بخشی از مقاله
انواع فرمان
فرمان اتومبيل را بيشتر بشناسيم
متعلقات فرمان روي اوس يا اکسل جلو درسمت راست و يا چپ اتومبيل بسته مي شود و توسط چرخهاي جلوهدايت اتومبيل به دلخواه راننده صورت ميگيرد.
بدين معني که حرکت غربيالک توسط راننده و ميله اصلي فرمان به هزار خاري و ميله هاي رابط فرمان و بعد به سگدست منتقل شده و در نتيجه حرکت رفت وبرگشتي يا سمت چپ و راست غربيالک فرمان باعث گردش اتومبيل مي شود. انواع فرمان:ساختمان فرمان به انواع مختلف ساخته مي شود که معروفترين آنها عبارتنداز
:- مارپيچ حلزوني 2- چرخ حلزوني(تاج خروسي) 3-ساچمه اي گردان 4- شانه اي 5- هيدروليکي ساختمان فرمان:
- 1 غربيالک يا فلکه (رل) 2- ميله اصلي که انتهاي آن به صورت مارپيچ مي باشد 3- جعبه فرمان 4- لوله حفاظ ميله اصلي 5- دو عدد بلبرينگ يا کاسه ساچمه 6- دنده چرخ حلزوني يا دنده تاج خروسي که با مارپيچ فرمان درگير است 7- پيچ تنظيم خلاصي فرمان 8- اهرم يا بازوي هزار خاري دنده حلزوني يا تاج خروسي 9- دو عدد ميل فرمان کوتاه 10- ميل فرمان بلند(رابط دو ميل فرمان
کوتاه) 11- دو عدد شغال دست 12- دو عدد سگدست 13-سيبکها 14- ميل تعادل 15- نمدي فرمانطرز کار فرمان :هنگاميکه راننده براي چرخاندن فرمان نيرو وارد ميکند اين نيرو توسط غربيالک
جهت پيدا مي کندو توسط ميل فرمان اصلي وارد جعبه فرمان شده و توسط مارپيچ ميله به چرخ حلزوني يا تاج خروسي که مانند کرانويل و پنيون عمل مي کند انتقال ميابد سپس از چرخ حلزوني به اهرم يا بازوي حلزوني و از آن به ميل فرمان کوتاه سمت چپ انتقال ميابد پس از آن از ميل فرمان کوتاه توسط سيبک به شغالدست منتقل مي شود و شغالدست نيز سگدست رذا که چرخ روي آن سوار است ميچرخاندو باعث چرخ زدن اتومبيل ميشود.'
از طرف ديگر نيرو از ميل فرمان کوتاه سمت چپ توسط ميل فرمان بلند به ميل فرمان کوتاه سمت راست منتقل ميشود بنابرين سمت چپ و راست هر دو با هم گردش مي کنند تا اتومبيل در پيچ ها بتواند به راحتي بچرخد .تنظيم بودن زواياي هندسي و فاصله چرخ هاي جلو در عمل فرمان تاثير فراوان دارد.
براي تسهيل در هنگام گردش اتومبيل ويا دورزدن يا پارک نمودن در جاهاي کم فاصله و همچنين براي جلوگيري از سر خوردن و انحراف اتومبيل به يک سمت تنظيم دستگاه فرمان به دفت و اهميت بيشتري احتياج دارد.زواياي هندسي
:1- زاويه تواين يا سر جمعي چرخها 2- زاويه تو اوت3- زاويه کمبر4- زاويه کسترزاويه تواين(TOE IN) :فاصله جلوي چرخهاي جلو نسبت به فاصله عقب چرخها مقداري کمتر است.چرخهاي اتومبيل در حال حرکت بسمت بيرون تمايل پيدا ميکند و اين امر باعث لغزش چرخها به سمت راست و چپ
ميگردد و چرخها را بايد با زاويه ساخت زيرا اين کار باعث ميگردد که در حين حرکت خودرو چرخها بصورت موازي قرار گيرند و تعادل برقرار گردد و از سنگيني حرکت فرمان و انحراف خودرو جلوگيري شود.و زاويه تواين در ماشينهاي محور عقب کاربرد دارد.زاويه تواوت ( ) :اين زاويه به مقدار بسيار کهي در خودرو قرار دارد وتمايل چرخها به بيرون زاويه تواوت مي باشد و اين زاويه
بمقدار کمي در خودرو لازم است زيرا در يسر پيچها چرخ داخلي دايره کوجکتري نسبت به چرخ بيروني دارد و چنانچه اين زاويه ضفر گردد احتمال اينکه چرخها در حرکت به سمت داخل گشيده شوند هست .و اين زاويه بيشتر در ماشينهاي جديد که اکثرا محور جلو هستند مشاهده مي شوند زاويه کمبر() :زاويه کمبر عبارتند از
: شيب چرخ را با خط قائم جهت زواياي کمبر در نظر گرفته ميشود که اگر عمو باشد کمبر صفر اگر بيرون باشد کمبر مثبت و اگر داخل باشد کمبر منفي در نظر گرفته مي شودالف: زاويه کمبر منفي :اتومبيلهاي مسابقه اکثرا داراي کمبر منفي بوده و اين زاويه باعث ميگردد در زماني که از دست
اندازي عبور کند و يا سرعت زيادي داشته باشد از منحرف شدن خودرو جلوگيري کند.ب- کمبر صفر: چنانچه جرخ عمود بر جاده باشد داراي کمبر صفر است و در اين کمبر بدليل اينکه سطح بيشتري از لاستيک بازمين در تماس است يک مقدار کمي فرمان به سختي بسمت چپ و راست حرکت ميکند.ج- کمبر مثبت :زمانيکه چرخ به بيرون شيب داشته باشد (کمبر مثبت) اين کار باعث ميشود که در سر پيچها از چپ شدن ويسيله نقليه جلوگيري شودو بايد چرخها مقداري کمبر مثبت داشته باشند.
فرمان (خودرو)
هنگامي که راننده غربيلک فرمان خودرو را به چپ يا راست مي‌‌چرخاند اين حرکت به وسيله پيچ بي‌انتهايي که در انتهاي ميل فرمان است دنده را حول محورش به راست يا چپ بسته به گردش چرخ فرمان مي‌‌گرداند.
محور اين دنده به وسيله اهرم‌هاي مختلف به چرخهاي جلو که چرخهاي هدايت خودرو هستند حرکات سمتي مي‌‌دهند.
حساسيت فرمان در خودرو نهايت اهميت را داشته، راننده بايستي به روغن‌کاري اهرم‌هاي فرمان و مرتب بودن آنها توجه داشته باشد.
امروزه کيسه‌هاي هوايي که محافظ راننده به هنگام تصادف هستند نيز در درون فرمان جاسازي ميشوند.
هيدروليکونيوماتيکي
مايعات تقريباً تراکم ناپذير هستند. اين ويژگي سبب شده است که از مايعات به عنوان وسيله مناسبي براي تبديل و انتقال کار استفاده شود.
بنابراين ميتوان از آنها براي طراحي ماشينهايي که در عين سادگي، با نيروي محرک خيلي کم بتواند نيروي مقاوم فوق العاده زيادي را جابجا نمايد، استفاده نمود. به اين ويژگي و همچنين دانش مطالعه اين ويژگي هيدروليک گفته ميشود.
امروزه در بسياري از فرآيندهاي صنعتي ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزينه و با دقت زياد مورد نظر است در همين راستا بکارگيري سيال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه هاي صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سيال به دو شاخه مهم هيدروليک و نيوماتيک ( که جديدتر است ) تقسيم ميشود .
از نيوماتيک در مواردي که نيروهاي نسبتا پايين (حدود يک تن) و سرعت هاي حرکتي بالا مورد نياز باشد (مانند سيستمهايي که در قسمتهاي محرک رباتها بکار مي روند) استفاده ميکنند در
صورتيکه کاربردهاي سيستمهاي هيدروليک عمدتا در مواردي است که قدرتهاي بالا و سرعت هاي کنترل شده دقيق مورد نظر باشد(مانند جک هاي هيدروليک ، ترمز و فرمان هيدروليک و...).
حال اين سوال پيش ميايد که مزاياي يک سيستم هيدروليک يا نيوماتيک نسبت به ساير سيستمهاي مکانيکي يا الکتريکي چيست؟در جواب مي توان به موارد زير اشاره کرد
: ۱) طراحي ساده ۲) قابليت افزايش نيرو ۳) سادگي و دقت کنترل ۴) انعطاف پذيري ۵) راندمان بالا ۶) اطمينان در سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک نسبت به ساير سيستمهاي مکانيکي قطعات محرک کمتري وجود دارد و ميتوان در هر نقطه به حرکتهاي خطي يا دوراني با قدرت بالا و
کنترل مناسب دست يافت ، چون انتقال قدرت توسط جريان سيال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شيلنگ ها) صورت ميگيرد ولي در سيستمهاي مکانيکي ديگر براي انتقال قدرت از اجزايي مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده ميکنند. در اين سيستمها ميتوان با اعمال نيروي کم به نيروي بالا و دقيق دست يافت همچنين ميتوان نيرو هاي بزرگ خروجي را با اعمال
نيروي کمي (مانند بازو بسته کردن شيرها و ...) کنترل نمود. استفاده از شيلنگ هاي انعطاف پذير ، سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک را به سيستمهاي انعطاف پذيري تبديل ميکند که در آنها از محدوديتهاي مکاني که براي نصب سيستمهاي ديگر به چشم مي خورد خبري نيست.
سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک به خاطر اصطکاک کم و هزينه پايين از راندمان بالايي برخوردار هستند همچنين با استفاده از شيرهاي اطمينان و سوئيچهاي فشاري و حرارتي ميتوان سيستمي مقاوم در برابر بارهاي ناگهاني ، حرارت يا فشار بيش از حد ساخت که نشان از اطمينان بالاي اين سيستمها دارد. اکنون که به مزاياي سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک پي برديم به توضيح ساده اي در مورد طرز کار اين سيستمها خواهيم پرداخت. براي انتقال قدرت به يک سيال تحت فشار (تراکم پذير يا تراکم ناپذير) احتياج داريم که توسط پمپ هاي هيدروليک ميتوان نيروي مکانيکي را تبديل به قدرت سيال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نيرو به نقطه دلخواه است که اين وظيفه را لوله ها، شيلنگ ها و بست ها به عهده ميگيرند .
بعد از کنترل فشار و تعيين جهت جريان توسط شيرها سيال تحت فشار به سمت عملگرها (سيلندرها يا موتور هاي هيدروليک ) هدايت ميشوند تا قدرت سيال به نيروي مکانيکي مورد نياز(به صورت خطي يا دوراني ) تبديل شود. اساس کار تمام سيستم هاي هيدروليکي و نيوماتيکي بر قانون پاسکال استوار است.
● قانون پاسکال
: ۱) فشار سرتاسر سيال در حال سکون يکسان است .(با صرف نظر از وزن سيال) ۲) در هر لحظه فشار استاتيکي در تمام جهات يکسان است. ۳) فشار سيال در تماس با سطوح بصورت عمودي وارد ميگردد. کار سيستمهاي نيوماتيک مشابه سيستم هاي هيدروليک است فقطه مي کنند .
در سيستمهاي نيوماتيک براي دست يافتن به يک سيال پرفشار ، هوا را توسط يک کمپرسور
فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در يک مخزن ذخيره مي کنند، البته دماي هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا ميرود که مي تواند به قطعات سيستم آسيب برساند لذا هواي فشرده قبل از هدايت به خطوط انتقال قدرت بايد خنک شود. به دليل وجود بخار آب در هواي فشرده و پديده ميعان در فرايند خنک سازي بايد از يک واحد بهينه سازي براي خشک کردن هواي پر فشار استفاده کرد. اکنون بعد از آشنايي مختصر با طرز کار سيستمهاي هيدروليکي و نيوماتيکي به معرفي اجزاي يک سيستم هيدروليکي و نيوماتيکي مي پردازيم.
● اجزاي تشکيل دهنده سيستم هاي هيدروليکي
: ۱) مخزن : جهت نگهداري سيال ۲) پمپ : جهت به جريان انداختن سيال در سيستم که توسط الکترو موتور يا ۳) موتور هاي احتراق داخلي به کار انداخته مي شوند. ۴) شيرها : براي کنترل فشار ، جريان و جهت حرکت سيال ۵) عملگرها : جهت تبديل انرژي سيال تحت فشار به نيروي مکانيکي مولد کار(سيلندرهاي هيدروليک براي ايجاد حرکت خطي و موتور هاي هيدروليک براي ايجاد حرکت دوراني).
● اجزاي تشکيل دهنده سيستم هاي نيوماتيکي
: ۱) کمپرسور ۲) خنک کننده و خشک کننده هواي تحت فشار ۳) مخزن ذخيره هواي تحت فشار ۴) شيرهاي کنترل ۵) عملگرها
● يک مقايسه کلي بين سيستمهاي هيدروليک و نيوماتيک
: ۱) در سيستمهاي نيوماتيک از سيال تراکم پذير مثل هوا و در سيستمهاي هيدروليک از سيال تراکم ناپذير مثل روغن استفاده مي کنند. ۲) در سيستمهاي هيدروليک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظيفه روغن کاري قطعات داخلي سيستم را نيز بر عهده دارد ولي در نيوماتيک علاوه بر روغن کاري قطعات، بايد رطوبت موجود در هوا را نيز از بين برد ولي در هر دو سيستم سيال بايد عاري از هر
گونه گرد و غبار و نا خالصي باشد ۳) فشار در سيستمهاي هيدروليکي بمراتب بيشتر از فشار در سيستمهاي نيوماتيکي مي باشد ، حتي در مواقع خاص به ۱۰۰۰ مگا پاسکال هم ميرسد ، در نتيجه قطعات سيستمهاي هيدروليکي بايد از مقاومت بيشتري برخوردار باشند. ۴) در سرعت هاي پايين دقت محرک هاي نيوماتيکي بسيار نامطلوب است در صورتي که دقت محرک هاي هيدروليکي در هر سرعتي رضايت بخش است . ۵) در سيستمهاي نيوماتيکي با سيال هوا نياز به لوله هاي بازگشتي و مخزن نگهداري هوا نمي باشد. ۶) سيستمهاي نيوماتيک از بازده کمتري نسبت به سيستمهاي هيدروليکي برخوردارند.
سيستم فرمان
سيستم فرمان انواع گوناگوني دارد از جمله سيستم فرمان مکانيکي(دندهشانه اي و پينيون)،هيدروليکي والکتريکي که در اين مقاله به آن ها ميپردازيم
مقدمه اي بر سيستم فرمان
امروزه پيشرفت هاي علمي و فني در تمامزمينه ها تحقق يافته و اين امر شامل صنايع خودرو سازي و صنايع وابسته نيز شدهاست.يکي از اين صنايع و اجزاي وابسته،قسمت فرمان خودرو است که وظيفه ي خطير هدايتخودرو از طريق آن انجام مي شود
براي تغيير مسير خودرو از سيستم فرمان استفادهمي شود
.لذا مجموعه ي تشکيل دهنده ي اين سيستم نقش مهمي در خودرو به عهده دارد.معمولترين اين سيستم ها،سيستم دنده شانه اي و پينيون است،به طوري که پينيون حرکت دورانيداشته و دنده شانه اي حرکت خطي انجام مي دهد.در اين حال پينيون حرکت دوراني غربيلکفرمان را به دنده شانه اي انتقال داده،دنده شانه اي نيزحرکت خطي را از طريق مفصل هابه چرخ هاي خودرو انتقال مي دهد
سير تکامل سيستم فرمان
يکي از پارامتر هايموثر در
انتخاب نوع خودرو در کشورهاي توسعه يافته،راحتي چرخش غربيلک فرمان خودرو ميباشد.
اين موضوع سازندگان خودرو را بر آن داشته است که جهت تسهيل در چرخش فرمان و بهتبع آن کاهش خستگي راننده و همچنين افزايش ايمني با فراهم کردن کنترل بهتر در جادههاي خشن، يک سيستم هيدروليکي به قسمت مکانيکي اضافه نمايند.معمولا اين سيستم جانبيبه صورت
کمکي عمل مي نمايد. يعني وظيفه ي اصلي همچنان به عهده ي قسمت مکانيکي استمعمولا اجزاي زير به قسمت مکانيکي فرمان اضافه مي شوند تا هيدروليکي گردد
پمپهيدروليک با مخزن روغن و چرخ تسمه
شيرهاي کنترل
لوله هاي رابط
سيلندر
تسمه
خودروهاي سمند،پژو(شامل 206،405،پارس) ،دوو،زانتيا و ماکسيما دارايفرمان
هيدروليک هستند
سيستم هيدروليکي فرمان جهت ايفاي نقش از موتور خودرواستفاده مي کند.بنابراين از بازده موتور کمي مي کاهد،همچنين مصرف انرژي بيشتري راباعث مي گردد.علاوه بر آن،سيستم هيدروليک به صورت مرکز آزاد عمل مي کند. يعني حتيدر زمان هايي که خودرو به صورت مستقيم در حال حرکت بوده و هيچ انحرافي انجام نميدهد،باز هم اين سيستم عمل مي کند.
اين موارد سازندگان فرمان خودرو را بر آن داشت تابه دنبال سيستم هاي بهتر و مفيدتري گشته،آن ها را جايگزين هيدروليکي نمايند ياسيستم هيدروليکي را بهبود بخشند
يکي از سيستم هاي ارائه شده در سال هاياخير،فرمان الکتروهيدروليکيEHPSاست که در آن به جاي استفاده از موتور خودرو،يکموتور الکتريکي به پمپ هيدروليک اضافه مي شود و در نتيجه فرمان از موتور مستقل ميگردد
خودروي پژو 307 از اين نوع سيستم فرمان استفاده مي کند
دراين نوعفرمان،هر چند مسئله ي مستقل بودن از موتور خودرو تحقق يافته است ولي مشکل دائميبودن عملکرد سيستم هيدروليکي يعني حالت مرکز آزاد هنوز پابر جاست
به عبارت ديگربايد حالتي تعبيه نمود که زماني که چرخشي به فرمان وارد مي شودسيستم عمل کند،نه همهي زمان ها
فرمان الکتريکي(EPS)
اين نوع فرمان مشابه هيدروليکي آن عمل ميکند ولي از لحاظ ساختار متفاوت بوده و داراي مزاياي زيادي نسبت به نوع هيدروليکياست
اين سيستم در اواسط دهه ي 1970 براي اولين بار مطرح گرديد اما ساخت وکاربرد عملي آن از سال 1993 شروع گرديد
اولين بار توسط شرکت HONDA در اتومبيلهاي راليNSXمورد استفاده قرار گرفت
در اين نوع فرمان مشکل دائمي بودن عملکردسيستم کمکي فرمان حل شده است، يعني سيستم الکتريکي زماني عمل مي کند که چرخشيدر فرمان به وجود آيد به عبارت ديگر گشتاوري موجود باشد
فرمان الکتريکي از سهقسمت اساسي زير تشکيل شده است که به سيستم فرمان مکانيکي اضافه مي شود
