دانلود مقاله کمک فنر

word قابل ویرایش
70 صفحه
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

کمک فنر

فهرست مطالب
عنوان صفحه
کمک فنر دو جداره بی فشار ۱
ساختار و شیوه کارکرد ۱

هواگیر و موازنه حجم ۵
رینگ آب بند ، میله …… ۸
محفظه سیلندر ، مخزن روغن… ۱۱
کمک فنر برای موقعیت کاری دشوار… ۱۲
کمک فنر دو جداره با فشار ۱۴
رینگ آب بند ، میله پیستون… ۲۱
محاسن و معایب ۲۳
بررسی نیروی میرایی ۲۵

میرایی کاهنده ، افزاینده و خطی ۲۹
شیوه انتخاب و نوع فنر بندی ۳۴
محاسبه نسبت میرایی کل خودرو ۳۶
میرایی اصطحکاک ۴۶
میرایی تئوری و حقیقی ۵۲
تلرانس میرایی ۵۳
روغن کمک فنر ۵۷
منابع و ماخذ ۶۱

کمک فنر دو جداره بی فشار
کمک فنر دو جداره بی فشار ارزانترین و اقتصادی ترین نوع کمک فنر هیدرولیکی برای خودروی سواری است.
اصلاح بی فشار بیانگر آن است که سطح روغن در حالت سکون کمک فنر و در دمای محیط (دمای متعارف) در فشار اتمسفر قراردارد.دراینجا فشاری که هنگام فشرده شدن کامل کمک فنر،افزایش دما یا در کمک فنر بادی کمکی 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 شیوه کارکرد
شکل ۲-۱ ساختار کمک فنر را نشان می دهد.این طبق اصول کارکرد کمک فنر که طبق اصول کارکرد کمک فنر دو جداره عمل می کند،از یک محفظه کار (لوله سیلندر ۲ به نام لوله‌فشار)تشکیل شده است.این لوله از پایین به شیرهای زیرین و از بالا به راهنمای میله پیسون ۸ و رینگ آب بند ۵ محدود می شود.میله پیسون ۶ بین راهنمای میله پیسون و آب بند حرکت می کند.

یله پیسون از یک سو به پیسون۱(واقع در محفظه کار) و از سوی دیگر به مفصل چشمی بالایی و لوله حفاظ متصل است.لوله سیلندر ۲ در داخل لوله‌ دیگری قرار دارد که به لوله بیرونی ۳ یا لوله نگهدارنده موسوم است.از آنجا که این کمک فنر در لوله دارد،کمک فنر دو جداره نامیده می شود.بین لوله‌سیلندر ۲ و لوله بیرونی ۳،محفظه تعادل فشار C ایجاد می شود که حدودتاً تا

شکل ۲-۱: کمک فنر دو جداره ساخت شرکت بوگه با اتصالات چشمی در هر دو انتها.از آنجا که محفظه تعادل فشار را درپیرامون محفظه‌کار کمک فنر طراحی کرده اند،در شکل،مجموعه شیر پیسون و شیر زیرین ۴ را که در انتهای محفظه کار قراردارد،می بینید.شکل ۲-۳ شیوه کارکرد کمک فنر دو جداره را نشان می دهد.

شکل ۲-۲:شیوه کارکرد کمک فنر دوجداره
نیمه روغن دارد.اما محفظه کار را از روغن کاملاً پر می کنند.لوله نگهدارنده ۳ از طرفی به راهنمای میله پیسون و از سوی دیگر به کلاهک ۱ که شیر زیرین را نگه می دارد،وصل می شود و پیش تنیدگی درونی مجموعه را کاملاً تأمین می کند.در قسمت زیرین کلاهک،اتصال چشمی را جوش می دهند.

البته برای اتصال کمک فنر به شاسی می توان به جای مفصل چشمی از اتصالات پینی استفاده کرد،هنگام جمع شدن چرخ،اتصالات بالا و پایین کمک فنر به یکدیگر نزدیک می شوند و به این ترتیب میله پیسون ۶ و همراه آن پیسون ۱ که در انتهای آن قراردارد،به سمت پایین رانده می شود.با پایین آمدن میله پیسون در محفظه بالایی کار(A1 )، میله پیسون حجم روغنی برابر با V1 را جابه جا می کند،این حجم برابر است با:
سطح مقطع میله پیسون ضرب در جابه جایی میله پیسون= V1

از طرفی دیگر مقداری از روغن به حجم V2 از شیر گلویی II‌ روی پیسون به داخل محفظه کار A1 جریان می یابد.این حجم برابر است با:
جابه جایی میله پیسون ضرب در مقطع رینگی شکل محفظه A1 = V2
از آنجا که مقاومت شیر IV در برابر جریان روغن به مراتب بزرگتر از شیر II‌ است،لذا بخش بزرگ میرایی در مرحله فشار،در شیر زیرین ایجاد می شود.فشار محفظه A1 و A2 تقریباً یکسان است.هنگام باز شدن چرخ،اتصالات کمک فنر از یکدیگر دور می شوند که به این ترتیب میله‌پیسون،همراه پیسون به سمت بالا می آید. در این صورت،حجم روغن V2

شکل ۲-۳: برای جلوگیری از پایین آمدن بیش از حد سوراخ در سطح روغن محفظه تعادل فشار C‌ باید کمک فنر دو جداره به گونه ای نصب کرد که شیب میله پیسون نسبت به خط قائم از ۴۵ درجه بیشتر نباشد(‌یعنی ۴۵۰›C).البته کمک فنر دارای بالشتک گاز از این قاعده مستثنی است.
پیسون I ا محفظه کار A1 ‌ به محفظه A2 جریان می یابد و حجم روغن V1 از شیر زیرین III از محفظه تعادل فشار C به محفظه کار A2 مکیده می شود. از آنجا که مقاومت شیر I در برابر جریان روغن به مراتب بزرگتر از شیر III‌ است،بخش بزرگ میرایی در مرحله کشش،در شیر پیسون به وجود می آید.
در کنار عبور روغن از شیرهای تنظیم پذیر I تا IV روغن از محلهایی نیز نشت می کند که جلوگیری از آن ممکن نیست.این نشت از شکاف موجود بین پیسون و لوله فشار و نیز شکاف بین راهنمای میله پیسون و میله پیسون رخ می دهد که هنگام اعمال فشار به محفظه کار،مانند مقطع های گلویی کمکی برای جریان روغن کار می کنند.باید هنگام طراحی و تنظیم میرایی این جریان های اضافی را در نظرگرفت.

سطح روغن در محفظه تعادل فشار باید به گونه ای باشد که از مکش هوا از شیر زیرین به داخل محفظه کار،حتی در شرایط کاری دشوار جلوگیری می شود این حالت می تواند هنگامی که میله پیسون در دمای خیلی کم کارکرد(۴۰- درجه سانتیگراد)کاملاً به بالا می آید،پدید آید.در ضمن،شیب نصب کمک فنر در خودرو را نیز باید در نظر گرفت.

بر اثر شیب کمک فنر نسبت به خط قائم،سطح روغن در محفظه تعادل فشار پایین می آید،(شکل ۲-۳ را ببینید).از این رو برای این زاویه حد معینی وجود دارد.زاویه تا جای ممکن نباید از ۴۵ درجه فراتر رود.البته در اینجا باید افزایش زاویه هنگلم جمع شدن کمک فنر را نیز در نظر گرفت.این پدیده،به ویژه در محورهای صلب شدیدتر بروز می کند،(شکل ۱-۵ و ۴-۱۲ را ببیند).

 

هواگیری و موازنه حجم
از آنجا که در کمک فنر دوجداره،هنگام کارکرد،ناگزیز در داخل محفظه کار حباب هوا تولید می شود.حتماً نیاز به هواگیری است.نفوذ هوا در محفظه کار می تواند به یکی از روشهای زیر رخ دهد:
 حمل و نگهداری کمک فنر به صورت افقی قبل از نصب در خودرو.به این ترتیب هوا از محفظه تعادل فشار از شیر زیرین به محفظه کار راه می یابد و در نهایت هوای راه یافته در پایین راهنمای میله پیسون جمع شود.

 پایین رفتن سطح روغن در محفظه کار پس از ایست طولانی مدت خودرو‌(مثلاً در مدت شب).اگر تدابیر ویژه ای در شیر زیرین نیاندیشیم،(مثلاً دیسک غوطه ور یا شیر قطع ارتباط)روغن در محفظه کار به محفظه تعادل فشار راه می یابد،(این پدیده را پدیده لوله U‌ شکل می نامند).به این ترتیب هوا از شکاف رینگ بین راهنمای میله پیسون و میله پیسون به محفظه کار جریان می یابد.

 خنک شدن کمک فنر پس از پایان کار،هنگامی که روغن در محفظه کار منقبض می شود،هوا از شکاف رینگ راهنمای میله پیسون به محفظه کار نفوذ می کند.

اگر تدابیری برای جلوگیری از راه یافتن و انباشتن هوا به محفظه کار کمک فنر نیاندیشیم،در آنجا بالشتک هوا به وجود می آید و در نتیجه بویژه در دمی کم کارکرد،سروصدای ناهنجاری بروز می کند.این پدیده را نقص بیکاری می نامند.

از این رو باید با طراحی مناسب از افراد هوا پس از چند کورس پیسون اطمینان یافت.فرار هوا معمولاً از شکاف رینگ بین میله پیسون و راهنمای میله پیسون انجام می گیرد.با به کارگیری روشهایی در شیرزیرین برای هواگیری مانند شیر قطع ارتباط،از پایین آمدن سطح روغن براثر فشار ایستایی جلوگیری می کنند.در استفاده از این روش باید برای جبران حجم روغنی که به خاطر خنک شدن منقبض شده است،معادل آن حجم را به محفظه کار اضافه کرد،(شکل ۳=۱۱ راببینید).

شرکت بوگه، رینگ مخروطی ۱۱ و چندین راهگاه را، در قسمت بیرونی راهنمای میله پیسون طراحی کرده است که نسبت به یکدیگر به صورت قائم قرار گرفته اند(مجرای E و

شکل ۲-۴:مجموعه آب بندی میله پیسون کمک فنر دو جداره ساخت شرکت بوگه در تولید انبوه.کمک فنر به کمک لبه دار کردن جداره بیرونی ۳ بر لبه U‌متعلق به راهنمای میله پیسون ۸ بسته می شود.
G)و یا این طرح مشکل یاد شده را حل کرده است،(شکل ۲-۴ را ببینید).رینگ ۱۱،مخزن روغن R2 را می سازد که در هنگام خنک شدن کمک فنر،روغن از داخل آن به راهگاه های G و E راه می یابد.مزیت دیگر این طرح آن است که هوایی که بر اثر قرارگیری نادرست با آزمایش دستی کارکرد کمک فنر به داخ محفظه کار راه یافته است،به بیرون راه پیدا می کند.
راهگاههای E و G‌ در این موارد به عمل هواگیری کمک فنر کمک می کند.رینگ مخروطی ۱۱ از کف آلود شدن روغنی که از راهگاه E‌ با فشارجریان می یابد و به لوله بیرونی ۳ برخورد می کند،جلوگیر می کند.

در هنگام کشش،فشار زیاد دربالای پیسون،روغن را از شکاف S1 (بین میله پیسون و راهنما)و راهگاههای کناری E و G‌ به محفظه بالا می مکد.مقدار اندکی روغن میله پیسون را روان می کند و در مخزن رزرو روغن R2 جمع می شود.سپس،از شکاف S2 (که بین رینگ مخروطی ۱۱ و ولله بیرونی ۳ ایجاد می شود)به محفظه تعادل فشار C باز می گردد.لوله بیرونی ۳ در هنگام حرکت با جریان هوای بیرون خنک می شود.شکاف رینگ S1 و تعداد و اندازه راهگاه های عرضی G‌ مانند روزنه ثابت جریان روغن است.بنابراین،سطح مقطع این راهگاه ها را باید هنگام تنظیم میرایی در نظر گرفت.

هنگامی که میله پیسون زیر فشار به پایین رانده می شود،محفظه کار پرفشار می شود.به این ترتیب،حتی در مرحله فشار،روغن از طریق رینگ S1 و راهگاههای EوG بافشار جریان می یابد.این روغن پس از بازگشت به لولهبیرونی ۳،خنک می شود.

رینگ آب بند،میله پیستون با پیستون، راهنما
رینگ آب بند
شیوه تولید و ساخت کمک فنر دوجداره،ر خلاف نوع یک جداره،دشوار نیست.این کمک فنر،کوتاه تر از کمک فنر یک جداره است و در خودروی سواری،خانوادگی و باری کاربرد دارد.مزیت این کمک فنر،سادگی ساختار رینگ آب بند میله پیستون است.کارآیی رینگ های آب بند چند لبه ای در طی سالیان رسیده است و امروزه شرکت های بزرگ کمک فنرسازی،مانند دلکو،کلی و مونرو به تولید انبوه آنها می پردازند.(شکل های ۲-۵ و ۲-۸ را ببینید).

همان طور که در بالا یاد شد،مزیت بزرگ این رینگ های آب بند،ساختار ساده و دوام آنان است.رینگ آب بند بین راهنمای میله پیستون و یک کلاهک درپوش که به شکل هندسی آب بند منطبق شده است،قرار می گیرد.یک فنر مارپیچ استوانه ای یا مخروطی شکل پیش تنیدگی لازم را برای آب بندی مطلوب تأمین می کند.

رینگ آب بند را معمولاً از جنس کائوچوی نیتریل پربونان ، والستومرفلور ،و ویتون بر می گزیند تا در دمای زیاد به خوبی کار کنند.
نقطه ضعف این نوع رینگ،اصطکاک نسبتاً زیاد آن است.افزایش اصطکاک چسبشی رینگ در نقاط برگشت پیستون نیز،(شکل ۲-۸)در خوش سواری و صدای کارکرد اثرات منفی دارد،(بخش ۳-۷ را ببینید).

شکل ۲-۵:رینگ آب بند چند لبه ای کمک فنر دوجداره بی فشار شرکت ساخت شرکت فرویدنبرگ و گوتسه در حالت سوار شده.یک فنر مارپیچ پیش تنیدگی لازم را تأمین می کند.نیروی فنر را با توجه به شکل و جنس رینگ آب بند بر می گزینند.نیروی فشاری که در جهت شعاعی (عرضی) به میله پیستون وارد می آید،در رینگ آب بند از جنس رینگ آب بند باز جنس پریونان حدود ۱۳۰ نیوتن و در رینگ از جنس سیلیکون در حدود ۵۸ نیوتن است.

شکل ۲-۸:مقایسه اصطکاک بین رینگ آب بند چند لبه ای،یک لبه ای و دو لبه ای ساخت شرکت فرویدنیرگ،که در شرایط کارکرد زیراندازه گیری کرده اند:فشاردرونی:صفر اتمسفر،سرعت پیستون،۵/۲ میلیمتر بر ثانیه،کورس پیستون:۷۵ میلیمتر،اعداد مثبت شده در نمودار،نیروی اصطکاک را درنقاط برگشت پیستون نشان می دهد.

عمر مفید کمک فنر در درجه اول به آب بندی آن بستگی دارد ودوام آب بندی را کیفیت سطح میله پیستون تعیین می کند.بنابراین،سطح میله پیستون باید سخت باشد تا ذرات گرد و غبار نتوانند آن را بخراشند،باید در برابر خوردگی مقاوم باشد تا ازآسیب رسیدن به آب بند جلوگیری کند و برای کاهش اصطکاک باید صیقلی باشد.

برای ساخت میله پیستون در تولید انبوه کمک فنرها از فولاد آبداده C45K استفاده می کنند که دارای خصوصیات فیزیکی و استحکام شکست به شرح زیر است:
Rm=700-800N/mm2
Re=480N/mm2

As=14%
میله پیستون را به عمق ۲/۰ تا ۵/۰ میلیمتر سختکاری القایی می کنند،به گونه ای که حداقل به سختی سطحی برابر با ۵۳ راکول برسد.سپس،برای دستیابی به شرایط آب بندی مطلوب،سطح آن نیز پرداخت (سنگزنی)می کنند و با کروم سخت به ضخامت ۸ تا ۱۰ میکرومتر می پوشانند و دوباره پرداخت می کنند.در نهایت سختی آن به حداقل ۶۲ راکول می رسد.بیشینه زیری سطح آن در شرایط،حدود ۲ میکرومتر است.

Rt=2um
در انتهای درونی میله پیستون،پیستون میراکننده را نصب می کنند.شرکتهای آلمانی،پیستون میراکننده را از جنس آهن کلوخه شده می سازند پیستون رابه همراه فنرهای شیر بر روی میله پیستون پیچ می کنند.

محفظه سیلندر،مخزن روغن،لوله محافظ
لوله سیلندر که مانند محفظه کار پیستون عمل می کند،از پایین به شیر زیرین و از بالا به راهنما میله پیستون تکیه می کنند.برای دستیابی به آب بندی مطلوب در نقاط تماس،باید شیوه مونتاژ و بستن کمک فنر،و انطباق مخزن روغن و لوله سیلندر به گونه ای باشد که پیش تنیدگی فشاری لازم در محل آب بند ایجاد شود.این پیش تنیدگی باید به گونه ای باشد که مقادیر بیشینه فشارهای درونی سیلندر تماس آب بند را جدا نکند.

شکل ۲-۱۰:مقایسه زبری سطح جداره‌سیلندر کمک فنر.در شکل بالا وضعیت زبری سطح را در حالت نو و در شکل پایین زبری همان جداره سیلندر را پس ازساعات معین کارکرد می بینید.در اینجا از پیستون با پوشش تفلونی استفاده کرده اند.همان طور که در شکل می بینید،لوله سیلندر صافی سطح خوبی دارد که نتیجه آن کاهش اصطکاک در هنگام حرکت است.

برای کاهش اصطکاک پیستون و سایش آن،جداره داخلی سیلندر باید زبری سطح مناسبی داشته باشد.شکل ۲-۱۰ زبری سطح جداره سیلندر کمک فنر را در حالت نو و پس از کارکرد مسافتی برابر با ۱۰۰۰۰ کیلومتر نشان می دهد.

سیلندر و مخزن روغن را از لوله های فولادی جوشکاری شده می سازند،اما لوله های محافظ را برای کاهش وزن مجموعه،از مواد مصنوعی و پلاستیکی می سازند.
وظیفه لوله محافظ،حفاظت از میله پیستون در برابر پرتاب سنگ،پاشش آب و جلوگیری از نفوذ گرد و غبار به داخل آب بند است.در مواردی که لوله محافظ علاوه بر وظایف یاد شده،وظایف ویژه دیگری نیز،داشته باشد،باید از لوله محافظ فولادی استفاده کرد.

کمک فنر برای موقعیت کاری دشوار،خودروی سواری
برخی از خودروسازان،خودروهایی را که به کشورهای گرمسیر باید یا بد آب و هوا صادر می کنند،به کمک فنرهایی با تحمل شرایط دشواری کار مجهز می کنند.این کمک فنر را به نام کمک فنر گرمسیری یا کمک فنر بد آب و هوایی می شناسند.این کمک فنرها در دو زمینه با دیگر کمک فنرهای معمول،متفاوت هستند:

 مخزن بزرگتر با گنجایش روغن بیشتر برای بهینه سازی انتقال گرما از سطح کمک فنر
 استفاده از آب بند ویتون به جای آب بند متداول پربونان،این آب بند معمول،دمایی حدد ۱۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل می کند،اما از آب بند ویتون می توان در دمای کاری ۱۶۰ تا ۲۲۰ درجه سانتیگراد نیز استفاده کرد.

-روشهای تولید
برای کاهش هزینه‌ساخت،کمک فنر دوجداره را برای خودرو سواری و باری،به گونه ای طراحی می کنند که پس از مونتاژ و بستن کمک فنر،پیاده کردن آن امکان پذیر نیست به این ترتیب پس از خرابی این کمک فنر قابل تعمیر نیست.روشهای معمول بستن کمک فنر ،عبارتند از :

الف) برگرداندن جداره بیرونی ۳ بر روی لبه U شکل راهنمای میله پیستون ۸،(شکل ۲-۴).با این روش،آب بند ۵ را در راهنمای میله پیستون نگه می دارند البته اگر بخواهیم برای اطمینان یک لاستیک ضربه گیر نگهدارنده داشته باشیم،حتماً به یک کلاهک محافظ نیاز است،(شکل ۲-۱۵)این موضوع نقطه ضعف بستن کمک فنر از روش یاد شده است.

ب)بستن مجموعه با لبه دار کردن لوله بیرونی ۳ در چندین نقطه در محیط لوله،مزایا و معایب این روش حدوداً با روش الف یکسان است البته در این روش ساختار آب بندی کاملاً متفاوت است.

پ) جوش دادن لوله بیرونی ۳ با یک کلاهک مسدود کننده برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد رینگ آب بند در این روش،باید قطعات در حال جوشکاری را به خوبی خنک کرد.مزیت بزرگ این طرح،امکان نصب ایستادن فشار با طراحی مناسب کلاهک مسدود کننده است.
کمک فنر را با جوشکاری لوله بیرون به کفه از پایین می بندند.گاه،یک لوله‌نگهدارنده را با روش فشاری به کفه کمک فنر متصل می کنند،در این صورت نیاز به جوشکاری نیست.

در کمک فنر پرتوان و کمک فنر خودروی باری و مسابقه ای،از اتصالات پیچی استفاده می کنند،تا بتوان در صورت لزوم،این کمک فنرهای گران قیمت را تعمیر کرد و تنظیم آنها را به راحتی تغییر داد،(شکل ۲-۱۳ و ۸-۵ را ببینید).

برای این که محفظه کار،هنگام اعمال فشارهای هیدرولیکی،از آب بندی خارج نشود،در تمام روش های بیستن کمک فنر،باید قسمت داخلی قطعاتی مانند کفه کمک فنر،شیر زیرین،لوله فشار و راهنمای میله پیستون را به اندازه کافی پیش فشرده کرد.مخزن روغن در حالت ایستایی زیر پیش تنیدگی کشش قرار دارد.

کمک فنر دو جداره بافشار
– کمک فنر دو جداره مجهز به بالشتک گاز
کمک فنر بالکشتک گاز یک نمونه ویژه از کمک فنر دو جداره است،که در شرکت بوگه و دلکو ساخته می شود.(شکل ۲-۱۴).کیسه نایلونی G‌ را که در شکل می بینید،در داخل محفظه تعادل فشار c قرار می گیرد.این کیسه را با گاز سرد کننده خاصی به نام گاز فرئون ۱۳ پر می کنند.تراکم پذیری آن جابه جایی روغن را هنگام رانده شدن میله پیستون،امکان پذیر می کند.فضایی را که خارج از این کیسه در داخل محفظه تعادل فشار باقی می ماند،از روغن پر می کنند.میله پیستون را کاملاً به سمت بالا می رانند،سپس فضای ایجاد شده درمحفظه فشار را پر می کنند.

شکل ۲-۱۴:کمک فنر دوجداره ساخت شرکت بوگه با میرایی مستقل از راستای نصب،که به بالشتک گازی مجهز است.کمک فنر T27/32 و T40/50 از همین نوع هستند.حتی در شرایط دشوار کارکرد کمک فنر،روغن کف آلود نمی شود.هنگام سکون خودرو نیز،بالشتک گاز از پایین آمدن سطح روغن ذر مخزن جلوگیری می کند.

مشکلاتی که در ابتدا در دوام بالشتک گاز و نفوذ روغن به درون بالشتک وجود داشت،برطرف شده است و امروزه این نوع کمک فنر تمامی خواسته هایی را که از کمک فنر متداول خودروی سواری انتظار می رود،برآورده می کند.از آنجا که فشارگاز بالشتک نسبت به کمک فنر بافشارکمتر است،میرایی این کمک فنر نسبت به راستای نصب مستقل است که این مزیت بزرگی است.کمک فنر دو جداره را می توان حداکثر با زاویه جانبی ۴۵ درجه ( نصب کرد،ولی کمک فنر با بالشتک گاز را می توان با هر زوایه ای،حتی افقی،نصب کرد.

کمک فنر دو جداره بافشار
کمک فنر دوجداره بافشار به نام کمک فنر دوجداره گازی یا کمک فنر کم فشار نیز شناخته می شود،نمونه توسعه یافته و کاملتر کمک فنر دوجداره بی فشار است.مزایای کمک فنر یاد شده عبارتنداز:
 جلوگیری از کف آلود شدن روغن و اختلال در رفتار میرایی،(بخش ۴-۳-۲ را ببینید).
 بهبود صدای کارکرد کمک فنر،(بخش ۳-۶ را ببینید).
 جلوگیری از پایین آمدن سطح روغن در محفظه کار.

اختلاف کمک فنر دوجداره کم فشار با کمک فنر دوجداره بی فشار،در ساختار مجموعه آب بند راهنما،(شکل ۲-۱۵)و نیز،اعمال فشار گاز برابر با ۴ تا ۸ اتمسفر در محفظه تعادل فشار دربالای سطح روغن است.به این ترتیب،مزایای آن نسبت به کمک فنر یک جداره بافشار عبارتنداز:
 نیازی به تغییر طول کمک فنر نیست و در نتیجه کورس پیستون تغییر نمی کند،(بخش ۵-۱ را ببینید)

 مقدار نیروی رانده شدن میله پیستون کوجک است و در نتیجه ارتفاع خودرو بسیار کم تغییر می کند.
 هزینه ساخت کمک فنر کم است.
برای اطمینان از وجود فشارگاز معین درمحفظه‌تعادل فشار و کارکرد صحیح کمک فنر و میرایی مطلوب پس از پیمودن مسافت طولانی،از قفل گاز استفاده می کنند.قفل گاز اجازه می دهد که روغن به داخل محفظه تعادل فشار کمک فنر برگردد،ولی در خلاف جهت جریان،از فرار گاز جلوگیری می کند.در کنار این تدابیر،در کمک فنر بافشار از آب بند

دو لبه ای استفاده می کنند.خاصیت این آب بند،اصطکاک اندک آن است که زیر فشار کارکرد فقط اندکی افزایش می یابد،(شکل ۲-۸ را ببینید).
برای جلوگیری از پایین آمدن سطح روغن در محفظه تعادل فشار،کافی است مساحت رینگ شکل محفظه تعادل فشار را بزرگتر از سطح مقطع محفظه کار انتخاب می کنیم.اغلب برای اطمینان بیشتر ،صفحه مخصوصی را بر شیرزیرین در نظر می گیرند.این صفحه را به نام صفحه قطع ارتباط می شناسند.

شکل ۲-۱۵:شرکت بوگه در کمک فنر دوجداره بافشار از مجموعه آب بند خاصی استفاده می کند که ساختار آن با دیگر مجموعه های آب بند متداول کمی متفاوت است.قفل گاز ۳ که بین آب بند میله پیستون ۱ و راهنمای ۲ در نظر گرفته اند به همراه آب بند ۴ در راهنمای کمک فنر،اجازه می دهد که روغن از محفظه کار ۵ به محفظه تعادل فشار ۶ برگردد،اما نمی گذارد که روغن درجهت مخالف جریان یابد.

کمک فنر یک جداره بافشار
برای ایجاد میرایی در تعلیق خودروی سواری،فقط از کمک فنر یک جداره بافشار استفاده می کنند.نمونه یک جداره بی فشار را فقط در لرزش گیر موتور به کار می برند.از آنجا که فشار موجود در کمک فنر یک جداره بافشار به مراتب بیشتر از کمک فنر دوجداره بافشاراست،لدا این گونه کمک فنر،کمک فنر پرفشار، نیز نامیده می شود.

ساختارو شیوه کارکرد
طراحی و ساخت کمک فنر دوجداره تلسکوپی در سال ۱۹۳۸ میلادی و کمک فنر یک جداره بافشار ده سال پس از آغاز شد.دانشمند فرانسوی به نام دکربن در آن زمان کمک فنری طراحی کرد که عمل میرایی را فقط با یک لوله انجام می داد.(شکل ۲-۱۹ را ببینید).شیوه کارکرئ و ساختار کمک فنر یک جداره را شکل ۲-۲۰ و ۲-۲۱ می بینید.

در سیلندر۱۱،محفظه کار ۲ را،که حاوی روغن است،از محفظه کوچکتر گاز جدا می کند.از انجا که گاز تراکم پذیر است،هنگام حرکت میله‌پیستون به بالا و پایین،جابه جایی روغن را به راحتی انجام می پذیرد.پیستون گاز در داخل لوله سیلندر به صورت شناور قراردارد و خود را با جابه جایی روغن سازگار می کند.پیستون گاز را با اورینگ ۱۳ آب بندی می کنند.میله پیستون ۸ به همراه پیستون ۵،که در انتها آن قراردارد،در داخل محفظه کار جا به جا می شود.

میله پیستون را به مجموعه آب بندی راهنما آب بندی می کنند.کمک فنر را نیز با همین مجموعه آب بندی می بندند.ایجاد میرایی کشش و فشار به کمک شیرهای ۶و۷،که روی پیستون قراردارند،صورت می پذیرد.در کمک فنر یک جداره،شیرزیرین وجود ندارد.کمک فنر را با مفصل های چشمی ۹ و ۱۰ به شاسی متصل می کنند.

به خاطر جداکردن کامل روغن از گاز،می توان کمک فنر را درهر راستای دلخواه در مجموعه تعلیق قرارداد.حتی میله پیستون را می توان به سمت بالا یا پایین قرارداد.هنگام بازشدن چرخ،روغن از شیر مرحله کشش ۶ از بالای محفظه کار به محفظه پایین آن ۲ جریان می یابد.فشارگاز در محفظه ۳،پیستون گاز را به بالا می راند

و به این ترتیب حجم روغنی که بر اثر حرکت میله پیستون جابه جا شده است،جبران می شود.هنگام جمع شدن چرخ،شیر مرحله فشار ۷ فعال می شود.در این صورت،بر اثر حجم روغنی که میله پیستون جابه جا می کند،پیستون گاز به پایین می رود.تمام سطح پیستون گاز در ایجاد نیروی میرایی فشار مؤثر است.اگر فشار ایجاد شده بر پیستون (فشار میرایی)از فشار دورن محفظه گاز فراتر رود،پیستون گاز سریعتر از معمول پایین می آید.در این صورت فشاردر شیر مرحله فشار بیشتر می شود.اگر قطر پیستون برابر با ۳۶ میلیمتر باشد

،برای ایجاد فشار لازم،نیرویی برابر با ۸/۲ کیلونیوتن و اگر قطر پیستون برابر با ۴۶ میلیمتر باشد نیرویی برابر با ۶/۴ کیلونیوتن لازم است.
شکل ۲-۱۹:ساختار یک کمک فنریک جداره با فشار و یا پیستون گاز.

شکل ۲-۲۰ (پایین)نمایش یک کمک فنر کی جداره با فشار،با پیستون گاز که توسط دانشمند معروف فرانسوی دکربن طراحی کرده است.پیستون گاز ۱ روغن و گاز را کاملاً از یکدیگر جدا می کند.هنگام جمع و باز شدن کمک فنر،با جابه جا شدن سطح روغن در لوله سیلندر۱۱،این پیستون نیز به پایین و بالا حرکت می کند.با قراردادن محفظه ۲و۳ در پشت یکدیگر طول مرده کمک فنر Lfix افزایش می یابند.

شکل ۲-۲۱:(چپ) کمک فنر یک جداره بافشار،ساعت شرکت بوگه.این کمک فنر در هر دو انتها اتصالات چشمی دارد،(قطعات ۹و۱۰در شکل).مجموعه آب بند راهنمای ۱۲،رینگ آب بند پیش از آن و پیستون گاز ۱ که گود طراحی شده است(قطعه شماره ۱)را در شکل می بینید.با این روش،فضای لازم برای حرکت مهره قفلی

و پیستون،هنگام فشرده شدن کمک فنر ایجاد می شود.در کمک فنرهای ساخت شرکت فیشتل و ساکس و بیلشتاین لوله سیلندر ۱۱ را با روش پرسکاری سرد به مجموعه متصل می کنند،در حالی که این کمک فنر (ساخت شرکت بوگه)لوله سیلندر ۱۱ را به کفه ضخیم زیرین جوشکاری کرده اند.

شکل ۲-۲۲: مجموعه آب بندی میله پیستون ساخت شرکت بیلشتاین.که برای کارکرد در دمای ۴۰- تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد طراحی کرده اند.راهنمای میله پیستون ۱ یک سوراخ سختکاری دارد که از جنس آلومنیوم کلوخه ای است(مثلاً AlMgSilF28).قطر بیرونی میله پیستون ۹ برابر با و قطر سوراخ است.این تلرانس ها مطابق با استاندارد ISO D7/h7 است. به این ترتیب لقی مجاز طبق استاندارد یاد شده بین ۵/۰ و ۹/۰ میلیمتر می شود.

رینگ آب بند،میله پیستون،راهنما
برای مدتی طولانی مشکل اصلی کمک فنر یک جداره،آب بندی میله پیستون بود.زیرا در حالت ایستایی،همان فشار گاز که زیر پیستون گاز است به روغن نیز وارد می شود،(شکل ۲-۲۱ را ببینید)و به دور میله پیستون منتقل می شود.در نتیجه سال ها تحقیقات،روش های تولید و به کارگیری مواد پلاستیکی مدرن،سازندگان توانسته اند

به مجموعه آب بندی دست یابند که از لحاظ دوام،خواسته های طراحی امروزه را برآورده کند و به این ترتیب مشکل اصلی کمک فنر یک جداره – یعنی از حالت آب بندی خارج شدن زود هنگام آب بند-را برطرف کرده اند،(شکل ۲-۲۲ را ببینید).

برخلاف کمک فنر دوجداره،در این طرح،از یک راهنمای میله پیستون که قابل تفکیک است و رینگ ضامن فشار ۲ را نگه می دارد،برای بستن کمک فنر استفاده می شود.راهنمای میله پیستون زیر فشار داخلی روغن،تا رینگ ضامن دومی ۳ به پایین فشرده می شود و به این ترتیب رینگ ۲ در داخل شیار لوله ۴ قرار می گیرد.

پس ازبرداشتن فشار روغن،راهنما،میله پیستون رابه رینگ ۲ می فشرد،آب بندی مجموعه نسبت به بیرون برعهده اورینگ ۵ و وظیفه آب بندی مجموعه نسبت به میله پیستون بر عهده قطعه ۶ است.فلانچ در داخل فرورفتگی و راهنمای ۱ و گلویی در درون صفحه پربونان ۷ قرار می گیرد.فشار داخلی و لهیدگی،که بر صفحه انتهایی ۸ وارد می شوند، گلویی آب بند

را نسبت به میله‌پیستون ۹ می فشرد.هرچه دمای روغن درحین کارکرد بیشتر شود،فشار داخلی افزایش می یابد و به این ترتیب آب بند بیشتر و شدیدتر فشرده می شود.اگر کمک فنر به ضربه گیر کشش مجهز باشد،هنگام بازشدن چرخ (ضربه گیر کشش)به صفحه ۸ برخورد می کند.

شکل ۲-۲۳: منحنی تغییر فشار درونی در محفظه کار کمک فنر نسبت به تغییر نیروی میرایی در جهت کشش و فشار.این تغییرات برای سیستمهای میرایی مختلف و نیز ابعاد هندسی متفاوت محاسبه شده است.۱- کمک فنر دوجداره بی فشار،قطر پیستون برابر با ۲۷ میلیمتر.۲- کمک فنر دوجداره بی فشار،قطر پیستون برابر با ۳۲ میلمیتر.

۳- کمک فنر یک جداره بافشار،قطر پیستون برابر با ۳۶ میلمیتر. ۴-کمک فنر یک جداره بافشار،قطر پیستون برابر با ۴۶ میلیمتر. در هر دو کمک فنر دوجداره،میله پیستون به قطر ۱۱ میلیمتر فقط نیروی میرایی در جهت فشار را تنظیم و کنترل می کند،(از این رو رفتار میرایی آنها شدیداً افزاینده است که در نمودارهای خطی یک و دو می بینید).در اینجا،تعبیه شیر مرحله فشار بر روی پیستون نیز امکان پذیر است،(شکل ۳-۲۱ راببینید).به علت وجود پیش فشار بیشتر از ۲۵ اتمسفر در کمک فنر یک جداره بافشار،نمودار مربوط (نمودار ۳و۴)در ارتفاع بالاتری از مبداء،محور عمودی را قطع می کند وبه همین دلیل محور عمودی را در عددی مثبت قطع می کند.

در کمک فنر یک جداره بافشار،علاوه بردقت ابعاد و تلرانس هندسی آب بند ۶،کیفیت این مقدار برای آب بندی مطلوب پیستون لازم است.
محاسن و معایب
محاسن کمک فنر یک جداره بافشار به شرح زیر است:
 خنک کاری مطلوب لوله سیلندر ۱۱ که در تماس مستقیم با جریان هوای محیط قرار دارد،(شکل ۲-۲۱).

 به علت عدم وجود محفظه تعادل فشار در مقایسه با دیگر کمک فنرها،می توان با قطر بیرونی مشابه،قطر پیستون را بزرگتر در نظر گرفت(مثلاً ۳۶ میلیمتر به جای ۲۷ میلیمتر.در نتیجه فشارداخلی سیلندر کمترمی شود،(شکل ۲-۲۳ را ببینید).
 به خاطر فشار داخلی،روغن کف آلود نمی شود.در نتیجه،میرایی مناسب،حتی در تحریک ناچیز و فرکانس زیاد تضمین می شود.
 به دلیل وجود پیستون گاز،راستای نصب دلخواه است.

 حتی پس از مدت طولانی ساکن بودن خودرو،سطح روغن در سیلندر پایین نمی آید و در نتیجه پدیده نامطلوب نقص بیکاری بروز نمی کند.
البته در کنار این مزایا،معایبی نیز وجود دارد که عبارتنداز:
 هزینه بیشتر به دلیل دقت بیشتر در هنگام تولید و ساخت،مونتاژ پیچیده و نیز دشواری آب بندی گاز.
 نیاز به فضای بیشتر برای نصب کمک فنر به علت مرده بلندتر.

 در هنگام نشتی روغن،پیستون گازدر جهت پیستون کمک فنر حرکت می کند.در این صورت،در حالت کاملاً فشرده،پس از مصرف روغن رزرو،ممکن است پیستون گاز به پیستون روغن برخورد کند.
در ضمن،نیروی رانده شدن میله پیستون FKA بر اثر فشارداخلی،دمای بیشتر افزایش می یابد.(مقدار نیروی یاد شده در دمای متعارف ۲۰ درجه سانتیگراد

برابر با ۱۹۰ تا ۲۵۰ نیوتن است).اگر فنربندی تعلیق فرم باشد،بدنه تا ۲۰ میلیمتر از جای خود بلند می شود،در نتیجه،اگر کمک فنر دوجداره بی فشار را با کمک فنر یک جداره بافشار عوض کنند،جا به جایی فنر هنگام کشش کاهش می یابد و مرکز نقل بدنه بالا می رود.البته اگر کارخانه کمک فنر یاد شده را برای تولید انبوه انتخاب کند،این نقص ها با طراحی کوتاه تر طول کمک فنر برطرف می شوند.

بررسی نیروی میرایی
نیروی هیدورلیکی میراکننده
منحنی مشخصه کمک 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 کمک فنر است.اگر نیروی ایستایی FF به یک فنر اعمال شود،فنر تا اندازه معینی طبق تساوی زیر جابه جا می شود:
(۴-۱)

ضریب CF نمایانگر سختی فنر است.فنر انرژی را ذخیره می کند و در هنگامی که برای ایمنی حرکت مناسب نیست،آن را به سیستم باز می گرداند.اگر به یک کمک فنر،نیروی ثابت اعمال شود،کمک فنر با سرعت ثابت در کورس خود باز یا بسته می شود.تساویی که بین نیروی میرایی FD و سرعت VD وجود دارد،به شرح زیراست:

(۴-۲) در این تساوی KD ضریب میرایی و u نمای میرایی است.کارمکانیکی حاصل از جابه جایی کمک فنر به گرما تبدیل می شود و از بین می رود.نمودارهای حاصل از نتایج آزمایش کمک 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 ۱-۲-۲ را ببینید).مساحت نمودار نمایانگر کار انجام شده درهر کورس کمک فنر است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 70 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد