غول پیکرهای آهنین
گزارشی خواندنی درباره بزرگ ترین ماشین آلاتی که در صنایع مختلف کاربرد دارند
عظیم الجثه ترین ماشین های جهان هم برای خود دنیایی دارند؛ ماشین های بسیار بزرگی که هر یک ممکن است به اندازه نیمی از یک آسمانخراش ارتفاع داشته باشند. معمولاً از این ماشین های غول پیکر در پروژه های بسیار مهم صنعتی استفاده می شود و هر یک از آنها برای خود رکوردار هستند.ترکس 33-19
«ترکس 33-19» یکی از غول پیکرترین خودروهای سنگین جهان به شمار می رود که در سال 1973 توسط کارخانه جنرال موتورز تولید آن شروع شد و این خودرو تا 25 سال بزرگ ترین و پرظرفیت ترین کامیون گودبردار جهان به شمار می رفت و حتی نام آن در کتاب گینس نیز به عنوان بزرگ ترین گودبردار جهان به ثبت رسیده است. تقریباً 13 سال از تولید 33-19 می گذشت که ساخت آن متوقف شد و بعد از آن در منطقه اسپاروود کانادا به نمایش گذاشته شد تا گردشگران برای دیدن عظیم الجثه ترین خودروی سنگین دنیا به این منطقه سفر کنند. بار مفید این گودبردار غول پیکر زمانی که در اوج بود به 350 تن می رسید تا اینکه در سال 1990 بازنشسته شد. کامیون ترکس 33- 19 با داشتن 88/ 6 سانتی متر طول می تواند دو میلیون توپ گلف را در خود جای دهد.
لیبهر تی آی 274
«گروه لیبهر» نام کارخانه ای است که در سال 1949 توسط هانس لیبهر در آلمان تأسیس شد.این کارخانه، سازنده انواع ماشین آلات سنگین در جهان است که توسط اعضای خانواده لیبهر اداره می شود. در سال 2007 مسوولان این کارخانه به فکر افتادند تا از فضاهای خالی موجود در کامیون های بزرگ که بدون استفاده باقی می ماند نیز حداکثر استفاده را بکنند و در نتیجه یکی از بزرگ ترین کامیون های گودبردار توسط مهندسین کارخانه لیبهر طراحی و ساخته شد. بار مفید این خودروی عظیم الجثه 320 تن خاک است. «لیبهر تی آی 274» پنج متر طول و 179 تن وزن دارد و در نوع خود بزرگ ترین خودروی گودبردار جهان به شمار می رود.
دی 575 آ
هنگامی که صحبت از بولدوزر می شود، از نظر متخصصان این کار، هر چه این ماشین بزرگ تر باشد بهتر است زیرا بولدوزر بزرگ تر کارایی بیشتری دارد و توانایی جابه جایی آن نیز بیشتر است. بزرگ ترین و قدرتمندترین بولدوزر جهان «دی 575 آ- 3 اس دی» نام دارد که توسط کوماتسو سازنده انواع ماشین آلات سنگین در ایشی کاوی ژاپن ساخته شده است. غول پیکرترین بولدوزر جهان پنج متر ارتفاع، 13 متر طول و هفت متر عرض دارد.کاترپیلار 797 بی
«کاترپیلار 797 بی» یکی دیگر از ماشین های سنگین عظیم الجثه در سال 2002 توسط کارخانه کاترپیلار رونمایی شد و از ماه اکتبر همان سال در خدمت مشتریان قرار گرفت. تولید این ماشین غول پیکر تا ماه دسامبر سال 2009 ادامه داشت و بعد از آن این کارخانه شروع به تولید مدل دیگری به نام «797 اف» کرد. زمانی که مدل بی (B) این کامیون در حال تولید بود، بزرگ ترین خودروی ساخت این کارخانه به حساب می آمد. بار مفید این کامیون 380 تن جابه جایی خاک است و با داشتن همین مقدار بار، حداکثر سرعت خودرو به 68 کلیومتر بر ساعت می رسد. «797 بی» 55 /6 سانتی طول و 75 /9 سانتی متر عرض دارد.
جرمن باگر 288
جرمن باگر 288 یکی از غول پیکرترین خودروهایی است که تاکنون ساخته شده است. نکته قابل توجه در مورد جرمن باگر این است که این خودرو با وجود عظیم الجثه بودن قادر به حرکت است. این ماشین عظیم الجثه در سال 1991 توسط تاکراف ساخته شد و با داشتن 80 متر ارتفاع و 502 متر طول و 202 متر عرض به ایفل خوابیده مشهور است.
آر بی 293
یکی دیگر از بزرگ ترین خودروهای جهان ساخت شرکت تاکراف است که در ساخت ماشین آلات صنعتی در آلمان فعالیت دارد. از این خودروی بسیار عظیم الجثه در استخراج معادن استفاده می شود. کروپ 95 متر ارتفاع و 215 متر طول دارد. تقریباً پنج سال طول کشید تا مهندسان کارخانه تاکراف این خودرو را طراحی و با هزینه صد میلیون دلاری ساختند.
حامل شاتل
یکی دیگر از عظیم الجثه ترین ماشین های جهان در صنعت هوافضا کاربرد دارد. از این ماشین برای حمل و نقل راکت ها و شاتل های فضایی استفاده می شود. به عنوان مثال راکت ساتورن وی ، ساتورن آی بی و آپولو سایوز را با این وسیله به آزمایشگاه های فضایی منتقل کرده اند و امروزه حمل و نقل شاتل های فضایی نیز با همین ماشین غول پیکر صورت می گیرد. این وسیله حمل و نقل بسیار بزرگ توسط کارخانه ساخت تجهیزات استخراج «بوکریوس اینترنشنال» طراحی شد و ساخت آن را کمپانی ماریون پاول شاول با پرداخت 14 میلیون دلار بر عهده داشت. این ماشین با داشتن 2400 تن وزن، 6 متر ارتفاع، 40 متر طول و 35 متر عرض بزرگ ترین ماشین سنگین جهان بود تا اینکه ماشین های حفاری جرمن باگر 288 تولید شد.
ماریون 6360
ماریون 6360 یکی دیگر از ماشین آلات صنعتی غول پیکر است که به آن لقب کاپیتان را داده اند. ساخت این ماشین بزرگ را کمپانی ماریون پاول شاول در سال 1965 به پایان رساند و بعد از آن کاپیتان در شمار غول پیکرترین خودروهای سنگین جهان جای گرفت. این خودرو فعالیت خود را با کمپانی شرکای زغال سنگ ایلینوا آغاز کرد اما خیلی زود صاحبان این خودرو مالیکت آن را به زغال سنگ آرک فروختند و تنها چیزی که در مورد کاپیتان تغییر کرد، رنگ آن بود. از آن موقع به بعد کاپیتان به رنگ های قرمز، سفید و آبی دیده می شود. کاپیتان بیش از 12 تن وزن دارد و بار مفید آن 300 تن نخاله است.
اندازه گیری مصرف سوخت
چالش: مخلوط کردن هوا و سوخت
ابتدا از اصول پایه ای مخلوط کردن هوا و سوخت به منظور تولید نیرو آغاز می کنیم. آنچه که «رودلف دیزل» در مورد موتورهای دیزلی ابداع کرد که مخلوط سوخت در اثر فشرده شدن مشتعل می گردد چیزی کاملاً متفاوت است که در ادامه مقاله به صورت مختصر به آن خواهیم پرداخت و آن تکنولوژی مورد استفاده در پیشرانه های دیزلی است. بعضاً به نسبت هایی مانند 14/7 به یک برخورد می کنیم که نشان دهنده نسبت و میزان جرم هوایی است که با جرم بنزین مخلوط می گردد و به آن ضریب استوکیومتری (Stoichiometric Ratio) می گویند که این به معنای آن است که 14/7 پاوند هوا مورد نیاز است تا یک پاوند سوخت مشتعل شود بدون آنکه بخشی از بنزین مشتعل نشده باقی بماند. مهندسین واژه دیگری را نیز برای آن در نظر گرفته و تعریف کرده اند که به آن فاکتور هوای اضافی (Excess-Air Factor) یا 8 می گویند. اگر 8 بزرگ تر از یک باشد به معنای وجود مخلوط سوخت رقیق بوده (هوای اضافی) و چنانچه 8 کمتر از یک باشد به آن مخلوط غلیظ می گویند و چنانچه 1=8 باشد به آن استوکیومتریک می گویند. اهمیت این موارد در تأثیر 8 در توانایی و قدرت مخلوط سوخت و میزان مواد آلاینده ای است که بعد از عمل احتراق شکل می گیرند. این موارد آلاینده عبارتند از هیدروکربن های مشتعل نشده یا HC، منوکسید کربن (CO) و انواع اکسید ازت (NOX). جای تعجب نیست که هر چه مخلوط سوخت غلیظ تر باشد میزان تولید منوکسید کربن و هیدروکربن های مشتعل نشده یا HC آن بیشتراست چون مخلوط زیادی از سوخت وارد محفظه احتراق شده و بنابراین تعداد زیادی مواد آلاینده نیز از آن خارج می شود. چنانچه مخلوط سوخت بیش از حدّ رقیق باشد مقدار زیادی HC تولید می گردد که ناشی از عدم اشتعال مخلوط سوخت بوده و بنابراین آلایندگی به جای خود محفوظ خواهد بود. با وجود اینکه منوکسید کربن و هیدروکربن های مشتعل نشده دارای یک حداقل هستند که اندکی کمتر از حالت استوکیومتری بوده امّا این حالت وضعیت اکسیدهای ازت را بسیار تشدید می کند. چرا؟ دلیل آن است که بهترین احتراق که باید آن را داغ ترین احتراق نیز دانست متأسفانه با افزایش درجه حرارت میزان تولید انواع اکسید ازت تشدید می گردد. به همین دلیل برای کنترل و احیاناً کاهش میزان خروج انواع اکسید ازت از لوله اگزوز اتومبیل ها، آنها را مجدداً چرخش می دهند که به آن (EGR (Exhaust Gas Recirculation یا چرخش و گردش مجدد گازهای اگزوز می گویند. این کار باعث آلایندگی مخلوط هوا شده که نتیجه مستقیم آن، پایین آمدن راندمان احتراق و به دنبال آن پایین آمدن دمای ناشی از عمل احتراق است.حال اگر به این عمل یک مبدل کاتالیتیکی سه راهه (منظور از سه راهه این است که می تواند نسبت به امحاء هر سه آلاینده هیدروکربن، منوکسید کربن و اکسید ازت اقدام کند) اضافه کنید می توان گفت سطح مواد آلاینده از لوله اگزوز به حداقل کاهش پیدا می کند. بهینه سازی عملیات احتراق نیازمند آن است که با انجام مانورهای لازم همواره مخلوط سوخت در وضعیت استوکیومتری قرار داشته باشد. مخلوط سوختی که در حال ورود به محفظه احتراق بوده توسط چندین حسگر اکسیژن که به آنها حسگرهای 8 نیز می گویند تحت کنترل قرار دارد که وظیفه آنها بو کشیدن جریان گازهای درون اگزوز قبل و بعد از عبور از مبدل کاتالیتیکی است. با توجه به اینکه تقاضا برای نیروی موتور بعضاً به صورت دائمی در حال تغییر است، لذا در فرآیند ورود مخلوط سوخت همواره میزان متغیری از سوخت و هوا وارد آن شده و یا از آن خارج می شود. به طور کلی حداکثر نیرو، زمانی به وجود می آید که ضریب استیوکیومتری اندکی غلیظ باشد و زمانی موتور دارای کارکرد اقتصادی است که مخلوط سوخت اندکی رقیق و پایین تر از استوکیومتری باشد.
دیدگاه های اولیه
اولین اقدامات در خصوص اندازه گیری میزان مصرف بنزین بدون برنامه مشخصی انجام گرفت. در سال های دهه 1880 و به خصوص سال های آخر آن چیزی که عمل مثلاً کاربراتور انجام می داد در واقع یک رشته از الیاف بود که بنزین را در خود جذب کرده و در اطراف آن مجرایی برای هوای ورودی قرارداشت. کاربراتورهای معروف به سطحی (Surface) باعث می گردیدند که هوا به صورت حباب وارد مخزن سوخت گردد و مجموعه آن را که در واقع بخار بود جمع آوری کرده و آن را به سوی محفظه احتراق هدایت کنند و این بسیار توأم با شانس بود که مخلوط هایی بین 8 تا 25 قسمت هوا و یک قسمت سوخت کلاً می توانست مشتعل شود اگرچه که به ندرت پیش می آید که اشتعال آن به خوبی انجام گیرد. اندکی بعد از آن یعنی در طی سال های دهه 1890 چندین محقق که در میان آنها «ویلهلم میباخ» (همان میباخ معروف) نیز وجود داشت اقدام به اسپری مستقیم سوخت از طریق یک منفذ کوچک به داخل جریان هوایی که به طرف سیلندر می رفت کردند. تلاش ها و اقدامات آنها همانند همکاران بعدی در واقع همان کاربراتورهای سنتی بودند که با استفاده از تأثیر ونتوری (Venturi Effect) کارآیی داشتند.سخنی کوتاه در مورد دیزل و موتورهای دیزلی
در مقایسه با پیشرانه های بنزینی، انواع دیزلی مفهوم کاملاً متفاوتی داشته و اندازه گیری میزان مصرف گازوئیل نیز متفاوت است. اگر به اختصار بخواهیم به آن اشاره کنیم باید بگوییم یک موتور دیزلی دارای حرکتی است که برای انجام آن نیازی به باز و بسته کردن چیزی به نام گاز (Throttle) نیست. در این موتورها صرفاً از طریق تزریق گازوئیل می توان میزان نیروی تولیدی را تعیین کرد و میزان مخلوط هوا و گازوئیل در موتورهای دیزلی در مقایسه با انواع بنزینی بسیار گسترده تر است.همانطور که می دانید در پیشرانه های دیزلی از شمع و جرقه آن خبری نیست و به جای آن احتراق مخلوط سوخت تزریق شده به داخل محفظه از طریق افزایش دمای هوای کاملاً فشرده انجام می گیرد.
S.U وِبِر و هالی وود:
تولید کنندگان کاربراتور و تأثیر آنهادر زمان های مشخصی مدل های کاملاً شناخته شده ای از کاربراتور وارد بازار شدند که چند تا از آنها هنوز هم بخشی از اتومبیل های قدیمی در این دوران هستند. یکی از مشخص ترین کاربراتورها که در اتومبیل های انگلیسی مورد استفاده قرار می گرفت، کاربراتور S.U مخفف Skinners Union بود که نام مخترعان آن را که عبارت بودند از G.H و T.C اسکینر را داشتند. در این کاربراتور کنترل جریان بنزین و اندازه گیری آن از طریق بالا و پایین رفتن یک پیستون که در مقابل اهرم گاز از خود واکنش نشان می داد انجام می گرفت و طرز کار این گونه بود که با فشار آوردن به اهرم یا پدال گاز یک خلاء جزئی در کاربراتور ایجاد می گردید و پیستون به حرکت درمی آمد و حرکت پیستون یک سوپاپ سوزنی شکل را نیز به حرکت درمی آورد که با حرکت آن سوخت وارد جریان هوای ورودی می شد.
یکی از کاربراتورهای کلاسیک که عمدتاً در اتومبیل های ایتالیایی از جمله آلفارومئو مورد استفاده قرار می گرفت، کاربراتور وبر (Weber) بود که دارای چند نازل و دهنه بود که اگر بخواهیم در مورد سازه آن و نحوه کارش صحبت کنم می بایست نیمی از مقاله را به آن اختصاص دهیم. البته مشکل کاربراتورهای وبر، تنظیم دقیق آن بود که در آن صورت عملکرد فوق العاده ای داشت ولی همواره صاحبان آن با مشکل تنظیم دقیق روبه رو بودند. تولید کننده کاربراتور هالیوود می گفت که اگر یک فیل خوب است بنابراین یک گله صد تایی نیز خوب است. یک کاربراتور ساده کمک چندانی نمی تواند انجام دهد ولی می تواند در نزدیکی محفظه احتراق و دور از سایرین باشد. امّا چند کاربراتور می توانند نقش جدی در موتور داشته باشند ولی نباید فراموش کرد که تنظیم چند کاربراتور که بتوانند مخلوط مناسبی از سوخت را در اختیار موتور قرار دهند، کار چندان آسانی نبوده است.
پیش به سوی نگرشی متفاوت و مثبت: تزریق سوخت
در دورانی از صنعت اتومبیل این موضوع مطرح گردید که به جای اینکه ما خود را وابسته به نیروی ثقل برای حفظ سطحی از سوخت در باک سوخت کرده و از خلاء جزئی برای مکش بنزین به داخل جریان سوخت استفاده کنیم، چرا آن را تزریق نکنیم؟ در واقع در ابتدا ایده تزریق بنزین باعث انحراف بسیاری از دست اندر کاران گردید. اولین مورد استفاده گسترده آن در یک هواپیمای جنگنده در طول جنگ جهانی دوم بود.اولین اتومبیلی که مجهز به سیستم تزریق سوخت بود اتومبیلی به نام Gutbrod Superior 600 در سال 1953 بود که یک پیشرانه 2 سیلندر دو زمانه داشت و چندان از نظر فنی و تکنیکی شرایط ممتازی نداشت. اتومبیل بعدی که در آن از سیستم تزریق سوخت مشابهی استفاده شده بود Goliath GP 700 بود. امّا شناخته شده ترین اتومبیلی که برای نخستین بار از سیستم تزریق سوخت در آن استفاده شد مرسدس بنز 300SL در سال 1954 بود که البته مدل های قبلی آن از انواع کاربراتوری بودند. اولین سیستم های تزریق بنزین ساخت کمپانی بوش آلمان بودند که اساس کاری آنها از سخت افزار مورد استفاده در پیشرانه های دیزلی اقتباس شده بود که دارای پمپ جداگانه برای انتقال بنزین و در اختیار گذاردن مستقیم بنزین به هر سیلندر بود. بنابراین ملاحظه می کنید که تکنولوژی تزریق مستقیم سوخت پیشینه ای دیرینه دارد. امّا در ایالات متحده شرکت STU HILBORN در اواخر سال های دهه 1940 اقدام به معرفی سیستم تزریق مکانیکی مشابهی کرد که در اتومبیل های مسابقه ای دارای کاربرد بود و کمپانی جنرال موتورز و بخش روچستر آن سیستم تزریق سوختی را ابداع کردند که به صورت سفارشی در شورولت کوروت 1957 مورد استفاده قرار گرفت. شرکت بندیکس (Bendix) اقدام به عرضه سیستم های تزریق بنزین در سال 1957 برای مدل Rebel شرکت امریکن موتورز کرد که بسیار موفقیت آمیز بود و یکسان بعد از آن در سایر اتومبیل های آمریکایی مانند انواع کرایسلر، دوج، دسوتو و پیلوت نیز مورد استفاده قرار گرفت. اگر بخواهیم آنها را با سیستم های تزریق امروزی مقایسه کنیم باید بگوییم که ساختار آنها آنالوگی بود و معمولاً دارای ولتاژ قابل تنظیم بودند یعنی سیستم الکترونیکی که براساس آنالوگ کارآیی دارد ولی امروزه سیستم های تزریق سوخت الکترونیکی براساس نقشه های دیجیتالی کار می کنند. به استثناء تلاش ها و مدل های که در ابتدا آلمانی ها عرضه کردند، تمامی سیستم های تزریق بنزین از نوع Port Injection بودند یعنی سوخت که همان بنزین باشد مستقیماً از طریق سوپاپ ورودی و جریان هوایی که به داخل آن حرکت می کرد وارد محفظه احتراق می گردید.
تلاش کمپانی بوش در رفع مشکل
سایر مدل های تزریق سوخت دارای تفاوت هایی در زمینه های نوع اندازه گیری هوا در آنها و سخت افزار تزریق بود. سیستم های بوش عالی ترین مثال ها در زمینه توسعه سیستم های تزریق بودند: در مدل D-Jetronic که در سال 1967عرضه شد برای محاسبه جرم هوا و به پیروی از آن اندازه گیری میزان بنزین که باید تزریق شود، از فشار در منیفولد (چند راهه) ورودی و سرعت دوران موتور استفاده می شد. پس از آن در سال 1974 کمپانی بوش سیستم تزریق K-Jetronic را معرفی کرد که باز هم یک مدل مکانیکی بود که قابلیت اندازه گیری میزان جریان هوای ورودی به داخل سیلندر و همین طور سوخت تزریقی را به صورت دائمی در داخل مجاری انتقال دارا بود. پس از آن نوبت به مدل KE-Jetronic رسید که در آن برای نخستین بار از الکترونیک استفاده شد. سیستم تزریق L-Jetronic در سال 1982 به بازار آمد که قابلیت اندازه گیری مستقیم میزان جریان هوای ورودی را داشت و همین طور تزریق سکانسی یا سریالی را داشت.با ورود LH-Jetronic حسگر مخصوص جریان هوا و کنترل آن که به صورت قلاپ بود، جای خود را به Hot-Wire یا اصطلاحاً سیم داغ داد که دیدگاهی بسیار حرفه ای و ماهرانه بود و می توانست با استفاده از کنترل جریانی که مورد نیاز برای حفظ یک سیم براساس درجه حرارت از قبل تعیین و تنظیم شده است، اقدام به محاسبه غیرمستقیم حجم هوای ورودی کند. در مدل مهندسی و پیشرفته تر این سیستم به جای سیم از یک فیلم داغ استفاده گردید. مدل LH-Jetronic از نوع سیستم الکترونیکی کاملاً دیجیتال بوده که تبدیل به یک استاندارد گردید که هنوز هم در مدل های مختلف اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه کمپانی بوش برای مشخص کردن یونیت نصب شده خود که مجموعه ای است از تزریق سوخت با کنترل الکترونیکی و همین طور جرقه زدن از واژه موترونیک استفاده می کند. این دو مورد یعنی تزریق سوخت الکترونیکی و جرقه الکترونیکی گرچه تا حدودی تأثیر روی عملکرد موتور دارند ولی سایر پارامترها و تجهیزات دیگری نیز وجود دارند که در تصویر مشاهده می کنید که همانند یک لوپ بسته و با استفاده از حسگرهای 8 وظیفه کنترل مخلوط مناسب برای بهینه سازی، پایداری در دورهای آهسته موتور، حسگر ضربه، چرخش مجدد گازهای اگزوز (EGR) و بالاخره تزریق مجدد هوا را برای کاهش هیدروکربن های تولیدی در آغاز استارت و در مرحله گرم کردن عهده دار هستند و در نتیجه میزان مواد آلاینده که به صورت مجاز از اگزوز خارج می شوند کاهش پیدا کند. و بالاخره اینکه اخیراً سیستم های الکترونیکی تزریق سوخت با نام Di-Motronic توسط سایر سازندگان عرضه شده اند که اصطلاحاً به آنها تزریق مستقیم سوخت می گویند.
چرا تزریق مستقیم سوخت؟
اگرچه امروزه سیستم های سوخت رسان از طریق تزریق به مجاری ورودی به حیات خود ادامه می دهند ولی مزیت سیستم های تزریق مستقیم که روز به روز عمومیت بیشتری پیدا می کند این است که چون سوخت مستقیماً به داخل محفظه احتراق پاشیده شده و تزریق می گردد لذا اندازه گیری آن دقیق تر است. سایر مزایای سیستم های تزریق مستقیم سوخت عبارتند از تنظیم دقیق زمان ترزیق و محل دقیق تر تزریق سوخت که نتیجه آن تولید نیروی بیشتر توسط موتور است.چه آینده ای درانتظار HCCI است؟
(HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition که به معنای احتراق مخلوط سوخت تحت فشار همگن است، در آن تلفیقی از جرقه زدن شمع در موتورهای بنزینی و کمپرس شدن مخلوط سوخت در موتورهای دیزلی به وجود آمده است. در شرایطی که فشار زیاد به موتور وارد می گردد HCCI رفتاری شبیه موتورهای بنزینی جرقه زن دارد و در شرایط فشار کاری پایین چون امکان استفاده از سوخت رقیق وجود دارد، عملکردی همانند موتورهای دیزلی پیدا می کند و مخلوط سوخت بدون جرقه مشتعل می گردد. بنابراین در وضعیت دوم چون از مخلوط سوخت رقیق استفاده می شود، مصرف بنزین کاهش پیدا می کند امّا نقطه ضعف آن، این است که بعضاً سوختی که از مخلوط بنزین تشکیل شده در صورت اشتعال بدون جرقه ممکن است باعث آسیب وارد آوردن به قطعات موتور شود.منبع: ماهنامه نوآور، شماره ی 92
خلاصه :
صنعت خودروسازی یکی از بزرگترین صنایع جهان است و در کشور ما نیز از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد و توجه به بکارگیری فناوریهای جدیدی چون فناورینانو، در چنین صنعتی ضروری است. فناورینانو به عنوان انقلاب صنعتی قرن آینده اثرات فراوانی در صنایع گوناگون خواهد داشت. یکی از چشم‌اندازهای امید‌وار‌کنندة این فناوری پیشرفته، تحول در صنعت خودروسازی است. یکی از اصلی‌ترین موضوعات فناورینانو، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده و کارایی بسیار بالاتری در تمام صنایع خواهند داشت که صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نمیباشد. در این مقاله به منظور درک اهمیت این فناوری برای مدیران و کارشناسان صنعت خودرو، نگاهی گذرا به کاربردها، شرکتهای فعال در این حوزه و محصولات تجاری شده آن خواهیم داشت.
|
چکیده |
|
|
عوامل اصلی رقابت در صنعت خودروسازی
|
|
|
حسگری و نمایش |
آشنایی با خودروی بی.ام.و 335i
خیلی‌ها «بی.ام.و» را محبوب‌ترین شرکت خودروساز دنیا می‌‌دانند، شاید رمز این محبوبیت گسترده این باشد که بی.ام.و توانسته است نظر همه را با هر سلیقه‌ای جلب کند. در همین راستا، این شرکت به تولید BMW335i اقدام کرده است. این مدل بی.ام.و به دلیل امکانات خاص خود مورد توجه بسیاری از مشتریان قرار گرفته است، امکاناتی که سفر با این خودرو را هم برای راننده و هم برای سرنشینان با لذتی خاص همراه میکند.
بی.ام.و 335i در دو کلاس کوپه و صندوق دار به بازار معرفی شده است تا مشتریان بتوانند از بین کلاس اسپورت یا کلاس کلاسیک، یکی را انتخاب کنند. کلاس کوپه دو در و کلاس صندوق دار چهار در طراحی شده است. طراحی اتاق و بدنه بسیار زیبا، چشم‌نواز و تحسین برانگیز است. در بدنه این خودرو از ورق نازک با آلیاژ آلومینیوم استفاده شده است و پشت این ورق‌‌های نازک، ستون‌هایی از فولاد قرار دارد تا از اتاق به خوبی مراقبت کند. چراغ‌‌های جلو دارای دو لنز است که با کمک نور زنون، در نقطه مورد نظر متمرکز میشود و این قابلیت را دارد که با چرخش فرمان به صورت هوشمند نور را به همان نقطهای که راننده میخواهد، بتاباند. همچنین در چراغ‌‌های عقب از ال.ای.دی مجهز به مدار هوشمند استفاده شده که میتواند با کم شدن نور محیط بیرون، روشن یا نور را کم و زیاد کند. در سقف این مدل از فیبر کربن استفاده شده که سبکتر از آلومینیوم است و موجب میشود تا نقطه ثقل خودرو پایین‌تر بیاید و خودرو پایداری بیشتری داشته باشد. این مدل دارای موتور 6 سیلندر 3000 سی‌سی، قدرتی معادل 300 اسب بخار و گشتاوری معادل 300 نیوتون متر در 8000 دور بر دقیقه است. این خودرو در 3/5ثانیه از سرعت صفر به 100 کیلومتر بر ساعت میرسد و حداکثر سرعتش برابر 200 مایل بر ساعت معادل 330 کیلومتر در ساعت است. در سیستم سوخت رسانی این خودرو از دو توربوشارژ خطی استفاده شده است تا در عین مصرف کم3/14 لیتر در هر 100 کیلومتر، توان بالایی ارایه دهد. در این مدل از دو جعبه دنده 6 سرعته دستی و خودکار به صورت مجزا استفاده شده است که نیروی موتور را به وسیله سیستم xDrive به هر چهار چرخ منتقل میکند. تعویض دنده به صورت دستی از طریق دسته‌ای در کنار فرمان صورت می‌گیرد که لذت خاصی از رانندگی را فراهم میکند. سیستم ترمز از دو دیسک مجهز به خنک کننده و سیستم هوشمند الکترونیکی EPS استفاده شده است که کمک میکند در حالت ترمزهای شدید، خودرو از کنترل راننده خارج نشود. فرمان ضخیم و چرمی، صندلی‌های راحت با تنظیم الکتریکی، سیستم صوتی و تصویری iDrive که میتواند به تلفن همراه متصل شود و پیامک‌‌ها و حتی ای‌میل‌‌های شما را بخواند، استفاده از کیسه‌های هوا در پشت برای محافظت از سر و کمربند با سیستم کنترل الکتریکی برای کنترل شدت ضربه از دیگر امکانات این مدل است. استفاده از رینگ‌های 19 اینچی با تایرهای 225 و 245 زیبایی و ابهت خاصی به این مدل میدهد. جالب‌تر از همه این که قیمت کلاس صندوق دار در کشور تولیدکننده فقط 47هزار یورو و قیمت کلاس کوپه 53 هزار یورو است که برای چنین خودرویی بسیار مناسب است.
منبع:http://www.ettelaat.com
تحول نوین در دنیای تایرها
یکی از جذاب‌ترین تحولات در تاریخ صنعت طراحی و ساخت تایر خودروها، ارائه مفهومی به نام تایرهای بدون هواست. شرکت دانلوپ سال 1888 نخستین تایر بادی جهان را ارائه کرد و میشلن نیز طرح مدرن‌تری از آن را در سال 1895 ارائه نمود و به این ترتیب تا قرن گذشته تایرهای بادی صنعت خودروسازی جهان را تغذیه می‌کردند. اما حدود 3 سال پیش طرح ابتکاری و هیجان‌انگیز تایرهای بدون هوا نیز وارد دنیای خودروسازی شد و حتی نشان طلایی ابتکارات سال 2006 را نیز دریافت کرد. اما میشلن هنوز نتوانسته است این محصول افسانه‌ای را به مرحله تولید تجاری برساند. اکنون محققان با استفاده از موادی خاص و استفاده از ساختارهای ویژه موجود در دنیای زنبورها نوعی تایر بدون هوا ارائه کرده‌اند که در محیط‌های سخت و حساس نظیر میادین جنگی که گرفتن پنچری کار سخت و دشواری است بسیار کارآمد خواهد بود.
در این پروژه دانشمندان با استفاده از ساختارهای شش ضلعی و قابل انعطاف توانسته‌اند رویای در حال نابودی تولید تجاری تایرهای بدون هوا را تحقق بخشند. شرکت فناوریهای رزیلنت در ویسکونسین آمریکا هماکنون پروژه 4 ساله ساخت این تایرها را در دست دارد و با همکاری وزارت دفاع این کشور در نظر دارد در قالب پروژه‌ای به ارزش 18 میلیون دلار تایرهای بدون هوا را روانه بازار کند.
فاز نخست در این پروژه به طراحی و تولید تایرهای بدون هوا برای خودروهای سنگین نظامی مربوط میشود. محققان این شرکت در 2سال گذشته مطالعات گسترده‌ای در خصوص استفاده از مواد گوناگون در ساختار شش ضلعی تایرهای مورد نظرشان انجام داده و در این مدت صدها مدل پیش ساخته از تایرهای بدون هوا را مورد آزمایش قرار داده. در کنار آزمایش این مواد، رسیدن به ساختار شش ضلعی نیز در نوع خود فرآیندی پیچیده بوده است. محققان به دنبال آن بوده‌اند تا به ساختاری دست یابند که در آن نوسان خشکی و سفتی تایر به حداقل برسد. در میان کل طرح‌هایی که مورد بررسی قرار گرفت، در نهایت ساختار شش ضلعی خانه زنبور عسل به عنوان بهترین ساختار در نظر گرفته شد. البته این اولین بار نیست که دانش بشری از طبیعت الهام گرفته و از آن در ارائه طرح‌های نوین مهندسی استفاده کرده است. استفاده از ساختار شش ضلعی خانه زنبور عسل دو مزیت عمده برای محققان داشته است: به حداقل رسیدن سطح سر و صدای ناخوشایند در مدلهای قبلی و کاهش حرارت تولید شده در حین گردش تایر.
پیش از آن که محققان این پروژه به استفاده از ساختار شش‌ضلعی روی آورند، ساختارهای دیگری نظیر ساختار الماسی را نیز مورد بررسی قرار داده بودند، اما هیچ یک از آنها قابلیت رقابت با راندمان کاری ساختار شش گوش را نداشته است.
نمونه اولیه این تایرها حدود 94 سانتی‌متر قطر دارد و در آن نزدیک به 100 ساختار شش ضلعی موجود است. محققان در حالی از این تعداد شبکه سلولی استفاده کرده‌اند که معتقدند با افزایش آنها و کوچکتر کردن ساختارها، بر سرعت خودرویی که روی آن حرکت میکند افزوده میشود. البته در این حالت مشکلی به نام افزایش احتمال برخورد گلوله به تایر ایجاد میشود که در این خصوص نیز محققان به دنبال راهکاری مناسب هستند. قرار است در آینده‌ای نزدیک این تایرها در منطقه مریلند آمریکا مورد آزمایش‌های اولیه قرار گیرند تا میزان مقاومت و تاثیرپذیری آنها در برابر شلیک گلوله‌ها در دنیای واقعی مورد بررسی قرار گیرد.
محققان شرکت فناوریهای رزیلنت از نوعی مواد با خصوصیت انعطاف‌پذیری قابل توجه استفاده کرده‌اند که در حین حرکت خودروی سنگین نظامی تاثیری در ضریب ثبات و عملکرد آن نداشته باشند. البته این شرکت هیچ اشاره‌ای به نوع مواد به کار رفته در دستیابی به این ماده انعطاف‌پذیر نداشته است.
در این تایرهای جدید، چیزی به نام پنچری وجود ندارد. زمانی که گلوله‌ای به سوی تایر شلیک میشود، گلوله از داخل شبکه سلولی عبور میکند و بندرت آسیبی به ساختار شبکه شش ضلعی آن وارد میشود. سرعت بسیار بالای گلوله موجب میشود در کسری از ثانیه تقریبا هیچ گونه آسیبی به تایر وارد نشود و صد البته این امتیاز بزرگی برای این فناوری نوین محسوب میشود. این مساله درخصوص ترکش ناشی از انفجار بمب‌های کنارجاده‌ای نیز صدق میکند هرچند در این خصوص امکان وارد آمدن خسارت به ساختار شش ضلعی تا حد بسیار کمی بیشتر است و این مساله به زاویه برخورد ذرات ترکش به ساختار در حال چرخش شش ضلعی بازمی‌گردد. زمانی که بخشهای بسیار کوچکی از تایر دچار آسیب میشود، راننده هیچ مشکلی در هدایت خودروی سنگین نظامی نخواهد داشت. نکته جالب این است که ساختار تایر به نوعی ارائه میشود که در صورت تحمل برخی خسارات جدی، با سرعت 80 کیلومتر بر ساعت، مسافت 80کیلومتری را بدون هیچ مشکل خاصی طی کند. به گفته متخصصان، چنین شرایطی در میادین جنگی اهمیت خاصی دارد. نکته دیگری که نباید از آن غفلت کرد افزایش سرعت خوردوهای سنگین نظامی با استفاده از این تایرهاست. آزمایش‌های متعددی که روی این تایر انجام شده، حاکی از افزایش چشمگیر سرعت خودرو و سایر سیستمهای حمل و نقل نظامی سنگینی است که با استفاده از این تایر حرکت می‌کنند.
ارتش آمریکا حساب ویژهای روی این نوع تایرها باز کرده است و میخواهد در آینده‌ای نزدیک از آنها در خودروهای نظامی سنگینی که هماکنون در عراق و افغانستان مشغول به فعالیت هستند بهره ببرد، اما این یک روی سکه است.
استفاده از تایرهای بدون هوا در استفاده‌های شهری و خودروهای مدرنی که ساخته میشوند، یکی دیگر از برنامه‌های آینده محققان در این پروژه است. این عقیده وجود دارد که با استفاده از این تایرها در صنعت خودروسازی غیرنظامی میتوان صرفه‌جویی قابل توجهی در زمینه مصرف انرژی داشت. این تایرها از جهات گوناگونی جذابیت و زیبایی خاصی دارند و البته باید این انتظار را داشت که در آینده‌ای نه چندان دور اصلاحاتی در آنها ایجاد شود تا برای انواع خودروهای غیرنظامی قابل استفاده باشند.
منبع:com www. Journal Sentinel
تایمینگ متغیر سوپاپ
طول مدت زمان و لحظه ای که در آن سوپاپهای ورودی و تخلیه باز و بسته میشوند ، تنها در دور موتور خاص و مشخصی حداکثر بازده را ایجاد می کند و هر چه دور موتور تغییر بیشتری نماید ، بازده موتور کاهش پیدا می کند ، به همین دلیل مهندسن سیستمی را در موتورهای جدیدتر ابداع کرد ه اند که تایمینگ یا زمان بندی با توجه به دور موتور تغییر پیدا می نماید . قبلا از بررسی این سیستم ابتدا اشاره ای خواهیم داشت به طرز کار موتور چهار زمانه .
هنگامی که پیستون در وضعیت TDC ( نقطه مرگ بالا یعنی بالاترین نقطه در داخل سیلندر ) قرار دارد ، سوپاپهای ورودی در حالی که پیستون به سمت پائین در حرکت است باز می شوند ، در این هنگام با آغاز پائین رفتن مخلوط هوا و سوخت به داخل سیلندر مکیده می شوند که به این مرحله مکش گفته می شود .
هنگامی که پیستون به پائین ترین نقطه ممکنه در داخل سیلندر می رسد ، سوپاپهای ورودی بسته شده و مخلوط هوا و سوخت در داخل سیلندر محبوس می گردد . در مرحله بعد پیستون به سمت بالا حرکت کرده و به تدریج مخلوط سوخت و هوا را فشرده میسازد که به این مرحله تراکم (Compression) گفته می شود . شمع هنگامی که پیستون مجددا به بالاترین نقطه ممکن می رسد ( یا نزدیک به آن می شود ) جرقه می زند . انفجار کنترل شده حاصله ، پیستون را با نیروی زیادی به پائین رانده و نیروی مکانیکی تولید می نماید که به آن مرحله تولید نیرو با قدرت گفته می شود . بعد از رسیدن پیستون به پائین ترین نقطه ممکن ، سوپاپ اگزوز باز شده و بر اثر بالا آمدن مجدد پیستون ، گازهای حاصل از احتراق تخلیه می گردند که به این مرحله تخلیه گفته می شود . در طی این مراحل که در تمام موتورهای چهار زمانه بنزینی مشترک است ، زمان باز و بسته شدن سوپاپها اهمیت زیادی داشته و در استفاده بهینه از سوخت و ایجاد حداکثر بازده موثر است . در این مقاله سعی شده عوامل موثر بر تعیین و تنظیم تایمینگ سوپاپها هر چند بطور اجمالی مورد بررسی قرار گیرد .
بسته شدن سوپاپ ورودی :
سوپاپ ورودی معمولا چند درجه ( منظور از چند درجه ، مقدار زاویه دوران میل لنگ است ) بعد از پائین ترین وضعیت ممکنه پیستون در داخل سیلندر و در حالی که پیستون برگشت به سمت بالا را در داخل سیلندر آغاز نموده ، بسته می شود ،چرا ؟به نظر می رسد اگر سوپاپ ورودی در حالی که پیستون به سمت بالا در حال حرکت است باز بماند مقدار زیادی از مخلوط هوا و سوخت از مسیر ورود به بیرون رانده شود ، ولی در عمل چنین اتفاقی رخ نمی دهد ، زیرا با توجه به سرعت بسیار زیاد ورود مخلوط به سیلندر ( حدود 800 کیلومتر در ساعت ) ، مخلوط انرژی جنبشی پیدا کرده و بعد از رسیدن پیستون به پائینترین وضعیت در داخل سیلندر جریان آن ادامه پیدا کرده و حتی اندکی پس از شروع مرحله بالا رفتن پیستون جریان ادامه دارد . این مرحله تا ابد ادامه پیدا نمی کند و پیستون بالا رونده در مقطعی خاص و در صورتی که سوپاپ ورودی باز باشد به انرژی جنبشی مخلوط غلبه کرده و آن را به داخل مسیر ورودی سیلندر پس میزند .
پس ، بهترین وضعیت پر شدن یا اشباع سیلندر هنگامی صورت می گیرد که بسته شدن پیستون تا لحظات اولیه پس زدن مخلوط به تعویق افتد ، یعنی ضمن بهره گیری از حداکثر ( انرژی جنبشی ) مخلوط ، از هدر رفتن آن جلوگیری شود و سیلندر تا حد اکثر ممکن از مخلوط پر شود .
باز شدن سوپاپ اگزوز :
اگر سوپاپ ورودی بعد از رسیدن پیستون به پائین ترین وضعیت ممکنه (TDC) در داخل سیلندر بسته نشده باشد و یا سوپاپ اگزوز که قبلا راجع به آن گفتیم در هنگام رسیدن پیستون به پائین ترین وضعیت ممکن باز شود چه اتفاقی خواهد افتاد ؟ اگر معتقدید که چنین اتفاقی ممکن نیست ، درست حدس زده اید . در واقع سوپاپ اگزوز قبل از رسیدن پیستون به پائین ترین وضعیت ممکن ، باز می شود . پیستون در مرحله تولید نیرو تحت تاثیر گازهای گرم به پائین رانده شده و نیروی تولید شده خودرو را به جلو می راند . با این تفاسیر چرا بعضا طراحان و مهندسین سعی دارند تا سوپاپ اگزوز کمی زودتر باز شده و مقداری از فشار داخل سیلندر کم شود؟برای درک بهتر دلیل باز شدن سوپاپ اگزوز کمی قبل از رسیدن پیستون به پائین ترین وضعیت ممکن ، باید اشاره ای به مرحله بعدی که مرحله تخلیه سیلندر است داشته باشیم، تخلیه گازهای خروجی از طریق سوپاپ اگزوز ، در هنگام بالا آمدن پیستون نیازمند نیرو می باشد ، که این نیرو توسط میل لنگ وارد می گردد ، اگر سوپاپ اگزوز هنگامی که هنوز مقداری فشار حاصل از احتراق در سیلندر باقی مانده باز شود ، باعث می گردد که مقداری از گازهای حاصل از احتراق تحت تاثیر این فشار قبل از حرکت پیستون به بالا از سیلندر خارج شوند . با کاهش مقدار گازها ، نیروی مورد نیاز برای تخلیه سیلندر کم شده و نتیجتا بازده موتور افزایش پیدا می کند
Overlap یا باز بودن همزمان سوپاپها:
پیستون در مسیر خود به سمت بالاترین وضعیت ممکن الباقی گازهای حاصل از احتراق را به بیرون می راند . جریان گازهای خروجی نیز مثل جریان هوای ورودی دارای انرژی جنبشی است یعنی این که حتی بعد از رسیدن پیستون به بالاترین وضعیت ممکن و شروع مرحله پائین آمدن پیستون جریان گاز خروجی ادامه دارد ، بدین ترتیب میتوان بسته شدن سوپاپ را تا بعد از رسیدن پیستون به بالاترین وضعیت ممکن به تعویق انداخت .لازم بیادآوری است که هدف مکش بیشترین حجم مخلوط هوا و سوخت می باشد زیرا نیروی موتورهای درون سوز از احتراق مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر ایجاد می گردد . بهترین مکش هنگامی صورت می گیرد که سوپاپ ورودی قبل از رسیدن پیستون به بالاترین وضعیت ممکن باز شود . در این لحظه سوپاپهای ورودی و سوپاپهای اگزوز به طور همزمان باز می باشند که این مرحله را Overlap یا مدت زمان باز بودن همزمان سوپاپهای ورودی و خروجی می نامند .
در اینجا این سؤال مطرح می شود که چرا گازهای خروجی که توسط پیستون به بیرون رانده می شوند ، وارد منیفولد ورودی نمی گردند ، جواب این است که طراحی مناسب منیفولد اگزوز و فشار نسبی کمتر داخل آن باعث می شوند که گازهای خروجی تحت تاثیر فشار کم منیفولد خروجی ( اگزوز ) افزایش سرعت پیدا کرده و از سیلندر خارج گردند ، انرژی جنبشی گازهای خروجی نیز بنوبه خود باعث کاهش فشار داخل سیلندر و مکش بیشتر مخلوط هوا و سوخت به داخل آن می گردند .
لحظه بسته شدن سوپاپ ورودی مهمترین نکته در تایمینگ میل سوپاپ است ، هر چند که تمام مراحل آن از اهمیت به سزائی برخوردارند . به عنوان مثال تایمینگ صحیح باز شدن سوپاپ خروجی در واقع نقطه تعادلی از کاهش مقدار کمی از نیروی تولید شده در مرحله تولید نیرو و کاهش مقداری از بار گازهای خروجی در مرحله تخلیه است ، طول مدت Overlap نیز شدیدا در دور موتور تاثیر گذار است . در موتورهائی که مجهز به سیستم تایمینگ سوپاپ معمولی هستند ، رابطه بین تایمینگ سوپاپها ثابت است . در موتورهائی که دارای یک میل سوپاپ هستند این مسئله به شکل بادامکهای روی میل سوپاپ بستگی داشته و در موتورهای مجهز به دو میل سوپاپ به زاویه میل سوپاپها نسبت به یکدیگر بستگی دارد ( در هنگام تنظیم تایمینگ در موتورهای مجهز به دو میل سوپاپ در بالای سر سیلندر (DOHC) ، پرش یک دندانه فولی سر سیلندر باعث تغییر در میزان Overlap می گردد ) . تایمینگ سوپاپها بستگی زیادی به انرژی جنبشی جریان گاز دارد ، لازم به ذکر است که هر چقدر سرعت جریان گاز بیشتر شود ، انرژی جنبشی آن به همان نسبت افزایش پیدا می کند . بدین ترتیب تغییر تایمینگ با توجه به سرعت ( دور ) موتور ، مزیتهای زیادی در بر دارد . با استفاده از این سیستم میتوان جریان گازهای ورودی و خروجی را در تمام دورهای موتور به بهترین نحو تنظیم نمود و نتیجتا گشتاور بیشتری را در تمام دورهای موتور ایجاد کرد و باعث گسترش دامنه و محدوده تولید نیروی موتور گردید .
تایمینگ متغیر سوپاپ :
انواع سیستمهای تایمینگ متغیر سوپاپ مختلفی وجود دارند که تفاوتهای مکانیسم های عمل کردی آنها نسبت به عملکرد کلی شان از اهمیت کمتری برخوردار است . تا چند وقت پیش در اکثر سیستمهای تایمینگ متغیر میل سوپاپ ، تنها یکی از دو میل سوپاپ موتور متغیر بود که البته این تغییر تنها به میزان یک پله انجام می گرفت . در این سیستم در زمان افزایش دور موتور و یا در محدوده مشخصی از آن ، ECU ( واحد کنترل الکترونیکی ) تایمینگ میل سوپاپ را تغییر میدهد و بدین ترتیب یکی از میل سوپاپها در وضعیت آوانس یا ریتارد قرار می گیرد .در خیلی از موتورهائی که مجهز به دو میل سوپاپ در سر سیلندر می باشند (DOHC) این نوع سیستم باعث می گردد تایمینگ سوپاپهای اگزوز ( بر خلاف تصور عمومی که حاکی از اهمیت بیشتر سوپاپهای ورودی است ) تغییر پیدا کند ، البته در برخی انواع نادرتر ، تایمینگ سوپاپهای ورودی تغییر می کند .
نمونه ای از نوع دوم در برخی اتومبیلهای پورشه مشاهده می گردد . در یکی از مدلهای Porsche 911 که مجهز به سیستم Vario Cam است ، این سیستم باعث می گردد تا تایمینگ سوپاپ ورودی بعد از رسیدن دور موتور به 1300 دور در دقیقه ، 25 درجه تغییر کند و نتیجتا محفظه احتراق بهتر پر و خالی شود و گشتاور افزایش پیدا کند . بعداز رسیدن دور موتور به حد 5920 دور در دقیقه ، تایمینگ 25 درجه کاهش پیدا می کند و به حد اولیه ( دور آرام ) باز می گردد و عملکرد موتور در دور موتور بالا را بهبود می بخشد . در مواقعی که درجه حرارت روغن موتور بالا رفته باشد این تغییر در دور موتور 1500 دور در دقیقه انجام می گیرد .
سیستمهای اولیه که در آن تنها تایمینگ یک میل سوپاپ تغییر پیدا می کند هر چند که بهتر از سیستمهای تایمینگ ثابت عمل می کنند ، با این وجود کاملا قانع کننده نیستند . موتورهای مجهز به این سیستم تنها در دو حالت و دور موتور خاص دارای عملکرد بهینه هستند . واضح است که تغییرات کوچک و متعدد تایمینگ حتی اگر در مورد یکی از میل سوپاپها اعمال شود بهتر است و اگر تایمینگ هر دو میل سوپاپ قابل تغییر باشد نور علی نور خواهد بود . دراین حالت تایمینگ هر دو میل سوپاپ دائما با توجه به شرائط عملکرد موتور ، در حال تغییر خواهند بود .
BMW اولین شرکت بود که از سیستم دو میل سوپاپ متغیر استفاده نمود و آن را Double Vanos نامید ، ( سیستم Single Vanos آنها تنها بر یک میل سوپاپ تاثیر گذار بود ) . در موتورهای مجهز به Double Vanos ، تایمینگ هر یک از میل سوپاپها تا 60 درجه تغییر میکند ، البته در موتورهای V8 مدل M5 میل سوپاپ ورودی تا 54 درجه و میل سوپاپ اگزوز " تنها " 39 درجه قابل تنظیم است و بدین ترتیب Overlap ( مدت زمان باز بودن همزمان سوپاپهای ورودی و خروجی ) از 80 درجه تا 12- درجه قابل تنظیم است . منظور از 12- درجه این است که سوپاپهای اگزوز 12 درجه قبل از باز شدن سوپاپهای ورودی بسته می شوند .
لیفت (lift)متغیر سوپاپ :
سیستم VTEC ساخت HONDA از این جهت مشهور است که در آن لیفت و تایمینگ سوپاپ قابل تغییرند . در سیستم HONDA ، میل سوپاپهای هر سیلندر دارای دو بادامک بلند اضافی و دو انگشتی اضافی می باشند که در دور موتورهای پائین هرز می گردند . در دور موتور خاص ( معمولا دور موتور بالا ) پیمهای هیدرولیکی که بطور الکترونیکی کنترل می شوند هر سه انگشتی را به یکدیگر قفل کرده و نتیجتا بادامکهای بلندتر وارد عمل می شوند . بدین ترتیب تغییر تایمینگ و لیفت سوپاپ در یک مرحله صورت می گیرد و باعث تغییر عمده ای در عکس العمل موتور می گردد .موتور 2ZZ – GE تویوتا با حجم cc 1800 که در نسل آخر تویوتا سلیکا مورد استفاده قرار گرفته است نیز از تایمینگ و لیفت متغیر سوپاپ بهره می برد . سیستم لیفت متغیر تویوتا هم بر سوپاپهای ورودی و هم بر سوپاپهای اگزوز تاثیر گذار است ، در این موتور تنظیم لیفت بلند میل سوپاپ در 6000 دور در دقیقه فعال می شود . بادامکهای بلند ، لیفت سوپاپ ورودی را 54 درصد افزایش داده و به mm 11.2 میرسانند ، لیفت سوپاپ اگزوز نیز با 38 درصد افزایش به mm 10 میرسد .
میل سوپاپهائی که دارای لیفت زیاد هستند ، باعث افزایش مدت زمان باز ماندن سوپاپ ورودی می گردند ، بدین ترتیب هر Overlap سوپاپها از چهار درجه ( در حالت تنظیم ورودی کاملا ریتارد و لیفت دور پائین ) و 94 درجه ( در حالت فول آوانس و لیفت دور بالا ) متغیر است . Overlap 94 درجه معمولا در موتورهای کاملا مسابقه ای (Full race) به چشم می خورد . لازم به ذکر است نسل قبلی تویوتا سلیکا (Celica) که مجهز به موتور 5S – FE و تنها دارای Overlap 6 درجه بود و موتور اسپرتی cc 2000 با نام 3S – GE در اولین مدل سلیکا دیفرانسیل جلو تنها 14 درجه Overlap داشت .
تایمینگ میل سوپاپ ورودی با توجه به دور موتور ، وضعیت پدال گاز ، زاویه سوپاپ ورودی ، درجه حرارت مایع خنک کننده موتور و حجم هوای ورودی تغییر میکند . تایمینگ میل سوپاپ ورودی در هنگام آغاز به کار موتور ( استارت ) ، سرد بودن موتور ، دور آرام و خاموش کردن موتور ، تا حد ممکن ریتارد می شود . یک پیم کنترل کننده تایمینگ میل سوپاپ را در هنگام استارت و در مرحله پس از آن قفل می نماید تا جائی که فشار روغن مناسب برقرار شود ( این تدبیر برای جلوگیری از سر و صدای اضافی موتور اتخاذ شده است ) .
در سیستم VVTI تویوتا ، تایمینگ میل سوپاپ تا 43 درجه نسبت به زاویه میل لنگ متغیر است . البته سیستم لیفت متغیر نیز در طول مدت زمان باز بودن سوپاپ تاثیر گذار است و بدین ترتیب تایمینگ را به 68 درجه می رساند ( با توجه به اینکه در وضعیت حداکثر ریتارد سوپاپ ورودی در دور موتور متوسط ، تایمینگ 10- ( 10 درجه قبل از TDC ) تا حداکثر آوانس سوپاپ ورودی در دور بالا که 58 درجه قبل از TDC ( بالاترین وضعیت قرار گرفتن پیستون در سیلندر ) است متغیر می باشد ) .
سیستم لیفت متغیر از مکانیسم تعویض بادامک برای افزایش لیفت سوپاپهای ورودی و خروجی بعد از رسیدن دور موتور به 6000 دور در دقیقه استفاده می کند . این سیستم هیدرولیکی توسط ECU موتور که بخشی از سخت افزار کنترل هیدرولیکی آن با سیستم VVTI مشترک است استفاده می کند . اطلاعات ورودی های آن عبارتند از : زاویه و دور میل لنگ، حجم جریان هوا ، وضعیت دریچه گاز ، زاویه میل سوپاپ ورودی و درجه حرارت مایع خنک کننده . سیستم لیفت متغیر قبل از افزایش درجه حرارت مایع خنک کننده تا 60 درجه سانتیگراد فعال نمی شود . این مکانیسم شامل میل سوپاپها با دو دست بادامک می باشد که یک دست آن برای دور پائین تا دور متوسط است و سری دوم برای دورهای بالاتر موتور به کار میرود ( لیفت بالا ) . کل سیستم شامل هشت انگشتی برای هر جفت سوپاپ ، دو انگشتی ( که در طرف داخلی میل سوپاپها قراردارند ) و یک دریچه کنترل روغن که در انتهای میل سوپاپ ورودی قرار دارند ، می باشد .
با وجود این که این نوع سیستم های تایمینگ و لیفت متغیر تک مرحله ای باعث افزایش قدرت می گردند ، با این حال در کاربرد واقعی بسیار خام عمل مینمایند ، به عنوان مثال تغییر تک مرحله ای در گشتاور موتور در یک موتور توربوچارج شده قابل تحمل نمیباشد .
تایمینگ و لیفت متغیر سوپاپ :
چند خودرو ساز دیگر نیز از تغییر تایمینگ و لیفت تک مرحله ای استفاده می نمایند . جدیدا BMW سیستم Valvetronic را ارائه نموده که تحولی چشمگیر در این رابطه است . این سیستم به طور نامحسوس و غیر منقطع تایمینگ را در یکی از میل سوپاپها و لیفت سوپاپهای ورودی را تغییر میدهد . جالب ترین نکته در این سیستم عدم استفاده از پروانه دریچه گاز است زیرا موتور بازده حجمی خود را با تغییر لیفت سوپاپ ورودی تنظیم می نماید .سیستم Valvetronic بر گرفته از سیستم Double Vanos ساخت همین شرکت است که تایمینگ میل سوپاپهای ورودی و خروجی ( اگزوز ) را به طور غیر منقطع تغییر می دهد و علاوه بر آن با استفاده از یک اهرمی که بین میل سوپاپ و سوپاپهای ورودی قرار دارد ، لیفت سوپاپهای ورودی را نیز تغییر می دهد . محور مخصوصی فاصله اهرم را از میل سوپاپ تغییر می دهد ، وضعیت محور فوق توسط یک سیستم الکتریکی تعیین می شود . وضعیت اهرم در واقع لیفت را به دستور سیستم مدیریت موتور کوچک یا بزرگ می نماید .
سیستم Valvetronic تنها از لحاظ عدم قابلیت لیفت سوپاپهای خروجی از سیستمهای الکترونیکی پنوماتیک ( بادی ) مورد استفاده در موتورهای مسابقه ای F1 ، که عملکرد سوپاپها به طور مستقل از هم و به طور انفرادی کنترل می کنند ، کم قابلیت تر است .
پس نتیجه می گیریم هر گونه قابلیت تغییر در تایمینگ با لیفت سوپاپ برای بهبود قابلیت تنفس ( تبادل هوا ) در هر محدوده عملکرد موتور باعث بهبود قابلیتهای آن میگردد . هر چقدر تنظیمات دقیق تر و تعداد سوپاپهای قابل تنظیم بیشتر باشد ، نتیجه نهائی بهتر خواهد شد و علاوه بر افزایش بازده باعث افزایش نرمی کارکرد و تسریع و بهبود عکس العمل موتور در تمام محدوده دور موتور آن می گردد . در موتورهای معمولی تغییر زاویه میل سوپاپ و افزایش آوانس باعث بهتر شدن بازده موتور در دور بالا می شود . هر چند که عملا نرمی کارکرد و بازده موتور را در دور پائین و دور متوسط بازده مختل میکند ( مثل میل سوپاپهائی که اصطلاحا به آنها فول ریس گفته می شود ). در نقطه مقابل این نوع میل سوپاپها انواع معمولی قرار دارند که با وجود نرمی عملکرد در دور پائین و متوسط قادر به ارائه حداکثر بازده موتور در دور بالا هستند که به آنها انواع شهری یا معمولی گفته می شود.
سیستمهای متغیر امروزی که در این مقاله سعی نمودیم نگاهی هر چند کلی به سیر تکامل و آخرین تحولات آن داشته باشیم در واقع حداکثر بازده موتور را چه در دور پائین و متوسط و چه در دور بالا ایجاد می نماید. ضمن آن که نرمی عمل کرد موتور در دور آرام و راحتی استارت آن در سرما و گرما را تضمین می نماید.
منبع: ماهنامه خودرویاب
CVT چگونه کار می کند؟
در واقع از اولین CVT که در1886 ثبت شده تاکنون تکنولوژی آن بهبود پیدا کرده است،امروزه چندین کارخانه خودروسازی از جمله جنرال موتورز،آیودی،هوندا و نیسان در حال طراحی CVT های خود هستند.
اگر درباره ی ساختار و طرزکار انتقال قدرت اتوماتیک در بخش دنده ی اتوماتیک چگونه کار می کند، خوانده باشید،می دانید که وظیفه ی انتقال قدرت، تغییر دادن نسبت سرعت چرخ و موتور است،به عبارت دیگر،بدون یک جعبه دنده خودرو فقط یک دنده خواهد داشت،دنده ای که به اتوموبیل اجازه دهد با سرعت مناسب حرکت کند.
یک لحظه تصور کنید در حال رانندگی با اتوموبیلی هستید که فقط دنده یک یا دنده سه دارد،در حالت اول خودرو با شتاب خوبی از حالت سکون حرکت می کند و می تواند از یک تپه با شیب تند بالا رود اما بیشترین سرعت آن به چند مایل در ساعت محدود می شود، از طرف دیگردرحالت دوم خودرو با سرعت 80 مایل بر ساعت در یک بزرگراه به سمت پایین حرکت خواهد کرد اما تقریبا شتابی هنگام شروع حرکت نخواهد داشت و نمی تواند از تپه بالا رود
جعبه دنده از تعدادی چرخ دنده استفاده می کند تا با تغییر شرایط رانندگی استفاده ی مناسبی از گشتاور موتور شود،دنده ها می توانند به طور دستی و یا اتوماتیک تغییر کند.
در جعبه دنده های اتوماتیک قدیمی،چرخ دنده ها وظیفه انتقال و تغییر گشتاور و حرکت دایره ای را به عهده دارند،ترکیبی از چرخ دنده های سیاره ای تمام نسبت های دنده ای که لازم است را به وجود می آورند.معمولا 4 دنده جلو و یک دنده معکوس،وقتی با این نوع جعبه دنده، دنده عوض می شود راننده ضربه ای را احساس می کند.
اصول CVT
بر خلاف سیستم انتقال قدرت اتوماتیک،در سیستم انتقال قدرت با قابلیت تغییر پیوسته،جعبه دنده ای با تعداد مشخص چرخ دنده وجود ندارد یعنی در CVT چرخ دنده های دندانه دار درگیر با هم وجود ندارند رایج ترین نوع CVT بر اساس سیستم پولی کار می کندکه اجازه ی بینهایت تغییر بین بالاترین و پایین ترین دنده بدون گسستگی را می دهد.اگر از این که چرا درباره ی CVT هم از واژه دنده استفاده می شود تعجب می کنید به خاطر بیاورید که منظور از دنده نسبت سرعت موتور به سرعت محور چرخ هاست،اگرچه CVT این نسبت را بدون استفاده از چرخ دنده های سیاره ای انجام می دهد اما باز هم از واژه دنده برای CVT استفاده می شود.
CVT هایی بر اساس پولی
به جعبه دنده اتوماتیک توجه کنید،در آن دنیایی از چرخ دنده ها،ترمز ها، کلاچ ها و دستگاه های کنترل را خواهید دید در مقابل CVT به سادگی قالب مطالع است،بیشتر CVT ها فقط سه جزء اساسی دارند:? یک تسمه محکم فلزی یا لاستیکی
? یک پولی متغییر محرک (ورودی)
? یک پولی خروجی
بعلاوه CVT ها انواع مختلفی از ریزپردازنده ها و حسگر ها را دارا می باشند اما سه جزءی که در بالا توضیح داده شده اند اجزای اصلی اند که به این سیستم اجازه ی کار می دهند.
Pulley-based CVT
پولی های با شعاع متغیر قلب CVT هستند،هر پولی از دو مخروط با زاویه راس 20 درجه که رودر روی یکدیگر قرار دارند تشکیل شده است، تسمه ای در شیار بین دو مخروط قرار دارد،در صورت لاستیکی بودن تسمه ها از تسمه های V شکل استفاده می شود،تسمه های V شکل از آنجا نام خود را می گیرند که سطح مقطع V شکل دارند که اصطکاک تسمه با پولی را افزایش می دهد.وقتی دو مخروط از هم فاصله بگیرند،یعنی ضخامت پولی بیشتر شود،تسمه در شکاف پایین تر می رود و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی کاهش می یابد و وقتی دو مخروط به هم نزدیک می شوند ،یعنی ضخامت پولی کاهش می یابد،تسمه در شکاف بالا تر رفته و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی افزایش می یابد CVT می تواند از فشار هیدرولیکی یا نیروی گریز از مرکز و یا کشش فنر به منظور تولید نیروی مورد نیاز برای تنظیم دو نیمه ی پولی استفاده کند.
پولی ها با قطر متغیر همیشه به صورت دوتایی به کار می روند یکی از پولی ها که به عنوان پولی محرک شناخته می شود،به میل لنگ موتور متصل است،پولی محرک ، پولی ورودی هم نامیده می شود زیرا جایی است که انرژی موتور وارد سیستم انتقال قدرت می شود،پولی دوم پولی گردنده نامیده می شود زیرا پولی اول آن را می چرخاند،به عنوان پولی خروجی،پولی گردنده انرژی را به محور چرخها منتقل می کند.
زمانی که دو پولی ضخامت خود را نسبت به یکدیگر تغییر می دهند،بینهایت نسبت دنده مختلف بوجود می آید،از کم به زیاد،شامل همه نسبت های مابین، برای مثال وقتی شعاع تسمه در پولی محرک کم و در پولی خروجی زیاد باشد،سرعت دوران پولی خروجی کاهش می یابد که دنده پایین تری را ایجاد می کند و وقتی شعاع تسمه در پولی محرک زیاد و در پولی خروجی کم باشد،سرعت دوران پولی خروجی افزایش می یابد و دنده بالا تری را ایجاد می کند،بنابراین در تئوری یک CVT بینهایت دنده را شامل می شود و می تواند در هر زمانی و با هر دور موتوری کار کند.
طبیعت ساده و بدون گسستگی CVT ها آنها را به یک سیستم انتقال قدرت ایده آل برای تمام ماشین ها و وسایل،نه فقط خودرو ها،تبدیل کرده است،CVT ها سالهای زیادی در ابزار های قدرتی و مته ها بکار می رفتند،همچنین از آنها در وسایل نقلیه مختلفی اعم از تراکتور ها و ماشین های برف رو و اسکوتر های موتوری استفاده می شود،در تمام این کاربرد ها این در نوع سیستم انتقال قدرت از تسمه هایی با لاستیک فشرده استفاده می شود که می تواند کشیده شده یا سر بخورد و در نتیجه باعث هدر رفتن انرژی و کاهش کارایی شود.
اختراع ماده های جدید CVT ها را مطمئن تر و کارآمد تر از قبل می سازد،یکی از مهمترین پیشرفت ها طراحی و توسعه ی تسمه های فلزی برای متصل کردن دو پولی بوده است، این تسمه های انعطاف پذیر از چندین ، عموما 9 یا 12، نوار نازک فولادی که تکه های فلزی پاپیونی شکل بسیار مقاوم را کنار هم نگه می دارد ساخته شده است.
تسمه های فلزی سر نمی خورند و بسیار با دوام اند که به CVT اجازه ی انتقال گشتاور بیشتری را می دهند،در ضمن آرام تر از تسمه های لاستیکی هستند.
منبع: www.parsikhodro.com
/خ
نقش رادیاتور در پروسه انتقال حرارت موتور
سیستم خنک کاری به منظور پیشگیری از بالا رفتن دمای موتور به کار میرود. این سیستم برای مراقبت در برابر عمل کرد مؤثر در تمام سرعت های موتور و کنترل شرایط مختلف مورد استفاده است. دما در طول مدت احتراق مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق موتور بسیار بالا میرود و به بیش از 2000 درجه میرسد. میزان قابل توجهی از این حرارت توسط دیواره‌های سیلندر و پیستون‌ها جذب میشود بنابراین باید خنککاری به اندازه‌ای صورت پذیرد که دما بیش از حدود 230 درجه نشود.
دماهای بالاتر باعث کاهش ضخامت فیلم روغن می شود و خواص روغن به شدت افت میکند که این مساله موجب افزایش استهلاک قطعات و ازدیاد دمای آنها خواهد شد.
در موتورهای احتراق داخلی مقدار محدودی از انرژی سوخت برای قوای محرکه موتور استفاده میشود. تقریبا حدود 28 درصد انرژی سوخت به کار مفید تبدیل میشود. 30 درصد به واسطه خنک کاری، 32 درصد بهوسیله خروج گازهای داغ و 10 درصد باقیمانده توسط اصطکاک و عوامل دیگر به هدر میرود. میزان حقیقی و دقیق انرژی تبدیل شده به کار مفید در پروسه احتراق موتور به مشخصه‌های فیزیکی اجزای موتور بستگی دارد.
همانطور که گفته شد، دما در طول احتراق در سیلندر موتورهای درون سوز به بیش از 2000 درجه میرسد. این دما بیش از نقطه ذوب مواد مورد استفاده در ساختار موتور است بنابراین با بالارفتن دما به موتور خسارت وارد میشود و باید دمای کار موتور در محدوده ای خاص حفظ شود. در یک نمونه سیستم خنک کاری آبی موتور این دما در محدوده 95-75 قرار دارد که برای خنک کاری هوایی این میزان کمی بیشتر است.
خنک کاری در موتور دو علت دارد:
1) نگه داشتن دمای اجزای موتور در دمایی که روغن کاری مؤثر در آن ممکن باشد.
2) نگه داشتن دمای اجزای مختلف موتور در یک محدوده خاص بهطوری که به سلامت قطعات موتور صدمه نزند.
نحوه عمل کـرد موتور در انتخاب و طراحی سیستم خنک کاری تأثیر می‌گذارد و این کاملا به نوع گازهای احتراق و اجزای موتور وابسته است. وقتی موتور سرد است، کارایی پایینی دارد بنابراین سیستم خنک کاری معمولا شامل وسایلی است که زمینه فعالیت خنک کـاری نرمـال را بـرای حفظ گرمـای مناسب موتور مهیـا می‌کننـد.
هنگام راه اندازی موتور دمای قطعات داخلی آن، به سرعت افزایش می‌یابد؛ پس وقتی موتور به دمای بهره برداری میرسد باید سیستم خنک کاری فعالیتش را آغاز کند.
نمایه سیستم خنک کاری موتور برای حداقل کردن حجم و وزن رادیاتور است که در وسایل نقلیه از اهداف مهم تلقی میشود. باید درجه حرارت متوسط آبی که از رادیاتور عبور میکند حتی الامکان بالا نگه داشته شود تا اختلاف آن با درجه حرارت متوسط زیاد باشد.
البته این درجه حرارت نباید از نقطه جوش آب در فشار اتمسفر تجاوز کند زیرا در آن صورت قسمتی از آب تبخیر میشود و فشار داخل رادیاتور به شدت افزایش می‌یابد. گرچه با طراحی درپوش مناسب برای رادیاتور آب داخل تحت فشار است تا دیرتر به نقطه جوش برسد، هوا نیز باید پس از عبور از رادیاتور به اطراف بدنه موتور جریان یابد.
جهت عکس جریان به دو دلیل مناسب نیست: اولا هوا به روغن و ذرات آغشته به روغن که به هر حال روی بدنه موتور وجود دارد آلوده میشود و این ناخالصی‌ها روی منافذ رادیاتور رسوب میکند و از راندمان آن می‌کاهد و ثانیا بر اثر تماس با بدنه گرم موتور درجه حرارت آن بالا میرود و موجب کاهش قدرت خنک کنندگی رادیاتور میشود.
برای درک نیاز موتور به سیستم خنککاری، اثرات افزایش یا کاهش دمای کارکرد موتور در ذیل آمده است:
اثرات افزایش دمای کارکرد موتور
? بهرهبرداری در دماهای بالا، بارهای زیاد با سرعت بالا بدون عملیات خنک کاری باعث اکسیداسیون روغن روغن کاری میشود. در این شرایط ممکن است با بالا رفتن دما، لعاب و رسوب شکل گیرد؛ بهطوری که رینگ پیستون نتواند کار خود را انجام دهد؛ ضمن این که خراش خوردن رینگ نیز باعث اختلال عمل کرد آن میشود. به همین ترتیب اکسیداسیون روغن میتواند باعث خوردگی و سایش بعضی از انواع یاتاقانها شود.? اگر دمای کارکـرد خیلـی زیاد شـود، نقاطی از پیستون‌ها و قسمت‌هایی از میل لنگ که در یاتاقان می‌چرخند، منبسط میشوند که این موضوع باعث خروج آنها از لقی مجاز می شود و این تغییرات صدمات جدی در یاتاقانها و رینگ‌ها به بار می آورد.
? سطوح داخل محفظه احتراق از قبیل پای سوپاپ خروجی و شمع ممکن است آن قدر گرم شود که جرقه زودتر اتفاق بیفتد؛ این شرایط جرقه پیشرس نامیده میشود که اگر برای مدتی ادامه یابد، خسارت عمده به موتور میزند.
? اگر مخلوط تازه وارد شده به سیلندر خیلی گرم شود، چگالی آن کاهش خواهد یافت و در نتیجه قدرت آن کاسته میشود؛ به خصوص در موتورهای بنزینی.
? با افزایش دمای مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق و منیفولد ورودی، اصطکاک مکانیکی افزایش می یابد و از قدرت خروجی موتور می‌کاهد.
اثرات کاهش دمای کارکرد موتور
1) افزایش خنککاری باعث کاهش راندمان حرارتی، هم چنین مانع تبخیر مناسب سوخت میشود که موجب رقیق شدن روغن میگردد.2) تبخیر نامناسب سوخت ، فیلم روغن بر روی دیواره‌های سیلندر را از بین می‌برد و باعث افزایش فرسایش سطح داخلی سیلندر میشود.
3) به طور کلی خنک کاری بیش از حد باعث کاهش قدرت، ضرر اقتصادی مصرف بیشتر سوخت و کاهش طول عمر قطعات موتور میشود.
ملاحظات طراحی رادیاتور
طراحی رادیاتور باید براساس درجه حرارت هوا در گرمترین منطقهای که وسیله ممکن است در آن کار کند، صورت گیرد. در آب و هوای سردتر مقدار آب در گردش رادیاتور به وسیله ترموستات تنظیم میشود؛ به نحوی که فقط سنجش از قدرت خنک کنندگی رادیاتور مورد استفاده قرار گیرد. افزایش دمایی بین 8 تا 12 درجه برای هوای جاری در رادیاتور منظور میشود. افزایش دمای بیشتر متداول نیست؛ بهخصوص که در هوای گرم موجب تبخیر بنزین در پمپ بنزین و لوله‌های رابط در موتور بنزینی میشود و از رسیدن سوخت به موتور جلوگیری به عمل می‌آید.به منظور پیش گیری از سروصدای زیاد و مصرف بیش از اندازه توان موتور به وسیله پروانه، افت فشار سمت هوا کمتر از kpa 1 منظور میشود. توان مصرفی پروانه باید به قدری باشد که در دور کم موتور و قدرت زیاد بتواند هوای کافی از رادیاتور عبور دهد. برای این که حجم رادیاتور کوچک باشد معمولا از لوله‌های تخت پره دار استفاده میشود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بیشتر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگی سوراخ پرهها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب میشود که تعداد پرهها بین 400 و 600 پره در هر متر باشد.
رادیاتور و نحوه انتقال حرارت از سیال گرم به هوا
رادیاتور دستگاهی است در سیستم خنک کننده موتور که حجم زیادی از آب این سیستم را در تماس نزدیک با هوا نگه می دارد تا انتقال حرارت از آب به هوا به خوبی و به سـرعت امکـان پذیر باشـد. هم چنین میتوان گفت رادیاتور وسیله ای است که برای نگهداری مقدار زیادی آب در مجاورت حجم بزرگی از هوا به کار میرود؛ به طوری که حرارت بتواند از آب به رادیاتور و از رادیاتور به هوا منتقل شود.اجزای رادیاتور از مخزن بالایی و مخزن پایینی و هسته (شبکه) رادیاتور تشکیل شده که خود شبکه از لوله‌ها و پرهها بهوجود آمده است. هم چنین به مخزن بالایی یک گلویی که به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.
سیال خنک کننده توسط پمپ به جداره‌های سیلندر جریان می‌یابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سیال ترموستات مسیر را باز میکند و سیال گرم از طریق لوله ورودی رادیاتور که در مخزن ورودی آن تعبیه شده است، وارد رادیاتور می شود و پس از خنک شدن به مخزن خروجی جریان می یابد و پس از خروج توسط لوله خروجی رادیاتور، سیکل خود را ادامه میدهد.
انتقال حرارت در رادیاتور خودرو به این صورت است که آب گرم در طول مسیر حرکت در رادیاتور، گرمای خود را به لوله‌ها منتقل می کند و این گرما از محل اتصال لوله و پره، به پرهها منتقل می شود و سپس گرمای انتقال یافته به پرهها نیز توسط جریان هوای اجباری از آنها دفع میشود.
انواع رادیاتور
شبکه رادیاتورها شامل دو نوع فین تیوب و کروگیت است:1) رادیاتور فین تیوب (fin-Tube) : در این نوع رادیاتور امتداد لوله‌ها عمود بر راستای پره‌هاست و لوله‌ها از داخل پرهها عبور می‌کنند.
2) رادیاتورهای کروگیت (crougate): در این نوع رادیاتورها لوله‌ها از داخل پرهها عبور نمی‌کنند بلکه پرهها به صورت موجدارند و لوله‌ها در امتداد پرهها روی نوک فین قرار داده میشوند.
در حالت کلی مونتاژ رادیاتورهای کروگیت راحت تر و سریعتر از نوع فین تیوب است و امکان اتوماسیون آن وجود دارد ولی رادیاتورهای فین تیوب به دلیل درگیر شدن لوله و پره با یکدیگر، استحکام مکانیکی بیشتری دارند. رادیاتورها از لحاظ جنس به دو نوع
آلومینیمی و مسی و برنجی تقسیم میشوند که تکنولوژی ساخت هر یک میتواند Soldering و Brazing باشد.
منبع:www.forum.p30world.com
/س
ECU را بشناسیم
ECU مخفف Electronic Control Unit یا واحد کنترل الکترونیک می باشد و نقش هدایت و کنترل یک خودروی انژکتوری را بر عهده دارد. همانطور که می دانید خودروهای انژکتوری بدلیل عملکرد بهتر و توانایی پاس کردن استانداردهای آلودگی، بطور کامل در تمام دنیا جایگزین خودروهای کاربراتوری شده اند و مغز این سیستم ECU می باشد. ECU با توجه به سنسورهایی که به موتور متصل است وضعیت و شرایط خودرو را تحلیل کرده و پاسخهای لازم را به خروجیها که عبارتند از: انژکتورها، جرقه زنها و ... اعمال می کند. سنسورهای کیت های انژکتوری مختلف هستند که هر چه تعداد آنها بیشتر باشد ECU بهتر می تواند شرایط موتور را درک کند. سنسورهای مهم خودروهای انژکتوری عبارتند از: سنسور دور یا RPM، سنسور فشار داخل مانیفولد یا MAP، سنسور دریچه گاز یا TPS، سنسور دمای آب یا CTS، سنسور دمای هوا ATS، سنسور اکسیژن یا لاندا، سنسور ضربه و ...
سازندگان معروف ECU چه شرکتهایی هستند؟
1) شرکت Bosch آلمان: این شرکت بهترین و معروفترین سازنده ECU و کیت انژکتوری در دنیا می باشد و در اغلب خودروهای پیشرفته جهان نشانی از آن را می توان یافت. چند مدل از زانتیا موجود در ایران دارای کیت انژکتوری Bosch می باشد.
2) شرکت Delco آمریکا: این شرکت یکی از قدیمی ترین شرکتهای سازنده ECU می باشد و ECU آن در اغلب خودروهای آمریکایی بخصوص خودروهای شرکت GM یا جنرال موتورز بکار رفته است مانند کادیلاک، پونتیاک و... همچنین در خودروهای دوو کره مانند دوو ESPERO.
3) شرکت Ford آمریکا: این شرکت سازنده خودرو، سازنده ECU البته برای خودروهای فورد می باشد و اولین بار ایده کنترل تطبیقی یا خود-یادگیر در خودروهای این شرکت عملا پیاده سازی شد.
4) شرکت Siemens آلمان: فعالیت این شرکت گرچه به اندازه رقیب آلمانی آن یعنی Bosch نیست اما ECU های خوبی می سازد. ECU پراید انژکتوری موجود در ایران طراحی این شرکت است.
5) شرکت Magneti Marelli ایتالیا: این شرکت در اروپا محبوبیت زیادی داشته و بر روی اغلب خودروهای اروپایی کیت آن نصب است. به عنوان مثال خودروهای فیات مدل PUNTO و فولکس واگن مدل GOLF IV، مزدا 323.
6) شرکت Sagem فرانسه: بر روی اغلب ماشینهای فرانسوی ECU این شرکت نصب است. بنابراین پژو 206، مدلهایی از زانتیا؛ همچنین خودروهای ایرانی مانند سمند و پیکان انژکتوری.
7) شرکت Nippon Denso ژاپن: این شرکت توسط شرکت تویوتا تاسیس شده و بخش عمده سهام آن را دارا می باشد البته 6 درصد سهام آن متعلق به شرکت Bosch است. ECU اغلب خودروهای تویوتا (مانند تویوتا لندکروز ) و برخی خودروهای ژاپنی مانند نیسان، هوندا، سوزوکی و ... متعلق به این شرکت می باشد.
شرکتهای دیگری هم هستند مانند HITACHI، MATSUHITA، LOTUS و ...
UNICHIP یا فن آوری تنظیم ECU
امروزه موتورهای انژکتوری نقشی بسیار اساسی در موفقیت صنایع خودروسازی ایفاء مینمایند و کیفیت و قابلیتهای آن، درصد کارایی خودرو را نشان میدهد. همانطور که می‌دانیم کنترل کننده موتورهای انژکتوری، بردی الکترونیکی به نام ECU می‌باشد و در واقع کارایی این بخش تعیین کننده کیفیت یک موتور و در ابعادی دیگر کیفیت خودرو خواهد بود؛ بدین معنی که هرچقدر ECU یک موتور بهتر طراحی شده باشد، آن موتور کیفیت بهتری خواهد داشت.
ECU بر اساس سنسورهایی که بدان متصل است شرایط کار موتور را درک کرده و فرامین مناسب را به انژکتورها و شمعها صادر میکند. از آنجا که دینامیک خودرو بسیار پیچیده و غیر خطی می‌باشد، طراحان ECU برای سهولت کار، جداولی را به نام map داخل حافظه ECU می‌ریزند که در آن مقدار پاشش سوخت و زاویه آوانس در هر دور و بار موتور مشخص شده است. هر چه دقت این جداول بیشتر باشد، دقت عملکرد ECU بیشتر خواهد بود.
نکته‌ای که باید توجه کرد اینست که مقادیر این جدولها وابستگی مستقیمی به پارامترهای جغرافیایی موتور، نظیر فشار و دمای هوا دارد. شرکتهای خودروسازی، ECU را برای یک آب و هوای خاص طراحی نمی‌کنند بلکه مقادیر map را بگونه‌ای تنظیم می‌کنند که برای انواع شرایط جغرافیایی جوابی بهینه و معقول بدهد. بنابراین map، در این حالت برای تمام خودروهای از یک مدل بهینه است نه هر خودروی خاص؛ زیرا هیچ دو خودرویی، حتی از یک مدل کاملاً مانند یکدیگر نیستند.
اگر سیستمی بتواند این نقیصه را از ECUها برطرف کند، آنگاه میتوان به طور اختصاصی map هر خودرو را کالیبره کرده و توان آن را افزایش داد.
امروزه تیونینگ ECU خودروها، بحث جا افتاده ای است و شرکتهای بسیاری در این زمینه فعالیت می کنند بطور کلی دو روش برای تیونینگ خودروهای انژکتوری وجود دارد. روش اول خواندن دیتاهای (map) ECU و دادن دیتاهای جدید که شرکتهای بسیاری در این زمینه فعالند از جمله: Eurochip، Chip Tuning، Tech TV، Autospeed و ...یکی از اشکالات این روش اینست که بشدت وابسته به ساختار ECU است و با پیچیده شدن سخت افزار ECU امکان خواندن و تغییر دیتاهای آن مشکل و گاهی غیرممکن می شود مگر آنکه شرکت سازنده ECU خود نحوه دسترسی به اطلاعات را در اختیار شرکتهای تیونینگ بگذارد. روش دوم اضافه کردن یک سخت افزار جانبی به ECU جهت تغییر پارامترهای ECU است. این روش گرچه گرانتر تمام می شود اما وابسته به نوع ECU نیست. یکی از شرکتهایی که در این زمینه فعال است
، شرکت Dastek است. شرکتی که در آفریقای جنوبی قرار دارد و با پرسنلی در حدود 30 نفر توانسته موفقِِِِت چشمگیری داشته باشد.جالب است بدانید که این شرکت بظاهر کوچک توانسته است محصول خود را به کشورهای مختلف دنیا صادر کند و بیش از 300 نمایندگی فروش در سرتاسر دنیا دارد که فقط 100 تا از آنها در ایالات متحده آمریکا هستند. نام این محصول UNICHIP است.
اصول عملکرد UNICHIP بدین صورت که سنسورهای اصلی در یک موتور انژکتوری (MAP, RPM) را خوانده و سپس با توجه به نقطه کار موتور، مقادیری مجازی از این دو سنسور را به ECU اعمال میکند؛ بگونه‌ای که رفتار ECU نسبت به حالت قبل بهبود پیدا میکند.
آمارها نشان میدهد که موفقیت UNICHIP در این زمینه بسیار بالا بوده است:از هر 400 خودرو، فقط یک خودرو ممکن است با UNICHIP بهینه نگردد، 80% خودروهایی که در آفریقای جنوبی استفاده میشوند، UNICHIP را در خودروهای خود نصب کرده‌اند، UNICHIP بر روی بیش از 320 مدل موتور از خودروسازان بزرگ دنیا پیاده شده است.
منبع: www.articles.ir
یاتاقان(1)
تعریف یاتاقان:
نیروی اصطکاک علی الرغم فوایدی که در برخی موارد برای انسان داشته است در مواردی هم بعنوان مانع در سر راه انسان بوده و باعث اتلاف مقدار بسیار زیادی از انرژی می شود. بطور مثال از حرارت ناشی از سوخت در خودرو 35 درصد از طریق سیستم اگزوز و 33 درصد از طریق آب و 7 درصد از طریق انتشار در هوا به بیرون از سیستم منتقل می شود و تنها 25 درصد از کل حرارت تولید شده برای انجام کار مفید باقی می ماند که همه این هدر رفتن انرژی حرارت ناشی از وجود اصطکاک در بخشهای مختلف خودرو می باشد.
در تکیه گاه شفت بروی دیواره ها نیز نیروی اصطکاک بین شفت و دیواره باعث اتلاف انرژی می گردد. بمنظور کاهش اصطکاک در تکیه گاه شفتهای دوار از یاتاقانها استفاده می شود. در یک تعریف کلی به هر تکیه گاهی که اصطکاک را کاهش دهد یاتاقان می گویند. در واقع نیروی اصطکاک مزاحم کار تکیه گاهی یاتاقان می باشد.
تاریخچه
یافتن روشهای مناسب برای غلبه بر اصطکاک از دیر باز در سرلوحه کارهای بشر بوده است. بیشتر افراد از چرخ بعنوان بزرگترین اختراع در طول اعصار یاد می کنند، در صورتیکه این چنین نیست. بلکه نوآوری واقعی در قراردادن محور چرخ در یاتاقان (تکیه گاه مدور) شکل گرفت. مدارکی دال بر استفاده از سطوح مدور برای کاهش نیروی لازم بمنظور جابجایی اجسام سنگین در زمانهای قدیم وجود دارد. برای مثال مصریان از الوار (تنه درخت) استفاده می کردند. یاتاقان هایی که با چرخ ها و محورهای اولیه به کار می رفت، از نوع محوری بود که در آنها محور با لقی اندکی درون سوراخ یاتاقان قرار می گیرد.
در هر حال اختراع چرخ پدیده مهمی بوده است ولی این یاتاقانها بودند که باعث چرخش اجسام می شوند. در ابتدا رومی ها، بلبیرینگ ضد اصطکاک اولیه را در دوران حضرت مسیح (ع) بکار می بردند. باقیمانده های یک کشتی رومی در دریاچه «نمی» حکایت از وجود سه نوع اولیه بلبیرینگ یعنی کروی، استوانه ای و مخروطی (شیبدار) داشت، هر چند در این جستجو مورد استفاده آنها نامشخص ماند.
در دوران رنسانس لئوناردوداوینچی یک یاتاقان ضد اصطکاک را طراحی کرد اما قصد وی از ساختن آن همچنان نامعلوم است. با پیشرفت انقلاب صنعتی در قرن هجدهم و بکار گیری نیروی بخار بجای نیروی باد، استفاده از یاتاقان ها بسیار گسترش یافت. هر چند که بیشتر آنها از نوع یاتاقان های محوری بودند و از نوع یاتاقان های ضد اصطکاک کمتر استفاده می شد.
در قرن هجدهم یکی از مشکلات بزرگی که مانع سفرهای دور و دراز می شد «طول جغرافیایی» بود. بعلت عدم توانایی در اندازه گیری طول جغرافیایی هنگامیکه دریانوردان از خشکی به حدی دور می شدندکه قادر به دیدن آن نبودند، به احتمال زیاد گم می شدند. جان هریسون این مشکل را بکمک یک ساعت دریانوردی، که «کرنومتر» نامیده می شد، حل کرد. در یکی از نمونه های اولیه آن یک بلبرینگ محصور بکار رفته بود. در ادامه برای کوچکتر کردن کرنومتر این نوع اولیه بلبیرینگ های ضد اصطکاک را با یاتاقان های محوری خیلی ریز ساخته شده از جواهرات عوض کرد. بطور کلی می توان گفت صنعت ساخت یاتاقان های ضد اصطکاک (یاتاقانهایی شامل عناصری که دارای حرکت دورانی هستند) از دهه هشتاد قرن نوزدهم (1890-1880) شروع شد. وقتی که فردریش فیشر در آلمان راهی برای ساخت و تولید توپهای کروی، به تعداد زیاد و بصورت اقتصادی و مقرون به صرفه پیدا کرد، در قرن نوزدهم راه آهن، وسایل الکترونیکی، تلگراف، نیروی برق، تلفن و دوچرخه هم پدید آمدند.
در بیشتر موارد، یک پیشرفت در تولید، کلید موفقیتی برای ساخت محصولات بهتر خواهد بود. بلبیرینگها ابتدا در دوچرخه ها بکار می رفت و با روی کار آمدن صنایع خودرو سازی که در اوایل قرن بیستم به وجود آمد، صنعت ساخت بلبیرینگ نیز به صنعت پیشرفته ای تبدیل شد.
در همین سالها صنعت خودروسازی به سرعت گسترش یافت. بطور مثال پلاک گذاری وسایل نقلیه در ایالات متحده از حدود یک هزار دستگاه در سال 1898 به ده هزار دستگاه در سال 1900 رسید و در سال 1906 بیش از صدهزار خودرو شماره گذاری شد.
این رقم هنگامی که هنری فورد در سال 1913 تحولی در صنعت خودرو سازی ایجاد کرد به بیش از یک میلیون در سال رسید. او با ایجاد خط تولید و ابداع قطعات تعویض پذیر باعث شد که خودرو برای افراد معمولی نیز قابل خرید باشد و تا سال 1922 ده میلیون خودرو در ایالات متحده نمره گذاری شود.
امروزه تعداد اتومبیل های جهان در حدود 800 میلیون دستگاه تخمین زده می شود. صنایع خودرو سای نیاز به جاده های بهتر و ابزار مناسبتر دارند و این یک چرخه بی انتها برای رشد و اشتغال زایی است. همچنین فورد با بکارگیری صنعت خودرو سازی در کشاورزی باعث ابداع تراکتور فوردسان شد.
در شروع قرن بیستم یک کشاورز آمریکایی غذای 2/5 نفر را تامین می کرد، در صورتیکه امروزه هر کشاورز آمریکایی برای بیش از 100 آمریکایی و 32 نفر در کشورهای دیگر غذا تولید می کند. این انقلاب باعث آزادی عمل بقیه جمعیت می شود تا پیگیر پیشرفت های فکری، فرهنگی و اجتماعی شوند و از آ‹ می توان به عنوان چیزی یاد کرد که باعث بوجود آمدن جوامع نوین شده است. کشاورزی مکانیزه را مانند تولید انبوه می توان از عواملی دانست که زمینه را برای دیگر پیشرفتهای قرن بیستم فراهم آورده اند.
در نیمه اول قرن بیستم لوله های خلاء، رادیو، هواپیما، نایلون و آنتی بیوتیک ابداع شدند و در نیمه دوم آن انقلابی در وسایل الکترونیکی بوجود آمد که در حد قابل توجهی توانایی ما را در ارتباطات بالا برد و بازدهی تولید را در صنایع تولیدی و خدماتی افزایش داد. در این قرن سفرهایی هوایی برای گروهی از مردم مقرون به صرفه شد. همچنین انسان بعد از یک دهه کار دشوار در دهه (1970-1960) بر روی سطح ماه گام گذاشت.
فناوری موجود در عصر فضا سبب ایجاد ماهواره های ارتباطی، تلفن همراه، اینترنت و انقلاب در صنایع کامپیوتری شد. در سال 1985 یک ابر کامپیوتر IBM سه میلیون دلار قیمت داشت. امروزه یک کامپیوتر خانگی هزار و پانصد دلاری کار همان ابر کامپیوتر را صد برابر سریع تر انجام می دهد. مواد مرکب پیچیده ای نیز تولید شده است و ما قرن بیستم را با شروع تحقیقات ژنتیکی به پایان رساندیم که زمینه را برای گامهای بلندی در زمینه علوم پزشکی فراهم کرده است.
در این میان سرعت تغییرات در حد قابل توجهی چشمگیر بوده است. پنج هزار سال طول کشید تا اختراع یک چرخ ساده به ابداع راه آهن برسیم ولی در یک دوره 66 ساله (معادل عمر انسان) ما از پرواز اولین انسان به اولین قدم انسان بر روی سطح ماه رسیدیم.
در قرن اخیر نه تنها فن آوری یاتاقان های ضد اصطکاکی بهبود یافته و نقش مهمی در جابجایی مطلوب مردم بازی می کنند، بلکه صنعت یاتاقان سازی نیز بطور متقابل از فن آوری های جدید سود می برد. امروزه عملکرد یاتاقانها تحت تاثیر دقت هندسی، کیفیت و خصوصیات فولادی استکه برای ساخت آن بکار می رود. در دهه 1960-1970 محققان دریافتند که سفرهای فضایی بدون داشتن علوم پایه ای در مورد وسایل ضد اصطکام در محیط خلا فضا غیرممکن است. در این باره ای ان. گروبین از موسسه مرکز تحقیقات علمی و فناوری مهندسی مکانیک در مسکو با دو نفر انگلیسی به نامهای دی. داوسون از دانشگاه لیدز و جی. آر. هیگینسون از دانشکده علوم دانشگاه نظامی شیرونهام، تئوری روغنکاری الاستورهیدرودینامیک را مطرح کردند که طرز کاری برای یاتاقان ها و چرخ دنده ها ارائه می داد. همانطور که نام این تئوری نشان می دهد با در نظر گرفتن تغییر شکل قطعات پلاستیکی در تماس، می توان به ضرورت وجود لایه ضخیم تری از روان کننده بین قطعات متحرک پی برد. از سوی دیگر تنش بسیار زیادی که در سطح تماس به وجود می آید باعث می شود که روان کننده (یا روغن) به یک شبه جامد، که از نظر غلظت و چگالی به آسفالت می ماند، تبدیل شود. در نتیجه مانع تماس فلز با فلز در قسمتهای متحرک و شیارها و دیواره ها می شود.
پیشرفت در زمینه علوم الکترونیک وسایلی در اختیار صنعت یاتاقان سازی قرار داده است تا این تئوری ها را بررسی و اصول پایه ای دینامیک ماشین ابزار را درک کرده و در نتیجه بتواند دقت سنگ کاری (سمباده زنی) را افزایش دهد.
همچنین تجهیزات فراصوتی را پیشرفت دهند تا به این وسیله بتوانند کیفیت و خصوصیات فولاد را بهبود بخشند. در اویل دهه 1980-1970 شرکت اینتل یک ریز پردازنده اختراع کرد و در نتیجه دقیق و مداوم ماشین ابزار و فرآیند تولید فولاد بطور کامل اقتصادی شد. نتیجه نهایی این است که در طول 20 سال گذشته یاتاقانهایی با قطر داخلی کمتر از 100 میلی متر طول عمرشان 10 برابر شده و یاتاقانهایی با قطر داخلی بیش از 200 میلیمتر عمرشان 20 برابر شده است. در مقابل، دقت زیاد ابزار مکانیکی، تولید قطعات خیلی کوچک تر و ظریف تر از وسایل الکترونیکی را میسر کرده است.
به هر حال یاتاقانها، فقط یکی از قسمت های سامانه های مکانیکی به کار رفته در جعبه دنده و محورهای انتقال قدرت هستند. طراحی و انتخاب چرخ دنده نیاز به بررسی دقیق تری دارد. چون نه تنها در معرض شکست تماسی (در اثر تماسی دو لبه) قرار دارند بلکه در معرض شکست خمشی و سایش نیز قرار دارند. در طراحی جعبه دنده ها و محورهای انتقال قدرت باید تمام سامانه را با هم در نظر گرفت.
طراحی و انتخاب دقیق یاتاقان ها، چرخ دنده ها، روان کننده ها و گردگیر پوسته نیز برای موفقیت طرح، لازم و ضروری است.
در 20 سال گذشته با ترکیب آخرین روش های طراحی کامپیوتری و نتیجه به دست آمده از پیشرفت بلبیرینگها و عملکرد چرخ دنده ها، انتقال قدرت به حدی ارتقاء پیدا کرده است که با استفاده از همان فضای قبلی می توانیم تا 3 برابر توان را انتقال دهیم.
از هنری تیمکن، مخترع رولربیرینگ های مخروطی این جمله نقل شده است: «کسی که بتواند چیزی بسازد که اصطکاک را بطور اصولی کاهش دهد به پدیده واقعاٌ ارزشمندی دست یافته است.»
بعنوان یک کار مهیج اجتماعی در سال 1930 در شیکاگو، سه زن با کفش های پاشنه بلند، یک لوکوموتیو 323 تنی را که برای شرکت تیمکن ساخته شده بود و با بلبیرینگ های ساخت همین شرکت غلت می خورد، به زحمت کشیدند.
انواع یاتاقان :
|
نوع |
توصیف |
سختی |
سرعت |
عمر |
نکات |
|
یاتاقان ساده (بوش) |
استفاده از روانکار بین دو سطح متحرک و ثابت |
خوب، در صورتی که میزان ساییدگی کم باشد. مقداری لقی معمولاً وجود دارد. |
کم/ متوسط (غالباً نیاز به خنککاری دارد) |
متوسط (بسته به نوع روانکار) |
ساده‌ترین نوع یاتاقان، استفاده وسیع از آن، اصطکاک نسبتاً زیاد |
|
یاتاقان غلتشی |
بکارگیری ساچمه و یا غلتک برای کاهش اصطکاک |
خوب، وجود اندکی لقی |
متوسط−زیاد (غالباً نیاز به خنککاری دارد) |
متوسط (بسته به نوع روانکار، غالباً نیاز به تعمیر و مراقبت دارد) |
مورد استفاده برای بارهای بیشتر و اصطکاک کمتر نسبت به یاتاقان ساده |
|
یاتاقان مرصع |
یاتاقان حول نقطهای خارج از مرکز بر روی نشیمنگاه میگردد. |
کم به علت انعطاف‌پذیری |
کم |
خوب، نیاز به تمیزکاری و روانکاری دارد. |
عمدتاًبرای سرعت‌های کم و دقت‌های بالا مانند ساعت استفاده میشود. |
|
یاتاقان لغزشی |
محور درون یک سیال میگردد. |
خیلی زیاد |
خیلی زیاد، محدودیت سرعت معمولاً ناشی از نشت‌بندها است. |
میتوان عمر این نوع یاتاقان را بینهایت دانست؛ گاهی اوقات هنگام آغاز به کارو خاموش کردن دستگاه اندکی فرسایش ایجاد میشود. |
غبار و سنگریزه میتوانند باعث خرابی این نوع یاتاقان گردند. در استفادهپیوستهنیاز به عملیات نگهداری ندارد. |
|
یاتاقان مغناطیسی |
دو سطح توسط مغناطیس(الکترومغناطیسو یاجریان گردابی) از هم جدا نگه داشته میشوند. |
کم |
بینهایت |
بینهایت |
مصرف انرژی بالا، عدم نیاز به نگهداری. |
|
یاتاقان خمشی |
حرکت با تغییر شکل در ماده پدید می‌آید. |
کم |
خیلی زیاد |
خیلی زیاد یا کم، بستگی به کاربرد دارد. |
دامنه حرکتی محدود |
یاتاقان حول نقطهای خارج از مرکز بر روی نشیمنگاه میگردد. کم به علت انعطاف‌پذیری کم خوب، نیاز به تمیزکاری و روانکاری دارد. عمدتاًبرای سرعت‌های کم و دقت‌های بالا مانند ساعت استفاده میشود.
یاتاقان لغزشی
محور درون یک سیال میگردد. خیلی زیاد خیلی زیاد، محدودیت سرعت معمولاً ناشی از نشت‌بندها است. میتوان عمر این نوع یاتاقان را بینهایت دانست؛ گاهی اوقات هنگام آغاز به کار و خاموش کردن دستگاه اندکی فرسایش ایجاد میشود. غبار و سنگریزه میتوانند باعث خرابی این نوع یاتاقان گردند. در استفاده پیوسته نیاز به عملیات نگهداری ندارد.
یاتاقان مغناطیسی
دو سطح توسط مغناطیس (الکترومغناطیس و یا جریان گردابی) از هم جدا نگه داشته میشوند. کم بینهایت بینهایت مصرف انرژی بالا، عدم نیاز به نگهداری.
یاتاقان خمشی
حرکت با تغییر شکل در ماده پدید می‌آید. کم خیلی زیاد خیلی زیاد یا کم، بستگی به کاربرد دارد. دامنه حرکتی محدود
در این قسمت سه نوع از یاتاقان های پر کاربرد را به طور کامل معرفی می کنیم:
یاتاقان غلتشی
یاتاقانهای غلتشی در واقع شامل دو عدد ریگ یا حلقه و یک سری ساچمه هستند که بصورت مماس و به اندازه بین حلقه ها قرار گرفته اند ساچمه ها توسط قفسی که از صفحات موازی برنجی پلاستیکی یا هر ماده مناسب دیگر ساخته شده اند جدا از هم نگه داشته می شوند .
roller bearing: 1 outer race, 2 cage, 3 roller, 4 inner race
مزایای عمده یاتاقانهای غلتشی :
1. هزینه اولیه کم می باشد
2. آنها میتوانند بدون مراقبت با پریودهای طولانی کار کنند
3. انها معمولا نیبت به یاتاقانهای لغزشی با وظیفه مشابه محفظه های کوچکتر و کم هزینه ای لازم دارند
4. بمنظور تعویض سریع می توان از منابع متنوعی استفاده کرد
5. موجب صرفه جویی انرژی می شوند .تعویض روانساز بدلیل ضریب اصطکاک کم به دفعات بسیار کمتری نسبت به یاتاقانهای لغزشی انجام می شود و بیشتر یاتاقانهایغلتشی توسط روانکار داخلی با درپوش آببند تهیه شده که برای عمر کاری انها کافی است .
معایب یاتاقانها غلتشی :
1. حلقه و تمام اجزائ چرخشی در معرض تنشهای متناوب و سریع می باشند که باعث عیب ناشی از خستگی می شود .
2. بسیاری از یاتاقانهای لغزشی هنگام منتاژ و دمنتاژ نیازمند احتیاط زیاد و مراقبتهای ویژه ای هستند
3. نیازمند مراقبتهای ویژهای از نظر میزان روانساز می باشند (نه کم نه زیاد )
روانکاری یاتاقانهای غلتشی:
روانکاری نا مناسب باعث می شود یاتاقانها خیلی سریع فرسوده شوند بطور مثال روانکاری بیش از حد می تواند باعث کوتاه شدن عمر یاتاقان گردد.روانکاری بیش از حد سبب داغ شدن یاتاقانها می گردد و در نتیجه میزان اکسید اسیون روانساز افزایش پیدا می کند و این پدیده موجب معیوب شدن زودرس یاتاقانها می شود .
میایب ناشی از روغنکاری نامناسب خود را به چند روش نشان میدهد :
1. نبود روانساز در محفظه یاتاقانها
2. وجود آب در روانسازو محفظه یاتاقانها
3. تغییر جلای حلقه ساچمه ها
4. پریدگی بر روی شیارها و ساچمه ها
5. خراشهای موئین بر روی حلقه ها
6. و حرارت ایجاد شده در اثر نبود روانساز
برای جلوگیری از این موارد بسیاری از کارخانه های سازنده روانکاری با گریس و روغن را توصیه می کنند.
مزایای گریس:
1. گریس میتواند بدون محفظه خاصی ابقاء شود حتی در محورهای عمودی
2. بعضی گریسها با پایه کلسیم می توانند عایقی برای رطوبت باشند.
3. بعضی گریسها با پایه لیتیم می تواند یاتاقان را از خوردگی شیمیای حفظ کنند
4. گریسهای سنگین، پوششی در برابر مواد آلوده کننده هستند
5. گریسها نسبت به روغنها به دفعات کمتری نیاز به تجدید گریسکاری دارند.
معایب گریس کاری:
1. خنک کاری موثر یاتاقانهای که با گریس روانکاری می شوند مشکل است و این پدیده مانعی برای استفاده از گریس در دورهای بالا می باشد
2. انتخاب گرانروی گریس با توجه به استفاده ان در دماهای متغییر قابل توجه می باشد و در نتیجه گریسها را برای محیطهایی که نوسانات دمایی زیادی دارند مناسب نمی باشد .
3. مشخص کردن میزان واقعی گریس برای یاتاقانها بسیار مشکل است و باعث روانکاری زیاد یا کم یاتاقانها می گردد.
علل خرابی یاتاقان های غلتشی:
عمریک یاتاقان غلتشی به کل تعداد سیکل های تنش و بار هایی که به اجزای غلتشی وغلتک های یاتاقان وارد می شود بستگی دارد.روش استاندارد شده محاسبه تنش های دینامیکی یاتافان بر پایه ویژگی خستگی مواد تشکیل دهنده یاتاقان که با عث خرابی در یاتا قان میشود،می باشد. خستگی معمولی با پوست پوست شدن وورق ورق شدن در سطح یاتاقان آشکار خواهدشد.
علل خرابی یاتاقان
1-خرابی ناشی از جازدن
خرابی محلی در شیار های یاتاقان ناشی از عیب جازدن یاتاقان می باشد.این خرابی برای نمونه زمانی رخ می دهد که رینگ داخلی یاتاقان غلتشی استوانه ای به خوبی در رینگ خارجی آن حا زده نشود و یا نیروی جا زدن یاتاقان در وسط اجزای یاتاقان وارد شود.
حوزه بار رینگ یاتاقان، ناشی از بارهای خارجی اعمال شده وشرایط گردش یاتاقان است که این حوزه با کدر شدن شیار های یا تا قان مشخض میشود.
شیار های غیر عادی روی یا تاقان،ناشی ازپیشبار مخربی است که از جا زدن خیلی محکم یا تاقان ویا تنظیم غیر دقیق یا تاقان روی محور ،می باشد.
2-آلودگی
ذرات خارجی که روی سطح یا تاقان قرار می گیرند موجب خستگی زودرس در یاتاقان می شوند.ذرات خارجی که دارای خاصیت سایندگی هستند خرابی یاتاقان را تسریع می بخشند وباعث خشن شدن سطوح و کند شدن یاتاقان می شوند.سایش زیاد موجب لقی بیش از اندازه در یاتاقان می شود.
آلودگی ها:
1-قطعات آلوده
2-گرد وخاک
3-درز گیری نا کافی
4-روانساز های آلوده
5-خرده فلز های قطعات دیگر که همراه روانساز ها به یاتاقان منتقل میشود.
3-خوردگی
خوردگی در یاتاقان های غلتشی ممکن است به شکل های مختلف وبه دلایل گوناگون رخ دهد. خراب
ناشی از خوردگی با سر وصدایاتاقان هنگام کارکردن آشکار می شود.زنگ زدگی حاصل از خوردگی
توسط اجزای یاتاقان ساییده می شوند وباعث سایش سطح یاتاقان می شود.
عوامل خوردگی:
1-آببندی نا کافی در برابر رطوبت و بخا ر آب
2- روانساز هایی که حاوی اسید می باشند
3-محیط نامناسب انبار نگهداری یاتاقان ها
سایش ساچمه ها با شیار یاتاقان با خراش هایی در سطح غلتک یا تا قان ظا هر می شود. این خراش ها در مقایسه با دندانه شدن اجزای یاتاقان در اثر نصب نا مناسب دارای لبه های برآمده نیستند
سایش میان ساچمه هاو شیار یاتاقان در اثر ارتعاشات در سطح هایی از یا تاقان که ساکن هستند باعث ساییدگی شدید می شوند.چنین خرابی در ماشین هایی که در حال سکون در معرض ارتعاشات هستند به وجو د خواهدآمد که راه بر طرف کردن آن ایجاد لبه های مناسب در یاتاقان ویااستفاده از ابزار مناسبی برای محافظت یا تاقان در هنگام دوران می باشد.
خوردگی که سطح یاتاقان را از میان می برددر سطوحی رخ می دهد که انطباق آن ها با سایر اجزاء به صورت آزاد می باشد.حرکت های ریزی که در چنین سطوحی رخ می دهد با عث سایش زیادی می شود که حرکت یا تا قان را کند کرده وبه سطح محور آسیب می رساند. را ه حل بر طرف کردن این مشکل استفاده از انطباق محکم میان این سطوح می باشد.
4- عبور جریان الکتریسیته
عبور مداوم جریان الکتریسیته از یاتاقان باعث ایجاد خراش های قهوه ای رنگ موازی با محور در تمام محیط غلتک و سایر اجزای غلتشی یاتاقان می شود.
5-روانسازی ناقص
روانسازی ناقص در اثر تامین نا کافی روانساز ویا استفاده از روانسازهای نا مرغوب ایجاد می شود.
اگر لایه روغن کافی میان سطوح تامین نشودکه حرکت لغزشی وسایش به وجود خواهد آمدکه علت تشکیل حفره های ریز و پوست پوست شدن سطح در غلتک های یاتا قان می باشد در مواردی که عمل روانسازی بیش از اندازه انجام می شود ،روانساز به دلیل حرکات شدید یاتاقان گرم شده وخاصیت خودرا از دست می دهند وبا عث خرابی شدید در یا تاقان می شوند .از نگهداشتن روانساز ها در یاتاقان به خصوص در سر عت های بالا بپر هیزید.
علائم علت ها مثال
حرکت نا موزون
خراب شدن رینگ ها و ساچمه ها
آلودگی
لقی بیش از حد لنگ زدن چرخ در وسایل نقلیه
افزایش ارتعاشات در فن ها
ارتعاشات درمیل لنگ در موتور های احتراقی
کاهش دقت
سایش در اثر آلودگی یا روغنکاری نا کافی
خراب شدن رینگ ها و ساچمه ها
تکان های شدید آسیاب ها
سر وصدا با فرکانس زیاد هنگام کار کردن لقی مجاز نا کافی
سروصدا یاتاقان ها در گیر بکس موتورهای الکتریکی
سر وصدا نا منظم لقی بیش از حد
آلودگی
روغنکاری نا کافی
تغییرات منظم در سر وصدا تغییر لقی به علت تغییر دما
خرابی غلتک ها
منابع
http://fa.wikipedia.org
http://manufacture.blogfa.com
http://www.daneshema.com
http://meinformation.blogfa.com
http://forum.gigapars.com
