پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت اول

  • وظایف روانکار(1) و انواع آن

هر گاه بین دو سطح در تماس ، حرکت نسبی رخ دهد مقاومتی در برابر حرکت ایجاد خواهد شد این مقاومت نیروی اصطکاکی یا به بیان ساده تر اصطکاک نامیده می شود در صورت بروز این حالت مطلوب آن است که از اصطحکاک بکاهیم آن را کنترل یا اصلاح نماییم .

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

به بیان کلی ، هر فرآیندی را که طی آن اصطکاک بین دوجسم متحرک در تماس کاهش یابد روانکاری می نامند به طور سنتی در این تعریف هیچ ابهامی وجود ندارد کاهش اصطکاک با وارد کردن یک ماده جامد یا مایع به نام روانکار درمحل تماس حاصل می شود به موجب آن ، سطوح دارای حرکت نسبی ، با فیلمی از روانکار از یکدیگر جدا می شوند روانکارها ازانواع نسبتا ً کمی از مواد تشکیل شده اند مانند روغنهای طبیعی یا معدنی ، گرافیت ، دی سولفید مولیبدنیوم(2) ، و طلق(3) ،ارتباط بین مواد و فرآیند روانکاری ، کاملا ً واضح و روشن است .

پیشرفتهای تکنولوژیکی اخیر ، تصویر واضح گذشته را قدری مبهم نموده است کاهش اصطکاک ، در حال حاضر به وسیله مایعات ، جامدات ، گازها یا با اصلاح فیزیکی یا شیمیایی خود سطوح ایجاد می شود به اختیار ، اجزای لغزان را می توان از موادی ساخت که برای کاهش اصطکاک طراحی شده اند و روانکار به طور یکنواخت یا غیر یکنواخت در آنها توزیع شده است این سیستمها روانکاری نشده(4) می نامند که البته این فقط یک اصطلاح است سیستم ممکن است به روشی غیرمعمول روانکاری شده باشد ولی مطمئنا ً روانکاری نشده نیست .

از طرف دیگر روانکاری ممکن است برای اصلاح میزان اصطکاک باشد و نه به طور خاص برای کاهش آن .(مواد مرکب عایق و مخصوص ممکن است از گرافیت یا دی سولفید مولیبدنیوم تشکیل شده باشند درصد این مواد طوری طراحی می شود که بتوان از یکنواختی یا پیوستگی سطوح(5) اصطکاک اطمینان یافت ) این افزودنیها مشخصا ً روانکار هستند و غیر واقعی خواهد بود اگر ادعا شود که کاربر این مواد عایق ، روانکاری نیست .

این مقدمه ارائه شده تا یک آمادگی ذهنی را در مورد فرآیندهای روانکاری و انتخاب روانکارها ایجاد کند در عمل ، محدوده وسیعی از سیستمها موجودند که هنوز با روغنها یا گریسهای(6) مرسوم یا با جامدات نسبتا ً قدیمی و غیر مرسوم روانکاری می شوند ولی وقتی به علت برخی ویژگیهای سیستم ، استفاده از روانکارهای ساده ، مشکل باشد یا رضایت بخش نباشد ، باید از روانکارهای ترکیبی استفاده کرد علاوه بر کاربرد اولیه که عبارت است از کنترل یا کاهش اصطکاک ، روانکارها برای کاهش ساییدگی(7) یا احتمالا ً کاهش حرارت یا خوردگی (8) نیز بکار می روند .

در محدوده های وسیع ، مهمترین نوع روانکارها ، مایعات (روغنها) و شبه مایعات (گریسها) هستند از حدود سال 1950 روز به روز بر اهمیت روانکارهای جامد افزوده شده است بویژه در آن شرایط محیطی که کار برای روغنها و گریسها سخت است گازها نیز در موارد مشابهی مثل مایعات کاربرد دارند اما همانطور که در ادامه خواهد آمد لزجت پایین گازها طراحی و ساخت یاتاقانها را مشکل می سازد .

2-1 انتخاب نوع روانکار

اولین اصل مفید در انتخاب طریقه روانکاری انتخاب ساده ترین روشی است که با رضایت کامل کار کند در بسیاری از موارد این موضوع ، شامل وارد کردن مقدار کمی روغن یا گریس در داخل قطعه های مونتاژ شده می باشد بیشتر این روانکارها نه تعویض می شوند ونه سرریز .

برای نمونه می توان از قفلهای در ، لولاها(9) ، شیشه بالابر اتومبیل ، فیلم پیچ(10) ، ساعتهای دیواری و انواع ساعتهای مچی نام برد .

این سیستم ساده وقتی بارگذاریها یا سرعتها بالا باشد یا طول مدت کار زیاد و پیوسته باشد دیگر رضایت بخش نیست بنابراین لازم است انتخاب روانکار با دقت صورت گیرد یک سیستم پرکردن مجدد(11) بکار گرفته شود د وعامل اصلی در انتخاب نوع روانکار عبارتند از سرعت و بار در سرعت بالا انتظار داریم میزان گرمای ناشی از اصطکاک زیاد باشد و در نتیجه ، روانکارهای با لزجت پایین ، اصطکاک لزجی کمتر و انتقال حرارت بهتری را موجب می شوند در بارگذاری زیاد ، روانکارهای با لزجت پایین از محل تماس بیرون رانده می شوند این وضعیت در شکل (1-1) خلاصه شده است .

ارائه راهنمایی دقیق در مورد محدودیتهای بار و سرعت برای انواع مختلف روانکارها مشکل است زیرا تأثیرات شکل ، محیط و تغییرات در هر نوع روانکار ، قابل ملاحظه است شکل (2-1) تا حدی این محدودیتهای تقریبی را مشخص می سازد .

برخی از ویژگی های دیگر یک سیستم نیز گاهی انتخاب نوع روانکار را محدود می سازد برای مثال در ساعتها یا مکانیزمهای ابزار دقیق ، هر روانکاری ، تاب تحمل سرعت و بار را ندارد ولی به دلیل نیاز به اصطکاک کم ، روش معمول انتخاب روغنی با لزجت بسیار کم می باشد برای چرخدنده های باز ، سیم بکسلها یا زنجیرها ، مسأله اصلی ، جلوگیری از خروج روانکار از محل تماس قطعه های متحرک است و استفاده از یک روغن چسبناک قیر مانند(12) یا گریسی با خواص چسبندگی ویژه ضرورت دارد .

در یک سیستم ، ممکن است شکل سیستم انتخاب نوع روانکار را محدود سازد بدین ترتیب مثلا ً یک یاتاقان غلتشی آب بندی نشده (13 ) باید با گریس روانکاری شود چرا که روغن در درون یاتاقان باقی نخواهد ماند در جایی که نیازمندی روانکاری است یا مسأله اهمیت خاصی دارد لازم است ابتدا نوع روانکار را برگزینیم و سپس یک سیستم مناسب برای آن روانکار طراحی نماییم یکی از اشتباهاتی که بسیار گران تمام می شود حتی در تکنولوژیهای پیشرفته ای مانند مهندسی هوا – فضا این است که سیستمی طراحی و ساخته می شود ولی قابلیت روانکاری ندارد .

3-1 اصول و نیازمندیهای روانکارهای مایع

مهمترین ویژگی یک روانکار مایع ، لزجت آن است شکل (3-1) نشان می دهد که چگونه لزجت یک روانکار ، طبیعت و کیفیت روانکاری را تحت تأثیر قرار می دهد این شکل را معمولا ً منحنی استریبک (14) می نامند اگر چه تردیدهایی در مورد استفاده استریبک از منحنی به همین شکل وجود دارد .

پارامتر N/P را به عنوان عدد سامرفیلد می شناسند که در آن : لزجت روانکار ، N سرعت نسبی بین قطعه های یاتاقان و P فشار متوسطی یا بار خاصی است که باید توسط یاتاقان تحمل شود از میان این سه پارامتر فقط لزجت ، خاصیت مربوطه به روانکار است و اگر N و P ثابت نگه داشته شوند شکل ، مستقیما ، بیانگر ارتباط بین ضریف اصطحکاک و لزجت روانکار می باشد .

منحنی مورد بحث را اصولا ً می توان به سه بخش تقسیم کرد در ناحیه 3 سطوح یاتاقان به وسیله فیلم ضخیمی از روانکار مایع ، کاملا ً از یکدیگر جدا شده اند بنابراین، ناحیه فیلم ضخیم یا روانکاری هیدرودینامیکی نامیده می شود و اصطکاک ، کاملا ً اصطکاک لزجی ناشی از برش مکانیکی فیلم مایع است در این حالت هیچ تماس مستقیمی بین سطوح در حال کار وجود ندارد ودر نتیجه هیچ ساییدگی هم بوجود نمی آید .

با کاهش لزجت در ناحیه 3 ، ضخامت فیلم مایع نیز کاهش می یابد تا در نقطه C که این ضخامت فقط برای اطمینان از جدایش کامل سطوح کافی است کاهش بیشتر در لزجت و بنابراین در ضخامت فیلم ، تماسهای اتفاقی بین زبریهای سطوح یاتاقان را به دنبال دارد اصطکاک نسبتا ً زیاد در تماسهای زبر(15) ، کاهش پیوسته اصطحکاک لزجی را جبران می کند ، بطوری که اصطکاک در نقطه B ، کاملا ً با اصطکاک در نقطه C برابر است .

نقطه C ، نقطه ایده آل برای روانکاری است که تقریبا ً کمترین اصطکاک را بدون ساییدگی ایجاد می کند درعمل ، هدف طراحی ، در مجاورت سمت راست نقطه C می باشد تا یک محدوده مطمئن ایجاد شود .

با کاهش بیشتر لزجت از نقطه B افزایش متناسب بار حمل شده به وسیله تماسهای زبر و افزایش سریع اصطکاک تا نقطه A را شاهد خواهیم بود در این نقطه ، تمام بار یاتاقان بوسیله تماسهای زبرتحمل می شود و کاهش بیشتر در لزجت فقط تأثیر کمی بر اصطکاک دارد .

ناحیه 1، قسمت چپ نقطه A ، ناحیه روانکاری مرزی می باشد در این ناحیه خواص فیزیکی و شیمیایی روانکار علاوه بر لزجت حجمی (16) آن ، وظیفه کنترل کیفیت روانکاری را نیز بر عهده دارند این خواص در بخش (5-1) شرح داده شده اند .

ناحیه 2، بین نقاط A و B ، ناحیه روانکاری مرکب است که در آن بار بطور مشترک هم توسط فیلم روانکار مایع و هم توسط زبریهای یاتاقان تحمل می شود نسبت بار حمل شده بوسیله تماس زبریها ، از 100 درصد در نقطه A تا صفر درصد در نقطه C کاهش می یابد .

شکل (3-1) مربوط به یک یاتاقان لغزشی است که در آن N معمولا ً دور است سایر شکلهای یاتاقان که در آنها برخی صورتهای فیلم روغن هیدرودینامیک بوجود می آید نیز به طریق مشابه قابل توصیف می باشند .

ارتباط بین لزجت و ضخامت فیلم روغن ، بوسیله معادله رینولدز داده شده که می توان آن را مطابق ارتباط زیر نوشت :

که در آن :

h = ضخامت فیلم روانکار

P = فشار

x,z = مختصات

V,U = سرعت در راستاهای z,x

اطلاعات تکمیلی در مورد تأثیر لزجت روانکار بر یاتاقان لغزشی ساده (17) در بخش 4 خواهد آمد .

در سیستم های با روانکاری غیریکنواخت (18) مثل یاتاقانهای غلتشی و چرخدنده ها ارتباط بین لزجت روانکار و ضخامت فیلم با دو اثر تکمیل می شود :

  • تغییر شکل کشسان سطوح دیگر
  • افزایش لزجت روانکار در نتیجه فشار بالا .بنابراین رژیم روانکاری ، تحت نام الاستوهیدرودینامیک (19) شناخته می شود و با معادلات مختلف ریاضی می توان آن را بیان نمود .

یک معادله متداول برای رولربیرینگها (20 ) معادله ” داوسون هینگسون ” است :

که در آن

= لزجت روغن در ناحیه ورودی

R = شعاع موثر

a = ضریب فشار لزجت

در ایجا U سرعت ، p پارامتر بار و E پارامتر ماده بر مبنای مدول و نسبت پواسون می باشند برای بلبرینگها (21) ارتباط معادل ” آرچارد و کوکینگ (22 ) می باشد :

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل

Leave a comment