گزارش کاراموزی بررسی كمك فنر

گزارش کاراموزی بررسی كمك فنر

گزارش کاراموزی بررسی كمك فنر در 55 صفحه ورد قابل ویرایش

كمك فنر دو جدارة بی فشار

كمك فنر دو جدارة بی فشار ارزانترین و اقتصادی ترین نوع كمك فنر هیدرولیكی برای خودروی سواری است.

اصلاح بی فشار بیانگر آن است كه سطح روغن در حالت سكون كمك فنر و در دمای محیط (دمای متعارف) در فشار اتمسفر قراردارد.دراینجا فشاری كه هنگام فشرده شدن كامل كمك فنر،افزایش دما یا در كمك فنر بادی كمكی به دلیل پخشش تنش (فشاری)در آب بند به سطح روغن وارد می شوند،در نظر گرفته نمی شوند،زیرا مقادیر آن ناچیز و از این رو قابل اغماض است.

ساختار و شیوة كاركرد

شكل 2-1 ساختار كمك فنر را نشان می دهد.این طبق اصول كاركرد كمك فنر كه طبق اصول كاركرد كمك فنر دو جداره عمل می كند،از یك محفظة كار (لوله سیلندر 2 به نام لولة‌فشار)تشكیل شده است.این لوله از پایین به شیرهای زیرین و از بالا به راهنمای میلة پیسون 8 و رینگ آب بند 5 محدود می شود.میلة پیسون 6 بین راهنمای میلة پیسون و آب بند حركت می كند.میله پیسون از یك سو به پیسون1(واقع در محفظه كار) و از سوی دیگر به مفصل چشمی بالایی و لولة حفاظ متصل است.لوله سیلندر 2 در داخل لولة‌ دیگری قرار دارد كه به لولة بیرونی 3 یا لولة نگهدارنده موسوم است.از آنجا كه این كمك فنر در لوله دارد،كمك فنر دو جداره نامیده می شود.بین لولة‌سیلندر 2 و لولة بیرونی 3،محفظة تعادل فشار C ایجاد می شود كه حدودتاً تا

شكل 2-1: كمك فنر دو جدارة ساخت شركت بوگه با اتصالات چشمی در هر دو انتها.از آنجا كه محفظة تعادل فشار را درپیرامون محفظة‌كار كمك فنر طراحی كرده اند،در شكل،مجموعة شیر پیسون و شیر زیرین 4 را كه در انتهای محفظة كار قراردارد،می بینید.شكل 2-3 شیوة كاركرد كمك فنر دو جداره را نشان می دهد.

شكل 2-2:شیوة كاركرد كمك فنر دوجداره

نیمه روغن دارد.اما محفظة كار را از روغن كاملاً پر می كنند.لولة نگهدارنده 3 از طرفی به راهنمای میلة پیسون و از سوی دیگر به كلاهك 1 كه شیر زیرین را نگه می دارد،وصل می شود و پیش تنیدگی درونی مجموعه را كاملاً تأمین می كند.در قسمت زیرین كلاهك،اتصال چشمی را جوش می دهند.

البته برای اتصال كمك فنر به شاسی می توان به جای مفصل چشمی از اتصالات پینی استفاده كرد،هنگام جمع شدن چرخ،اتصالات بالا و پایین كمك فنر به یكدیگر نزدیك می شوند و به این ترتیب میلة پیسون 6 و همراه آن پیسون 1 كه در انتهای آن قراردارد،به سمت پایین رانده می شود.با پایین آمدن میلة پیسون در محفظة بالایی كار(A1 )، میلة پیسون حجم روغنی برابر با V1 را جابه جا می كند،این حجم برابر است با:

سطح مقطع میلة پیسون ضرب در جابه جایی میلة پیسون= V1

از طرفی دیگر مقداری از روغن به حجم V2 از شیر گلویی II‌ روی پیسون به داخل محفظة كار A1 جریان می یابد.این حجم برابر است با:

جابه جایی میله پیسون ضرب در مقطع رینگی شكل محفظة A1 = V2

از آنجا كه مقاومت شیر IV در برابر جریان روغن به مراتب بزرگتر از شیر II‌ است،لذا بخش بزرگ میرایی در مرحلة فشار،در شیر زیرین ایجاد می شود.فشار محفظة A1 و A2 تقریباً یكسان است.هنگام باز شدن چرخ،اتصالات كمك فنر از یكدیگر دور می شوند كه به این ترتیب میلة‌پیسون،همراه پیسون به سمت بالا می آید. در این صورت،حجم روغن V2

شكل 2-3: برای جلوگیری از پایین آمدن بیش از حد سوراخ در سطح روغن محفظة تعادل فشار C‌ باید كمك فنر دو جداره به گونه ای نصب كرد كه شیب میلة پیسون نسبت به خط قائم از 45 درجه بیشتر نباشد(‌یعنی 450›C).البته كمك فنر دارای بالشتك گاز از این قاعده مستثنی است.

پیسون I ا محفظة كار A1 ‌ به محفظة A2 جریان می یابد و حجم روغن V1 از شیر زیرین III از محفظة تعادل فشار C به محفظة كار A2 مكیده می شود. از آنجا كه مقاومت شیر I در برابر جریان روغن به مراتب بزرگتر از شیر III‌ است،بخش بزرگ میرایی در مرحلة كشش،در شیر پیسون به وجود می آید.

در كنار عبور روغن از شیرهای تنظیم پذیر I تا IV روغن از محلهایی نیز نشت می كند كه جلوگیری از آن ممكن نیست.این نشت از شكاف موجود بین پیسون و لولة فشار و نیز شكاف بین راهنمای میلة پیسون و میلة پیسون رخ می دهد كه هنگام اعمال فشار به محفظة كار،مانند مقطع های گلویی كمكی برای جریان روغن كار می كنند.باید هنگام طراحی و تنظیم میرایی این جریان های اضافی را در نظرگرفت.

سطح روغن در محفظة تعادل فشار باید به گونه ای باشد كه از مكش هوا از شیر زیرین به داخل محفظة كار،حتی در شرایط كاری دشوار جلوگیری می شود این حالت می تواند هنگامی كه میلة پیسون در دمای خیلی كم كاركرد(40- درجه سانتیگراد)كاملاً به بالا می آید،پدید آید.در ضمن،شیب نصب كمك فنر در خودرو را نیز باید در نظر گرفت.بر اثر شیب كمك فنر نسبت به خط قائم،سطح روغن در محفظة تعادل فشار پایین می آید،(شكل 2-3 را ببینید).از این رو برای این زاویه حد معینی وجود دارد.زاویة تا جای ممكن نباید از 45 درجه فراتر رود.البته در اینجا باید افزایش زاویة هنگلم جمع شدن كمك فنر را نیز در نظر گرفت.این پدیده،به ویژه در محورهای صلب شدیدتر بروز می كند،(شكل 1-5 و 4-12 را ببیند).

هواگیری و موازنة حجم

از آنجا كه در كمك فنر دوجداره،هنگام كاركرد،ناگزیز در داخل محفظة كار حباب هوا تولید می شود.حتماً نیاز به هواگیری است.نفوذ هوا در محفظة كار می تواند به یكی از روشهای زیر رخ دهد:

qحمل و نگهداری كمك فنر به صورت افقی قبل از نصب در خودرو.به این ترتیب هوا از محفظة تعادل فشار از شیر زیرین به محفظة كار راه می یابد و در نهایت هوای راه یافته در پایین راهنمای میلة پیسون جمع شود.

qپایین رفتن سطح روغن در محفظة كار پس از ایست طولانی مدت خودرو‌(مثلاً در مدت شب).اگر تدابیر ویژه ای در شیر زیرین نیاندیشیم،(مثلاً دیسك غوطه ور یا شیر قطع ارتباط)روغن در محفظة كار به محفظة تعادل فشار راه می یابد،(این پدیده را پدیدة لوله U‌ شكل می نامند).به این ترتیب هوا از شكاف رینگ بین راهنمای میلة پیسون و میلة پیسون به محفظة كار جریان می یابد.

mm2

Re=480N/mm2

As=14%

میلة پیستون را به عمق 2/0 تا 5/0 میلیمتر سختكاری القایی می كنند،به گونه ای كه حداقل به سختی سطحی برابر با 53 راكول برسد.سپس،برای دستیابی به شرایط آب بندی مطلوب،سطح آن نیز پرداخت (سنگزنی)می كنند و با كروم سخت به ضخامت 8 تا 10 میكرومتر می پوشانند و دوباره پرداخت می كنند.در نهایت سختی آن به حداقل 62 راكول می رسد.بیشینة زیری سطح آن در شرایط،حدود 2 میكرومتر است.

Rt=2um

در انتهای درونی میلة پیستون،پیستون میراكننده را نصب می كنند.شركتهای آلمانی،پیستون میراكننده را از جنس آهن كلوخه شده می سازند پیستون رابه همراه فنرهای شیر بر روی میلة پیستون پیچ می كنند.

محفظة سیلندر،مخزن روغن،لولة محافظ

لولة سیلندر كه مانند محفظة كار پیستون عمل می كند،از پایین به شیر زیرین و از بالا به راهنما میلة پیستون تكیه می كنند.برای دستیابی به آب بندی مطلوب در نقاط تماس،باید شیوة مونتاژ و بستن كمك فنر،و انطباق مخزن روغن و لولة سیلندر به گونه ای باشد كه پیش تنیدگی فشاری لازم در محل آب بند ایجاد شود.این پیش تنیدگی باید به گونه ای باشد كه مقادیر بیشینة فشارهای درونی سیلندر تماس آب بند را جدا نكند.

شكل 2-10:مقایسة زبری سطح جدارة‌سیلندر كمك فنر.در شكل بالا وضعیت زبری سطح را در حالت نو و در شكل پایین زبری همان جدارة سیلندر را پس ازساعات معین كاركرد می بینید.در اینجا از پیستون با پوشش تفلونی استفاده كرده اند.همان طور كه در شكل می بینید،لولة سیلندر صافی سطح خوبی دارد كه نتیجة آن كاهش اصطكاك در هنگام حركت است.

برای كاهش اصطكاك پیستون و سایش آن،جدارة داخلی سیلندر باید زبری سطح مناسبی داشته باشد.شكل 2-10 زبری سطح جدارة سیلندر كمك فنر را در حالت نو و پس از كاركرد مسافتی برابر با 10000 كیلومتر نشان می دهد.

سیلندر و مخزن روغن را از لوله های فولادی جوشكاری شده می سازند،اما لوله های محافظ را برای كاهش وزن مجموعه،از مواد مصنوعی و پلاستیكی می سازند.

وظیفة لولة محافظ،حفاظت از میلة پیستون در برابر پرتاب سنگ،پاشش آب و جلوگیری از نفوذ گرد و غبار به داخل آب بند است.در مواردی كه لولة محافظ علاوه بر وظایف یاد شده،وظایف ویژة دیگری نیز،داشته باشد،باید از لولة محافظ فولادی استفاده كرد.

كمك فنر برای موقعیت كاری دشوار،خودروی سواری

برخی از خودروسازان،خودروهایی را كه به كشورهای گرمسیر باید یا بد آب و هوا صادر می كنند،به كمك فنرهایی با تحمل شرایط دشواری كار مجهز می كنند.این كمك فنر را به نام كمك فنر گرمسیری یا كمك فنر بد آب و هوایی می شناسند.این كمك فنرها در دو زمینه با دیگر كمك فنرهای معمول،متفاوت هستند:

qمخزن بزرگتر با گنجایش روغن بیشتر برای بهینه سازی انتقال گرما از سطح كمك فنر

qاستفاده از آب بند ویتون به جای آب بند متداول پربونان،این آب بند معمول،دمایی حدد 100 درجة سانتیگراد را تحمل می كند،اما از آب بند ویتون می توان در دمای كاری 160 تا 220 درجة سانتیگراد نیز استفاده كرد.

-روشهای تولید

برای كاهش هزینة‌ساخت،كمك فنر دوجداره را برای خودرو سواری و باری،به گونه ای طراحی می كنند كه پس از مونتاژ و بستن كمك فنر،پیاده كردن آن امكان پذیر نیست به این ترتیب پس از خرابی این كمك فنر قابل تعمیر نیست.روشهای معمول بستن كمك فنر ،عبارتند از :

الف) برگرداندن جدارة بیرونی 3 بر روی لبة U شكل راهنمای میلة پیستون 8،(شكل 2-4).با این روش،آب بند 5 را در راهنمای میلة پیستون نگه می دارند البته اگر بخواهیم برای اطمینان یك لاستیك ضربه گیر نگهدارنده داشته باشیم،حتماً به یك كلاهك محافظ نیاز است،(شكل 2-15)این موضوع نقطة ضعف بستن كمك فنر از روش یاد شده است.

نیروی هیدورلیكی میراكننده

منحنی مشخصه كمك فنر

نیروی فنر تابعی از جابه جایی چرخ است.اما نیروی میرایی به سرعت آن بستگی دارد.منظوراز سرعت،سرعت نسبی اتصالات بالا و پایین هنگام جمع و بازشدن كمك فنر است.اگر نیروی ایستایی FF به یك فنر اعمال شود،فنر تا اندازه معینی طبق تساوی زیر جابه جا می شود:

(4-1)

ضریب CF نمایانگر سختی فنر است.فنر انرژی را ذخیره می كند و در هنگامی كه برای ایمنی حركت مناسب نیست،آن را به سیستم باز می گرداند.اگر به یك كمك فنر،نیروی ثابت اعمال شود،كمك فنر با سرعت ثابت در كورس خود باز یا بسته می شود.تساویی كه بین نیروی میرایی FD و سرعت VD وجود دارد،به شرح زیراست:

(4-2)

در این تساوی KD ضریب میرایی و u نمای میرایی است.كارمكانیكی حاصل از جابه جایی كمك فنر به گرما تبدیل می شود و از بین می رود.نمودارهای حاصل از نتایج آزمایش كمك فنر،تغییرات نیروی میرایی را برحسب جا به جایی در گامهای ثابت سرعت نشان می دهد،(در اینجا)سرعت میرایی با تغییر دور دستگاه می شود،بخش 1-2-2 را ببینید).مساحت نمودار نمایانگر كار انجام شده درهر كورس كمك فنر است.

برای دستیابی به منحنی مشخصه كمك فنر،یعنی منحنی نیرو-سرعت،نیروی میرایی پیشینه FAE و سرعت متناظر پیستون را از نمودار تغییرات نیرو- جا به جایی (شكل 1-12 و 1-13 )و می خوانند و در منحنی نیرو به سرعت در سرعت متناظر ثبت می كنند،(شكل 4-1).برای تعیین منحنی در اولین مرتبه،نیروی میرایی پیشینه را از 6 نمودار،به منحنی مشخصه انتقال می دهند.آزمایش كمك فنر،مطابق توضیحات بخش 1-2-2- است.هنگام كنترل كمك فنر در تولید انبوه،برای صرفه جویی در وقت آزمایش،فقط به اندازه گیری دو یا سه نقطه در منحنی مشخصه اكتفا می كنند.

شكل ظاهری منحنی مشخصه كمك فنر و منحنی سختی فنر شباهت فراوانی به یكدیگر دارند،(شكل 4-2 را ببینید).از این رو،برای شناسایی بهتر مشخصه كمك فنر،نیروی میرایی كشش را در جهت مثبت و نیروی میرایی فشار را در جهت منفی نشان می دهند.بنابراین،نیروی میرایی كشش در ناحیه اول مختصاتی و نیروی میرایی فشار در ناحیه سوم مختصاتی رسم می شوند،(شكل 8-31 و 8-40 الف را ببینید).

شكل 4-1:برای دستیابی به منحنی مشخصه كمك فنر،یعنی منحنی نیرو- سرعت،نیروی میرایی پیشینه كشش و فشار یعنی FAD را از منحنی نیرو- جابه جایی می خوانند و آنها را برحسب سرعت های متناظر در منحنی نیرو-سرعت ثبت می كنند.

شكل 4-2:در منحنی مشخصه فنر،تغییر نیرو برحسب نیوتن نسبت به جابه جایی برحسب میلیمتر ثبت می شود،اما منحنی مشخصه كمك فنر،تغییر نیروی میرایی برحسب سرعت حركت پیستون را با واحد متر بر ثانیه نشان می دهد.اگر میرایی فشار در ناحیه سوم ترسیم نشده باشد،(مانند شكل بالا)،شكل ظاهری دو منحنی كشش و فشار به یكدیگر تشبیه است.

شكل 4-3:منحنی مشخصه كمك فنر با رفتاری خطی،دو نمودار چپ نسبت كشش به فشار برابر با 3 و در نمودار راست نسبت كشش به فشار برابر با 1 است.