوتر و ماشينهاي اداري

5 - طراحي كامپيوتري اسباب بازي و لوازم ورزشي

6 - طراحي كامپيوتري طلا؛ جواهر و ساعت

منبع : بلاگ فراسو

کانون دانش

آكوستيك (Acoustic) چيست؟

كسي كه از مباحث علم فيزيك اطلاع داشته باشد، مي‌داند كه موضوع ارتعاش و موج در اغلب مباحث فيزيك و مكانيك يا بطور مستقيم وارد است يا وسيله و ابزاري براي استدلال و فهم موضوعات ديگر است. اگر گفته شود كه: بدون اطلاع از خواص ارتعاشات تحصيل علم فيزيك و مكانيك كلاسيك غير ممكن است شايد سخني به اغراق گفته نشده است.

اما موضوع ارتعاشات و فيزيك امواج مخصوص نور و صوت اهميت اساسي دارند، زيرا در حقيقت موضوع قسمتهاي عمده و مختلف اين دو علم جستجو در خواص ارتعاش و موج چيز ديگري نيستند.

تاريخچه:

زندگي پر از صداست و ما هميشه طالب شنيدن صداهاي خوش و حياتي هستيم و از صداهاي نا مطبوع و خطرناك گريزانيم. بطور كلي بايد گفت كه هر چه پيش مي دويم، بشر نسبت به حس شنوايي بيشتر توجه پيدا مي‌كند. پيشرفت روز افزون صنايع صوت از قبيل: تلفن ـ راديو ـ فونوگراف ضبط صوت روي فيلم و تهيه فيلمهاي صدا دار و غيره خود مي‌تواند بر اين موضوع دليلي مسلم باشد.

از نظر اهميتي كه آكوستيك يا علم صدا دارا مي‌باشد مي‌توان انتظار داشت كه اين موضوع در تاريخ علوم فيزيك جزو مطالب اساسي به شمار رفته باشد، در صورتي كه چنين چيزي نيست، زيرا در قبال تاريخ ساير علوم ، تاريخ آكوستيك قسمت از قلم افتاده و مهجوري بيش نيست. يكي از دلايل اين مهجوريت تاريخي اين است كه نظريه اساسي اصلي راجع به انتشار و اخذ صوت از زمانهاي بسيار قديم در تحولات فكر بشري پيدا شده و اسلوب اين فكر همان است كه امروزه مورد قبول ماست. قسمتهاي عمده علم آكوستيك عبارتند از:

توليد صوت:

وقتي كه به يك جسم جامد ضربه وارد مي‌سازيم، توليد صدا مي‌كند. تحت بعضي از شرايط صداي حاصل ، بگوش انسان خوش آيند و مطبوع است و اين در واقع اساس پيدايش علم موسيقي است كه ساليان دراز قبل از تاريخ ضبط صوت ، موجود بوده است، اما موسيقي ، قرنها قبل از نظر علمي مورد تحقيق قرار گيرد، جزو صنايع ظريفه محسوب مي‌گرديد. اين مطلب مورد قبول عموم است كه اولين فيلسوف يوناني كه مبناي موسيقي را برسي نموده است. فيثاغورث مي‌باشد كه 6 قرن قبل از ميلاد زندگي مي‌كرده است.

انتشار صوت :

از مشاهداتي كه در قديم الايام شد. و بدست ما رسيده معلوم مي‌شود كه صوت بوسيله آزمايش‌هاي مربوط به هوا از يك نقطه به نقطه ديگر منتقل مي‌گردد. در حقيقت ارسطو اصرار داشت كه حركت آزمايش‌هاي مربوط به هوا در نقل و انتقالات صوت موثر است ولي اين موضوع مانند ساير مطالبي كه در فيزيك بيان نموده است همراه با ابهام است. چون در موقع انتقال صوت ، آزمايش‌هاي مربوط به هوا حركتي نمي‌كند، بنابراين جاي تعجب نيست كه بگوييم كه فلاسفه ديگر معاصر ارسطو اين عقيده او را تكذيب نمودند.

به همين ترتيب در زمان گاليله ، يك فيلسوف فرانسوي گاساندي ( Gassandi ) ، انتشار صوت را جرياني از اجزا كوچك غير مرئي بسيار ريز مي‌دانست كه از جسم صدادار برخاسته و پس از عبور از آزمايش‌هاي مربوط به هوا بگوش ما رسيده و آنرا متاثر مي‌سازد. اولين كسي كه تجربه زنگ زير سرپوش خالي از آزمايش‌هاي مربوط به هوا را امتحان كرد، آتانازيرس ، كيرثر ( Jesuit Athanasuis Kircher ) مي‌باشد.

از ابتداي تاريخ آكوستيك تا به امروز ، تنها گيرنده صوتي مفيد و جالب توجهي كه دائما به كار رفته عبارت از گوش انسان مي‌باشد. از اينرو قسمت عمده موضوع اخذ صوت به مطالعه و بررسي خواص آكوستيكي اين عضو انحصار يافته است. جالب توجه اين است كه تا بحال يك نظريه كامل و قابل قبولي راجع به كيفيت شنوايي پيدا نشده است و موضوع شنوايي انسان يكي از مسايل پيچيده و گيج كننده علم جديد پيسكو فيزيك ( Psycho Physics ) مي‌باشد.

ارتباط صوت و ارتعاش:

تجربيات يوميه نشان مي‌دهد كه احساس شنيدن وقتي براي ما پيدا مي‌شود كه شي كه در مجاورت ما واقع شده است به ارتعاش در آيد. مثلا اگر پهلوي ما جامي فلزي قرار داشته باشد چنانچه با يك قطعه فلز به بدنه جام بزنيم صدايي از آن به گوش مي‌رسد، و اگر با دقت به آن نگاه كنيم ملاحظه مي‌گردد كه در حين صدا دادن لبه جام غير واضح مي‌باشد و اين علامت ارتعاش سريع است.

اگر در اين هنگام پاندول سبك وزن ساده‌اي را به بدنه جام نزديك كنيم ضربه‌هاي پشت سر هم بدنه جام را روي پاندول كه دليل ارتعاش آن است بخوبي مشاهده مي‌كنيم. اما بعضي اوقات ارتعاش به اندازه‌اي سريع است كه با چشم ديده نمي‌شود و بايد با وسايل مختلف از قبيل وسيله فوق وجود آنرا در اجسام ظاهر ساخت.

آيا فقط آزمايش‌هاي مربوط به هوا وسيله انتقال صوت است؟

علاوه بر آزمايش‌هاي مربوط به هوا جامدات و مايعات نيز براي صوت ناقل خوبي هستند. هر كس مي‌داند كه با گذاشتن گوش خود بزمين مي‌تواند حركت عابرين پياده و چهارپايان را از مسافت نسبتا زيادي بشنود. همچنين اگر گوش خود را به ريل راه ‌آهن بچسبانيم حركت لكوموتيو و قطار را ممكن است از چندين كيلومتر بشنويم. خاصيت انتقال صوت در جامدات و مايعات قويتر از خاصيت مزبور در گازها مي‌باشد.

اغلب ديده‌ايم كه با وجوديكه پهلوي ريل راه ‌آهن ايستاده‌ايم ، صداي حركت قطاري را كه دور از ما واقع شده است نمي‌شنويم، و اگر بخواهيم صداي حركت قطار مزبور را بشنويم يا بايد گوش خود را به ريل بچسبانيم و يا اينكه يك سر ميله چوبي و يا فلزي را به ريل چسبانده و سر ديگر را روي گوش خود بگذاريم، طوريكه در هر دو حالت استخوان خارجي گوش به ارتعاش در آيد. به همين دليل است كه دياپازون را روي جعبه مخصوص قرار مي‌دهند تا صدايش قوي شود.

انواع سازوكار زمانبندي متغير سوپاپها

انواع سازوكار زمانبندي متغير سوپاپها VVT

۱. سازوكار تغيير زاويه بادامك

زمانبندي متغير سوپاپ از نوع تغيير زاويه بادامك ساده‌ترين، ارزانترين، و متداول‌ترين سازوكاري استكه درحال حاضر مورد استفاده قرار مي گيرد. اساسا اين سازوكار زمانبندي سوپاپها را با تغيير دادن زاويه زمانبندي ميل بادامك تغيير مي‌دهد. به عنوان مثال در سرعت زياد ميل بادامك تنفس به اندازه 30 درجه چرخانده مي‌شود تا سوپاپ هوا زودتر بازشود. اين حركت با استفاده از عملگر هيدروليكي اعمال شده و مقدار جابجايي موردنياز توسط سيستم كنترل الكترونيك موتور مراقبت و تنظيم مي‌شود.

توجه داشته باشيد كه سازوكار تغيير زاويه بادامك نمي‌تواند زاويه بازبودن سوپاپ را تغيير دهد و فقط دير يا زود باز شدن سوپاپ تنفس را تغيير مي‌دهد. در نتيجه اگر سوپاپ هوا زود باز شود، زود هم بسته مي‌شود و اگر دير باز شود، ديرهم بسته مي‌شود. همچنين نمي‌تواند كورس بازشدن سوپاپ را نيز تغيير دهد. با اين وجود ساده‌ترين، و ارزانترين شكل سازوكار زمانبندي متغير سوپاپ محسوب مي‌شود. زيرا برخلاف ساير سازوكارها كه براي هر سيلندر يك عملگر مستقل نياز دارد، اين سازوكار براي هر ميل بادامك تنها به يك عملگر هيدروليكي نياز دارد.

تغيير پيوسته يا گسسته زاويه ميل‌بادامك

ساده‌ترين سازوكار تغيير زاويه بادامك فقط 2 يا 3 نقطه ثابت براي تغيير زاويه دارد، مثلا زاويه 0 و 30 درجه. سيستم بهتر سازوكار تغيير پيوسته زاويه بادامك مي‌باشد كه هر زاويه‌اي بين 0 تا 30 درجه را برحسب سرعت پوشش مي‌دهد. واضح استكه بدين ترتيب زمانبندي بهنيه براي هرسرعتي قابل تنظيم است، ضمن آنكه تغييرات نيز با پيوستگي صورت مي‌گيرد كه مزيت مهمي است. برخي طراحيها مانند سيستم :

BMW: VANOS (VAriable NOckenwellenspreizung, Variable Camshaft Lobe Separation)

برروي هر دو ميل بادامك تنفس و تخليه سازوكار تغيير پيوسته زاويه بادامك قرار دارد و موجب مي‌شود تا قيچي سوپاپ يا همپوشاني بيشتري بدست آمده و بازدهي بيشتري حاصل شود. به همين دليل است كه خودروي M3 3.2 از نمونه قبلي خود M3 3.0 كه فقط روي ميل بادامك تنفس عملگر تغيير پيوسته زاويه بادامك دارد، بازدهي بيشتري داشته و قدرت 100 اسب بخار در هر ليتر توليد مي‌كند.در سري E46 اين سازوكار برروي ميل بادامك تنفس 40 درجه و بروي ميل بادامك دود 25 درجه تغيير زاويه ايجاد مي‌كند.

فهرست انواع خودروها با سازوكار زمانبندی متغيير سوپاپها

Advantage: Cheap and simple, continuous VVT improves torque delivery across the whole rev range.

Disadvantage: Lack of variable lift and variable valve opening duration, thus less top end power than cam-changing VVT.

Who use it ? Most car makers, such as:

· Audi 2.0-litre - continuous inlet

· Audi 3.0 V6 - continuous inlet, 2-stage exhaust

· Audi V8 - inlet, 2-stage discrete

· BMW Double Vanos - inlet and exhaust, continuous

· Ferrari 360 Modena - exhaust, 2-stage discrete

· Fiat (Alfa) SUPER FIRE - inlet, 2-stage discrete

· Ford Puma 1.7 Zetec SE - inlet, 2-stage discrete

· Ford Falcon XR6's VCT - inlet, 2-stage discrete

· Jaguar AJ-V6 and updated AJ-V8 - inlet, continuous

· Lamborghini Diablo V12 since SV - inlet, 2-stage discrete

· Mazda MX-5's S-VT - continuous inlet

· Mercedes V6 and V8 - inlet, 2-stage ?

· Nissan QR four-pot and V8 - continuous inlet

· Nissan VQ V6 - inlet, continuous?

· Nissan VQ V6 since Skyline V35 - inlet, electromagnetic

· Porsche Variocam - inlet, 3-stage discrete

· PSA / Renault 3.0 V6 - inlet, 2-stage

· Renault 2.0-litre - inlet, 2-stage discrete

· Subaru AVCS - inlet, 2-stage ?

· Toyota VVT-i - continuous, mostly inlet but some also exhaust

· Volvo 4 / 5 / 6-cylinder modular engines - inlet, continuous

· Volkswagen VR6 - inlet, continuous ?

· Volkswagen (Audi) W8 and W12 - continuous inlet, 2-stage exhaust

مثال ۱

BMW's Vanos

(VAriable NOckenwellenspreizung, Variable Camshaft Lobe Separation)

همانطوريكه در شكل ديده مي شود، كاركرد اين مجموعه بسيار آسان است. به انتهاي ميل بادامك يك چرخدنده هليكال متصل شده است. اين چرخدنده هليكال در درون يك فنجاني قرار داشته و مي‌تواند در امتداد محور ميل بادامك حركت خطي داشته باشد. از انجائيكه چرخدنده هليكال داراي دندانه‌هاي مايل مي‌ياشد، در اثر حركت خطي فنجاني زاويه ميل بادامك نسبت به چرخدنـده تايمينــگ اختـلاف فـاز پيـــــدا مي‌كند و موجب تقدم يا تاخير در باز و بسته شدن سوپاپها مي‌شود و به همين ترتيب عقب رفتن فنجاني اختلاف فاز در جهت معكوس ايجاد مي‌كند. مقدار جابجايي فنجاني بستگي به اختلاف فشار هيدروليك دارد. به اين ترتيب كه در كنار فنجاني دو حفره براي روغن قرار داشته و يك پيستون نازك در وسط آن دو حركت مي‌كند. جريان روغن بوسيله يك شير الكترومغناطيس كنترل شده و روغن به ميزان لازم وارد حفره موردنظر در سمت جلو يا عقب پيستون مي‌شود. سپس حركت پيستون توسط يك محور به فنجاني منتقل و سبب جلو يا عقب رفتن آن شده و در نتيجه مقدار پيش افتادن يا تاخير در زاويه ميل بادامك تنظيم مي‌شود. به عبارت ديگر اگر مطابق شكل سامانه مديريت موتور فرمان ورود روغن به حفره سبز رنگ را صادر كند، پيستون به طرف ميل بادامك حركت كرده و فنجاني را هم به طرف ميل بادامك مي‌راند. در نتيجه موجب پيش افتادگي در زاويه باز و بسته شدن سوپاپها خواهد شد. به اين ترتيب تغيير پيوسته زمانبندي سوپاپها براساس موقعيت قرارگيري فنجاني بدست مي‌آيد.

مثال ۲

Toyota VVT-i

(Variable Valve Timing - Intelligent)

ميل بادامك متغير هوشمند تويوتا در مدلهاي مختلف خودروها، از تيني واريس Tiny Yaris تا سوپرا Supra نصب و مورد استفاده مي‌باشد. اين مكانيزم كم و بيش شبيه سيستم بكار رفته در BMW است ضمن آنكه تغيير پيوسته زمانبندي سوپاپها را نيز شامل مي‌شود. با اين وجود استفاده از لغت هوشمند بخاطر هوشمندي برنامه كنترل آن است. بطوريكه علاوه بر تغيير پيوسته زاويه بادامك براساس سرعت موتور، تغيير آن براساس عوامل ديگر مانند شتاب، شيب روي بطرف بالا و پايين را نيز شامل مي‌شود.

۲. سازوكار تعويض بادامك

شركت هندا در دهه 80 ميلادي با ارائه سيستم معروف به VTEC پيشگام استفاده از VVT در خودروهاي سواري محسوب مي‌شود. اين عنوان در واقع مخفف Valve Timing Electronic Control بوده و براي اولين بار در خودروي Civic CRX و Civic NS-X مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن برروي ساير مدلها رايج گرديد.

اين سيستم در واقع از دو سري بادامك با شكل نيمرخ تشكيل شده تا زمانبندي متفاوتي را توليد نمايد. يك سري از بادامكها در شرايط عادي و سرعت كمتر از 4500 دور در دقيقه مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مجموعه ديگر بادامكها مربوط به سرعت بيشتر است. بديهي است كه چنين سازوكاري قادر به تغيير پيوسته زمانبندي دريچه ها نيست و در نتيجه در سرعت كمتر از 4500 دور در دقيقه خودرو حركت نرمي داشته و در سرعت بيشتر از آن بطور ناگهاني اوضاع تغيير مي‌كند. اين مجموعه توان بيشينه را افزايش داده و سرعت دوراني بيشينه موتور را مانند يك خودروي مجهز به ميل بادامك مسابقه‌اي، به بيش از 8000 دور دقيقه مي‌رساند و موجب مي‌شود تا در يك موتور 1600 سي سي توان بيشينه 30 اسب بخار افزايش يابد. با اين وجود براي رسيدن به چنين توان قابل توجهي بايد سرعت موتور از مقدار معيني بيشتر باشد و رسيدن به آن نيازمند تعويض دنده مكرر خواهد بود. شركت هندا اخيرا در برخي مدلها سيستم VTEC دو مرحله‌اي را به يك سيستم 3 مرحله‌اي توسعه داده است. اگرچه اين مجموعه همچنان نسبت به سيستمهاي تغيير پيوسته زاويه بادامك ضعيف‌تر مي‌باشد ولي چون مي‌تواند ارتفاع گشودگي سوپاپها را نيز تغيير دهد، يك سازوكار VVT قدرتمند محسوب مي‌شود.

فهرست انواع خودروها با سازوكار تعويض بادامك

Advantage: Powerful at top end

Disadvantage:2 or 3 stages only, non-continuous; no much improvement to torque; complex

Who use it? Honda VTEC, Mitsubishi MIVEC, Nissan Neo VVL

.

مثال۱

Honda's 3-stage VTEC

(Valve Timing Elecrtonic Control)

آخرين سيستم 3 مرحله‌اي VTEC كه برروي خودروي Civic با موتور تك ميل بادامك رو در ژاپن بكار رفته در شكل ديده مي شود. اين سازوكار داراي 3 بادامك با زمانبندي و بر آمدگي مختلف است. لازم به ذكر است كه ابعاد و شكل نيمرخ بادامكها نيز با يكديگر متفاوت مي‌باشد. به عبارت ديگر بادامك سمت راست داراي نيمرخ با بر آمدگي متوسط و سرعت باز و بسته شدن آرام، بادامك سمت چپ داراي نيمرخ با بر آمدگي كم و سرعت باز و بسته شدن آرام، و بادامك مياني داراي نيمرخ با بر آمدگي زياد و سرعت باز و بسته شدن تند است.

مثال۲

Nissan Neo VVL

اين مجموعه بسيار شبيه سيستم بكار رفته در هندا بوده ولي بادامكهاي سمت چپ و راست داراي منحني نيمرخ يكساني هستند. در سرعت كم هر دو بازو مستقل از هم عمل كرده و سرعت حركت آرامتر و گشودگي كمتر سوپاپها را موجب مي‌شود و در سرعت بالا هر سه بازو به يكديگر متصل شده و سرعت حركت تندتر و گشودگي بيشتر سوپاپها را موجب مي‌شود. شايد تصور كنيد كه اين سازوكار يك سازوكار دو مرحله‌اي است، در صورتيكه مشابه همين سازوكار براي ميل‌بادامك دود نيز وجود داشته و در نتيجه 3 مرحله به شرح ذيل قابل دسترسي مي‌باشد:

در سرعت كم هر دو سوپاپ دود و هوا در وضع آرام هستند.
در سرعت متوسط سوپاپ هوا در وضع تند و سوپاپ دود در وضع آرام است
در سرعت تند هر دو سوپاپ دود و هوا در وضع تند هستند.

شانزده سوپاپ با دو ميل بادامك رو

DOHC - 16 Valve

طراحی ويژه‌ای كه برای سرسيلندر و محفظه احتراق موتور درنظر گرفته شده از نوع كاملا پيشرفته‌ بوده و برای هر سيلندر چهار سوپاپ برای تنفس و تخليه درنظر گرفته شده است. يعنی ۲ سوپاپ برای ورود مخلوط سوخت و هوا، و ۲ سوپاپ برای تخليه دود. سوپاپهای هوا هر دو در يك طرف سرسيلندر واقع شده‌اند و سوپاپهای دود نيز در طرف ديگر. به اين ترتيب تنفس و تخليه موتور تا حد قابل ملاحظه ای بهبود يافته و موجب می‌شود تا مخلوط هوای ورودی به موتور زياد شده و متناسب با آن قدرت موتور افزايش يابد. در موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه همانطوريكه می‌دانيد تنها در مرحله احتراق قدرت توليد می‌شود و در مراحل ديگر شامل مرحله تنفس، تراكم، و تخليه، كار فقط مصرف می‌شود. مزيت مهمي كه از ۱۶ سوپاپ كردن موتور بدست می‌آيد اين استكه هنگام تنفس برای مكيدن مخلوط تازه به درون سيلندر و تخليه دود به بيرون كار كمتری مصرف خواهد شد زيرا وجود دو دريچه گفته شد كه در طراحی موتور امكانات فنی ويژه‌ای مانند: توربوشارژر، ۱۶ سوپاپ با دو ميل بادامك رو، زمانبندی متغير سوپاپ و غيره درنظر گرفته خواهد شد. درباره ۱۶ سوپاپ و دو ميل بادامك بودن مطالبی گفته شد.اكنون می‌خواهيم مزايای زمانبندی متغير سوپاپ را بررسی كنيم. زمانبندی سوپاپها چيست و چه اثری بر كاركرد موتور دارد؟ اين سؤالی است كه پاسخ آن استفاده از مكانيزم زمانبندی متغير سوپاپها را توجيه خواهد کرد.

زمانبندی متغيـر سوپاپها

V V T

پس از آنكه فن‌آوري بكارگيري چندسوپاپ برروي موتورها به عنوان يك سازوكار استاندارد درآمد، زمانبندي متغير سوپاپها قدم بعدي براي بهبود عملكرد حاصل از موتورها انتخاب شد؛ آنهم نه فقط براي افزايش قدرت و گشتاور. همانطوريكه مي‌دانيد زمانبندي تنفس و تخليه توسط شكل و زاويه قرارگيري بادامكها تنظيم مي‌شود. براي آنكه وضع تنفس بهينه باشد، موتور به زمانبندي مختلف سوپاپ در سرعتهاي مختلف نياز دارد. وقتيكه سرعت موتور افزايش مي‌يابد، زمان لازم برای تنفس و تخليه كم مي‌شود و بنابراين فرصت كافي براي ورود مخلوط تازه به درون موتور و محفظه احتراق و خروج سريع دود از موتور وجود ندارد. بنابراين بهترين راه حل اين استكه سوپاپ دود ديرتر بسته شده و سوپاپ هوا زودتر باز شود. به عبارت بهتر همپوشاني سوپاپهاي دود و هوا بايد متناسب با افزايش سرعت بيشتر شود.

بدون استفاده از فن‌آوري زمانبندي متغير سوپاپها، مهندسين مجبورند زمانبندي ميانه‌اي را براي موتور انتخاب كنند. براي مثال در يك خودروي باري ممكن است زاويه همپوشاني كمي‌ درنظر گرفته شود زيرا عموما آنرا با سرعت كم مي‌رانند. برعكس يك خودروي مسابقه‌اي نيازمند زاويه همپوشاني زياد است زيرا بايد در حداكثر سرعت، حداكثر قدرت را داشته باشد. يك خودروي معمولي از زاويه همپوشاني متوسط برخوردار است زيرا چه در سرعت كم و چه در سرعت زياد بايد كاركرد مناسبي داشته باشد و نمي‌توان در اين خودروها يك ناحيه را قرباني ناحيه ديگر كرد درصورتيكه در خودروي مسابقه يا خودروي باري مي‌توان ناحيه‌اي از عملكرد را كه كمتر مورد توجه مي‌باشد را قرباني ناحيه ديگر نمود. با استفاده از زمانبندي متغير سوپاپ، قدرت و گشتاور مي‌تواند در ناحيه وسيعي از سرعت بهينه شود. بدون آنكه اثر منفي برروي ساير كميتها ديده شود. نتايج اصلي حاصل از بكارگيري VVT به شرح زير است:

افزايش توان بيشينه در سرعت دوراني بيشتر. به عنوان مثال توان خروجي يك نمونه موتور نيسان مجهز به VVT در حدود 25درصد از موتور بدون VVT بيشتر است. ( Nissan Neo VVL 2-Lit )
افزايش گشتاور بيشينه در سرعت دوراني كمتر كه بهبود چابكی ( Drivability ) و افزايش شتاب خودرو را بدنبال دارد. براي مثال در يك نمونه خودروي فيات ۹۰ درصد از گشتاور بيشينه در سرعت دوراني بين 2000 تا 6000 دور در دقيقه بدست مي‌آيد كه حاكي از ثابت بودن تقريبي منحني گشتاور در ناحيه نسبتا وسيعي از سرعت دوراني است. ( Fiat Barchetta's 1.8 VVT )

در برخي طراحيها، كورس بازشدن سوپاپ نيز مي‌تواند متناسب با سرعت موتور تغيير كند. در سرعت دوراني زياد، كورس زيادتر سوپاپ جريان تخليه و تنفس را تسريع كرده، و تنفس و تخليه بهتر مي‌شود. البته در سرعت دوراني كم كورس زياد سوپاپ تنفس اثر منفی بركيفيت مخلوط سوخت و هوا داشته و اختلاط آنها را با اشكال مواجه مي‌كند، در نتيجه موجب بروز بدسوزي و كاهش كارآيی و توان مي‌شود. بنابراين كورس جابجايي سوپاپ بايد متناسب با سرعت موتور متغير باشد. .

برای ورود هوا و دو دريچه برای خروج دود، سهولت بيشتری را برای جريان هوا ايجاد كرده و بنابراين برای تنفس و تخليه زحمت كمتری هدر می‌رود يا به عبارت بهتر كار منفی كمتری برای آن صرف خواهد شد. اصطلاح علمی اين موضوع Pumping Lost نام دارد. زيرا در واقع موتور عمل پمپ كردن را انجام می دهد. يعنی دود را به طرف بيرون رانده و مخلوط تازه را به درون می كشد و كاملا مانند يك پمپ عمل می كند و چون كار انجام شده منفی است به آن تلفات پمپی گفته می شود.

از طرفی قرار دادن ۴ سوپاپ در چهار طرف محفظه احتراق شكل كاملا متقارنی را در محفظه احتراق ايجاد كرده و محفظه احتراق به شكل عرقچين يا بخشی از يك كره در می آيد كه بهترين نوع محفظه احتراق می‌باشد. شمع در بالای عرقچين و در مركز آن قرار دارد كه موجب می شود احتراق از يك جای مناسب شروع شده و جبهه شعله تمامی مخلوط سوخت و هوای موجود در محفظه احتراق را بپيمايد. در اينصورت بهترين وضع از نظر احتراق وجود خوهد داشت. مهمترين نتيجه‌ای كه از اين موضوع حاصل می‌شود بهبود وضع احتراق و افزايش بازده حرارتی موتور خواهد بود. زيرا شمع كوتاهترين فاصله را از تمامی نقاط محفظه احتراق دارد و اين فاصله نيز تقريبا به يك اندازه است و باعث می‌شود سرعت احتراق افزايش يافته و مخلوط سوخت و هوا در كمترين زمان ممكن محترق شده و حرارت كافی برای انبساط گاز را فراهم كند. همين امر بازده حرارتی را افزايش داده و مصرف سوخت را كم می كند.

از طرفی همانطوريكه می دانيد آلودگی كه از موتور خارج می‌شود ناشی از احتراق ناقص سوخت است. به عبارت ديگر اگر سوخت فرصت كافی برای محترق شدن را بدست نياورد بصورت نسوخته و ناقص مانند: Co و HC از موتور خارج می شود. در موتوری كه سرعت احتراق در آن زياد باشد، احتراق آن كاملتر بوده و آلودگی كمتری را نيز توليد خواهد كرد.

همچنين اين نوع محفظه احتراق از نظر هندسی نسبت سطح به حجم كمتری داشته و تلفات ناشی از انتقال حرارت در آن كمترين است. بطور خلاصه مزيتهايی كه از اين نوع محفظه احتراق بدست می آيد عبارتند از:

افزايش بازده حجمی و كاهش تلفات پمپی
افزايش بازده حرارتی
افزايش قدرت موتور
كاهش مصرف سوخت ويژه
كاهش آلودگی حاصل از احتراق ناقص سوخت مانند Co , HC
كاهش تلفات حرارتی
...

تمام مزيتهايی كه ذكر شد تنها از ۱۶ سوپاپ و دو ميل بادامك بودن ( DOHC ) موتور بدست می‌آيد. درحاليكه هنوز مزايای VVT و توربوشارژر ناگفته مانده است.

سایت همکلاسی

http://www.maghaleh.net

سیستم های جدید ذخیره سازی انرژی در چرخ طیار

در دهه اخیر، تکنولوژی های جدیدی در زمینه ی ذخیره سازی انرژی به بازار آمده اند .این تکنولوژی ها انتقال سریع انرژی را فراهم می نمایند. این پیشرفت نسبت به باطری های الکتروشیمیایی قدیمی به قدری عجیب و جالب توجه بود که می توان آن را با پیدایش الکترومغناطیس های فوق سرد و یا موتورهای استارت سریع (که با کمک انرژی پنوماتیک یا هیدرولیک ساخته شدند) مقایسه کرد.
اخیرا صنعت شاهد پیدایش مجدد یکی از قدیمی ترین تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی یعنی فلایویل بوده است. چرخ طیار های جدید دارای اشکال متنوعی هستند. از چرخ طیار های کامپوزیتی که برای سرعت های دورانی بسیار بالا مناسب هستند گرفته تا چرخ های فولادی قدیمی که به موتور های دورانی کوپل می گردند.
در این مقاله، ما انواع مختلفی از چرخ طیارها که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند را بررسی می کنیم. علاوه بر آن به برسی باطری های فعال مکانیکی نیز می پردازیم. واحدی که یکی از جالب ترین گونه های چرخ طیارهای نوین و قدیمی می باشد. این سیستم در حالیکه فضایی در حدود ۱۱ فوت مربع را اشغال می کند قادر است توانی برابر ۵۰۰ کیلو وات را منتقل نماید.

● معرفی:
چرخ طیارها نسبت به تکنولوژی های قدیمی ذخیره انرژی دارای برتری های خاصی می باشند .یکی از این برتری ها به ساختار ساده ذخیره انرژی در آنها بر می گردد. یعنی ذخیره انرژی به صورت انرژی جنبشی در یک جرم در حال دوران.
سالها از این ایده برای نرم و یکنواخت کردن حرکت موتورها استفاده می شد. در بیست سال اخیر به تدریج یک منبع جدید انرژی در اختیار طراحان و مخترعان قرار گرفت و طراحان از این منبع جدید در وسایل نقلیه الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره استفاده کردند. این منبع دارای ویژگی های زیر بود:
ایمنی بالا، حجم کم، سازگاری با محیط زیست، پایین بودن هزینه تعمیر و نگه داری و داشتن عمر مفید بالا و قابل پیشبینی.
اخیرا برای کنترل و ثابت نگه داشتن سرعت وقتی که منبع اصلی انرژی به طور متناوب قطع و وصل می شود از چرخ طیار استفاده می گردد. به دلیل نارضایتی مصرف کننده گان از باطری های الکتروشیمیایی و از طرف دیگر به علت پایین بودن هزینه تولید و عمر مفید بالای چرخ طیار اکنون در بسیاری از سیستم ها از این وسیله استفاده می شود.
پس از پیشرفت های پی در پی در زمینه ی الکترونیک قدرت اولین بار از چرخ طیار به عنوان محافظ رادار استفاده شد و امروزه یک ابزار قدرت مند و کم هزینه ،در حجم بالا به بازار تجهیزات انتقال قدرت ارائه می شود.

● چرخ طیار های قدیمی:
پیش از این، تنها کاربرد چرخ طیار، در مجموعه موتور-ژنراتور بود. که در آن چرخ های فولادی به سیستم کوپل می شدند تا در زمان قطع و وصل شدن متناوب نیرو، دوران پایدارو طولانی تری را فراهم کنند. این امر توسط افزایش اینرسی دورانی و افزایش انرژی جنبشی ذخیره شده انجام می گرفت.
افزایش موثر زمان دوران برای چنین سیستم هایی به ندرت از حد یک ثانیه در بار نامی فراتر می رفت.

این مشکل به این علت ایجاد می شد که تنها ۵ درصد انرژی ذخیره شده از چرخ طیار به موتور انتقال می یافت. انتقال بیشتر انرژی موجب کاهش سرعت دورانی و نتیجتا کاهش فرکانس الکتریکی می شد که امری نامطلوب بود.
با وجود اینکه این سیستم ها مانع ضعیف شدن و یا قطع طولانی مدت جریان برق می شدند، ولی تواناییِ تامین برق کافی برای یک فرایندre-closure کامل یا تامین انرژی لازم برای استارت یک ژنراتور را نداشتند.
با اعمال چند تغییر در طرح می توان زمان انتقال قدرت را در سیستم نشان داده شده در شکل یک افزایش داد. تحت تمامی بارها، کاهش فرکانس و ولتاژ و همچنسن کاهش سرعت دورانی ژنراتور نامطلوب می باشد.
با اضافه کردن یک یکسو کننده بعد از ژنراتور، سیستم این قابلیت را پیدا می کند تا ۷۵ درصد انرژی چرخ طیار را منتقل کند. پس از آن جریان DC باید ***** شده و مجددا به جریان AC با فرکانسی برابر با ۶۰ هرتز تبدیل شود. افزودن یک محرک چند سرعته به سیستم این امکان را به ما میدهد تا بتوانیم از سرعت های دورانی پایین، اینرسی زیادی را به دست بیاوریم و در نتیجه به موتور کوچک تری برای تامین این منبع انرژی نیاز باشد.
افزایش موثر در مدت زمان حرکت که توسط سیستم بهبود یافته چرخ طیار ایجاد می شود، حفاظت بهتری را نسبت به نوع قدیمی فراهم می آورد. اما این افزایش در مدت زمان حرکت لزوما هزینه بر هم خواهد بود. در ضمن به تجهیزات و فضای بیشتری نیز نیاز دارد.
نمونه های قدیمی چرخ طیار نیز نسبت به تنواع مدرن خود دارای مزایایی می باشند. در این چرخ طیار ها از فولاد استفاده می شد. ماده ای که به سهولت قابل دسترسی است و به راحتی می توان شرایط مکانیکی آن را پیشبینی کرد. فولاد این امکان را برای طراحان فراهم می آورد تا علاوه بر ملاحظات مالی، شرایط ایمنی را نیز به خوبی تحت کنترل داشته باشند.
به دلیل اینکه چرخ طیار های فولادی نسبت به انواع کامپوزیتی دارای وزن بیشتر و همچنین مقاومت بالاتری هستند، باید در سرعت های دورانی نسبتا پایینی کار کنند. این ویژگی باعث می شود که برای چرخ طیار های فولادی بتوان از یاتاقان های مدل قدیمی استفاده کرد.
اما یکی از معایب چرخ طیار های فولادی این است که آنها نسبت به چرخ های کامپوزیتی جدید، انرژی و قدرت پایین تری دارند. چرخ طیار های قدیمی معمولای در هوا کار می کنند. که این مسئله باعث می شود تا استهلاک بالایی داشته باشند و همچنین هنگام فعالیت صدای بیشتری تولید کنند. علاوه براین، یک سیستم چرخ طیار خارجی نیاز به چندین مجموعه یاتاقان دارد. که این مسئله خود باعث می شود که قابلیت اعتماد کل مجموعه پایین آمده و هزینه تولید آن بالا برود.

مزایا چرخ طیار های قدیمی:

▪ جنس فولادی- ایمن قابل پیشبینی

▪ سرعت های دورانی پایین که باعث ساده شدن طراحی می شود.

▪ مواد اولیه ارزان قیمت باعث کاهش هزینه تمام شده می گردد.

معایب:
▪ انرژی و قدرت پایین

▪ نیاز به چندین مجموعه یاتاقان

▪ استهلاک آیرودینامیکی و صدای بیشتر

چرخ طیار های سرعت بالا:
در راستای تلاش برای رسیدن به انرژی و قدرت بالاتر و بهره گیری از مواد کامپوزیتی جدید و تکنولوژی های الکترونیک قدرت، طراحان موفق به تولید چرخ طیار های فشرده شدند. که دارای قابلیت کار در سرعت های خطی بسیار بالا می باشند. از این چرخ طیار های نوین در وسایل الکتریکی و هیبرید الکتریکی و همچنین در تجهیزات کنترل سرعت ماهواره ها استفاده می شود. مطلبی که در کاربرد های فوق حائز اهمیت است این است که بیشترین مقدار ممکن انرژی ذخیره و منتقل گردد همچنین کمترین وزن و فضای ممکنه اشغال شود.
از آنجا که انرژی ذخیره شده در داخل چرخ طیار با مربع سرعت دورانی آن رابطه مستقیم دارد، برای افزایش انرژی ذخیره شده در چرخ طیار باید سرعت دورانی آن را افزایش داد. البته واضح است که تمامی طرح ها دارای محدودیت هایی در سرعت می باشند. منشاء این مشکل، به وجود آمدن تنش در چرخ بر اثر نیرو ها و اینرسی های دورانی می باشد.
چرخ های کامپوزیتی دارای وزن کمتری می باشند. بنابراین در یک سرعت دورانی خاص تنش های کمتری در آنها ایجاد می شود. علاوه براین مواد کامپوزیتی جدید اغلب مقاوم تر از مواد مهندسی قدیمی می باشند. در مقایسه با چرخ طیار های قدیمی این وزن کمتر و مقاومت بالاترِ چرخ طیار های کامپوزیتی، قابلیت دوران در سرعت های بسیار بالا را نیز فراهم میکند.
برای یک هندسه خاص ،چگالی انرژی یک چرخ طیار (انرژیِ واحد جرم)، با نسبت مقاومت ماده به چگالی وزنی آن رابطه مستقیم دارد. این نسبت مقاومت مخصوص نامیده می شود.
پیشرفت های اخیر در تکنولوژی مواد کامپوزیتی، باعث دستیابی به موادی با مقاومت مخصوص بسیار بالا شده است. که حتی با بهترین فلزات مهندسی قابل مقایسه نمی باشند. نتیجه تحقیقات مداوم در این زمینه منجر به تولید چرخ طیار هایی با سرعت دورانی بیش از صد هزار دور در دقیقه و سرعت خطی بیش از ۱۰۰۰ متر در ثانیه شد.
پیشرفت های باورنکردنی حاصل شده توسط مواد کامپوزیتی جدید لزوما هزینه بر هم بوده است. برای سرعت های دورانی بسیار بالا که در ذخیره سازی انرژی های جنبشی خاص به کار برده می شوند، دیگر نمی توان از یاتاقان های مکانیکی سابق استفاده کرد. به جای آن اغلب سیستم های جدید از یاتاقان های مغناطیسی استفاده می کنند.
در این نو آوری جدید برای تعلیق موتور از نیروی مغناطیسی استفاده می شود که مشکل اصطکاک را به طور کامل حل کرده است. اما متاسفانه به دلیل وجود استهلاک بالای آیرودینامیکی در سرعت های فوق، این چرخ طیار ها باید در خلاء کار کنند. این مسئله مشکل جدیدی را ایجاد می کند. گرمای تولید شده توسط الکترو مغناطیس های موتور و یاتاقان را در خلاء نمی توان به راحتی دفع کرد. علاوه براین، یاتاقان های مغناطیسی فعال ذاتا ناپایدار می باشند و برای کنترل تعلیق نیاز به کامپیوتر های پیچیده دارند.

ژنراتور این سیستم ها معمولا یک طرح فیلد دورانی می باشد که دارای یک فیلد مغناطیسی نیز می باشد. مغناطیس های دائمی این فیلد مغناطیسی، بطور نسبی به زمین اتصال داده شده اند ( ارث شده اند).
از آنجاییکه قدرت این مغناطیس ها بسیار کمتر از انواع مربوط به چرخ طیار های کامپوزیتی می باشد آنها باید با سرعت بسیار کمتری بچرخند. به عبارت دیگر آنها باید به توپی چرخ بسیار نزدیک باشند. که این مسئله باعث کم شدن چگالی انرژی ژنراتور می شود. یک گزینه این است که آنها را در شعاع های بیرونی چرخ سوار کنیم. این عوامل نهایتا طراح را وادار به انتخاب یکی از این دو راه حل می کند: یا سرعت دیگری برای ماشین درنظر بگیرد .یا محدوده طراحی را به مرزهای تنش مجاز نزدیک تر کند که بدین ترتیب از ایمنی سیستم کاسته می شود.
مانند چرخ طیار های قدیمی که به مجموعه موتور ژنراتور کوپل می شدند، این سیستم ها هم دارای تجهیزات الکترونیکی مثل یکسو کننده، ***** و مبدل می باشند تا بتوانند درصد بالایی از انرژی ذخیره شده را منتقل کنند.
سیستم حاصل یک باطری مکانیکی فشرده و سبک می باشد که به تعمیر و نگه داری کمی نیاز دارد، حساسیت آن به دمای محیط کم است و تخلیه الکتریکی چندگانه خللی در کار آن وارد نمی کند.
برای جلوگیری از صدمات جانبی ناشی از شکست در فلایویل به یک سری محدود کننده و محافظ نیاز داریم. شکست ممکن است بر اثر عوامل مختلفی روی دهد، مانند رشد ترکی که توسط تولید کننده کشف نشده، در داخل قطعه، ضرابات و نیرو های ناگهانی در محیط عملکردو یا از کار افتادن یاتاقان های مغناطیسی. هزینه ها و پیچیدگی فراهم کردن حفاظ مناسب از قدرت رقابت این تکنولوژی می کاهد.

▪ مزایا:
۱) فشردگی و حجم کم ۲) کارایی بالا
۳) تعمیر و نگه داری کم و ناچیز
۴) عدم وجود صدا و نویز

▪ معایب:
۱) ملاحظات ایمنی
۲) هزینه بالای مواد اولیه
۳) قیمت بالای یاتاقان های مغناطیسی

● یکی از بهترین هاCleanSource
احتیاجات بازار تجهیزات قدرت با بازار وسایل الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره ها متفاوت است. این مطلب شرکت active power را بر آن داشت که به دنبال طرح هایی باشد که بتواند علاوه بر کیفیت کارکرد بالا قیمت رقابتی نیز داشته باشد.چرخ طیار ها و باطری های مکانیکیِگروه CleanSource نتیجه این تلاش است.
با تمرکز کردن بر روی احتیاجات بازار کیفیت قدرت (چیزی که نهایتا به چگالی بالای انرژی منتهی می شود)، شرکت active power هم اکنون در حال عرضه محصولی است که قابلیت رقابت با بهترین انواع باطری های الکتروشیمیایی را داراست. این شرکت از مواد اولیه با تکنولوژی پایین در طرح هایی با تکنولوژی بالا استفاده نموده است تا بتواند از مزایای سیستم های چرخ طیار قدیمی و جدید استفاده کند .(بدون اینکه معایب آنها را در طرح وارد کرده باشد).
سیستم چرخ طیار گروه CleanSource یک مجموعه موتور- ژنراتور-چرخ طیار است که علاوه تراک انرژی دارای قیمت مناسب و ایمنی بالا نیز می باشد.
ـ احتیاجات صنعت کیفیت قدرت به دو دسته عمده تقسیم می شود:
۱) زمان کافی برای راه انداختن بار تا زمانیکه ژنراتور از حالت استند بای به حرکت در آید.( تقریبا ۱۰ تا ۴۵ ثانیه)
۲) زمان کافی برای کنترل نیرو در زمان وقوع رخ داد ها ی خارج از برنامه.(تقریبا ۵ ثانیه)
طرح های CleanSource حداکثر بازده ظرفیت طبیعی چرخ طیار را گرفته و در زمان کوتاه و با استفاده از فضای کم بیشترین قدرت را تولید می کند. با طرح چنین سیستمی میتوان قدرت مورد استفاده را با رنج وسیعی از سرعت ها منتقل کرد.
با طراحی محصولی برای کاربردهایی که نیاز به انتقال نیرو در زمان کوتاه دارند، سیستم آنچه را که مورد نیاز است با کمترین هزینه منتقل می کند. همانطور که در مثال زیر نشان داده شده است، منحنی قدرت برای یک محصول تک چرخه CS۳۰۰ رسم شده است. هرچه مدت زمان دوران کمتری مدنظر باشد، قابلیت های قدرت ثابت بالاتر می روند.
قدرت بالا و تلفات پایین در سیستم های CleanSource، نتیجه بکارگیری یک تکنولوژی خاص در ژنراتور ،محفظه خلاء و ترکیبی از یاتاقان های سنتی و مغناطیسی می باشد. طراحی منحصر به فرد ژنراتور از تلفات جریان گردابی می کاهد و امکان کنترل کامل ولتاژ را در رنج سرعت ماشین فراهم می کند.
خلاء نسبی باعث کاهش تلفات و صداهای آیرودینامیکی می گردد و سیستم تعلیق مغناطیسی موجب کاهش تلفات تکیه گاهی و افزایش عمر مفید سیستم می شود.
به عنوان مثال تلفات استندبای یک واحد ۲۴۰ کیلو واتی active power، زیر ۲ کیلو وات می باشد و بازدهی حالت استند بای آن بسیار بیشتر از باطری های الکترو شیمیایی قدیمی است.
پاراگراف های اول دوم و سوم صفحه سه متن اصلی به علت عدم ارتباط با مبحث چرخ طیار ترجمه نشدند در این پاراگراف ها به تشریح یکی از طرح های شرکت CleanSource برای حفاظت و بالا بردن ایمنی سیستم در مقابل شکست در سرعت های دورانی بالا پرداخته شده است.
سیستم ذخیره سازی انرژی در چرخ طیار CleanSource بسیار ایمن، آرام و قابل پیش بینی می باشد. این سیستم ها برای دوره های طولانی و کار در شرایط بحرانی طراحی شده اند. و در این شرایط نسبت به انواع باطری های الکتروشیمیایی بیسار بهتر کار می کنند. از نظر هزینه، اندازه و کارایی بهترین رقیب برای باطری های الکتروشیمیایی هستند.
اخیرا این محصول در رنج های متنوع انتقال قدرت در دسترس است ( تا ۲۴۰ کیلو وات برای هر چرخ). تکنولوژی active power را می توان برای سیستم های عظیم تر نیز مورد استفاده قرار داد. سیستم های کنونی را می توان به صورت ردیف های دلخواهی از واحد های موازی کنار هم قرار داد تا انواع مختلف شیوه های ذخیره سازی انرژی را امکان پذیر ساخت.

▪ مزایا:
۱) ایمنی
۲) قابل پیشبینی بودن
۳) تعمیر و نگه داری جزئی
۴) سرعت دورانی پایین
۵) هزینه کم
۶) فشردگی
۷) کارایی بالا
۸) بدون صدا

▪ کاربردها:
شرکت active power برای سیستم های چرخ طیار خود سه بازار هدف در نظر گرفته است:
۱) انتقال قدرت مداوم و پیوسته
۲) بهبود کیفیت قدرت
۳) جداسازی باطری و جایگزینی

▪ انتقال قدرت پیوسته:
به علت محدودیت های محیطی، مسائل تعمیر و نگه داری و فضای محدود ،در بسیاری از مواقع کاربران تمایل دارند که نیازی به استفاده از باطری های الکتروشیمیایی در سیستم نباشد. اگر سیستم شامل یک موتور-ژنراتور استند بای جهت حفاظت باشد، بهترین گزینه برای راه اندازی و همزمان کردن مجموعه ژنراتور، استفاده از سیستم ذخیره سازی انرژی چرخ طیار است.

▪ بهبود کیفیت قدرت:
به خاطر این عارضه که اغلب رویدادهای مضر برای کیفیت قدرت دارای مدت زمانی در حدود چند ثانیه می باشند، برخی کاربران این فرصت را پیدا می کنند تا با استفاده از چرخ طیار و با صرف حداقل فضا و هزینه با این مشکلات مقابله کنند وکیفیت خروجی خود را بالا ببرند. از جمله کاربرد های ایده آل سیستم های چرخ طیار قدرت بالا می توان به سایت های پردازش تولید یا سایت های تولید انبوه اشاره کرد. نیاز به فضای زیاد و هزینه های بالای چرخ طیار های قدیمی، از بسیاری قبل، این گروه های تولیدی دچار مشکل می ساخته است.

▪ جداسازی باطری و جایگزینی:
یکی از عوامل تعیین کننده عمر باطری های الکتروشیمیایی تعداد دفعات دشارژ شدن سلول ها می باشد. عمر باطری با تعداد دفعات دشارژ شدن آن نسبت عکس دارد. یک باطری مکانیکی یا یک چرخ طیار، وسیله بسیار موثری برای حفاظت از باطری های شیمیایی می باشد که دارای حجم کوچک و دوام بالایی نیز هست. چرخ طیار نه تنها می توانند رویداد ها وحوادث مضر برای کیفیت قدرت را کنترل کند بلکه در زمان اورهال یا شارژ مجدد باطری های شیمیایی می تواند به عنوان یک منبع جریان dc جایگزین عمل کند.

● نتیجه گیری:
به خاطر ضعف ها و کاستی های باطری های الکتروشیمیایی ما به یک جایگزین با قیمت مناسب نیاز داریم. این جایگزین هم از لحاظ هزینه مناسب باشد و هم کم حجم بوده و عمر مفید بالایی داشته باشد. و علاوه بر آن نیاز به تعمیر و نگه داری در آن اندک باشد. شرکت Active Power با تمرکز بر روی صنعت کیفیت قدرت، توانسته است با استفاده از مواد اولیه قدیمی اقدام به تولید باطری های مکانیکی کم هزینه و ایمن بنماید.
در مواردی که نیاز به انتقال توان های بالا در مدت زمان کوتاه می باشد سیستم طراحی شده توسط شرکت CleanSource جایگزینی مناسب و با دوام برای تکنولوژی های قدیمی ذخیره انرژی خواهد بود.

مدل سينماتيكي و تحليل در مكانيزم تيغه دستگاه برش كاغذ

چکیده :

مدل سینماتیک وتحلیل درمکانیزم تیغه دستگاه برش کاغذ:

دراین مقاله هدف ارائه یک مدل سینماتیک مناسب برای مکانیزیم پیچیده برش کاغذ می باشد . به طور کلی روال معمول درتحلیل مکانیزمها بدینگونه است که تلاش میشود حلقه های بسته حاصل از اهرمها را تشکیل داد تا امکان محاسبات فراهم گردد. دراین مقاله نشان داده شده است که استفاده از حلقه های کمکی موجب حفظ شدن درجه آزادی مکانیزیم شده ت احل دستگاه معادلات غیر خطی را ممکن سازد . مقادیر بدست آمده از حل معادلات،کاملاً با نتایج تجربی مطابقت داشته است که اطمینان از صحت مدل سینماتیکی اختیار شده را حاصل می کند و اکنون می توان بهینه سازی مکانیزیم را درچارچوب محدودیتهای تکنولوژی فراهم آورد. این نتایج برا ی ساخت وتولید دستگاه برش کاغذ مورد استفاده قرارگرفته است ونکته اساسی در تکنولوژی ساخت این ماشین می باشد.

واژه های کلیدی: مکانیزیم شش میله ای – مدل سینماتیکی- حلقه بسته

مقـدمـه:

درساخت وتولید مکانیزمها ویا بطور کلی دستگاههای مکانیکی ،روال بدین صورت است که ایده اولیه را به صورت یک مدل که از لحاظ ساخت آسان باشد،تهیه می کنند.آنگاه از روی آن مدل سینماتیکی رافراهم نموده ومحاسبات مهندسی از جنبه های مختلف انجام می دهند سپس با منظور کردن مشکلات ومحدودیتهای تکنولوژی ساخت وبا رسیدن به اهداف طرح برای بهینه سازی مکانیزیم تلاش می شود.

دراین مقاله مکانیزیم شش میله ای دستگاه برش کاغذ با دهانه 115 سانتی متر مورد مطالعه قرار گرفته است قابل ذکر است که هرگونه تلرانس و لقی مجاز که نادیده گرفته شود، مستقیماً در محاسبات تأثیر کرده وعملکرد مکانیزیم را مختل می کند . شش جزء تشکیل دهنده مکانیزیم شامل لنگ، شاتون،حامل تیغه برش، دو لغزنده وبدنه دستگاه می باشد.

عملـکـرد وپیچیدگیهای مـکـانیـزیـم:

عملکرد مکانیریم برش بگونه ای تنظیم می شود که حرکت بطور مورب آغاز و درانتهای مسیر به حالت افقی درمی آید وسرعت قبل از تماس با بدنه به صفر می رسد . حرکت ورودی به این مکانیزیم از طریق الکتروموتور، دو قطعه چرخ طیار،گیربکس حلزونی وکلاچ هیدورلیکی تامین می شود.

این مکانیزیم هم از جهت طراحی وهم ازجهت ساخت دارای پیچیدگی هایی می باشد یکی از پیچیدگیهای این مکانیزمفعضو حامل تیغه برش می باشد. این عضو که شکل خاصی دارد ،دارای دو شیار غیر موازی می باشد که لغزنده ها دردرون این دو شیار قرارمی گیرند . برخلاف مکانیزمهای معمول که لغزنده ای درشیاری ثابت حرکت میکند،دراین مکانیزیم لغزنده ها ثابت وشیارها متحرک می باشند. همچنین امتداد شیارها درلحظه با تغییر زاویه حامل تیغه عوض می شود این عامل وعوامل دیگری چون تنظیم پذیربودن محل لغزنده ها وطول شاتون وباعث تعدد وپیچیده شدن پارمترهای دخیل در مکانیزیم برش شده که این امر،طراحی،تحلیل وساخت مکانیزیم برش را مشکل می کند. حامل تیغه برش و ابعاد و زوایای مهم آن نشان داده شده است.

مـدل سینماتیکــی:

مدل که برای مکانیزیم مورد نظر پس از چند بار سعی وخطا بدست آمده، دراین مدل لنگ عضو شماره 2 شاتون شماره 3، حامل تیغه عضو شماره 4، لغزنده سمت چپ عضو شماره 5،لغزنده سمت راست عضو شماره 6 وبدنه دستگاه عضو شماره 1 درنظرگرفته شده است. 8 بردار بر روی این مدل تعریف شده است که این هشت بردار دو حلقه بسته برداری را تشکیل می دهند. بدست آوردن مدل مناسب وانتخاب موقعیت بردارها ازنکات ویژه این مقاله می باشد . زیرا درجه آزادی مکانیزیم کاملاً بدان بستگی داردو درغیر اینصورت تحلیل مکانیزیم غیر ممکن شده ویا به درستی انجام نخواهند شد.

تحلیل سینماتیکـی:

تحلیل سینماتیکی شامل استخراج معادلات مشخص کننده تغییر مکان،سرعت وشتاب هر یک از اجزاء مکانیزیم وسپس حل آنها وبدست آوردن منحنی های مربوطه می باشد.

تحلیل سینماتیکی شامل سه بخش زیرمی شود:

الف) تحلیل موقعیت ب) تحلیل سرعت ج) تحلیل شتاب

روش کاربدین شکل است که معادلات برداری حاصل از حلقه های بسته برداری ،تبدیل به معادلات اسکالر شده وسپس دستگاه معادلات اسکالر رابه وسیله کامپیوتر حل کرده ومجهولات موقعیت درحالت مختلف رابدست می آوریم . سپس با مشتق گرفتن دوباره ازمعادلات سرعت،وجایگذاری عبارات معادلات درآن،روابط مربوط به شتاب اجزاء مکانیزیم بدست آمده وبا حل آنها می توان مقادیر مجهولات شتاب رابه دست آورد.

محاسبات:

با استفاده از روش نیوتون رافسون برای حل دستگاه معادلات غیر خطی، برنامه ای برای حل معادلات تعیین مکان،سرعت وشتاب نوشته شده است.

دراین برنامه ابتدا مقادیر ثابت بردارهای انتخابی وارد می شود . سپس باید برای مجهولات ،مقادیر اولیه ای راحدس زد. بعد ازاین مرحله باید زاویه دوران لنگ را وارد کرد. برنامه،معادلات تغییر مکان را حل کرده و مجهولات را پیدا می کند با وارد کردن سرعت زاویه ای لنگ وحدس زدن مقادیری برای مجهولات سرعت،برنامه ،معادلات تعیین سرعت را حل کرده ومجهولات سرعت را می یابد. سپس با وارد کردن شتاب زاویه ای لنگ وحدسهای اولیه ای برای مجهولات شتاب، برنامه معادلات تعیین شتاب را حل کرده و مجهولات شتاب رابدست می آورد.

با حل معادلات تغییر مکان، سرعت وشتاب توسط کامپیوتر ،می توان برای زوایای مختلف دوران لنگ ،مقادیر مکان،سرعت وشتاب را بدست آورد وسپس منحنیهای تغییر مکان، تغییر سرعت وتغییر شتاب رابرحسب تغییرات زاویه لنگ رسم کرد.

به دو طریق ازصحت نتایج اطمینان حاصل شد . روش اول شبیه ساری سه بعدی مکانیزم با نرم افزار بود که نتایج حاصل از شبیه سازی به خوبی با نتایج محاسبات تطابق داشتworking Model 3D) )روش دوم اندازه گیری تجربی بود که حاکی ازتطابق کامل محاسبات با نتایج تجربی بود.

نتیجه گیری :

دراین مقاله هدف ارائه یک مدل سینماتیکی مناسب برای مکانیزیم پیچیده برش کاغذ و همچنین استخراج معادلات سینماتیکی حاکم برآن جهت انجام تحلیل بود.

مقادیر بدست آمده ازحل معادلات کاملاً با نتایج تجربی مطابقت داشته است که اطمینان از صحت مدل سینماتیکی اختیار شده را می رساند واکنون می توان بهینه سازی مکانیزم را در چارچوب محدودیت های تکنولوژی فراهم آورد . این نتایج برای ساخت وتولید دستگاه برش کاغذ مورد استفاده قرارگرفته است ونکته اساسی در تکنولوژی ساخت این ماشین می باشد.

نرم افزار SimMechanics

نرم افزار SimMechanics محصول شرکت MathWorks است که به منظور تحلیل و مدلسازی سیستم های دینامیکی – مکانیکی طرّاحی شده است . تا به حال دو نسخه از این نرم افزار ارائه شده که همراه با نرم افزار MATLAB و به عنوان یکی از ماژول های آن در بسته نرم افزاری مزبور در تمام دنیا به فروش رسیده است . از ویژگی های بسیار جالب این نرم افزار توانایی آن در برقراری ارتبـــاط ســــاده و آســان آن با دیگــــر ماژول های MATLAB مانند Simulink, Virtual Reality Toolbox , Control Toolbox است . مدلسازی و تحلیل سیستم های دینامیکی در این نرم افزار در 4 محیط آنالیز گوناگون انجام می شود :

1. Forward Dynamics Mods : دراین مود تحلیلی موقعیّت ها و سرعت های اجرای سیستم در هر timestep با داشتن مقادیر اوّلیّه سرعت و مکان آنها و نیروهای اعمال شده به سیستم محاسبه می شوند .این مود برای شبیه سازی رفتار سیستم ها متناسب است .

2. Inverse Dynamics Mode : در این مود تحلیلی نیروی لازم برای ایجاد یک سرعت مشخّص در هر یک از اجزای سیستم محاسبه می گردد . از این مود برای شبیه سازی سیستم های حلقه باز با مدل های مشتمل بر سرعت در همه درجات آزادی و همه اجزای ماشین استفاده می شود .

3. Kinematics Mode : در این مود تحلیلی نیز مانند مود inverse dynamics نیروی لازم برای ایجاد یک سرعت خاص در بخش های مختلف سیستم محاسبه می شود با این تفاوت که مدل ها دراین مود بصــورت حلقه بسته می شوند .

4. Trimming Mode : در این محیط می توان برای سیستم یک حل حالت پایدار ( steady-state) پیدا کرد . چارت آنالیز در این نرم افزار به صورت شکل (1) می باشد .

maghaleh.net

عمل مدلسازی دراین نرم افزاربه کمک بلوک هایی(Blocks) انجام می شود که به صورت کتابخانه ای نسبتاً مفصل ازبلوک های پیش ساخته درداخل آن قرارداده شده است (هرچند که امکان تعریف بلوک های جدید متناسب با نیازهای کاربرنیز ازقابلیت های بسیارحائزاهمیت در این نرم افزارمی باشد.) کاربردرابتدا می بایست بلوک های معرفی کننده ی قسمت های مختلف سیستم دینامیکی را از کتابخانه بلوک های نرم افزارانتخاب و درج نماید . سپس آنها را به ترتیب مناسب به یکدیگر وصل کرده، پارامترهای مورد نیازهر بلوک را با توجه به مشخصات مسأله تنظیم کند. دراین مرحله مدل توپولوژیکی از سیستم بدست خواهد آمد که به طورصحیح رفتاردینامیکی سیستم را شبیه سازی می کند. درگام بعدی به منظور اعمال نیرو وگشتاورهای خارجی بعنوان منابع تحریک سیستم از بلوک های ویژه ای که به همین منظور درکتابخانه نرم افزارتعبیه شده است استفاده می شود. ازآنجا که هدف نهایی ازانجام یک شبیه سازی دریافت پارامترهای مدنظرطراح می باشد لذا استفاده ازابزارهای اندازه گیری کمیت های دلخواه قسمت بعدی کارمدل سازی را تشکیل می دهد. در خاتمه انجام شبیه سازی ومشاهده نتایج حاصل ازآن وتفسیراین نتایج براساس درک وبینش مهندسی کاربرگامهای نهایی دراستفاده ازاین نرم افزارمی باشد.

از قابلیت های منحصربفرد این نرم افزارتشابه ساختاری آن با بسته نرم افزاری قدرتمند Simuechanics همچنین می تواند به کمک جعبه ابزار واقعیت مجازی (Virtual Reality Toolbox) موجود درMATLAB رفتار سیستم را چه در حین ساخت مدل و چه درحین شبیه سازی آن به صورت گرافیکی نمایش دهد. حتی می توان عمل متحرک سازی ومشاهده رفتار سیستم به صورت انیمیشن را بصورت نسبتاً قابل قبولی درمحیطMATLAB انجام داد که علاوه برسادگی از سرعت بیشتری نیز نسبت به جعبه ابزار واقعیّت مجازی برخودار می باشد . هرچند که کیفیّت و وضوح تصاویر در این جعبه ابزار و نیز امکانات بصری متنوّع موجود در آن نمایش ماشین را جذّاب تر و ملموس تر می نماید .

یکی از ویژگیهایی که این نرم افزار را از نرم افزار Simulink متمایز می سازد آن است که این نرم افزار با گرفتن مدل فیزیکی سیستم از کاربر به طور اتوماتیک فاز مدلسازی ریاضی را انجام می دهد در حالیکه Simulink نیازمند انجام فاز مدلسازی ریاضی توسّط کاربر است .

هرچند که کار با این نرم افزار بسیار ساده است ولی دانستن نکات پایه ای در دینامیک و بخصوص نحوه ی فرمول بندی مسائل دینامیک ماشین و مکانیزم ها جهت استفاده از این نرم افزار مفید می باشد .

© کپی رایت توسط .:مقاله نت.: بزرگترين بانك مقالات دانشجويي کلیه حقوق مادی و معنوی مربوط و متعلق به این سایت و گردآورندگان و نويسندگان مقالات است.)
برداشت مقالات فقط با ذکر منبع امکان پذیر است.

عملیات لیزرپينينگ وتاثیر آن در بهبود خواص مکانیکی فلزات

تهيه و تنظيم : عرفان خسرويان

با گذشت شش دهه ، شات پينينگ (Shot peening:sp) ، زيادترين استفاده و بيشترين اثر را در ايجاد تنش هاي پسماند در سطح فلزات ، به منظور بهبود عملکرد خستگي داشته است .
Shot Peening نسبتاً ارزان بوده و تجهيزات آن بسيار قدرتمند است بعلاوه مي تواند براي ناحيه هاي بزرگ يا کوچک مورد استفاده قرار گيرد اما عمليات Sp محدوديت هايي دارد .
در تعيين تنش هاي پسماند توليد شده ، فرآيندSp تا حدودي نيمه مقداري (Semi – quantitative ) بوده و به نوار يا اندازه گير فلزي ( مدل اندازه گير آلمن ) جهت تعيين شدت Sp وابسته است . اول آنکه در اين اندازه گيري ها ، ضمانتي نيست که شدت Sp درسراسر اجزاي پينينگ شده يکنواخت باشد .
دوم آنکه : عمق تنش هاي پسماند فشاري محدود است و معمولاً از mm 25 . 0 در فلزات نرم مانند آلياژهاي آلومينيم بيشتر نيست و در فلزات سخت تر کمتر است .
سوم آنکه : عمليات پينينگ ، زبري سطح را نتيجه مي دهد ( بويژه در فلزات نرمي مانند آلومينيم ) اين زبري لازم است که در فرآيند هايي که با سايش همراه است در اثر لايه هاي فشاري برطرف شود .
تکنولوژي فرآيند جديدي بنام فرآيند شوک ليزر (Laser Shock Processing :Lsp) معروف به ليزر پينينگ
(Laser Peening : LP) مي تواند تنش هاي پسماند با عمق بيشتري در سطح فلزات ايجاد کند.
اين کار بوسيله توان بالاي (High – Power , Q-Switched ) پالس ليزر Pulse ) (Laser انجام مي شود . توانايي باريکه پالس ليزر در توليد امواج شوک براي اولين بار نزديک به سال 1960 کشف گرديد.
مطالعات بعدي شرايط را براي افزايش دامنه امواج تنش فراهم کرد وامکان تغيير شکل پلاستيک در سطح هدف فلز را ايجاد کرد
ليزر پينينگ براي اولين بار در آزمايشگاه Battelle در حدود 1965 انجام شد . اما به علت قابليت اطمينان کم ، نياز به سرعت باز خورد بالا و توان متوسط بالاي ليزر تجاري نشد . پس از آن هيچگونه اطلاع رساني علمي درباره ليزر پينينگ نبود تا اولين کاربرد تجاري ليزر پينينگ در سال 1997 در مورد بهبود آسيب ماده خارجي ، روي لبه جلو تيغه پروانه براي توربو موتور يک هواپيماي نظامي مطرح شد . توانايي هاي ليزر پينينگ در چند سال گذشته رشد فوق العاده اي کرده است . آخرين پيشرفتهاي چشمگير درجهت تجاري نمودن تکنولوژي ليزر پينينگ شامل همکاري منحصر به فرد ، شرکت بهبود فلزات (Metal Improvement Company : MIC ) ، آزمايشگاه ملي ليورمورلارنس(Lawrence Livermore National Laboratory : LLNL ) ودانشگاه کاليفرنيا (UC.Davis ) به ترتيب زمان است MIC. ، جهت ايجاد شرکت تحقيقاتي (CRADA) با LLNL طي قرار دادي سرمايه گذاري کرد . CRADA ، بروي کاربرد تغيير شکل سطح فلز با استفاد از تکنولوژي ليزر در حالت جامد متمرکز شد ، البته اينروش براي اولين بار در صنايع نظامي بکار برده شده بود .
توسعه موفقيت آميز ليزر پينينگ منجر به تجاري شدن آن توسط MIC گرديد . LLNL تکنولوژي ليزر را بهبود بخشيد و منبع پالس ليزر را قابل اطمينان ساخت و سرعت تکرار ليزر را تا 10 برابر سريعتر از گذشته قابل دسترس نمود . اين افزايش در سرعت باز خورد (Repetition rate ) زمان مورد نياز عمليات ليزر پينينگ کاهش مي دهد و در نتيجه بازدهي کار افزايش مي يابد و هزينه مورد نياز کاهش مي يابد .
يک گروه در دانشگاه کاليفرنيا روش هاي پيشرفته اندازه گيري تنش هاي پسماند را گسترش داد و نيز اين روش را در دانستن پارامترهاي گوناگون ليزر پينينگ بکار گرفت . دانشگاه کاليفرنيا تستهاي مکانيکي و توصيفات ساختار ميکروسکوپي را بهبود داد و مدلهاي ساختاري را براي رسيدن به پيشرفتهاي بيشتر ايجاد کرد .
در مه 2002MIC , توليد سيستم هاي ليزر پينينگ را با ايجاد کارخانه اي مشترک با LLNL آغاز کرد . اين کارخانه در طول 8 ماه ساخته شد. پس از آن MIC قرار دادي را از يک سازمان هوا فضايي (OEM) جهت عمليات ليزر پينينگ روي اجزاء دوارتيتانيومي بحراني يک توربوموتور تجاري دريافت کرد .
پس از چهار ماه از شروع به کار گروه ، سيستم ليزر پينينگ براي کاربرد 24 ساعته در 5 روز از هفته آماده شد.
اين ليزر داراي قدرت آتش جاري بالاست که براي بيش از 000/100مرتبه در روز تنظيم شده است . در مجموع سيستم ليزر پينينگ ثابت کرده که قوي و قابل اطمينان در مواجه با نيازهاي صنايع موتورهاي توربيني است و نيز FAA ( آژانس فدرال هوايي ايالات متحده ) نيز آن را قانوني نموده است .
در اواسط سال 2002 ، با توجه به نتايج درخشان گروه در اولين سيستم ليزر پينينگ ، OEM به آنها جهت عمليات ليزر پينينگ ديگر اجزاء دوارتيتانيومي در توربوموتورها سفارش داد و MIC براي توليد سه سيستم ليزر پينينگ ديگر ماموريت يافت . دو سيستم ليزر پينينگ با کاربرد توان بالا در مارس 2003 با موفقيت ساخته شد و سيستم ديگر براي ساخت تا سپتامبر 2003 زمانبندي گرديد .
پس از آن هر روز کاربردهاي بيشتر عمليات ليزر پينينگ در بهبود خواص فلز و خستگي آشکارتر مي شود .
ليزرشوک پينينگ که معمولاً به ليزر پينينگ معروف است ، مي تواند عمقي حدود mm 1 و لايه تنش هاي پسماند فشاري در آلياژ آلومينيم تجاري ايجاد کند که بطور مهمي خستگي را بهبود مي دهد به علاوه ليزر پينينگ نشان مي دهد که بطور مهمي در سختي سطح و بهبود خواص مکانيکي برخي از قطعات فلزي تجاري در دسترس موثر است مانند: فولاد کربن دار ، فولادهاي زنگ نزن و چدن ها ، آلياژهاي آلومينيم و تيتانيوم و سوپر آلياژهاي نيکل. با اين حال انجام اين عمليات نياز به بررسي و تحقيق بيشتري دارد . اولين تحقيقات توسط يک گروه آمريکايي بروي فيزيک ليزر ، توليد شوک موج و تحقيق روي کاربرد فرآيند در دهه 70 انجام شد . اين فعاليت ها بعدها توسط يک گروه فرانسوي نيز پيگيري گرديد . هدف هر دو گروه نظام مند کردن تحقيقات مهندسي و آناليز راهي براي استفاده از اين روش در خستگي و تا حدودي هم خوردگي ( که مسئله اصلي متالوگرافي است ) بوده است . فيزيک متالورژيکي فرآيند ليزر پينينگ هنوز بطور عميق بررسي نشده است ، با اين حال تحقيقات گذشته و مقاله هاي نوشته شده ، منبع مفيد و اصلي اطلاعات جهت توضيح اين پديده است .
آزمايشات اضافي بر بررسي رفتار Scc ، توسط ليزر پينينگ انجام شده است . نتايج اين آزمايشات نشان مي دهد که ليزر پينينگ به طور قابل قبولي در بهبود رشد ترک موثر است زيرا ترک هايي که به ناحيه ليزر پينينگ شده رسيده بودند . در اين ناحيه متوقف شدند.

منبع:

http://www.iranika.ir

اصول عملكرد:

يك آسانسوربرقي با نيروي محركه كششي داراي اتاقكي است كه ازكابلهاي فولادي آويزان است و اين كابلها برروي قرقره محرك شياردار حركت مي كنند. كابلهاي فولادي از يك طرف به بالاي اتاقك و از طرف ديگر به قاب وزنه تعادل متصل مي شوند. وزنه تعادل از ميزان بار روي موتور الكتريكي به اندازه اختلاف وزن موجود ميان اتاقك همراه با بار و وزنه تعادل يا اصطكاك كم مي كند. اين اختلاف وزن را ((بار غير متعادل)) مي‌نامند.

وزنه تعادل معمولاً ۴۰ تا ۵۰ درصد وزن اتاقك به علاوه بار آن و اصطكاك وزن دارد. اصطكاك معمولاً ۲۰ درصد وزنه تعادل است.

شكلهاي كابل كشي:

1-كشش تك رشته اي:

اين شكل از كابل كشي معمولاً همراه با ماشينهاي گير بكسي به كارمي رود،اما از آن مي‌توا ن براي ماشينهاي بدون گيربكس با سرعتهاي پايين تر 75/1 تا 5/2 متر بر ثانيه نيز استفاده كرد.در اين دو حالت معمولاً زاويه تماس كابل فولادي باقرقره محرك به ترتيب ۱۴۰ و ۱۸۰ است.

قرقرهمحرك به ندرت از چنان قطري برخوردار است كه در فاصله مياني مركز اتاقك و وزنه تعادل قرار گيرد،به همين دليل استفاده از قرقره انحراف ضرورت پيدا مي كند.

2-كشش دو رشته اي:

چون استفاده از قرقره انحراف خطر لغزش كابل فولادي را در نتيجه كاهش سطح اصطكاك كابل با قرقره محرك افزايش مي دهد ، مي توان از قرقره دو رشته اي استفاده كرد.از اين روش در آسانسورهاي پر سرعت وسنگين بار استفاده مي شود.

3-كابل كشي 2به 1 :

از اين روش گاهي به همراه ما شينهاي گيربكسي در سرعتهاي پايين تر اتاقك يعني در حدود 75/1 تا 3 متر بر ثانيه استفاده مي شود.در اين حالت سرعت اتاقك و وزنهتعادل نصف سرعت محيطي قرقره محرك است و اين بار روي قرقره را به نصف كاهش مي دهد وامكان استفاده از موتورهاي پر سرعت را فراهم مي سازد كه نسبت به موتورهاي كم سرعت ارزانتراند.

4-كابل كشي 3به1:

از اين نوع كابل كشي براي آسانسورهاي سنگين كالا در مواردي استفاده مي شود كه بايد توان موتور و فشار روي ياتاقانها را كم كرد.

5-كابلهاي توازن:

در ساختمانهاي بلند بالاتر از ده طبقه،بار كابل فولادي كه در حين حركت اتاقك از آن به وزنه تعادل(و بر عكس)منتقل مي شود مقدار قابل توجهي است و با رسيدن اتاقك به بالا، بار كابل سيمي به وزنه تعادل منتقل مي گردد.براي توازن و كاهش اين پديده،به قسمت تحتاني اتاقك و وزنه تعادل، كابلهاي توازن متصل مي گردد. براي جاي دادن كابلهاي توازن به يك گودال عميق تر نياز است.

اتاق ماشين آلات در سطح پايين:

در صورتي كه اتاق ماشين آلات در يك طبقه مياني يا در كف چاه آسانسور واقع شود به كابل سيمي طويلتري احتياج است ودر اين حالت كابل از دور قرقره هاي بيشتري عبور مي كند كه اين خود به مقاومت اصطكاكي بالاتر و ضرورت كار نگهداري بيشتر منجر مي گردد. اما چنانچه اتاق ماشين آلات در طبقه همكف قرار گيرد، چاه آسانسور از وزن ماشينهاي كابل پيچي و تجهيزات كنترل خلاص مي شود. موقعيت اتاق ماشين آلات مسئله نفوذ دال بام و هوابندي را نيز منتفي مي سازد.

محرك استونه اي:

در اين شكل كابل در جهت حركت عقربه هاي ساعت و كابل ديگر در خلاف جهت حركت عقربه هاي ساعت به دور يك استوانه مي پيچد، بنابر اين زماني كه كابل به دور استوانه مي پيچد ، كابل ديگر از دور آن باز مي شود ، نقطه ضعف محرك استوانه اي آن است كه با افزايش ارتفاع ،استوانه بزرگ و سنگين مي شود و بنا بر اين استفاده از اين سيستم به ارتفاع حداكثر ۳۰ محدود مي گردد.

كابلهاي سيمي :

اين نوع ازكابلهاي مورد استفاده، كابلهاي سيم فولادي با مقاومت كششي بالا هستند و تعداد كابلهاي هر آسانسور بين ۴ تا ۱۲ عدد است . قطر كابلها ۹ تا ۱۹ ميليمتر و ضريب ايمني آنها ۱۰ است.

موتورهاي كابل پيچي:

درصورتي كه نيروي محركهانتقالي به قرقرهكششي از طريق يك چرخ دندهحلزوني باشد، موتور از «نوع گيربكسي» است. اما چنانچه نيروي محركه از طريق اتصال مستقيم از موتور به قرقرهكشش منتقل گردد، موتور از«نوع بدون گير بكس» است. توان موتورهاي بدون گير بكس از۲۲تا ۸۳کيلو وات متفاوت است،اما موتورهاي گير بكسي كشش از توان۳ تا ۳۰ کيلو وات برخوردارند.

موتورهاي گير بكسي تك سرعته كشش:

اين نوع موتور شامل يك چرخدندهحلزوني است و با برق مستقيم يا متناوب كار مي كند.زماني كه اتاقك به فاصله كمي از پا گرد طبقات ميرسد،ترمز به صورت اتوماتيك عمل مي كند تا اتاقك به شكل آرامي متوقف شود.

موتورهاي گير بكسي دو سرعته كشش:

در اين حالت از يك موتور با دو سيستم سيم پيچ جداگانه يا از دو موتور جداگانه استفاده مي شود .در زمان شروع، موتور با سيم پيچ پر سرعت به كارمي افتدو براي محدود كردن جريان، يك مقاومت بصورت سري به آنها متصل است.شتاب گيري آرام اتاقك با كاهش تدريجي ميدان مقاومت صورت مي گيرد.با نزديك شدن به پا گرد طبقه،موتور يا سيم پيچ پر سرعت از كار مي افتد و موتور با سيم پيچ كم سرعت متصل به چوك به كار مي افتد.سرعت اتاقك تا رسيدن به فاصله كمي از پا گرد به صورت تدريجي كاهش مي يابد و در اين زمان جريان برق قطع مي شود و ترمز به صورت اتوماتيك اتاقك را به آرامي متوقف مي سازد.

موتورهاي گير بكسي ولتاژ متغير كشش:

در سيستم ولتاژ متغير مزايايي وجود دارد كه با ديگر سيستمها نمي‌توان به آن دست يافت.شتاب گيري مثبت ومنفي بسيار آرام، اين سيستم را نسبت به سيستمهاي يك يا دو سرعته برتر مي سازد.تجهيزات اين سيستم شامل موتوري با برق متناوب است كه برق مستقيم موتور محرك ماشين گير بكسي را تأمين مي‌كند.

موتورهاي بدون گير بكس ولتاژ متغير كشش:

وجود اين تجهيزات براي آسانسور هاي پرسرعتي با سرعت 75/1 متر بر ثانيه و بالاتر بسيار مهم است. اين تجهيزات بيانگر بهترين روش جديد در برآورنده ساختن شرايط ترافيكي با كارآيي بالا است.

براي شتاب گيري آرام،در مدار ميدان ژنراتور از رگولاتور تنظيم كننده اي استفاده مي شودكه بازده خروجي ژنراتور را كنترل مي كند.يك مقاومت متغير در مدار ميدان به تدريج ميزان مقاومت را كاهش و ولتاز ژنراتور را افزايش مي دهد تا اتاقك آسانسور باشتاب گيري آرام به سرعت كامل برسد. با ايجاد سرعت كامل، ولتاژ ژنراتور تا كاهش سرعت اتاقك ثابت باقي مي ماند.براي كاهش سرعت و توقف اتاقك از يك مجموعه كليد القايي استفاده مي شود.ترمزها تنها در زمان ثابت بودن اتاقك عمل مي كنند.

ترمزها:

براي انواع تجهيزات ماشيني آسانسور وجود يك ترمز برقي- مكانيكي با عملكرد ايمني در زمان قطع برق ضرورت دارد.زماني كه آسانسور در حال حركت است،كفشكهاي ترمز به صورت برقي- مكانيكي از استوانه ترمز فاصله مي گيرند،يعني بر نيروي فنرهاي لوله اي يا صفحه اي ترمز در زما ن ثابت بودن اتاقك غلبه مي شود. قطع جريان برق سبب به كار افتادن ترمز مي شود و بنا براين در موقع رفتن برق ترمزها ايمني ايجاد مي‌كنند.

اتاق ماشين آلات:

در موارد ممكن،اتاق ماشين آلات را بايد در بالاي چاه آسانسور قرار داد،،اين مكان بالاترين كارايي را ايجاد مي كند .اين اتاق را بايد تهويه كرد و با عايق كردن پايه بتني ماشين آلات از ديوارها و كف به كمك صفحات چوب پنبه فشرده ،به مسئله انتقال صوت توجه نمود.

وجود يك تير بالابر سقفي درست در بالاي ماشين آلات براي نصب يا پياده كردن تجهيزات ضروري است ودر داخل كف در بالاي پا گرد نيز بايد يك دريچه دسترسي ايجاد كرد تا از طريق آن بتوان تجهيزات را در صورت ضرورت جهت تعمير يا تعويض پايين برد.براي اين اتاق بايد يك در قفل دار نصب كرد و وجود فضاي كافي جهت كنترل كنندها، انتخاب كننده طبقات و ديگر تجهيزات ضروري است.

دراين اتاق وجود پريز و تجهيزات روشنايي خوب ضرورت داردو استفاده كافي از نور طبيعي روز توصيه ميشود.دماي اتاق نبايد از۱۰ درجه كمتر و از ۴۰ درجه بيشتر شود و براي اين منظور وجود امكانات گر مايش و تهويه ضروري است . براي پرهيز از ايجاد گرد و غبار بايد ديوارها،سقف و كف را رنگ كرد،چرا كه گرد .

ترمزهای هواپیماهای جت

چکيده مقاله:

پیشرفتهای بوجود آمده در تکنولوژی مواد، روشهای طراحی و آزمون‌های بعد از ساخت موجب گردیده که در کیفیت و کارائی ترمزهای هواپیماهای جت امروزی بطور چشمگیری بهبود حاصل شود و بدون اینکه فضای بیشتری را اشغال کند دارای اوزون کمتری نسبت به ترمزهای قدیمی باشد.

پیشرفتهای بوجود آمده در تکنولوژی مواد، روشهای طراحی و آزمون‌های بعد از ساخت موجب گردیده که در کیفیت و کارائی ترمزهای هواپیماهای جت امروزی بطور چشمگیری بهبود حاصل شود و بدون اینکه فضای بیشتری را اشغال کند دارای اوزون کمتری نسبت به ترمزهای قدیمی باشد. بکارگیری مواد مرکب و فلزاتی که نسبت استحکام به وزن آنها بالاست و نیز استفاده از تحلیل‌های پیچیده کامپیوتری از جمله عوامل کلیدی این پیشرفتها بحساب می‌آید. بهبود کیفی در کارائی ترمزها در آینده با استفاده از مواد پیشرفته عایق‌دار یا دافع گرما، سازه‌های کامپوزیتی، سیستم‌های کامل کننده متناوب و سیستم کنترل گرمائی پیشرفته صورت خواهد گرفت. سیستم‌های ترمز هواپیمای امروزی از انواع اولیه که در آن برای بحرکت آوردن هواپیما بر روی باند از چرخهای اتومبیل و برای کند کردن سرعت آن از پایه‌های کمک‌دار دم هواپیما استفاده می‌شد، بمراتب پیشی گرفته است. چرخها و ترمزهای جدید به هم وابسته‌اند و در ساخت آنها از روش‌های پیشرفته مهندسی استفاده شده و نمونه‌های چندگانه‌‌ای از پیشرفت تکنولوژی مواد را به نمایش درآورده است.

اجزای اصلی بکار رفته در سیستم ترمز یک هواپیمای پیشرفته امروزی بعنوان نمونه بقرار زیر است:

(1) ترمزی که در آن سیستم هیدرولیکی با فشار زیاد استفاده شده، قطعات آن از مواد مرکب کربنی، تیتانیوم، فولاد با استحکام زیاد و آلومینیوم ساخته شده تا بتواند گرمای بسیار زیاد را جذب و سپس دفع کند.

(2) استفاده از یک سیستم کنترل ترمز یکپارچه و کامپیوتری با بهره‌گیری از سنسورهای پیشرفته و تکنولوژی کنترل ارتباط سیستماتیک و عملکردهای خودآزما.

(3) استفاده از چرخهائی که دارای شکل پیچیده‌ای بوده و از آلومینیوم با استحکام زیاد ساخته شده و دارای سپر حرارتی ایمنی بعد از خرابی باشد. همچون سایر اجزای اصلی هواپیما، طراحی سیستم ترمز نیز با محدودیت‌ها و نیازهای ضد و نقیضی همراه است. وزن کم، کارائی بالا، تعمیرات اندک، قابلیت اطمینان زیاد، دوام زیاد و هزینه کم ویژگیهایی است که سیستم ترمز باید تواماً بهمراه داشته باشد. در ادامه این بحث بر طرحهای اصولی بکار رفته در ترمز هواپیمای امروزی مروری کوتاه نموده و بطور خلاصه به پیش‌بینی پیشرفتهای آینده نیز خواهیم پرداخت. چرخ هواپیما و سیستم ترمز آن بصورت یکپارچه طراحی می‌شود، آنچنانکه منطبق با ویژگیهای یک هواپیمای مشخص و مورد نظر باشد. کارآئی چرخ و ترمز آن با استفاده از طراحی کامپیوتری، مدلسازی پیچیده و روش‌های شبیه‌سازی تحلیلی، در مرحله طراحی به حد مطلوب می‌رسد. چرخ هواپیما از نوع دو تکه ساخته می‌شود تا سوار کردن «تایر» آسان باشد. و نیز دارای اندکی انحراف است تا فضای ترمز بیشتری را فراهم آورد. برای حفاظت چرخها در برابر گرمای حاصل از ترمز از پوشش‌های عایق استفاده می‌گردد. از طرف دیگر مکانیزمهای ایمنی از قبیل فیوزهای حرارتی و سوپاپهای اطمینان در آن بکار می‌رود.

سیستم ترمزها از دیسک ‌های ثابت و متحرک (چرخشی) چند لایه‌ای و اصطکاکی تشکیل یافته است . این دیسکهای اصطکاکی که قسمت اعظم گرما را بخود جذب می‌کند، بوسیله اجراء سازه‌ای چندی از قبیل پیستونهای عمل کننده فشاری، پوسته تنظیم، قسمت انتقال گشتاور (که گشتاور را به ارابه فرود یا چرخ هواپیما منتقل می‌سازد) و یک صفحه ترمز ثابت (که بعنوان یک نگهدارنده سازه‌ای در جذب گرما عمل می‌کند) محصول گردیده است. ترمز با فشار هیدرولیکی عمل می‌کند و انرژی جنبشی هواپیما را به گشتاور کندشونده‌ای بدل می‌سازد. سیستم کنترل ترمز ، خود سطوح فشار ترمز را تعدیل می‌کند تا کارآئی آنرا در متوقف ساختن هواپیما به حد دلخواه برساند. ضمناً یک سیستم «ضدسرخوردگی» در آن بکار رفته تا فاصله (یا زمان) متوقف ساختن هواپیما را به حداقل برساند، هدایت سمتی را برای آن تأمین نمایند و از ترکیدن لاستیک‌ها جلوگیری بعمل آورد. علاوه بر آن یک مکانیزم ترمز خودکار که فرامین مربوط به علمکرد کار پیش ترمز و میزان کاهش سرعت را آماده می‌سازد، می‌تواند بخشی از سیستم کنترل ترمز هواپیما باشد. سنسورهای مربوط به سرعت چرخها، دستگاه پردازش علائم یا دستگاه مقایسه‌گر (کامپیوتری) و سوپاپهای تنظیم، جملگی از اجزای عمده سیستم کنترل ترمز هواپیما بشمار می‌رود. تکامل چرخ هواپیما از انواع چرخهای پره‌دار اتومبیل آغاز شده، چرخهای ریخته‌گری آلومینیومی و منیزیمی را پشت سر گذاشته، و عموماً‌ از انواع چرخهای آلومینیومی دو تکه ساخته شده به روش آهنگری (فورج) استفاده می‌شود. چشمگیرترین پیشرفت در طراحی چرخهای هواپیما، کاهش وزن و حجم و افزایش کارایی آن است.

عمده‌ترین اهداف در طراحی چرخ‌های هواپیما بشرح زیر خلاصه می‌شود:

(1)افزایش عمر چرخشی یکی ازآزمایشهائی که برای ارزیابی کیفی چرخهای هواپیما انجام می‌شود، بررسی میزان عمر چرخشی آن می‌باشد.(این مقدار اکنون از 25000 مایل در مورد هواپیماهای حمل و نقل ارتشی مانند هواپیمای C-17 تا 50000 مایل برای هواپیماهای جت مسافربری امروزی متغیر می‌باشد).

(2) تداوم ایمنی بعد از خرابی چرخهای هواپیماهای امروزی طوری طراحی شده تا در مقابل خرابی‌های حاصل از خستگی مقاومت داشته و عیوب مرگبار و انفجارآمیز را در پی نداشته باشد (که البته شامل طراحی چرخهائی می‌شود که بعد از بوجود آمدن حداکثر خرابی در آن، در لبه حمل چرخها یا در محل قرار گرفتن طوقه داخلی لاستیک در روی رینگ خللی وارد نگردد).

(3) افزایش ایمنی در برابر پوسیدگی و فساد با بکارگیری سیستمهای محافظت در برابر خوردگی و پائین آمدن میزان تنش در سطوح حساس چرخ و انجام عملیات تشخیص خوردگی و زنگ‌زدائی بطور مکرر، از میزان نقیصه‌هائی که در چرخ هواپیما بوجود می آید و منشاء آن خوردگی و زنگ‌زدگی می‌باشد کاسته و به حداقل رسانده می‌شود.

(4) بکارگیری سیستمهای محافظ گرما بهبود در تونائی‌های ترمز هواپیما بویژه ترمزهای کربنی، با افزایش گرماپذیری آن (در هنگام گرفتن ترمز) حاصل گردیده است. ایجاد حفاظت گرمائی در چرخ، ایجاد محدودیت در مسیر جریان حرارت، خنک کردن چرخ، نصب مهره‌های ذوب شونده برای خنک کردن محیط یاد شده لاستیک، از جمله ترفندهای کلیدی در طراحی چرخهای پیشرفته امروزی است که برای جلوگیری از وقوع فاجعه در نظر گرفته شده است. علاوه بر اهداف فوق، نوع لاستیک بکار رفته در چرخ نیز در طراحی آن مؤثر است. لاستیک‌های رادیال و شعاعی ممکن است «بار»ها را به شکل متفاوتی بر چرخ اعمال نماید. بنابراین هنگام طراحی، میزان این «بار» ها بخصوص اگر تعویض‌پذیری آن مد نظر باشد باید بوسیله طراح مراعات شود. با توجه به این واقعیت، طراحی چرخهایی که بتواند چنین توقعات مشکل و فزاینده‌ای را برآورده سازد و از طرفی در میزان وزن و حجم آن نیز افزایش چندانی حاصل نگردد، در واقع مقدار زیادی مدیون بکارگیری و توسعه روش‌های نوین و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری می‌باشد. تکنیکهای تحلیلی که در طراحی چرخها بخدمت گرفته می‌شود شامل تجزیه محدود سطوح تنش و مدل‌سازی حرارتی سیستمهای چرخ و ترمز می‌باشد. با استفاده از روش کامپیوتری، چرخ هواپیما از موادی ساخته می‌شود که بتواند «بار»های وارد را تحمل کند، عمر آن زیاد و ویژگیهای حرارتی و وزن آن اندک باشد. با استفاده از این روش‌های کامپیوتری، طراحی، ساخت و ارزیابی مدل‌های جدید چرخ در زمان کوتاهی صورت می‌پذیرد. خلاصه اینکه بکارگیری و توسعه روشهای مدل‌سازی کامپیوتری و تحلیلی درتعیین قسمتهای حساس و عیوب احتمالی و سطوح حرارتی چرخهای هواپیما، صنایع تولید کننده را قادر ساخته تاآنرا با حداقل وزن، عمر زیاد، نیاز تعمیراتی اندک و ایمنی بیشتر تولید نمایند. می‌توانیم انتظار داشته باشیم روند بهبود در کیفیت چرخها با تکامل مواد اصلی سازنده آن همچنان با تداوم همراه باشد. یکی از عوامل عمده که در توسعه و ساخت چرخهای هواپیماهای فعلی و آتی نقش کلیدی دارد، توجه به مواد تشکیل دهنده سازه چرخ می‌باشد. ویژگیهای عمده مواد فوق بقرار زیر است: -مقاومت در برابر خستگی و استحکام استاتیکی. -مقاومت در برابر حرارت زیاد. -مقاومت در برابر خوردگی. -قیمت ارزان گرچه سالهای بسیاری است که صنایع ازآلیاژهای آلومینیوم فورج شده «2014-T6» یا «T-61» بعنوان فلز استاندارد برای ساختن چرخها استفاده می‌کنند، لیکن همچنان به بررسیهای خود برای جایگزین نمودن مواد جدید ادامه می‌دهند تا در کیفیت چرخها بهبود بیشتری حاصل شود. با بکارگیری آلیاژهای آلومینیومی پیشرفته، معیارهای جدیدی از لحاظ استحکام و دوام بیشتر درمقابل حرارت زیاد، مقاومت در برابر خستگی و حرارت زیاد ومقاومت در برابر خوردگی و ترک‌خوردگی، بوجود در می‌آید. انجام این بهینه‌سازی‌ها بطور چشمگیری کیفیت تعمیرپذیری و قابلیت اطمینان چرخها را افزایش خواهد داد. علاوه بر آن، چرخهای ساخته شده از الیاف کامپوزیتی و مواد مرکب از قبیل مواد مرکب کربنی یا گرافیتی و فایبرگلاس، سبکی وزن و میزان خرابی مجاز بیشتری را موجب می‌شود. در شاخه ترمز چرخهای هواپیماهای امروزی بود که متخصصان تکنولوژی مواد به یکی از ضروری‌ترین تحقیقات مورد نیاز در رشته خود پی بردند. ترمز، خود یک موتور گرمائی است که وظیفه آن جذب و مستهلک نمودن انرژی جنبشی است. چرخ هواپیما وسیله‌ای مطمئن برای حرکت هواپیما در روی زمین می‌باشد اما وسیله‌ای اضافی است که از بار مفید هواپیما در پرواز می‌کاهد، به همین دلیل است که از طراحان خواسته می‌شود تا آنجا که امکان دارد آنرا کوچک و سبک بسازند. از روشهای تحلیلی و شبیه‌سازهای کامپیوتری برای ساخت چرخهای پردوام و سبک استفاده می‌شود. علاوه بر آن، تداوم این نوآوری‌ها در طراحی موجب شده در میزان تعمیرپذیری و کارآئی قسمتهای متحرک چرخها بهبود حاصل شود. با این همه، بیشترین پیشرفتها حول مسئله اصطکاک و مواد متشکله قطعات بوده است. این بهبودها نه تنها موجب افزایش حجم چرخها و ترمز نشده بلکه تونائی و کارآئی آنرا همگام با نیازهای فزاینده صنایع هوائی افزایش داده است. بهبودهای عمده‌ای که در ساخت ترمز هواپیماهای امروزی حاصل شده بقرار زیر است: عمر طولانی: تعداد دفعات نشستن هواپیما بعد از هر مرحله تعمیر اساسی از 100 تا 300 بار فرود برای هواپیماهای نظامی و جتهای مسافربری اولیه به 900 تا 2000 بار فرود در هواپیماهای امروزی افزایش یافته است. وزن سبک:بکارگیری مواد با استحکام زیاد و چگالی کم، موجب کاهش وزن ترمزها تا 50% در مقایسه با ترمزهای فولادی مشابه شده است. _ایمنی و قابلیت اطمینان_: روش‌های نوین آزمایشگاهی از قبیل شبیه‌سازی طیف‌های ترمز از مراحل فرود کامل هواپیما، بمقدار زیادی موجب ارتقاء کیفی در کارآئی و قابلیت اطمینان سیستمهای ترمز گردیده است. امروزه عواملی همچون شرایط گرمائی و دینامیکی، درخلال عمر کاری ترمز بطور روزمره مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. هر یک از برنامه‌های جدید ساخت و ارزشیابی کیفی آزمایشگاهی آن، نیاز به یک یا دو سال وقت دارد، حال آنکه برای ترمزهای نسل پیشین انجام آن فقط یک یا دو ماه طول می‌کشید. این بهبودها با بکارگیری تکنولوژی پیشرفته مواد صورت گرفته است. محورهای پیچشی که از جنس تیتانیوم ریختگی و هم فشار می‌باشد نسبت به فولاد فورج شده سبک‌تر بوده و از نظر مسائل حرارتی بهتر می‌باشد. کیفیت خوب آلیاژ، موجب سبکی وزن قسمت پوسته پیستون یکپارچه یا مکانیزم تنظیم کننده یا طبق‌های (ترمز چرخ) تنظیم سرخود، از جمله تصمیمات طراحی است که کارائی ترمز را افزایش می‌دهد. با این همه، مهمترین عامل در بهبود کیفی ترمز هواپیما، پیشرفت در زمینه مواد اصطکاکی بکار رفته در آن و اتلاف حرارتی ترمز می‌باشد. ترمز فولادی استاندارد که در آن صفحات اصطکاکی سرامیکی بکار رفته (این ماده اولین بار بعنوان سطوح اصطکاکی در دهه 1940 در ترمزها مورد استفاده قرار گرفته است.) موجب بهبود عمر سایشی و کارائی عمومی ترمزها شده است. اما توسعه بکارگیری مواد مرکب کربنی از چشمگیرترین پیشرفتها در تکنولوژی ساخت ترمز هواپیما از لحاظ حرارتی آن بحساب می‌آید. مواد مرکب کربنی دارای ویژگیهای بی‌نظیری است که به طراح اجازه می‌دهد با استفاده ازآن، همه وظایف سطوح اصطکاکی دیسک ترمز و جذب کننده‌ها و وظیفه اعضای سازه‌ای آنرا در یک قطعه واحد متمرکز سازد. وقتی دو قطعه از جنس مواد مرکب کربنی بر روی یکدیگر سایش داشته باشند می‌توانند نقش یک ماده پراصطکاک را ایفا نمایند. ذخیره حرارتی مواد مرکب زیاد است، علاوه بر آن قابلیت هدایت گرمائی آن موجب انتشار سریع حرارت می‌شود. مواد مرکب کربنی از استحکام زیادی برخوردارند و می‌توان از آن برای ساخت قطعات مقاوم در برابر «بار» زیاد استفاده نمود. این مواد دارای ویژگی خاصی هستند و آن اینکه استحکام آن‌ها بر اثر افزایش حرارت نقصان می‌باشد. این ویژگی وقتی با انبساط حرارتی اندک در هم می‌آمیزد خاصیت جذب حرارت آنرا بالا می‌برد بطوریکه تنها سازه‌های مجاور موجب محدودیت آن در این خصوص خواهد بود. برای اینکه ترمز بتواند در درجه حرارت بالاتر کارائی داشته باشد باید در واحد وزن سازه آن ازمواد بیشتری که واحد وزن سازه آن از مواد بشتری که در برابر حرارت مقاوم است استفاده نمائیم. اصطلاح «مواد مرکب کربنی» برای انواع گسترده‌ای از مواد استفاده می‌شود؛ همانند لنت (ترمز) ساخته شده از سرمت (مخلوطی از فلز و سرامیک) و مواد آلی. ساخت لنت ترمز از مواد مرکب کربنی خود مستلزم دانش و علم کافی دراین خصوص است. اجزاء تشکیل دهنده مواد و روش‌های ساخت را می‌توان تغیر داد تا قطعاتی با کارائی متفاوت ساخته شود. در واقع طراحان نشان داده‌اند که قطعات ترمز از جنس مواد مرکب کربنی را می‌توانند چنان دستخوش تغییر نمایند که به کلیه اهداف مورد نظر خود در ساخت ترمز هواپیما دست یابند. استفاده از الیاف گوناگون روشهای متراکم‌سازی ، الیاف منقطع در دو یا سه اندازه مختلف، و روش قالب‌گیری پارچه‌ای تنها معدودی از بی‌شمار آمیزه‌هائی است که می‌توانند برای تولید دیسک ترمز کربنی مورد استفاده قرار دهند. اگر سائیدگی دیسک ترمز (از نوع کربنی) از اندازه مجاز خارج شود می‌توان آنرا برای استفاده مجدد نوسازی نمود. ترمزهای کربنی برای اولین بار سال 1972 ، بعنوان یک وسیله استاندارد در هواپیمای F-15 مورد استفاده قرار گرفت و بسرعت بعنوان یکی از انواع اصلی ترمز بر روی دیگر هواپیماهای نظامی مورد استفاده قرار گرفت. اولین هواپیمای مسافربری که در آن از این نوع ترمز استفاده شده هواپیمای کنکورد بود ولی گرانی قیمت آن موجب گردید استفاده تجاری آن به کندی صورت پذیرد. امروزه در تمام برنامه‌های هواپیماهای نظامی و مسافربری استفاده از ترمزهای کربنی گنجانده شده است. همچون سایر سیستمهای هواپیما، تکنولوژی سیستم ترمز آن نیز با نوآوری و پویائی همراه بوده و هدف آن بهبود در کارائی و قیمت تمام شده می‌باشد تلاشهای جاری در زمینه‌های گوناگون توسعه، ساخت و کاربرد آن بقرار زیر است: -استفاده از مواد مرکب پیشرفته و مقاوم در برابر حرارت به منظور افزایش تراکم‌پذیری و عمر ترمز و ارتقاء مقاومت آن در برابر سایش (چنین بهبودهائی می‌تواند منتج به کاهش تعداد دیسک‌های اصطکاکی در یک ترمز گردد). -استفاده از مواد مرکب قالب‌گیری شده و سازه‌های کامپوزیتی از نوع رشته پیچی در بسیاری از قطعات عمده هواپیما از قبیل چرخها، پوسته‌های پیستون و قسمت انتقال گشتاور با هدف کاهش وزن و آسیب‌پذیری آن. -بکارگیری سیستمهای هیدرولیکی با فشار زیاد و استفاده از روغن هیدرولیک مرغوبتر که موجب عملکرد بهتر ترمزها شده ، اشتعال‌پذیری و وزن آنرا کاهش می‌دهد. -استفاده از سیستمهای جداگانه عمل کننده‌های الکترومکانیکی و الکتروهیدرواستاتیکی که با نیروی الکتریکی کنترل می‌گردد، کارائی ترمزها را بهبود بخشیده و موجب کاهش وزن سیستمهای ترمز هواپیما می‌گردد. -بکارگیری روشهای پیشرفته کنترل گرما، از قبیل سیستمهای خنک‌کننده فعال و غیرفعال. -استفاده از تکنولوژی پیشرفته کنترل ترمز از قبیل دستگاه‌های کنترل الکترونیکی چند منظوره و سیستم انتقال سیگنال از طریق سیم (کابل) نوری (سیستم‌های کنترل ارابه فرود یکپارچه برای هواپیماها در حال ساخت می‌باشد که در آن مکانیزم ترمز خودکار، عمل هدایت فرمان و مکانیزم ضدسرخوردن، تماماً در کنترل کننده واحدی ادغام شده است.

روانكاري در صنايع آسانسور و پله برقي

روانكاري »مناسب« يكي از مهمترين قسمتهاي هر برنامه نگهداري است. يك روانكاري مناسب زماني انجام مي شود كه3 مورد استفاده از روانكار مناسب، استفاده صحيح و به كاربردن مقدار مناسب روانكار و چك كردن در بازه هاي زماني تعيين شده در آن رعايت شود. اگر از روانكار نامناسب استفاده شود و يا به صورت ناصحيح از روانكار استفاده شود، نتايج اغلب، بسيار نامطلوبتر از زماني است كه هيچگونه روانكاري انجام نشده است. هيچ نوع روانكار جادويي وجود ندارد كه تمامي نيازهاي روانكاري را پوشش دهد و باعث صرفه جويي هاي غيرمعمول نظير افزايش عمر روانكارها و يا به صفر رساندن ضررهاي ناشي از اصطكاك شود، اما با استفاده از يك روانكار استاندارد و مطابق با معيارهاي جهاني مي توان به نتايج مطلوبي رسيد.

ياتاقانهاي ضداصطكاك در آسانسور
اغلب بلبرينگها و رولربرينگ هايي كه براي كاهش اصطكاك در25 سال گذشته برروي تجهيزات آسانسور نصب شده اند براي تمامي مدت عمر دستگاه آب بندي شده اند و نياز به روانكاري ندارند. ياتاقانهاي موجود در گيربكس ممكن است به وسيله روغن چرخ دنده روانكاري شوند يا داراي در پوشهاي فشاري يا گريس خور باشند. بلبرينگها و رولبرينگها، اغلب به خاطر روانكاري نادرست يا بيش از حد مورد نياز آسيب مي بينند تا به علت فقدان روانكاري. هنگامي كه اين ياتاقانها در جعبه دنده قرار دارند، روغن داخل جعبه دنده به طور معمول روانكاري كافي را براي ياتاقانها فراهم مي كند. ياتاقانهاي روي موتورها و گيربكسهاي داراي ياتاقان در دو سمت فلكه ممكن است داراي در پوشهاي روغن كاري باشند. اشتباه در برداشتن اين در پوشهاي اطمينان، هنگام استفاده از پمپ گريس، باعث آسيب ديدن كاسه نمدها و ياتاقانها مي شود. از اين رويه هنگام روانكاري ياتاقانهاي ضد اصطكاك با بستهاي فشار بايد پيروي شود. تنها مقدار كمي از گريس عملاً قطعات غلتان را روانكاري مي كند. بقيه گريس پاك شده و غيرفعال باقي مي ماند. اين امر باعث اكسيده شدن و خراب شدن قطعه در طول زمان در اثر دما مي شود. اگر از اين محصول در ياتاقانها استفاده شود باعث خرابي دائم قطعه مي شود. به همين منوال اگر محفظه ياتاقان به طور كامل پر شود آنگاه حركت سنگين و پرفشار، باعث بالا رفتن بيش از حد دما و آسيب رساندن به گريس مي شود كه اين نيز به نوبه خود باعث خرابي ياتاقانها مي شود.
ياتاقانهاي غلتشي
حلقه يا زنجير، عملاً به مانند يك پمپ، روغن را بالاي شفت مي آورد و آن را بين شفت و ياتاقان جاري مي كند. ماده اي كه ياتاقان از آن ساخته شده است اغلب ببيت (فلز ضد اصطكاك) است، مشابه موادي كه براي بستن سيم بكسل ها استفاده مي شود. ببيت به ياد مهندسي كه سالها پيش اين ماده را توليد كرد، نامگذاري شده است. اين ماده داراي خواص مطلوب متعددي است كه باعث شده براي ياتاقانها بسيار مناسب باشد. مهمترين خاصيت اين ماده متخلخل بودن آن است. اين خاصيت باعث جذب آلودگيهاي (آلاينده ها) موجود در روغن به داخل خلل و فرج ها مي شود كه اين مسأله باعث جلوگيري از آسيب شفت مي شود. به ياد داشته باشيد كه هميشه بايد لايه نازكي از روغن بين شفت و ياتاقان وجود داشته باشد. مادامي كه اين لايه از روغن وجود داشته باشد، ياتاقان بدون آسيب و خرابي سالهاي سال به كار خود ادامه مي دهد. با اين وجود بدون روغن تنها چند دقيقه قادر به عمل كردن است. به همين منوال، آلوده و كثيف بودن روغن باعث خرابي زودرس ياتاقان مي شود. استفاده از روغن تميز (بدون آلاينده ها) با گرانروي مناسب فاكتور بسيار مهمي در نگهداري و جلوگيري از آسيب به قطعات است. يكي از شايع ترين انواع دنده هاي كاهنده در آسانسورها، شيار مارپيچي پينيون است. اين نوع دنده كاهنده، داراي حركتي لغزان بين چرخ دنده و شيار مارپيچي است و بنابراين نياز به روانكارهاي خاصي دارد كه داراي افزودني هاي مناسب براي فشارهاي بالا باشد. سطح روغن براي شيار مارپيچي بسيار حياتي است. ميزان خيلي كم روانكار ناكافي خواهد بود و همچنين ميزان بيش از حد روانكار باعث ايجاد كف زيادي خواهد شد. توليدكنندگان اين نوع كاهنده ها، اصرار زيادي به رعايت كردن ميزان روغن توصيه شده دارند. اغلب توليد كنندگان پيشنهاد مي كنند كه روغن هر يك تا سه سال بنا به ميزان سرويس و محيط كاري، تعويض و براي هر كار زمانبندي منظم تعويض روغن پيش بيني شود. اگر روغن آلوده شود يا ايجاد كف بيش از حد كند، تعداد تعويض ها بايد بيشتر شود. اگر قرار باشد جعبه دنده تميز شود اين كار حتماً بايد توسط روغن انجام شود.
روانكاري سيم بكسل
سيم بكسل ها حتماً بايد براي كاهش سايشي كه به علت درگيري سيم ها با يكديگر ايجاد مي شود روانكاري شوند. روانكارها همچنين براي جلوگيري از زنگ زدگي و استهلاك سيم ها به كار گرفته مي شوند. استفاده بيش از حد از روانكار و يا استفاده از روانكار نامناسب باعث كاهش كشش و همچنين جذب چرك و آلودگيها به سطح سيم بكسل مي شود. اگر سطح سيم بكسل خشك باشد به احتمال زياد نياز به روانكاري دارد. اگر انگشت خود را داخل شيار فلكه كنيد (البته زماني كه برق دستگاه خاموش است) بايد يك لكه نازك از روغن روي انگشتان شما ظاهر شود، اگر اين اتفاق نيفتد و انگشت شما همچنان خشك باقي بماند، به احتمال خيلي زياد سيم بكسل ها نياز به روانكاري دارند. قانون1206/1 (ASME) روانكاري سيمهاي گاورنر سرعت را ممنوع كرده است. اين ممنوعيت به خاطر جلوگيري از خرابي گاورنر به خاطر روغن كاري بيش از حد سيم بكسل است. معمولاً روغن هايي كه براي روانكاري سيم بكسل ها استفاده مي شوند داراي گرانروي پايين براي نفوذ روغن به داخل سيم بكسل هستند. مثلاً ممكن است توليدكننده سيم بكسل، استفاده از روانكاري با گرانروي34 تا38 در مقياس SSU در دماي210 درجه فارنهايت را پيشنهاد كند. روانكارهاي سنگين و چسبناك برروي سطح خارجي سيم بكسل بيش از اينكه سودمند باشند، مضر هستند. بهترين راه روانكاري سيم بكسل ها استفاده از وسيله اي است كه هنگام عبور سيمها از يك محفظه آن را روغنكاري (روانكاري) مي كند. معمولاً لازم نيست كه به طور مداوم سيم بكسل ها را روانكاري كرد. بنابراين امكان استفاده از اين وسيله براي چند آسانسور وجود دارد. اگر سيم بكسل ها كثيف هستند ابتدا بايد تميز و سپس روانكاري شوند. از حلال ها نبايد براي تميز كردن سيم بكسل ها استفاده كرد چون باعث از بين رفتن روانكارها مي شوند.
ريلهاي راهنما
هنگامي كه از كفشكهاي غلتكي استفاده مي شود، نيازي به روانكاري نيست و نبايد از آنها استفاده كرد. زيرا ممكن است با عملكرد ايمني دستگاه تداخل پيدا كند. در عوض، روانكاري موقعي ضروري است كه از كفشكهاي لغزشي استفاده مي شود. تنها از روانكاري كه كارخانه توليد كننده توصيه كرده استفاده كنيد. به ياد داشته باشيد تنها از روانكارهاي منطبق با مشخصات ايمني كارخانه توليد كننده مي توان استفاده كرد. استفاده از روغندانهاي اتوماتيك ريل، يكي از بهترين راهها براي روانكاري ريل است. اين دستگاه ممكن است از نوعي باشد كه روانكار را از بالاي كابين و وزنه تعادل روي ريل سايش دهد، يا نوعي باشد كه به طور آرام از موتورخانه روانكار را برروي ريل مي چكاند. راههايي براي جمع آوري روغن در چاهك بايد تعبيه شود. كاسه هاي قابل نصب در زير ريلها به خوبي از عهده اين كار بر مي آيند. همچنين بايد مخازن روغن را در بازه هاي زماني مشخص با روانكار مناسب پر كرد. هنگامي كه ريلها روانكاري شدند بر طبق استاندارد تميز نگاه داشتن ريلها از هر گونه كثيفي و پرز ضروري است.

ضربه گيرهاي هيدروليكي
خواص روغني كه بايد در بافرهاي هيدروليكي استفاده شود روي پليت مشخصات آنها مشخص شده كه شامل موارد زير است:
گرانروي، شاخص گرانروي، نقطه ريزش.
همچنين بايد حداقل و حداكثر سطح روغن نيز مشخص شده باشد. زنجيرهاي با اتصال رولي در مكانيزم در آسانسور و پله برقي و زنجيرهاي محرك و كف پله ها و در برخي جكهاي تلسكوپي استفاده مي شوند. اين حلقه هاي اتصال غلتان براي اتصالات داخلي و پين ها و همچنين در نقاط تماس با شيارها احتياج به روانكاري دارند. بنابراين فراهم كردن روانكاري مناسب براي آنها امري چالش برانگيز است. زنجيرهاي بزرگ روي پله هاي پله برقي معمولاً توسط روان كننده هاي اتوماتيك كه روغن را برروي حلقه ها مي چكاند يا مي مالد، روانكاري مي شوند كه معمولاً توسط كارخانه سازنده دستورالعملهايي براي روانكاري مناسب ارايه شده است. زنجيرهاي كوچك روي مكانيزم هاي در نيز بايد تميز نگاه داشته شوند و به موقع و به طور مناسب روانكاري شود. اگر برروي حلقه ها گرد و خاك و كثيفي و پرز جمع شود آنگاه روانكار پين هاي داخلي و بوشها خاصيت روانكاري خود را از دست مي دهد و اگر نگوييم غيرممكن است، بسيار مشكل خواهد بود كه به حالت اول برگردانده شود. بنابراين مهمترين عمل براي تميز نگه داشتن زنجير بكارگيري يك برس نايلوني به همراه يك روغن سبك روي زنجير است. از آن جايي كه موتورسيكلت و دوچرخه ها از سيستم هاي حركتي زنجيري استفاده مي كنند كه در معرض محيطي سخت و نامناسب هستند، روانكارهاي ويژه اي براي آنها توليد شده است كه براي مكانيزم درها نيز قابل استفاده است. اكثر آنها روانكارهايي هستند كه قابليت نفوذ به پين هاي زنجير را دارند. عناصر سبك سپس تبخير شده و لايه اي از روانكار را از خود به جاي مي گذارند كه كثيفي و پرز را به خود جذب نمي كند. آنها همچنين آب را دفع كرده و مي توانند برروي سطح خارجي آسانسور نيز مفيد فايده باشند.
روغن هاي هيدروليك
استفاده از روغن هيدروليك مناسب براي عملكرد درست آسانسورهاي هيدروليك ضروري است. شير كنترل معمولاًَ قطعه اصلي است كه نوع مناسب روغن هيدروليك را تعيين مي كند. با وجود اين جك هاي تلسكوپي گاهي اوقات نياز به روغن هاي ويژه اي دارند كه بتوانند عملكرد مناسب خود را در دماهاي بالا حفظ كنند. دماهاي بالا ممكن است باعث آسيب رساندن به روغن هيدروليكي شود، كه اين امر باعث تضعيف و كاهش عملكرد سيستم مي شود. بنابراين نقش سيستم خنك كننده براي آسانسورهاي هيدروليكي بسيار مهم و حياتي است. به همين منوال براي سازه هايي كه هيچ نوع سيستم گرمايشي ندارند به گرم كننده روغن ها نياز است. اغلب توليدكنندگان آسانسورهاي هيدروليكي، شاخص گرانروي حداقل95 را براي كاهش مشكلاتي كه توسط تغيير دما ايجاد مي شود توصيه مي كنند. بنابراين مي بايست توصيه هاي سازنده مورد توجه قرار گيرند.

كار برد عناصر متناهي«المان محدود»

عنوان : كار برد عناصر متناهي«المان محدود»

تهيه و تنظيم : حامد گل محمدی

عناصر متناهي يا المان محدود يعني تقسيم يك مدل به قسمت هاي كوچكتر وتجزيه و تحليل آن المان ها(قسمت ها).

اين ايده ي جديدي براي تحليل يك مدل نيست بلكه از زمانهاي بسيار قديم آن را مي شناختند وبه كار مي بردند يكي از مثال هاي بسيار قديمي محاسبه ي عدد« »« pi »است.

بعد از ظهور ماشين هاي محاسبه گر اين ايده پا به عرصه ي جديدي گذاشت و توصعه ي زيادي هم از نظر تئوري و از نظر كاربرد پيدا كردبه طوري كه استفاده از ماشين بدون در نظر گرفتن اين ايده و نظريه غير ممكن است و تمامي برنامه نويسان كامپيوتر به نحو بسيار گسترده اي ازآن استفاده مي كنند.

براي انجام هر كاري با ماشين به علت محدود بودن محاسبات و زمان انجام آن و پارامترهاي ديگربايد به يك تقريب قابل قبول از جواب اكتفا كنيم پس مي توان گفت اصل استفاده ازماشين ها با عناصر متناهي يا المان محدود عجين شده است.

اما اين استفاده در ضمينه ي گرافيك،رسم توابع رياضي در ماشين،انجام محاسبات مهندسي در ماشين ،روش هاي بدست اوردن جواب يك فرمول رياضي در يك نقطه ي مشخص ،روش هاي حل عددي مشتقات يك تابع و يا روش هاي حل عددي انتگرال توابع و... نمود بيشتري دارد كه دراين قسمت از هر كدام از اين موارد چند مثال در نرم افزارهاي تخصصي آن رشته آورده مي شود:

1- رسم توابع

الف- نرم افزار DP graph :

اين نرم افزار بسيار قوي در رسم توابع وفرمول هاي رياضي در دو يا سه بعدو به گونه اي در چهار بعد، از المان محدود به خوبي ود جسته است.

تعداد اين المان ها با عددي به نام« resolution »مشخص مي شود،نرم افزار براي رسم، دامنه رسم(بازه ي رسم) را به اين تعداد قسمت به طور مساوي تقسيم مي كند ومجموعه اي از نقاط دردامنه را به دست مي اورد با قراردادن اين نقاط در تابع ويا فرمولي كه براي رسم به نرم افزار داده شده است مجموعه اعدادي متناظربااين نقاط در برد به دست مي ايد كه روي هم نقاطي را به دست مي دهد اگر رسم در قسمت دو بعدي باشد بين دو نقطه اي كه در افراز دامنه به هم نزديك تربوده اند يك خط رسم مي كند براي مثال در رسم توابع درمختصات دكارتي« cartesian chart »بين دو نقطه اي كه x آنها به هم نزديك تراست يك خط رسم مي كند پس مي توان گفت تابع را بين اين دو نقطه به صورت خطي تقريب زده ايم ورسم كرده ايم از جهت محاسبات مي توان گفت به تعداد عدد « resolution »نقطه وجود دارد.

graph3d.resolution := 5 graph3d(y=sin(x))	graph3d.resolution := 50 graph3d(y=sin(x))

در رسم سه بعدي نيز همين عدد وجود دارد اما در اين قسمت دامنه از دومجموعه تشكيل شده كه هر يك از آنها به تعداد عدد « resolution»افراز مي شوند براي مثال در مختصات دكارتي«cartesian chart»دامنه را كه ازدو مجموعه ي x وy تشكيل شده است به عدد«resolution»افراز مي كند پس از نظر محاسباتي به توان دو عدد«resolution»نقطه وجود دارد .
از هر سه نقطه يك صفحه رسم مي شودو اين صفحات به هم اتصال يافته ورويه ي تابع رسم مي شود.

graph3d.resolution := 6 Graph3d(z=sin(x*y))	graph3d.resolution := 30 Graph3d(z=sin(x*y))

ب-نرم افزارMathematica:
اين نرم افزار نيز در قسمت هاي مختلف خود از المان محدود استفاده مي كند كه يكي از آنها در رسم توابع است شيوه ي استفاده از آن مثل نرم افزار« Dpgraph»است اما تابع آن در اين نرم افزار با تابع آن درنرم افزار« Dpgraph»متفاوت است درنرم افزار«Mathematica»اين تابع «PlotPoints» است و شيوه ي استفاده ازآنگسترده ترازنرم افزار «Dpgraph» است در اين نرم افزار مي توان تعداد افرازهاي هرمجموعه براي رسم سه بعدي را تعيين كرد براي مثال مي توان در مختصات دكارتي«cartesian chart»xرابهnقسمت وyرابهmقسمت مساوي كرد در اين صورت از نظر محاسباتي مي توان گفت كهm*n نقطه وجود دارد .

2 -انجام عمليات مهندسي :

در مهندسي امروز نيزيكي از روش هاي متداول تقسيم مدل به المان هاي كوچكتري است تا قوانين علمي را بتوان به سادگي براي آن المان ها بررسي كردوبه نتايج خوبي رسيد.براي مثال تعيين نيروهاي موجود در اعضاي يك خرپا كه با تقسيم آن خرپا به المان هايي و نوشتن معادلات تعادل در آن ها مي توان تمامي نيروهاي داخلي را محاسبه كرد. در نرم فزار هاي تحليل مهندسي مانند Ansys,Catia,Visual nastran (مخصوص مهندسي مكانيك) براي بدست آوردن جواب هاي مهندسي از جمله تنش، كرنش، پيچش، چرخش،تغيير شكل، سرعت لحظه اي ،شتاب لحظه اي و... از افراز جسم به المان هاي محدودي استفاده مي شودكه نوع اين افرازها و بزرگي و كوچكي آنها توسط كاربرانتخاب مي شود و در سرعت و دقت تحليل تاثير زيادي دارد به طوري كه تنها به كسي مي توان گفت متخصص اين نرم افزار هاست كه متخصص در تعيين اين المان ها باشد مخصوصاً در نرم افزار بسيار پر قدرت و تخصصي Ansys .

در اين دسته از نرم افزار ها پا فراتر از بحث هاي خطي سازي است و اندازه و شكل المان همچنين نوع تحليل ازقبيل انتقال حرارت،الكتريسيته،ديناميك،سيالات و... همچنين بعد تحليل ونيز نوع جسم و پارامتر هاي ديگر در تعيين نوع المان مهم هستند.

الف-نرم افزار Ansys :

شايد بتوان گفت در اين نرم افزار مهمترين كار براي هر نوع تحليلي تعيين نوع المان و كوچكي و بزرگي آن است.

براي شروع هر تحليل اولين كارتعيين نوع المان است كه براي تحليل هاي انتقال حرارت، دو بعدي،سه بعدي و... فرق دارد .دومين كار تعيين خصوصيات آن المان است براي مثال اگر نوع المان براي تحليل يك خرپا از نوع« link » باشد بايد سطح مقطع آن مشخص شود يعني بايدسطح مقطع عناصر خرپا مشخص شود.در سومين مرحله بايد خصوصيات ماده مشخص شود كه المان از آن ساخته شده است.مثلاً براي تحليل خيز(ميزان خم شدن)يك تيربايد خصوصيات آن از جمله ضريب يانگ« Young’s modulus » ، چگالي « Density » ،نسبت پويسن« Poisson’s ratio »و... را مشخص كرد.مراحل بعدي مربوط به گرفتن جواب است.

همان طور كه گفته شد تعيين نوع المان و اندازه و شكل آن در سرعت و دقت جواب هاي بدست امده تاثير بسزايي دارد.

ب-نرم افزار Catia :

اين نرم افزار بسيار قوي در طراحي كه قسمتي را به تحليل اختصاص داده است براي كار تحليل خود مشابه ديگر نرم افزار ها مدل را به المان هايي افراز مي كند و جواب ها را در گره ها(جايي كه چهار المان با هم اشتراك دارند)بدست مي آورد.در اين نرم افزار نيز شكل و كوچكي و بزرگي المان ها در دقت و سرعت جواب تاثير زيادي دارد به همين دليل در اين نرم افزار براي راحتي كار خود برنامه ميزاني از بزرگي و كوچكي را پيشنهاد مي كند كه با توجه به زمان و دقت تحليل تعيين مي شود و مقدار اپتيممي است.

در زير چند نمونه از اين المان ها را براي تحليل هاي مختلف نشان مي دهيم:

1-افراز يك رينگ به المان هايي محدود جهت تحليل رينگ.

در اين شكل گره ها مشخص است كه ماشين جوابها را در اين گره ها بدست مي آورد.

2-افراز لاستيك به المان هايي براي تحليل آن:

3-مدل كردن جوش دو لوله واستفاده از المان محدود براي تحليل آن:

تهیه کننده: حامد گل محمدی

http://www.iranika.ir

تحليل تنش در رولبرينگ‌هاي استوانه‌اي

عنوان: تحليل تنش در رولبرينگ‌هاي استوانه‌اي

نويسنده: دومان سلطانی جنابی

منبع اطلاعاتي: www.basumechaniceng.blogfa.com

ياتاقان‌ها اجزايي از خودرو هستند كه براي ايجاد محل استقرار و هدايت قطعات متحرك نظير شافت‌ها و اكسل‌ها استفاده مي‌شوند. ياتاقان‌ها از لحاظ نوع حركت به دو نوع تقسيم مي‌شوند:

1. ياتاقان‌هاي لغزشي
2. ياتاقان‌هاي غلتشي

ساچمه ياتاقان‌ها به شكل‌هاي سوزني، كروي، استوانه‌اي، مخروطي و بشكه‌اي هستند. به جز ياتاقان‌هاي ساچمه كروي كه بلبرينگ ناميده مي‌شوند، بقيه ياتاقان‌هاي غلتشي را رولبرينگ مي‌نامند.
در اين مقاله ويژگي‌هايي از ياتاقان‌هاي غلتشي بررسي مي‌شوند كه نياز به گشتاور اندك ابتدايي براي حركت و راه‌اندازي دارند. اين ياتاقان‌ها به روغنكاري كمتري نياز دارند و ياتاقان‌هاي غلتشي به علت استاندارد بودن اندازه‌ها به راحتي تعويض مي‌شوند. همچنين فضاي كمي را در امتداد محور، اشغال مي‌كنند، در نتيجه مي‌توان محور را كوتاه‌تـر كرد تا در فضاي مورد نياز صرفه‌جويي شود. اين ياتاقان‌ها حرارت زيادي توليد نمي‌كنند و راندمان خوبي دارند. همچنين اگر خراب شوند با سر و صدايي غيرعادي، بروز اشكال را اعلام مي‌كنند.
ياتاقان‌هاي غلتشي مخصوص حركت‌هاي آرام و دورهاي پايين هستند. نسبت به ضربه حساسند و ارتعاش و عمر آنها نسبت به تعداد دور، محدود است. شكل 1، اجزاي ياتاقان‌هاي غلتشي را نشان مي‌دهد. اين اجزا عبارتند از:
1. رينگ داخلي
2. رينگ خارجي
3. ساچمه
4. قفسه

تماس خطي رولبرينگ‌هاي استوانه‌اي به دليل فرم تماس ساچمه‌هاي استوانه‌اي و مسير حركت آنها نيروي شعاعي بيشتري را نسبت به بلبرينگ‌ها (تماس نقطه‌اي) تحمل مي‌كنند. اين نوع رولبرينگ‌ها، تحمل بار محوري را ندارند بنابراين در جهت محوري بسيار كم، بارگذاري مي‌شوند. رولبرينگ مورد تحليل ما از نوع NU1035 است. جداول 1 و 2 اين مشخصات رولبرينگ را ارائه داده است.

◄ مدل‌سازي:
ابتدا ساچمه پاييني و رينگ محيط بر آن با كمك نرم‌افزار، مدل‌سازي مي‌شوند.
شكل 2، مدل ياتاقان را در نرم‌افزار ANSYS و شكل شماره 3 مدل ترسيم شده در نرم افزار MDT را نمايش مي‌دهد.

شكل 2: مدل ياتاقان در نرم‌افزار ANSYS

در اين رولبرينگ از المان‌هاي Plane 182 و در تعيين خواص ماده از Steel 1.3501 با E=210E9 براي ساچمه‌ها و E=206E9 براي رينگ‌ها استفاده شده است.

◄ تبديل مدل ايجاد شده به FEM:
در ابتدا مدل ساخته شده در نرم‌افزار به مدل اجزاء محدود، تبديل شده است. اين مرحله از المان‌هاي مناسب در مدل، تشكيل شده است. انتخاب نوع و هندسه المان‌ها مهم است. زيرا تعداد المان‌ها به لحاظ هندسي بايد در نقاط تماسي بيشتر باشد و در محل تماس تنش‌ها قطعاً بيشتر خواهد بود. تنش با دور شدن از محل تماس به سرعت كاهش مي‌يابد. در اطراف محل تماس به المان‌هاي بيشتر نياز داريم.
بنابراين مش‌بندي به صورت دستي انجام مي‌شود. شكل 4، مدل المان محدود ساخته شده را نشان مي‌دهد.
Mesh tool>Line>set

◄ تعريف المان‌هاي تماسي:
المان‌هاي تماسي پس از مش زدن با Contact Pair، تعريف مي‌شوند.

بارگذاري
وزن شفت سوار بر رولبرينگ هزار نيوتن و اين نيرو به صورت شعاعي توزيع شده است. نيرويي به ساچمه‌هاي بالايي رولبرينگ، وارد نمي‌شود. نيرو صرفاً به ساچمه‌هاي پاييني وارد مي‌شود و مقدار آن در مسائل كاربردي از فرمول زير به دست مي‌آيد.
=Z تعداد ساچمه‌ها
=W وزن شفت N
ساچمه‌ها نيروي گريز از مركزي نيز دريافت مي‌كنند كه حاصل از دوران رينگ خارجي است. اين نيرو در سرعت‌هاي بالا قابل توجه و بررسي است و مقدار آن براي ساچمه پاييني از رابطه زير به دست مي‌آيد.
نيرويي ديگر كه بر ساچمه رولربرينگ وارد مي‌شود، حاصل از جازني رولربرينگ روي شفت است. در ابتداي طراحي رولربرينگ، بين ساچمه و پوسته، لقي در نظر گرفته مي‌شود، نيروي جازني روي ساچمه‌ها پس از جازني، روي شفت اعمال نشود. بنابراين نيرويي مهم كه به ياتاقان و در نتيجه به ساچمه پاييني وارد مي‌شود همان نيروي حاصل از وزن شفت است. اين نيرو، به صورت فشار بر رينگ محيط و بر ساچمه پاييني، توزيع شده است.

◄ قيود سينماتيكي:
رينگ داخلي ثابت و رينگ خارجي با سرعت هزار دور بر دقيقه دوران مي‌كند. در بالا مقدار نيروي گريز ازمركز وارد بر ساچمه پاييني، محاسبه و از آن در مقابل نيروي حاصل از وزن شفت، صرف نظر شد. رينگ خارجي را در تحليل مسئله، ثابت فرض كرديم و رينگ داخلي را پس از تبديل مختصات به استوانه‌اي در راستاي Y(q) و رينگ خارجي را در تمام جهات مقيد كرديم. مرحله بعد از اعمال بار و قيود، حل مسئله است.
روش STATIC براي حل مسئله، انتخاب شده است.
ANSYS Main Menu> Solution>Solve>Current LS

◄ مشاهده نتايج FEM:

مشاهده خروجي‌ها از ديگر مراحل است. شكل‌هاي 5 و6، كانتور تنش در راستاي X(R) را نشان مي‌دهد. مقدار Maximum تنش در راستاي شعاعي در حدود Mpa258 است. شكل‌هاي 7و 8 كانتور تنش ون مايسز را نشان مي‌دهند. مقدار آن در محل تماس Mpa225 است. شكل‌هاي 9 و 10، كانتور تنش برشي در راستاي XY(Rq) را نشان مي‌دهند. مقدار آن در محل تماس Mpa8/64 است. شكل‌هاي 11 و 12 كانتور تنش در راستاي Y(q)را نشان مي‌دهند.

از مشاهده شكل‌ها در مي‌يابيم كه تنش در نقاط تماسي، حداكثر است و مي‌توان آن را مانند سيالي تصور كرد كه از مجرايي بزرگ، وارد و از مجرايي كوچك خارج مي‌شود.

در نقاط مرزي، اغتشاشاتي وجود دارد، تنش در بقيه نقاط، يكنواخت است. تنش در نقاط A,B، به ماكزيمم مقدار خود مي‌رسد. نيرو در اين نقاط به نقطه‌اي در تحليل دوبعدي و به خطي در تحليل سه بعدي، وارد مي‌شود و تنش، افزايش مي‌يابد.

كانتور تنش برشي XY:

كانتور تنش ون مايسز

تحليل دستي اين مسئله بيانگر تفاوت‌هاي موجود است.

بررسي تحليل مسئله

محاسبه تنش سطحي ماكزيمم در محل تماس (تنش هرتز):

با استفاه از مراجع در مي‌يابيم كه اگر دو سطح منحني به شعاع‌هاي R1' , R2' و شعاع انحناي R1, R2 تحت نيروي P به هم فشرده شوند مطابق شكل 13 سطح تماسي بين اين دو به وجود مي‌آيد (شكل 14) مقدار s_max و t_min دراين سطح با جدول 3، به دست مي‌آيد.

با توجه به شكل 15 و روابط زير برقرار است:

چگالي خطي بار

D_i=9(mm)

D_b=3(mm)

معادله فشار

V₁₌V₂=0.33

E₁=210E9

E₂=206E9

q=411.666KN

ماكسيمم فشار

P₀=332.47 Mpa

◄ مقايسه نتايج و ارزيابي:
· از مقايسه تنش مايسز و تنش در راستاي R و تنش در راستاي Rq و تنش در راستاي q در مي‌يابيم كه مؤثرترين تنش، در راستاي R است، زيرا بارگذاري به صورت شعاعي است. براي معيار حد دوام مي‌توانيم از تنش در راستاي شعاعي استفاده و از تنش‌هاي ديگر صرف‌نظر كنيم.
· مقدار خطا در اين تحليل، 22 درصد و مقدار تنش‌ها، پايين‌تر از تنش تسليم فولاد است. پاسخ‌هاي صحيح با نرم‌افزار و حل دستي به دست آمده است.

تحلیل دینامیکی خوش سواری و خوش فرمانی خودرو به کمک نرم افزار carsim

دریافت مقاله

http://www.articles.ir

تحلیل فرسایش گیربکس به کمک آنالیز روغن

دریافت فایل

نوع کارکرد چرخ دنده

چرخدنده ها در بسیاری از وسایل مکانِیکی استفاده می شوند.آنها کارهای متفاوت بسیاری انجام می دهند ولی مهمترین آن کاهش دنده در تجهیزات موتوری است.این نقشی کلیدی است زیرا اغلب یک موتور کوچک چرخان با سرعت زیاد می تواند قدرت کافی برای وسیله را تولید کند ولی گشتاور کافی را نمی‌تواند. بعنوان مثال پیچ گوشتی الکتریکی دنده کاهشی بسیار بزرگی دارد زیرا که نیاز به گشتاور پیچشی زیادی برای پیچاندن پیچ دارد. ولی موتور فقط مقدار کمی گشتاور در سرعت بالا تولید می کند.با دنده کاهشی سرعت خروجی کاهش اما گشتاور افزایش می یابد.
کار دیگری که چرخدنده ها انجام می دهند تنظیم کردن جهت چرخش است.بعنوان نمونه در دیفرانسیل بین چرخ های عقب اتومبیل شما قدرت بوسیله میل محوری که به مرکز اتومبیل متصل است منتقل می شود و دیفرانسیل باید ۹۰ درجه نیرو را بچرخاند تا در چرخها بکار برد.
پیچیدگیهای بسیاری در انواع مختلف چرخدنده وجود دارد.در این مقاله خواهیم آموخت که دندانه های چرخدنده چگونه کار می کنند و درباره انواع مختلف چرخدنده که در همه نوع ابزارهای مکانیکی یافت می شوند خواهیم آموخت.
● اصول اولیه
در هر چرخدنده نسبت دنده با فاصله از مرکز چرخدنده تا نقطه تماس تعیین می شود.به عنوان مثال در ابزاری با دو چرخدنده ،اگر قطر یکی از چرخدنده ها ۲ برابر دیگری باشد، ضریب دنده ۲:۱ خواهد بود.یکی از ابتدایی ترین انواع چرخدنده که می توانیم ببینیم چرخی با برامدگی هایی بشکل دندانه های چوبی است.
مشکلی که این نوع از چرخدنده ها دارند این است که فاصله از مرکز هر چرخدنده تا نقطه تماس ،وقتی که چرخدنده می چرخد تغییر می کند.این بدان معنی است که ضریب دنده وقتی چرخدنده می چرخد تغییر می کند.یعنی سرعت خروجی نیز تغییر میکند. چنانچه شما در اتومبیل خود از چرخدنده هایی شبیه به این استفاده کنید،ثابت نگه داشتن سرعت در این شرایط غیر ممکن خواهد بود و شما دائما باید سرعت را کم و زیاد کنید.
دندانه های چرخدنده های نوین پروفیل مخصوصی که دنده گستران (اینولوت involute ) نامیده می شود استفاده می کنند.این پروفیل دارای خاصیت بسیار مهم ثابت نگه داشتن نسبت سرعت بین دو چرخدنده است.در این نوع ، همانند چرخ میخی بالا نقطه تماس جابجا می شود ولی فرم گستران دندانه های چرخدنده این جابجایی را جبران می کند.برای جزئیات به این قسمت مراجعه کنید.در ادامه بعضی از انواع چرخدنده ها را میبینیم
● چرخدنده ساده
چرخدنده های ساده معمولی ترین نوع چرخدنده می باشند.آنها دندانه های صافی دارندو بر روی محورهای موازی سوار می شوند.سابقا چرخدنده های ساده بسیاری برای بوجود آوردن دنده های کاهشی بسیار بزرگی استفاده می شد.
چرخدنده های ساده در دستگاه های بسیاری استفاده می شوند.مانند پیچ گوشتی الکتریکی ، آبپاش نوسانی ، ساعت زنگی ، ماشین لباسشویی و خشک کن لباس .اما شما در اتومبیل خود تعداد زیادی از آن را نخواهید یافت زیرا چرخدنده ساده واقعا” می تواند پر سروصدا باشد.هر وقت دندانه چرخدنده یک دنده را با چرخدنده دیگری درگیر کند دنده ها برخورد کرده و این ضربه صدای بلندی تولید می کند، همچنین فشار روی چرخدنده را افزایش می دهد .برای کاهش دادن صدا و فشار روی چرخدنده اغلب چرخدنده ها در اتومبیل شما مارپیچی می باشند.
● چرخدنده های مارپیچ
وقتی دو دنده بر روی سیستم چرخدنده مارپیچ درگیر می شوند تماس از انتهای یکی از دنده ها شروع شده و بتدریج با چرخش چرخدنده گسترش میابد تا زمانی که دودنده بطور کامل درگیر شوند.
درگیر شدن تدریجی چرخدنده های مارپیچی را وادار می کند که آرامتر و ملایم تر از چرخدنده های ساده عمل کنند.به همین دلیل چرخدنده های مارپیچی تقریبا” در جعبه دنده های همه اتومبیل ها مورد استفاده قرارمی گیرد.
بعلت زاویه دنده ها در چرخدنده های مارپیچ وقتی که دنده ها درگیر می شوند بار محوری بوجود می آورند.دستگاه هایی که از چرخدنده های مارپیچ استفاده می کنندیاتاقان هایی دارند که می توانند این بار محوری را نگه دارند.یک نکته جالب در مورد چرخدنده های مارپیچ این است که اگر زوایای دندانه های چرخدنده صحیح باشند می توا نند روی محور عمودی سوار شده زاویه چرخش را روی ۹۰ درجه تنظیم کنند.
● چرخدنده مخروطی
چرخدنده مخروطی زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که مسیر چرخش محور نیاز به تغییر کردن دارد و معمولا”برمحورهای ۹۰ درجه سوار می شوند ولی می توا نند طوری طراحی شوند که در زوایای دیگر نیز به همین خوبی عمل کنند. دندانه ها روی چرخدنده های مخروطی می توانند صاف ، مارپیچی ویا قوسی باشند.دندانه های چرخدنده های مخروطی صاف در حقیقت مشکلی مشابه دنده چرخدنده های ساده دارند.که وقتی هر دنده درگیر می شود به دنده متناظر در آن لحظه ضربه می زند.
درست مانند چرخدنده ساده، راه حل این مشکل انحنا دادن به دندانه های چرخدنده می باشد. این دندانه های مارپیچی درست مانند دندانه های مارپیچی درگیر می شوند تماس از یک انتها ی چرخدنده شروع می شود و به صورت تصاعدی در سرتاسر دندانه گسترش می یابد.
در چرخدنده های مخروطی صاف و مارپیچی محورها باید بر هم عمود باشندو همچنین در یک صفحه واقع شوند. اگر شما دو محور را پشت چرخدنده امتداد دهید همدیگر را قطع خواهند کرد .از طرف دیگر چرخدنده های قوسی (hypoid gear) می توانند با محور ها در صفحات مختلف (محور های متنافر) درگیر شوند.
این خصوصیت در دیفرانسیل اتومبیلهای بسیاری استفاده می شود.چرخدنده بزرگ مخروطی دیفرانسیل و چرخدنده کوچک ورودی (پنیون) هر دو از نوع قوسی (هیپوئیدی) هستند. این به پنیون ورودی اجازه می دهد که پایین تر از محور چرخدنده بزرگ مخروطی سوار شود.شکل بالا پنیون ورودی درگیر با چرخدنده مخروطی بزرگ در دیفرانسیل را نشان می دهد. زمانی که محور محرک اتومبیل به پنیون ورودی متصل می شود پایین تر قرار می گیرد .این بدان معنی است که محور محرک در قسمت سواری جایی را اشغال نمی کند و فضای بیشتری برای سرنشینان و بار ایجاد می کند.
چرخدنده های حلزونی (ترجمه از لیلا علیزاده ساروی)
چرخدنده حلزونی هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز به دنده کاهشی بزرگی باشد.برای چرخدنده های حلزونی نسبت کاهش ۲۰:۱ و حتی تا ۳۰۰:۱ یا بالاتر از آن متعارف است.
● چرخدنده حلزونی
بسیاری از چرخدنده های حلزونی خاصیت جالبی دارند که چرخدنده های دیگر ندارند: پیچ حلزون براحتی می تواند چرخدنده را بچرخاند ولی چرخدنده نمیتواند پیچ حلزون را بچرخاند و این بدان علت است که زاویه ی روی پیچ حلزون بقدری کم است که وقتی چرخدنده سعی می کند آنرا بچرخاند نیروی اصطکاک بین چرخدنده و پیچ حلزون آن را در جای خود نگه می دارد و مانع چرخش آن می شود.
این خاصیت برای ماشینهایی از قبیل سیستم های نقاله مکانیکی مورد استفاده است. آنهایی که خاصیت قفل کنندگی در آنها هنگامی که موتور نمی چرخد می تواند همانند یک ترمز برای نقاله عمل کند.
استفاده خیلی جالب دیگر چرخدنده های حلزونی در دیفرانسیل تورسن(Torsen differential) که در بعضی از اتومبیلها و کامیونهای بارکش با کارایی بالا استفاده می شود است.
چرخدنده و میله دنده (ترجمه از لیلا علیزاده ساروی)
چرخدنده و میله دنده برای تبدیل کردن حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده می شوند.مثال کاملی از آن فرمان اتومبیلهاست . فلکه فرمان چرخدنده ای که با میله دنده درگیر است را می چرخاند. وقتی که چرخدنده می چرخد میله دنده را به چپ یا راست می لغزاند بسته به آنکه شما فرمان را بکدام سمت می پیچانید.
چرخدنده و میله دنده همچنین در بعضی ترازوها برای گردش صفحه مدرجی که وزن شما را نشان می دهد به کار می رود.
● چرخدنده های سیاره ای و نسبت بین دنده ها
▪ هر مجموعه چرخدنده سیارهای سه جزء اصلی دارد :
- دنده خورشیدی
- دنده سیاره ای و حامل دنده سیاره ای
- دنده بزرگ حلقه ای (رینگی)
هر کدام از این سه جزء می توانند ورودی یا خروجی باشند یا می توانند ثابت نگه داشته شوند.انتخاب کدام قطعه ای برای کدام منظور نسبت دنده را برای چرخدنده ها معین می کند.به یکی از چرخدنده های سیاره ای منفرد نگاهی می اندازیم.
یکی از چرخدنده های سیاره ای جعبه دنده ما یک چرخدنده بزرگ حلقه ای با ۷۲ دننده (کرانویل) و یک چرخدنده خورشیدی با ۳۰ دنده دارد . می توانیم نسبت دنده های بسیاری از این جعبه داشته باشیم.
همچنین قفل شدن هر دو جزء با هم همه ی قطعه را قفل خوا هد کرد و نسبت دنده ۱:۱ خواهد شد
توجه کنید که اولین نسبت دنده ای که در جدول بالا ثبت شده است کاهشی است یعنی سرعت خروجی از سرعت ورودی کمتر است.دومین نسبت دنده پرسرعت است یعنی سرعت خروجی بیشتر از سرعت ورودی است و آخری نیز دوباره کاهشی است ولی مسیر خروجی معکوس شده است.نسبت دنده های مختلف بسیاری از مجموعه چرخدنده بالا می توان استخراج کرد ولی آنهایی که می بینید مربوط به جعبه دنده ی اتوماتیک می باشند.
پس این یکی از مجموعه های چرخدنده است که می تواند همه ی این نسبت دنده های مختلف را بدون درگیر کردن یا خلاص کردن چرخدنده های دیگر تولید کند.با دو تا از این مجموعه چرخدنده ها در یک ردیف ما می توانیم ۴ دنده جلو و یک دنده عقب (معکوس) مورد نیاز در جعبه دنده را داشته باشیم.در قسمت بعدی دو مجموعه از چرخدنده ها را با هم قرار خواهیم داد.
● جزئیات پروفیل چرخدنده گسترانی (اینولوت)
درپروفیل دندانه های چرخدنده گسترانی نقطه تماس ازنزدیکی یکی از دندانه ها شروع شده و با چرخش چرخدنده نقطه تماس از آن چرخدنده دور شده و به دیگری نزدیک می شود.اگر شما نقطه تماس را دنبال کنید، نشانگر یک خط مستقیم است که از یکی از چرخدنده ها شروع شده و در کنار دیگری پایان می یابد.این بدان معنی است که شعاع نقطه تماس با درگیر شدن دندانه ها بزرگتر می شود.
قطر دایره گام قطر تماس موثر است .از آنجایی که قطر تماس ثابت نمی باشد قطر دایره گام واقعا فاصله تماس متوسط است.وقتی که دندانه ها ابتدا شروع به درگیر شدن می کنند دندانه چرخدنده بالایی به دندانه چرخدنده پایینی در داخل قطر دایره گام برخورد می کند.اما توجه کنید که آن قسمت از دنده بالا که با دنده پایین تماس پیدا می کند، در آن نقطه بسیار لاغر است.با چرخش چرخدنده نقطه تماس به سمت قسمت ضخیم تر دندانه چرخدنده بالایی لغزیده می شود.این امر دنده بالایی را به جلو رانده بنا براین جبرانی برای قطر تماس اندکی کوچکتر می باشد.با ادامه دادن دندانه ها به چرخیدن نقطه تماس دور تر شده حتی از قطر دایره گام خارج می شود.اما پروفیل دندانه های پایینی جبرانی برای این جابجایی است.نقطه تماس شروع به لغزیدن به سمت قسمت لاغر دندانه پایینی می کند مقدار کمی از سرعت چرخدنده بالایی برای جبران قطر تماس افزوده شده،کم می کند.نتیجه نهایی این است که حتی اگر قطر نقطه تماس بطور ممتد تغییر کند سرعت ثابت باقی می ماند.بنابراین پروفیل دندانه چرخدنده گسترانی یک نسبت سرعت دورانی ثابت تولید می کند.

شیرهای یكطرفه

ولوهای یكطرفه(CHECK VALVE)
ولوهای یكطرفه برای جلوگیری از بازگشت سیال در یك سیستم پایپینگ در نظر گرفته می شوند. این ولوها توسط جریان سیال در لاینها عمل می كنند.فشار سیال عبوری از درون لاین باعث بازشدن ولو گردیده و هرگونه برگشت سیال باعث بسته شدن ولو خواهد شد.در واقع نمونه هایی از انواع این ولوها در زیر امده است:

1-چك ولوهای نوسانی
2-چك ولوهای دیسكی
3-چك ولوهای با دیسك دوتكه
4-چك ولو قطع كننده ای
5-چك ولو با دیسك وارونه
چك ولوهای نوسانی با بدنه مستقیم دارای دیسكی می باشند كه در بالای بدنه به بدنه قلاب شده است.چك ولوهای نوسانی عموما در خطوط پیوسته كه دارای gate valve می باشند مورد استفاده قرار می گیرند چون این ولوها جریان ازاد نسبی را از خود عبور میدهند.
این ولوها برای لاینهایی كه سرعت سیال پائین می باشد مورد استفاده قرار می گیرند ودر لاینهای كه دارای جریان ضربانی می باشند نباید از این ولوها استفاده نمود.
چون بطور پیوسته دیسك باز وبسته شده وكوبیده شدن ان باعث از بین رفتن متعلقات ولو خواهد گردید.

بطور كلی همانطور كه بیان شد این نوع چك ولوها گزینه مناسبی برای حالتیكه سیال حركت ضربه ای داشته ویا برگشت سیال سریع باشد نمی باشد .از انجائیكه این چك ولوها دارای چندین قطعه بوده كه بوسیله اتصالاتی به یكدیگر مرتبط گردیده اند لذا همین عامل باعث گردیده كه در میان سایر چك ولوها دارای كمترین استحكام باشند.علاوه بر این در حالتیكه دیسك حركت نسبتا بزرگی داشته باشد این حالت می تواند منتج به افزایش سرعت برگشت دیسك گردیده و نیروی ضربه ای بزرگی را درحالت ناگهانی بازوبسته شدن بوجود اورد.
این نوع چك ولوها را می توان هم درحالت افقی وهم عمودی مورد استفاده قرار داد . (درحالت نصب عمودی باید جریان سیال از پائین به بالا باشد تا نیروی جاذبه به بسته شدن دیسك كمك نماید)این قبیل از چك ولوها بدلیل سادگی تجهیزات تشكیل دهنده ، دارای تعمیرات به نسبت ساده تری در مقایسه با سایر چك ولوها می باشند.

persiandown.com

مکانیک بهشت ریاضیات است.

آشنايي با کامپوزيت‌ها

چگونه ركورد را پيش بيني نماييم ؟

منبع:

مدل سينماتيكي و تحليل در مكانيزم تيغه دستگاه برش كاغذ

نرم افزار SimMechanics

نوشته‌های پیشین

آرشیو موضوعی

برچسب‌ها