دانلود مقاله کمک فنر

بخشی از مقاله

كمك فنر

فهرست مطالب
عنوان صفحه
كمك فنر دو جداره بي فشار 1
ساختار و شيوه كاركرد 1

هواگير و موازنه حجم 5
رينگ آب بند ، ميله ...... 8
محفظه سيلندر ، مخزن روغن... 11
كمك فنر براي موقعيت كاري دشوار... 12
كمك فنر دو جداره با فشار 14
رينگ آب بند ، ميله پيستون... 21
محاسن و معايب 23
بررسي نيروي ميرايي 25

ميرايي كاهنده ، افزاينده و خطي 29
شيوه انتخاب و نوع فنر بندي 34
محاسبه نسبت ميرايي كل خودرو 36
ميرايي اصطحكاك 46
ميرايي تئوري و حقيقي 52
تلرانس ميرايي 53
روغن كمك فنر 57
منابع و ماخذ 61

كمك فنر دو جدارة بي فشار
كمك فنر دو جدارة بي فشار ارزانترين و اقتصادي ترين نوع كمك فنر هيدروليكي براي خودروي سواري است.
اصلاح بي فشار بيانگر آن است كه سطح روغن در حالت سكون كمك فنر و در دماي محيط (دماي متعارف) در فشار اتمسفر قراردارد.دراينجا فشاري كه هنگام فشرده شدن كامل كمك فنر،افزايش دما يا در كمك فنر بادي كمكي به دليل پخشش تنش (فشاري)در آب بند به سطح روغن وارد مي شوند،در نظر گرفته نمي شوند،زيرا مقادير آن ناچيز و از اين رو قابل اغماض است.

ساختار و شيوة كاركرد
شكل 2-1 ساختار كمك فنر را نشان مي دهد.اين طبق اصول كاركرد كمك فنر كه طبق اصول كاركرد كمك فنر دو جداره عمل مي كند،از يك محفظة كار (لوله سيلندر 2 به نام لولة‌فشار)تشكيل شده است.اين لوله از پايين به شيرهاي زيرين و از بالا به راهنماي ميلة پيسون 8 و رينگ آب بند 5 محدود مي شود.ميلة پيسون 6 بين راهنماي ميلة پيسون و آب بند حركت مي كند.

يله پيسون از يك سو به پيسون1(واقع در محفظه كار) و از سوي ديگر به مفصل چشمي بالايي و لولة حفاظ متصل است.لوله سيلندر 2 در داخل لولة‌ ديگري قرار دارد كه به لولة بيروني 3 يا لولة نگهدارنده موسوم است.از آنجا كه اين كمك فنر در لوله دارد،كمك فنر دو جداره ناميده مي شود.بين لولة‌سيلندر 2 و لولة بيروني 3،محفظة تعادل فشار C ايجاد مي شود كه حدودتاً تا

شكل 2-1: كمك فنر دو جدارة ساخت شركت بوگه با اتصالات چشمي در هر دو انتها.از آنجا كه محفظة تعادل فشار را درپيرامون محفظة‌كار كمك فنر طراحي كرده اند،در شكل،مجموعة شير پيسون و شير زيرين 4 را كه در انتهاي محفظة كار قراردارد،مي بينيد.شكل 2-3 شيوة كاركرد كمك فنر دو جداره را نشان مي دهد.

شكل 2-2:شيوة كاركرد كمك فنر دوجداره
نيمه روغن دارد.اما محفظة كار را از روغن كاملاً پر مي كنند.لولة نگهدارنده 3 از طرفي به راهنماي ميلة پيسون و از سوي ديگر به كلاهك 1 كه شير زيرين را نگه مي دارد،وصل مي شود و پيش تنيدگي دروني مجموعه را كاملاً تأمين مي كند.در قسمت زيرين كلاهك،اتصال چشمي را جوش مي دهند.

البته براي اتصال كمك فنر به شاسي مي توان به جاي مفصل چشمي از اتصالات پيني استفاده كرد،هنگام جمع شدن چرخ،اتصالات بالا و پايين كمك فنر به يكديگر نزديك مي شوند و به اين ترتيب ميلة پيسون 6 و همراه آن پيسون 1 كه در انتهاي آن قراردارد،به سمت پايين رانده مي شود.با پايين آمدن ميلة پيسون در محفظة بالايي كار(A1 )، ميلة پيسون حجم روغني برابر با V1 را جابه جا مي كند،اين حجم برابر است با:
سطح مقطع ميلة پيسون ضرب در جابه جايي ميلة پيسون= V1

از طرفي ديگر مقداري از روغن به حجم V2 از شير گلويي II‌ روي پيسون به داخل محفظة كار A1 جريان مي يابد.اين حجم برابر است با:
جابه جايي ميله پيسون ضرب در مقطع رينگي شكل محفظة A1 = V2
از آنجا كه مقاومت شير IV در برابر جريان روغن به مراتب بزرگتر از شير II‌ است،لذا بخش بزرگ ميرايي در مرحلة فشار،در شير زيرين ايجاد مي شود.فشار محفظة A1 و A2 تقريباً يكسان است.هنگام باز شدن چرخ،اتصالات كمك فنر از يكديگر دور مي شوند كه به اين ترتيب ميلة‌پيسون،همراه پيسون به سمت بالا مي آيد. در اين صورت،حجم روغن V2

شكل 2-3: براي جلوگيري از پايين آمدن بيش از حد سوراخ در سطح روغن محفظة تعادل فشار C‌ بايد كمك فنر دو جداره به گونه اي نصب كرد كه شيب ميلة پيسون نسبت به خط قائم از 45 درجه بيشتر نباشد(‌يعني 450›C).البته كمك فنر داراي بالشتك گاز از اين قاعده مستثني است.
پيسون I ا محفظة كار A1 ‌ به محفظة A2 جريان مي يابد و حجم روغن V1 از شير زيرين III از محفظة تعادل فشار C به محفظة كار A2 مكيده مي شود. از آنجا كه مقاومت شير I در برابر جريان روغن به مراتب بزرگتر از شير III‌ است،بخش بزرگ ميرايي در مرحلة كشش،در شير پيسون به وجود مي آيد.
در كنار عبور روغن از شيرهاي تنظيم پذير I تا IV روغن از محلهايي نيز نشت مي كند كه جلوگيري از آن ممكن نيست.اين نشت از شكاف موجود بين پيسون و لولة فشار و نيز شكاف بين راهنماي ميلة پيسون و ميلة پيسون رخ مي دهد كه هنگام اعمال فشار به محفظة كار،مانند مقطع هاي گلويي كمكي براي جريان روغن كار مي كنند.بايد هنگام طراحي و تنظيم ميرايي اين جريان هاي اضافي را در نظرگرفت.

سطح روغن در محفظة تعادل فشار بايد به گونه اي باشد كه از مكش هوا از شير زيرين به داخل محفظة كار،حتي در شرايط كاري دشوار جلوگيري مي شود اين حالت مي تواند هنگامي كه ميلة پيسون در دماي خيلي كم كاركرد(40- درجه سانتيگراد)كاملاً به بالا مي آيد،پديد آيد.در ضمن،شيب نصب كمك فنر در خودرو را نيز بايد در نظر گرفت.

بر اثر شيب كمك فنر نسبت به خط قائم،سطح روغن در محفظة تعادل فشار پايين مي آيد،(شكل 2-3 را ببينيد).از اين رو براي اين زاويه حد معيني وجود دارد.زاوية تا جاي ممكن نبايد از 45 درجه فراتر رود.البته در اينجا بايد افزايش زاوية هنگلم جمع شدن كمك فنر را نيز در نظر گرفت.اين پديده،به ويژه در محورهاي صلب شديدتر بروز مي كند،(شكل 1-5 و 4-12 را ببيند).

هواگيري و موازنة حجم
از آنجا كه در كمك فنر دوجداره،هنگام كاركرد،ناگزيز در داخل محفظة كار حباب هوا توليد مي شود.حتماً نياز به هواگيري است.نفوذ هوا در محفظة كار مي تواند به يكي از روشهاي زير رخ دهد:
 حمل و نگهداري كمك فنر به صورت افقي قبل از نصب در خودرو.به اين ترتيب هوا از محفظة تعادل فشار از شير زيرين به محفظة كار راه مي يابد و در نهايت هواي راه يافته در پايين راهنماي ميلة پيسون جمع شود.

 پايين رفتن سطح روغن در محفظة كار پس از ايست طولاني مدت خودرو‌(مثلاً در مدت شب).اگر تدابير ويژه اي در شير زيرين نيانديشيم،(مثلاً ديسك غوطه ور يا شير قطع ارتباط)روغن در محفظة كار به محفظة تعادل فشار راه مي يابد،(اين پديده را پديدة لوله U‌ شكل مي نامند).به اين ترتيب هوا از شكاف رينگ بين راهنماي ميلة پيسون و ميلة پيسون به محفظة كار جريان مي يابد.

 خنك شدن كمك فنر پس از پايان كار،هنگامي كه روغن در محفظة كار منقبض مي شود،هوا از شكاف رينگ راهنماي ميلة پيسون به محفظة كار نفوذ مي كند.

اگر تدابيري براي جلوگيري از راه يافتن و انباشتن هوا به محفظة كار كمك فنر نيانديشيم،در آنجا بالشتك هوا به وجود مي آيد و در نتيجه بويژه در دمي كم كاركرد،سروصداي ناهنجاري بروز مي كند.اين پديده را نقص بيكاري مي نامند.

از اين رو بايد با طراحي مناسب از افراد هوا پس از چند كورس پيسون اطمينان يافت.فرار هوا معمولاً از شكاف رينگ بين ميلة پيسون و راهنماي ميلة پيسون انجام مي گيرد.با به كارگيري روشهايي در شيرزيرين براي هواگيري مانند شير قطع ارتباط،از پايين آمدن سطح روغن براثر فشار ايستايي جلوگيري مي كنند.در استفاده از اين روش بايد براي جبران حجم روغني كه به خاطر خنك شدن منقبض شده است،معادل آن حجم را به محفظة كار اضافه كرد،(شكل 3=11 راببينيد).

شركت بوگه، رينگ مخروطي 11 و چندين راهگاه را، در قسمت بيروني راهنماي ميله پيسون طراحي كرده است كه نسبت به يكديگر به صورت قائم قرار گرفته اند(مجراي E و

شكل 2-4:مجموعة آب بندي ميلة پيسون كمك فنر دو جدارة ساخت شركت بوگه در توليد انبوه.كمك فنر به كمك لبه دار كردن جدارة بيروني 3 بر لبة U‌متعلق به راهنماي ميلة پيسون 8 بسته مي شود.
G)و يا اين طرح مشكل ياد شده را حل كرده است،(شكل 2-4 را ببينيد).رينگ 11،مخزن روغن R2 را مي سازد كه در هنگام خنك شدن كمك فنر،روغن از داخل آن به راهگاه هاي G و E راه مي يابد.مزيت ديگر اين طرح آن است كه هوايي كه بر اثر قرارگيري نادرست با آزمايش دستي كاركرد كمك فنر به داخ محفظة كار راه يافته است،به بيرون راه پيدا مي كند.
راهگاههاي E و G‌ در اين موارد به عمل هواگيري كمك فنر كمك مي كند.رينگ مخروطي 11 از كف آلود شدن روغني كه از راهگاه E‌ با فشارجريان مي يابد و به لولة بيروني 3 برخورد مي كند،جلوگير مي كند.

در هنگام كشش،فشار زياد دربالاي پيسون،روغن را از شكاف S1 (بين ميلة پيسون و راهنما)و راهگاههاي كناري E و G‌ به محفظة بالا مي مكد.مقدار اندكي روغن ميلة پيسون را روان مي كند و در مخزن رزرو روغن R2 جمع مي شود.سپس،از شكاف S2 (كه بين رينگ مخروطي 11 و وللة بيروني 3 ايجاد مي شود)به محفظة تعادل فشار C باز مي گردد.لولة بيروني 3 در هنگام حركت با جريان هواي بيرون خنك مي شود.شكاف رينگ S1 و تعداد و اندازة راهگاه هاي عرضي G‌ مانند روزنة ثابت جريان روغن است.بنابراين،سطح مقطع اين راهگاه ها را بايد هنگام تنظيم ميرايي در نظر گرفت.

هنگامي كه ميلة پيسون زير فشار به پايين رانده مي شود،محفظة كار پرفشار مي شود.به اين ترتيب،حتي در مرحلة فشار،روغن از طريق رينگ S1 و راهگاههاي EوG بافشار جريان مي يابد.اين روغن پس از بازگشت به لولةبيروني 3،خنك مي شود.

رينگ آب بند،ميلة پيستون با پيستون، راهنما
رينگ آب بند
شيوة توليد و ساخت كمك فنر دوجداره،ر خلاف نوع يك جداره،دشوار نيست.اين كمك فنر،كوتاه تر از كمك فنر يك جداره است و در خودروي سواري،خانوادگي و باري كاربرد دارد.مزيت اين كمك فنر،سادگي ساختار رينگ آب بند ميلة پيستون است.كارآيي رينگ هاي آب بند چند لبه اي در طي ساليان رسيده است و امروزه شركت هاي بزرگ كمك فنرسازي،مانند دلكو،كلي و مونرو به توليد انبوه آنها مي پردازند.(شكل هاي 2-5 و 2-8 را ببينيد).

همان طور كه در بالا ياد شد،مزيت بزرگ اين رينگ هاي آب بند،ساختار ساده و دوام آنان است.رينگ آب بند بين راهنماي ميلة پيستون و يك كلاهك درپوش كه به شكل هندسي آب بند منطبق شده است،قرار مي گيرد.يك فنر مارپيچ استوانه اي يا مخروطي شكل پيش تنيدگي لازم را براي آب بندي مطلوب تأمين مي كند.

رينگ آب بند را معمولاً از جنس كائوچوي نيتريل پربونان ، والستومرفلور ،و ويتون بر مي گزيند تا در دماي زياد به خوبي كار كنند.
نقطة ضعف اين نوع رينگ،اصطكاك نسبتاً زياد آن است.افزايش اصطكاك چسبشي رينگ در نقاط برگشت پيستون نيز،(شكل 2-8)در خوش سواري و صداي كاركرد اثرات منفي دارد،(بخش 3-7 را ببينيد).

شكل 2-5:رينگ آب بند چند لبه اي كمك فنر دوجدارة بي فشار شركت ساخت شركت فرويدنبرگ و گوتسه در حالت سوار شده.يك فنر مارپيچ پيش تنيدگي لازم را تأمين مي كند.نيروي فنر را با توجه به شكل و جنس رينگ آب بند بر مي گزينند.نيروي فشاري كه در جهت شعاعي (عرضي) به ميلة پيستون وارد مي آيد،در رينگ آب بند از جنس رينگ آب بند باز جنس پريونان حدود 130 نيوتن و در رينگ از جنس سيليكون در حدود 58 نيوتن است.

شكل 2-8:مقايسة اصطكاك بين رينگ آب بند چند لبه اي،يك لبه اي و دو لبه اي ساخت شركت فرويدنيرگ،كه در شرايط كاركرد زيراندازه گيري كرده اند:فشاردروني:صفر اتمسفر،سرعت پيستون،5/2 ميليمتر بر ثانيه،كورس پيستون:75 ميليمتر،اعداد مثبت شده در نمودار،نيروي اصطكاك را درنقاط برگشت پيستون نشان مي دهد.

عمر مفيد كمك فنر در درجة اول به آب بندي آن بستگي دارد ودوام آب بندي را كيفيت سطح ميلة پيستون تعيين مي كند.بنابراين،سطح ميلة پيستون بايد سخت باشد تا ذرات گرد و غبار نتوانند آن را بخراشند،بايد در برابر خوردگي مقاوم باشد تا ازآسيب رسيدن به آب بند جلوگيري كند و براي كاهش اصطكاك بايد صيقلي باشد.

براي ساخت ميلة پيستون در توليد انبوه كمك فنرها از فولاد آبداده C45K استفاده مي كنند كه داراي خصوصيات فيزيكي و استحكام شكست به شرح زير است:
Rm=700-800N/mm2
Re=480N/mm2

As=14%
ميلة پيستون را به عمق 2/0 تا 5/0 ميليمتر سختكاري القايي مي كنند،به گونه اي كه حداقل به سختي سطحي برابر با 53 راكول برسد.سپس،براي دستيابي به شرايط آب بندي مطلوب،سطح آن نيز پرداخت (سنگزني)مي كنند و با كروم سخت به ضخامت 8 تا 10 ميكرومتر مي پوشانند و دوباره پرداخت مي كنند.در نهايت سختي آن به حداقل 62 راكول مي رسد.بيشينة زيري سطح آن در شرايط،حدود 2 ميكرومتر است.

Rt=2um
در انتهاي دروني ميلة پيستون،پيستون ميراكننده را نصب مي كنند.شركتهاي آلماني،پيستون ميراكننده را از جنس آهن كلوخه شده مي سازند پيستون رابه همراه فنرهاي شير بر روي ميلة پيستون پيچ مي كنند.

محفظة سيلندر،مخزن روغن،لولة محافظ
لولة سيلندر كه مانند محفظة كار پيستون عمل مي كند،از پايين به شير زيرين و از بالا به راهنما ميلة پيستون تكيه مي كنند.براي دستيابي به آب بندي مطلوب در نقاط تماس،بايد شيوة مونتاژ و بستن كمك فنر،و انطباق مخزن روغن و لولة سيلندر به گونه اي باشد كه پيش تنيدگي فشاري لازم در محل آب بند ايجاد شود.اين پيش تنيدگي بايد به گونه اي باشد كه مقادير بيشينة فشارهاي دروني سيلندر تماس آب بند را جدا نكند.

شكل 2-10:مقايسة زبري سطح جدارة‌سيلندر كمك فنر.در شكل بالا وضعيت زبري سطح را در حالت نو و در شكل پايين زبري همان جدارة سيلندر را پس ازساعات معين كاركرد مي بينيد.در اينجا از پيستون با پوشش تفلوني استفاده كرده اند.همان طور كه در شكل مي بينيد،لولة سيلندر صافي سطح خوبي دارد كه نتيجة آن كاهش اصطكاك در هنگام حركت است.

براي كاهش اصطكاك پيستون و سايش آن،جدارة داخلي سيلندر بايد زبري سطح مناسبي داشته باشد.شكل 2-10 زبري سطح جدارة سيلندر كمك فنر را در حالت نو و پس از كاركرد مسافتي برابر با 10000 كيلومتر نشان مي دهد.

سيلندر و مخزن روغن را از لوله هاي فولادي جوشكاري شده مي سازند،اما لوله هاي محافظ را براي كاهش وزن مجموعه،از مواد مصنوعي و پلاستيكي مي سازند.
وظيفة لولة محافظ،حفاظت از ميلة پيستون در برابر پرتاب سنگ،پاشش آب و جلوگيري از نفوذ گرد و غبار به داخل آب بند است.در مواردي كه لولة محافظ علاوه بر وظايف ياد شده،وظايف ويژة ديگري نيز،داشته باشد،بايد از لولة محافظ فولادي استفاده كرد.

كمك فنر براي موقعيت كاري دشوار،خودروي سواري
برخي از خودروسازان،خودروهايي را كه به كشورهاي گرمسير بايد يا بد آب و هوا صادر مي كنند،به كمك فنرهايي با تحمل شرايط دشواري كار مجهز مي كنند.اين كمك فنر را به نام كمك فنر گرمسيري يا كمك فنر بد آب و هوايي مي شناسند.اين كمك فنرها در دو زمينه با ديگر كمك فنرهاي معمول،متفاوت هستند:

 مخزن بزرگتر با گنجايش روغن بيشتر براي بهينه سازي انتقال گرما از سطح كمك فنر
 استفاده از آب بند ويتون به جاي آب بند متداول پربونان،اين آب بند معمول،دمايي حدد 100 درجة سانتيگراد را تحمل مي كند،اما از آب بند ويتون مي توان در دماي كاري 160 تا 220 درجة سانتيگراد نيز استفاده كرد.

-روشهاي توليد
براي كاهش هزينة‌ساخت،كمك فنر دوجداره را براي خودرو سواري و باري،به گونه اي طراحي مي كنند كه پس از مونتاژ و بستن كمك فنر،پياده كردن آن امكان پذير نيست به اين ترتيب پس از خرابي اين كمك فنر قابل تعمير نيست.روشهاي معمول بستن كمك فنر ،عبارتند از :

الف) برگرداندن جدارة بيروني 3 بر روي لبة U شكل راهنماي ميلة پيستون 8،(شكل 2-4).با اين روش،آب بند 5 را در راهنماي ميلة پيستون نگه مي دارند البته اگر بخواهيم براي اطمينان يك لاستيك ضربه گير نگهدارنده داشته باشيم،حتماً به يك كلاهك محافظ نياز است،(شكل 2-15)اين موضوع نقطة ضعف بستن كمك فنر از روش ياد شده است.

ب)بستن مجموعه با لبه دار كردن لولة بيروني 3 در چندين نقطه در محيط لوله،مزايا و معايب اين روش حدوداً با روش الف يكسان است البته در اين روش ساختار آب بندي كاملاً متفاوت است.

پ) جوش دادن لولة بيروني 3 با يك كلاهك مسدود كننده براي جلوگيري از گرم شدن بيش از حد رينگ آب بند در اين روش،بايد قطعات در حال جوشكاري را به خوبي خنك كرد.مزيت بزرگ اين طرح،امكان نصب ايستادن فشار با طراحي مناسب كلاهك مسدود كننده است.
كمك فنر را با جوشكاري لولة بيرون به كفة از پايين مي بندند.گاه،يك لولة‌نگهدارنده را با روش فشاري به كفة كمك فنر متصل مي كنند،در اين صورت نياز به جوشكاري نيست.

در كمك فنر پرتوان و كمك فنر خودروي باري و مسابقه اي،از اتصالات پيچي استفاده مي كنند،تا بتوان در صورت لزوم،اين كمك فنرهاي گران قيمت را تعمير كرد و تنظيم آنها را به راحتي تغيير داد،(شكل 2-13 و 8-5 را ببينيد).

براي اين كه محفظة كار،هنگام اعمال فشارهاي هيدروليكي،از آب بندي خارج نشود،در تمام روش هاي بيستن كمك فنر،بايد قسمت داخلي قطعاتي مانند كفة كمك فنر،شير زيرين،لولة فشار و راهنماي ميلة پيستون را به اندازة كافي پيش فشرده كرد.مخزن روغن در حالت ايستايي زير پيش تنيدگي كشش قرار دارد.

كمك فنر دو جدارة بافشار
- كمك فنر دو جدارة مجهز به بالشتك گاز
كمك فنر بالكشتك گاز يك نمونة ويژه از كمك فنر دو جداره است،كه در شركت بوگه و دلكو ساخته مي شود.(شكل 2-14).كيسة نايلوني G‌ را كه در شكل مي بينيد،در داخل محفظة تعادل فشار c قرار مي گيرد.اين كيسه را با گاز سرد كنندة خاصي به نام گاز فرئون 13 پر مي كنند.تراكم پذيري آن جابه جايي روغن را هنگام رانده شدن ميلة پيستون،امكان پذير مي كند.فضايي را كه خارج از اين كيسه در داخل محفظة تعادل فشار باقي مي ماند،از روغن پر مي كنند.ميلة پيستون را كاملاً به سمت بالا مي رانند،سپس فضاي ايجاد شده درمحفظة فشار را پر مي كنند.

شكل 2-14:كمك فنر دوجدارة ساخت شركت بوگه با ميرايي مستقل از راستاي نصب،كه به بالشتك گازي مجهز است.كمك فنر T27/32 و T40/50 از همين نوع هستند.حتي در شرايط دشوار كاركرد كمك فنر،روغن كف آلود نمي شود.هنگام سكون خودرو نيز،بالشتك گاز از پايين آمدن سطح روغن ذر مخزن جلوگيري مي كند.

مشكلاتي كه در ابتدا در دوام بالشتك گاز و نفوذ روغن به درون بالشتك وجود داشت،برطرف شده است و امروزه اين نوع كمك فنر تمامي خواسته هايي را كه از كمك فنر متداول خودروي سواري انتظار مي رود،برآورده مي كند.از آنجا كه فشارگاز بالشتك نسبت به كمك فنر بافشاركمتر است،ميرايي اين كمك فنر نسبت به راستاي نصب مستقل است كه اين مزيت بزرگي است.كمك فنر دو جداره را مي توان حداكثر با زاوية جانبي 45 درجه ( نصب كرد،ولي كمك فنر با بالشتك گاز را مي توان با هر زوايه اي،حتي افقي،نصب كرد.

كمك فنر دو جدارة بافشار
كمك فنر دوجدارة بافشار به نام كمك فنر دوجدارة گازي يا كمك فنر كم فشار نيز شناخته مي شود،نمونة توسعه يافته و كاملتر كمك فنر دوجدارة بي فشار است.مزاياي كمك فنر ياد شده عبارتنداز:
 جلوگيري از كف آلود شدن روغن و اختلال در رفتار ميرايي،(بخش 4-3-2 را ببينيد).
 بهبود صداي كاركرد كمك فنر،(بخش 3-6 را ببينيد).
 جلوگيري از پايين آمدن سطح روغن در محفظة كار.

اختلاف كمك فنر دوجدارة كم فشار با كمك فنر دوجدارة بي فشار،در ساختار مجموعة آب بند راهنما،(شكل 2-15)و نيز،اعمال فشار گاز برابر با 4 تا 8 اتمسفر در محفظة تعادل فشار دربالاي سطح روغن است.به اين ترتيب،مزاياي آن نسبت به كمك فنر يك جدارة بافشار عبارتنداز:
 نيازي به تغيير طول كمك فنر نيست و در نتيجه كورس پيستون تغيير نمي كند،(بخش 5-1 را ببينيد)

 مقدار نيروي رانده شدن ميلة پيستون كوجك است و در نتيجه ارتفاع خودرو بسيار كم تغيير مي كند.
 هزينه ساخت كمك فنر كم است.
براي اطمينان از وجود فشارگاز معين درمحفظة‌تعادل فشار و كاركرد صحيح كمك فنر و ميرايي مطلوب پس از پيمودن مسافت طولاني،از قفل گاز استفاده مي كنند.قفل گاز اجازه مي دهد كه روغن به داخل محفظة تعادل فشار كمك فنر برگردد،ولي در خلاف جهت جريان،از فرار گاز جلوگيري مي كند.در كنار اين تدابير،در كمك فنر بافشار از آب بند

دو لبه اي استفاده مي كنند.خاصيت اين آب بند،اصطكاك اندك آن است كه زير فشار كاركرد فقط اندكي افزايش مي يابد،(شكل 2-8 را ببينيد).
براي جلوگيري از پايين آمدن سطح روغن در محفظة تعادل فشار،كافي است مساحت رينگ شكل محفظة تعادل فشار را بزرگتر از سطح مقطع محفظة كار انتخاب مي كنيم.اغلب براي اطمينان بيشتر ،صفحة مخصوصي را بر شيرزيرين در نظر مي گيرند.اين صفحه را به نام صفحة قطع ارتباط مي شناسند.

شكل 2-15:شركت بوگه در كمك فنر دوجدارة بافشار از مجموعة آب بند خاصي استفاده مي كند كه ساختار آن با ديگر مجموعه هاي آب بند متداول كمي متفاوت است.قفل گاز 3 كه بين آب بند ميلة پيستون 1 و راهنماي 2 در نظر گرفته اند به همراه آب بند 4 در راهنماي كمك فنر،اجازه مي دهد كه روغن از محفظة كار 5 به محفظة تعادل فشار 6 برگردد،اما نمي گذارد كه روغن درجهت مخالف جريان يابد.

كمك فنر يك جدارة بافشار
براي ايجاد ميرايي در تعليق خودروي سواري،فقط از كمك فنر يك جدارة بافشار استفاده مي كنند.نمونة يك جداره بي فشار را فقط در لرزش گير موتور به كار مي برند.از آنجا كه فشار موجود در كمك فنر يك جدارة بافشار به مراتب بيشتر از كمك فنر دوجدارة بافشاراست،لدا اين گونه كمك فنر،كمك فنر پرفشار، نيز ناميده مي شود.

ساختارو شيوة كاركرد
طراحي و ساخت كمك فنر دوجداره تلسكوپي در سال 1938 ميلادي و كمك فنر يك جدارة بافشار ده سال پس از آغاز شد.دانشمند فرانسوي به نام دكربن در آن زمان كمك فنري طراحي كرد كه عمل ميرايي را فقط با يك لوله انجام مي داد.(شكل 2-19 را ببينيد).شيوة كاركرئ و ساختار كمك فنر يك جداره را شكل 2-20 و 2-21 مي بينيد.

در سيلندر11،محفظة كار 2 را،كه حاوي روغن است،از محفظة كوچكتر گاز جدا مي كند.از انجا كه گاز تراكم پذير است،هنگام حركت ميلة‌پيستون به بالا و پايين،جابه جايي روغن را به راحتي انجام مي پذيرد.پيستون گاز در داخل لولة سيلندر به صورت شناور قراردارد و خود را با جابه جايي روغن سازگار مي كند.پيستون گاز را با اورينگ 13 آب بندي مي كنند.ميلة پيستون 8 به همراه پيستون 5،كه در انتها آن قراردارد،در داخل محفظة كار جا به جا مي شود.

ميلة پيستون را به مجموعه آب بندي راهنما آب بندي مي كنند.كمك فنر را نيز با همين مجموعة آب بندي مي بندند.ايجاد ميرايي كشش و فشار به كمك شيرهاي 6و7،كه روي پيستون قراردارند،صورت مي پذيرد.در كمك فنر يك جدارة،شيرزيرين وجود ندارد.كمك فنر را با مفصل هاي چشمي 9 و 10 به شاسي متصل مي كنند.

به خاطر جداكردن كامل روغن از گاز،مي توان كمك فنر را درهر راستاي دلخواه در مجموعة تعليق قرارداد.حتي ميلة پيستون را مي توان به سمت بالا يا پايين قرارداد.هنگام بازشدن چرخ،روغن از شير مرحلة كشش 6 از بالاي محفظة كار به محفظة پايين آن 2 جريان مي يابد.فشارگاز در محفظة 3،پيستون گاز را به بالا مي راند

و به اين ترتيب حجم روغني كه بر اثر حركت ميلة پيستون جابه جا شده است،جبران مي شود.هنگام جمع شدن چرخ،شير مرحلة فشار 7 فعال مي شود.در اين صورت،بر اثر حجم روغني كه ميلة پيستون جابه جا مي كند،پيستون گاز به پايين مي رود.تمام سطح پيستون گاز در ايجاد نيروي ميرايي فشار مؤثر است.اگر فشار ايجاد شده بر پيستون (فشار ميرايي)از فشار دورن محفظة گاز فراتر رود،پيستون گاز سريعتر از معمول پايين مي آيد.در اين صورت فشاردر شير مرحلة فشار بيشتر مي شود.اگر قطر پيستون برابر با 36 ميليمتر باشد

،براي ايجاد فشار لازم،نيرويي برابر با 8/2 كيلونيوتن و اگر قطر پيستون برابر با 46 ميليمتر باشد نيرويي برابر با 6/4 كيلونيوتن لازم است.
شكل 2-19:ساختار يك كمك فنريك جدارة با فشار و يا پيستون گاز.

شكل 2-20 (پايين)نمايش يك كمك فنر كي جدارة با فشار،با پيستون گاز كه توسط دانشمند معروف فرانسوي دكربن طراحي كرده است.پيستون گاز 1 روغن و گاز را كاملاً از يكديگر جدا مي كند.هنگام جمع و باز شدن كمك فنر،با جابه جا شدن سطح روغن در لولة سيلندر11،اين پيستون نيز به پايين و بالا حركت مي كند.با قراردادن محفظة 2و3 در پشت يكديگر طول مردة كمك فنر Lfix افزايش مي يابند.

شكل 2-21:(چپ) كمك فنر يك جدارة بافشار،ساعت شركت بوگه.اين كمك فنر در هر دو انتها اتصالات چشمي دارد،(قطعات 9و10در شكل).مجموعة آب بند راهنماي 12،رينگ آب بند پيش از آن و پيستون گاز 1 كه گود طراحي شده است(قطعة شمارة 1)را در شكل مي بينيد.با اين روش،فضاي لازم براي حركت مهرة قفلي

و پيستون،هنگام فشرده شدن كمك فنر ايجاد مي شود.در كمك فنرهاي ساخت شركت فيشتل و ساكس و بيلشتاين لولة سيلندر 11 را با روش پرسكاري سرد به مجموعه متصل مي كنند،در حالي كه اين كمك فنر (ساخت شركت بوگه)لولة سيلندر 11 را به كفة ضخيم زيرين جوشكاري كرده اند.

شكل 2-22: مجموعة آب بندي ميلة پيستون ساخت شركت بيلشتاين.كه براي كاركرد در دماي 40- تا 200 درجه سانتيگراد طراحي كرده اند.راهنماي ميلة پيستون 1 يك سوراخ سختكاري دارد كه از جنس آلومنيوم كلوخه اي است(مثلاً AlMgSilF28).قطر بيروني ميلة پيستون 9 برابر با و قطر سوراخ است.اين تلرانس ها مطابق با استاندارد ISO D7/h7 است. به اين ترتيب لقي مجاز طبق استاندارد ياد شده بين 5/0 و 9/0 ميليمتر مي شود.

رينگ آب بند،ميلة پيستون،راهنما
براي مدتي طولاني مشكل اصلي كمك فنر يك جداره،آب بندي ميلة پيستون بود.زيرا در حالت ايستايي،همان فشار گاز كه زير پيستون گاز است به روغن نيز وارد مي شود،(شكل 2-21 را ببينيد)و به دور ميلة پيستون منتقل مي شود.در نتيجة سال ها تحقيقات،روش هاي توليد و به كارگيري مواد پلاستيكي مدرن،سازندگان توانسته اند

به مجموعة آب بندي دست يابند كه از لحاظ دوام،خواسته هاي طراحي امروزه را برآورده كند و به اين ترتيب مشكل اصلي كمك فنر يك جداره – يعني از حالت آب بندي خارج شدن زود هنگام آب بند-را برطرف كرده اند،(شكل 2-22 را ببينيد).

برخلاف كمك فنر دوجداره،در اين طرح،از يك راهنماي ميلة پيستون كه قابل تفكيك است و رينگ ضامن فشار 2 را نگه مي دارد،براي بستن كمك فنر استفاده مي شود.راهنماي ميلة پيستون زير فشار داخلي روغن،تا رينگ ضامن دومي 3 به پايين فشرده مي شود و به اين ترتيب رينگ 2 در داخل شيار لولة 4 قرار مي گيرد.

پس ازبرداشتن فشار روغن،راهنما،ميلة پيستون رابه رينگ 2 مي فشرد،آب بندي مجموعه نسبت به بيرون برعهدة اورينگ 5 و وظيفة آب بندي مجموعه نسبت به ميلة پيستون بر عهدة قطعه 6 است.فلانچ در داخل فرورفتگي و راهنماي 1 و گلويي در درون صفحة پربونان 7 قرار مي گيرد.فشار داخلي و لهيدگي،كه بر صفحة انتهايي 8 وارد مي شوند، گلويي آب بند

را نسبت به ميلة‌پيستون 9 مي فشرد.هرچه دماي روغن درحين كاركرد بيشتر شود،فشار داخلي افزايش مي يابد و به اين ترتيب آب بند بيشتر و شديدتر فشرده مي شود.اگر كمك فنر به ضربه گير كشش مجهز باشد،هنگام بازشدن چرخ (ضربه گير كشش)به صفحة 8 برخورد مي كند.

شكل 2-23: منحني تغيير فشار دروني در محفظة كار كمك فنر نسبت به تغيير نيروي ميرايي در جهت كشش و فشار.اين تغييرات براي سيستمهاي ميرايي مختلف و نيز ابعاد هندسي متفاوت محاسبه شده است.1- كمك فنر دوجدارة بي فشار،قطر پيستون برابر با 27 ميليمتر.2- كمك فنر دوجداره بي فشار،قطر پيستون برابر با 32 ميلميتر.

3- كمك فنر يك جدارة بافشار،قطر پيستون برابر با 36 ميلميتر. 4-كمك فنر يك جدارة بافشار،قطر پيستون برابر با 46 ميليمتر. در هر دو كمك فنر دوجداره،ميلة پيستون به قطر 11 ميليمتر فقط نيروي ميرايي در جهت فشار را تنظيم و كنترل مي كند،(از اين رو رفتار ميرايي آنها شديداً افزاينده است كه در نمودارهاي خطي يك و دو مي بينيد).در اينجا،تعبية شير مرحلة فشار بر روي پيستون نيز امكان پذير است،(شكل 3-21 راببينيد).به علت وجود پيش فشار بيشتر از 25 اتمسفر در كمك فنر يك جدارة بافشار،نمودار مربوط (نمودار 3و4)در ارتفاع بالاتري از مبداء،محور عمودي را قطع مي كند وبه همين دليل محور عمودي را در عددي مثبت قطع مي كند.

در كمك فنر يك جدارة بافشار،علاوه بردقت ابعاد و تلرانس هندسي آب بند 6،كيفيت اين مقدار براي آب بندي مطلوب پيستون لازم است.
محاسن و معايب
محاسن كمك فنر يك جدارة بافشار به شرح زير است:
 خنك كاري مطلوب لولة سيلندر 11 كه در تماس مستقيم با جريان هواي محيط قرار دارد،(شكل 2-21).

 به علت عدم وجود محفظة تعادل فشار در مقايسه با ديگر كمك فنرها،مي توان با قطر بيروني مشابه،قطر پيستون را بزرگتر در نظر گرفت(مثلاً 36 ميليمتر به جاي 27 ميليمتر.در نتيجة فشارداخلي سيلندر كمترمي شود،(شكل 2-23 را ببينيد).
 به خاطر فشار داخلي،روغن كف آلود نمي شود.در نتيجه،ميرايي مناسب،حتي در تحريك ناچيز و فركانس زياد تضمين مي شود.
 به دليل وجود پيستون گاز،راستاي نصب دلخواه است.

 حتي پس از مدت طولاني ساكن بودن خودرو،سطح روغن در سيلندر پايين نمي آيد و در نتيجه پديدة نامطلوب نقص بيكاري بروز نمي كند.
البته در كنار اين مزايا،معايبي نيز وجود دارد كه عبارتنداز:
 هزينة بيشتر به دليل دقت بيشتر در هنگام توليد و ساخت،مونتاژ پيچيده و نيز دشواري آب بندي گاز.
 نياز به فضاي بيشتر براي نصب كمك فنر به علت مرده بلندتر.

 در هنگام نشتي روغن،پيستون گازدر جهت پيستون كمك فنر حركت مي كند.در اين صورت،در حالت كاملاً فشرده،پس از مصرف روغن رزرو،ممكن است پيستون گاز به پيستون روغن برخورد كند.
در ضمن،نيروي رانده شدن ميلة پيستون FKA بر اثر فشارداخلي،دماي بيشتر افزايش مي يابد.(مقدار نيروي ياد شده در دماي متعارف 20 درجه سانتيگراد

برابر با 190 تا 250 نيوتن است).اگر فنربندي تعليق فرم باشد،بدنه تا 20 ميليمتر از جاي خود بلند مي شود،در نتيجه،اگر كمك فنر دوجدارة بي فشار را با كمك فنر يك جدارة بافشار عوض كنند،جا به جايي فنر هنگام كشش كاهش مي يابد و مركز نقل بدنه بالا مي رود.البته اگر كارخانه كمك فنر ياد شده را براي توليد انبوه انتخاب كند،اين نقص ها با طراحي كوتاه تر طول كمك فنر برطرف مي شوند.

بررسي نيروي ميرايي
نيروي هيدورليكي ميراكننده
منحني مشخصه كمك فنر

نيروي فنر تابعي از جابه جايي چرخ است.اما نيروي ميرايي به سرعت آن بستگي دارد.منظوراز سرعت،سرعت نسبي اتصالات بالا و پايين هنگام جمع و بازشدن كمك فنر است.اگر نيروي ايستايي FF به يك فنر اعمال شود،فنر تا اندازه معيني طبق تساوي زير جابه جا مي شود:
(4-1)

ضريب CF نمايانگر سختي فنر است.فنر انرژي را ذخيره مي كند و در هنگامي كه براي ايمني حركت مناسب نيست،آن را به سيستم باز مي گرداند.اگر به يك كمك فنر،نيروي ثابت اعمال شود،كمك فنر با سرعت ثابت در كورس خود باز يا بسته مي شود.تساويي كه بين نيروي ميرايي FD و سرعت VD وجود دارد،به شرح زيراست:

(4-2) در اين تساوي KD ضريب ميرايي و u نماي ميرايي است.كارمكانيكي حاصل از جابه جايي كمك فنر به گرما تبديل مي شود و از بين مي رود.نمودارهاي حاصل از نتايج آزمايش كمك فنر،تغييرات نيروي ميرايي را برحسب جا به جايي در گامهاي ثابت سرعت نشان مي دهد،(در اينجا)سرعت ميرايي با تغيير دور دستگاه مي شود،بخش 1-2-2 را ببينيد).مساحت نمودار نمايانگر كار انجام شده درهر كورس كمك فنر است.