پروژه رشته صنایع در مورد طراحی صنعتی – قسمت چهارم

لایه‌های دیگر فنر تخت نسبت به شاه‌فنر انحنای بیشتری دارند و برای بستن آنها پیش‌بار (فشار اولیه) به كار می‌رود. این فشار اولیه سبب میرایش ضربات و لرزش‌های فنر می‌گردد. این ویژگی یكی از برتری‌های فنر تخت است.

برای سهولت نگهداری فنرها آنها را در تكیه گاههای لاستیكی مفصل می‌كنند. این مفصل‌ها معمولا از دو بوش تشكیل شده‌اند كه میان آنها لاستیك ریخته شده است. لاستیك به بوش درونی توان گردش و خاصیت لرزه گیری را می‌دهد. برای سادگی لغزش لایه‌های فنر روی یكدیگر و نیز افزایش ویژگی‌ لرزه‌گیری آنها میان لایه‌ها قشری از روغن گرانیتی قرار می‌دهند، نیز این غشا از زنگ زدگی فنر جلوگیری می‌نماید. می‌توان بجای روغن از ورقه‌های مخصوص پلاستیكی استفاده كرد. برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و گرد و غبار به فنر،‌آن را در پوششی از لاستیك قرار می‌دهند. شكل زیر یك فنر تخت و قطعات متصل به آن را نشان می‌دهد.

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

شكل 9 ـ شعاع مؤثر فنر تخت

فنرهای تخت به صورت طولی در قسمت جلو توسط پیش و بوش و برنجی و لاستیكی به شاسی متصل می‌شود و در اتصال ناحیه عقب از یك محور گردان (گوشواره‌ فنری) استفاده می‌گردد. با قرار دادن شیكل در سیستم تعلیق پشت می‌توان كم فرمانی خودرو را افزایش داد.

شكل 10 ـ ابعاد فنر تخت

دلایل كاربرد اتصال گوشواره‌ای به قرار زیر است :

فنر آزادی حركت در تمام جهات را داشته باشد.

لاستیك گوشواره موجب جذب ارتعاشات و جلوگیری از منتقل شدن آن به بدنه می‌شود.

در بعضی از طراحی‌ها در اتصال ناحیه پشت برای فنر تخت بجای گوشواره از یك بلوك شیاردار استفاده می‌شود كه خود بلوك به بدنه ثابت شده و فنر تخت در داخل شیار حركت می‌كند در نتیجه طول مؤثر فنر تغییر می‌كند.

كاستی‌های فنر تخت به قرار زیر است :

اصطكاك خشك میان لایه‌های آن كه سبب كاهش خوش‌سواری است.

كاهش پایداری كناری به ویژه هنگامی‌كه طول فنر را برای افزایش نرمی‌فنریت آنها افزوده‌اند.

شكل 11 ـ تغییر شكل فنر تخت (Wind Up) در برابر گشتاور محور

چند لایه سازی فنر تخت

در طراحی فنر تخت چون هدف تحمل تنش برشی بیشتر می‌باشد پس ممكن است مطرح شود كه جنس تیغه‌ها را نرم بگیریم تا تحمل تنش برشی بیشتری را داشته باشد. ولی می‌دانیم وقتی جنس فنر نرم باشد تحمل بار را ندارد و زیر بار خم می‌شود. پس بایستی جنس فنر سخت باشد در نتیجه برای افزایش تحمل تنش برشی، بایستی قطعات فنر را به صورت لایه لایه تهیه كرد. هر چه تعداد تیغه‌ها بیشتر باشد تحمل تنش برشی بیشتری را دارد. در شكل زیر این مطلب به طور وضوح نشان داده شده است.

شكل 12 ـ تاثیر چندلایه سازی فنر تخت برشكست آن

البته علت دیگر چندلایه سازی این است كه تنش در میان تیر بیشینه بوده و در دو سر تیر كمترین مقدار خود را دارا است، كه ارتباط زیر این مطلب را می‌نمایاند :

(1-9)                                                        

پس برای برطرف نمودن این نقیصه و همچنین برای اینكه بتوانیم تنش تقریباً یكنواختی در طول تیر داشته باشیم تیر را با سطح نایكنواخت می‌سازند.

شكل 13 ـ نمودار گشتاور و تنش خمشی در فنر تخت ساده و فنر تخت لوزی گون

اصطكاك خشك

موضوع مهمی‌كه در ارتباط با فنرهای تسمه‌ای مطرح می‌شود اصطكاك بین لایه‌ای است. در اثر اعمال بار و تغییر شكل فنر، لایه‌های آن بر روی یكدیگر می‌لغزند و این لغزش تولید اصطكاك می‌كند. راستای نیروی اصطكاك بر خلاف جهت حركت آن است و مقدار نیروی اصطكاك متناسب با نیروی فنر است. به همین جهت برخلاف اصطكاك ثابت كولمبی كه در آن نیروی اصطكاك همیشه ثابت می‌ماند در اینگونه فنرها نیروی اصطكاك از صفر تا یك مقدار ماكزیمم در نوسان است.

فنرهای پیچشی و مارپیچ تقریباً فاقد اصطكاك می‌باشند و به همین دلیل مزیت عمده‌ای نسبت به فنرهای تسمه‌ای دارند، در نتیجه تمایل به استفاده از فنرهای پیچشی و مارپیچ افزایش یافته است.

دلیل دیگری كه استفاده از فنر پیچشی و مارپیچ را افزون كرده، وزن بیشتر فنرهای تسمه‌ای می‌باشد.

دسته‌بندی فنرهای تخت

فنرهای تخت كه به بازار عرضه می‌شوند دو نوع می‌باشد :

ذوزنقه‌ای

در اینگونه فنر پهنای لایه‌ها در تمام طول آن یكسان است، كه از نظر ساخت ارزان بوده ولی مواد بیشتری مصرف می‌شود.

شكل 14 ـ فنر تخت ذوزنقه‌ای

سهمی

در اینگونه فنر پهنای لایه‌ها در وسط بیشتر از دو طرف هر لایه است، كه از نظر ساخت گران بوده ولی مواد كمتری مصرف می‌شود. بنابراین وزن كمتری دارد و جای كمتری را اشغال می‌كند. این گونه فنرها به شكلهای مختلفی در خودرو استفاده می‌شوند كه در شكل 14 نشان داده شده است.

دو لایه مرحله‌ای

در بسیاری از خودروهای سنگین كه وزن آنها در حالت بدون بار و با وجود بار تفاوت زیادی دارد، از فنر تخت دو لایه مرحله‌ای (دو ردیفه) استفاده می‌شود. در این فنرها فنرهای پایین به فنر اصلی و فنرهای بالایی به فنرهای كمكی معروفند.

این فنر كمكی تنها هنگامی‌وارد عمل می‌شود كه بار سنگینی روی وسیله نقلیه قرار گرفته و یا اینكه چرخ با دست انداز بزرگی در جاده برخورد نماید. هنگامی‌كه فنر اصلی تا آخرین حد خود بسته شود، فنر كمكی را به سمت بالا حركت داده و دو انتهای فنر كمكی به دو زائده تكیه گاه كه روی شاسی قرار گرفته است، برخورد می‌كند. در این حالت فنر كمكی نیز خم شده و سختی آن به سختی فنر اصلی افزوده می‌گردد. (شكل 15)

شكل 15 ـ گونه‌های فنر تخت سهموی

شكل 16 ـ فنر تخت دو مرحله‌ای

فنر لاستیكی

فنرهای لاستیكی كاربردهای فراوانی در خودرو دارند. لاستیك جسمی‌سخت شونده است، ینی با افزایش تنش درونی آن، ایستادگی آن در برابر تغییر شكل افزایش می‌یابد. لاستیك در برابر برانگیختگی های پربسامد كم دامنه، جاذب انرژی خوبی است و بنابراین به عنوان جداساز لرزه كاربردهای فراوانی دارد.

پیش بینی ضریب سختی فنرهای لاستیكی برخلاف فنرهای مارپیچی به سادگی امكان‌پذیر نمی‌باشد زیرا :

به ساختار شیمیایی آن وابسته است.

وابسته به زمان و نرخ بارگذاری است (میرایی) .

تابعی ناخطی از بارگذاری است (سخت شوندگی) .

شكل 17 ـ ساختار و چارچوب مختصات اصلی فنر لاستیكی

جنس فنرها

فنرها معمولا از فولاد آلیاژی مخصوص فنر كه تمایل سخت كردن است ساخته می‌شود مقدار كربن این فولاد حدود 5/0 درصد است برای فنرهایی كه تحت تاثیر بار متوسط واقع می‌شوند این فولاد با منگنز آلیاژ می‌شود و دارای تنش برشی حدود 120 كیلوگرم بر مجذور میلی متر می‌باشد برای بارهای زیاد فولاد، فولاد آلیاژ شده با كرم وانادیوم به كار می‌رود و بدین ترتیب خاصیت ارتجاعی بیشتری به فولاد داده می‌شود. تنش برشی در این نوع فنرها حدود 135 كیلوگرم بر مجذور میلی متر است. فولادهای فنر معمولا در روغن آب داده می‌شوند.

لرزه‌گیر

كاربرد

فنر در برابر برانگیزش بیرونی تغییر شكل داده و انرژی ذخیره می‌كند. با حذف برانگیزش، انرژی ذخیره شده آزاد می‌شود. آزادسازی انرژی در فنر همراه با لرزش است. دامنه و بسامد ارتعاشات و اندازه میرایش نوسانات وابسته به سختی و بار فنر می‌باشد. افزایش سختی فنر سبب كاهش دامنه و افزایش بسامد لرزش‌ها می‌گردد و نیز میرایش فنر را افزایش می‌یابد، بنابراین با این نگرش فنر سخت بهتر از فنر نرم است.

اگر فنر در سیستم تعلیق قرار داشته باشد مجموعه سیستم نیز همراه فنر ارتعاش می‌نماید بنابراین كلیه قسمتهایی كه جزو سیستم تعلیق هستند بر فنرهای موجود در دستگاه فنربندی تحمیل شده و مدت ارتعاش را طولانی می‌نمایند.

شكل 18 ـ كاربرد لرزه‌گیر (میرایش لرزه)

حال اگر فنری از سیستم تعلیق را در نظر بگیریم كه بعلت ناهمواریهای جاده به نوسان در می‌آید هنوز نوسانات قبلی به طور كامل مستهلك نشده كه ناهمواریهای دیگر جاده مجدداً آن را به نوسان در می‌آورد و اگر این عمل چندین بار تكرار شود و اتفاقاً دامنه نوسانات نیز با یكدیگر تطبیق نماید اثر این نوسانات با یكدیگر جمع شده و حالت بحرانی یا رزونانس بوجود می‌آید و ارتباط چرخ با جاده قطع می‌شود و در نتیجه راننده تسلط خود را از دست می‌دهد. برای حل این مشكل وسیله‌ای لازم است كه بتواند نوسانات فنر را سریعاً مستهلك كند كه این وسیله لرزه‌گیر نامیده می‌شود.

بایستی توجه نمود كه به جای واژه كمك فنر، واژه لرزه‌گیر بكار رود، زیرا وظیفه این وسیله كاهش لرزش می‌باشد ، در نتیج كارش مخالف كار فنر است و بازی فنر را كاهش می‌دهد.

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 با فرمت ورد

Leave a comment