دانلود پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت اول

  • وظایف روانکار(۱) 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 دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود 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(۲) ، و طلق(۳) ،رابطه 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(۴) 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(۵) 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(۶) 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(۷) یا احتمالا ً کاهش حرارت یا خوردگی (۸) نیز بکار می روند .

در محدوده های وسیع ، مهمترین نوع روانکارها ، مایعات (روغنها) و شبه مایعات (گریسها) هستند از حدود سال ۱۹۵۰ 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 .

۲-۱ 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(۹) ، شیشه بالابر اتومبیل ، فیلم پیچ(۱۰) ، 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(۱۱) 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 (۱-۱) 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 (۲-۱) 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(۱۲) 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 (۱۳ ) 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 .

۳-۱ اصول و نیازمندیهای روانکارهای مایع

مهمترین ویژگی یک روانکار مایع ، لزجت آن است شکل (۳-۱) نشان می دهد که چگونه لزجت یک روانکار ، طبیعت و کیفیت روانکاری را تحت تأثیر قرار می دهد این شکل را معمولا ً منحنی استریبک (۱۴) 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 رابطه بین ضریف اصطحکاک و لزجت روانکار می باشد .

منحنی مورد بحث را اصولا ً می توان به سه بخش تقسیم کرد در ناحیه ۳ 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 ۳ ، 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(۱۵) ، 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 ۱، قسمت چپ نقطه A ، ناحیه روانکاری مرزی می باشد در این ناحیه خواص فیزیکی و شیمیایی روانکار علاوه بر لزجت حجمی (۱۶) آن ، وظیفه کنترل کیفیت روانکاری را نیز بر عهده دارند این خواص در بخش (۵-۱) شرح داده شده اند .

ناحیه ۲، 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 ۱۰۰ درصد در نقطه A تا صفر درصد در نقطه C کاهش می یابد .

شکل (۳-۱) 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 .

رابطه بین لزجت و ضخامت فیلم روغن ، بوسیله معادله رینولدز داده شده که می توان آن را مطابق رابطه 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 (۱۷) در بخش ۴ خواهد آمد .

در سیستم های با روانکاری غیریکنواخت (۱۸) مثل یاتاقانهای غلتشی و چرخدنده ها رابطه 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 (۱۹) شناخته می شود و با معادلات مختلف ریاضی می توان آن را بیان نمود .

یک معادله متداول برای رولربیرینگها (۲۰ ) 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 (۲۱) رابطه معادل ” آرچارد و کوکینگ (۲۲ ) 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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت دوم

برای چنین سیستمهای غیریکنواختی ، نموداری مشابه با شکل (۳-۱) ارائه شده که در آن ناحیه ۲ بیانگر روانکای الاستوهیدرودینامیک است یافتن سیستم خاصی که رابطه در آن بطور دقیق بکار رود کار دشواری است اما یک مطلب مهم این است که ضخامت فیلم روانکار و اصطکاک در روانکاری الاستوهیدرودینامیک ، فاصله بین روانکاری هیدرودینامیک با فیلم ضخیم و روانکاری مرزی را پر می کند .

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

نمونه ای از روانکاری میکروالاستوهیدرودینامیک (۲۳ ) به عنوان مکانیزمی برای روانکاری زبر(۲۴) تحت شرایط مرزی پیشنهاد شده است ( بخش (۵-۱) را ببینید ) اگر این پیشنهاد معتبر باشد فرآیند احتمالا ً د رناحیه روانکاری مرکب (۲۵ ) انجام می شود .

در جایی که روانکاری فیلم کامل سیال (۲۶ ) نیاز است ولی لزجت ، بار ، سرعت و شکل برای ایجاد جدایی هیدرودینامیکی فیلم کامل سیال مناسب نیست روش اعمال فشار خارجی (۲۷ ) می تواند مفید باشد به بیان ساده : وارد کردن سیال پر فشار به درون یاتاقان تا فشار هیدرواستاتیک حاصل ، برای جدایش سطوح درگیر یاتاقان کافی باشد .

یاتاقانهای تحت فشار خارجی ، محدوده سیستمهایی را که فواید جدایی فیلم کامل سیال در آنها قابل دستیابی است را وسعت بخشیده اند و سیالات زیادی را قادر ساخته اند تا با موفقیت تمام ، به عنوان روانکار بکار روند سیالاتی که در شرایطی غیر از این مناسب نبوده اند این سیالات ، شامل سیالات آبی ( ۲۸) و دیگر سیالات کم لزجت می باشند به خاطر داشته باشید که لزجت روانکار که در شکل (۳-۱) و در معادلات مختلف ضخامت فیلم آمده است لزجتی تحت شرایط مربوط به آن سیستمها و بویژه دما می باشد لزجت تمام سیالات با افزایش دما ، کاهش می یابد این عامل و عوامل دیگر مؤثر بر لزجت در بخش (۴-۱) بیان شده اند .

لزجت و روانکاری مرزی یک روانکار بطور کامل عملکرد آن روانکار را تعریف می کند اما خواص بسیار دیگری نیز در این مورد مهم اند بیشتر این خواص ، با فساد(۲۹) فزاینده روانکار در ارتباطند و در بخش (۶-۱) بحث خواهند شد .

۴-۱ لزجت روانکار

لزجت روانکارها به دو صورت تعریف می شود و هر دو تعریف به شکل وسیعی کاربرد دارند .

۱-۴-۱ لزجت دینامیکی ۱۴ لزجت مطلق (۳۰ )

لزجت دینامیکی یا لزجت مطلق ، عبارت است از : نسبت تنش برشی به نرخ برش ناشی از جریان سیال در سیستم SI لزجت با واحد پاسکال – ثانیه یا نیوتن – ثانیه بر مترمربع اندازه گیری می شود اما در سیستم سانتیمتر ، گرم ، ثانیه ،(cgs) واحد ” سانتی پویز ” پذیرفته تر می باشد :

۱ centipoise (cP) = 10 Pa.s = 10 N.s/m

سانتی پویز واحد کاربردی لزجت برای محاسباتی است که بر پایه معادلات رینولدز(۳۱ ) و معادلات مختلف روانکاری الاستوهیدرودینامیک انجام می شود .

۲-۴-۱ لزجت سینماتیکی (۳۲ )

لزجت سینماتیکی برابر است با لزجت دینامیکی تقسیم بر چگالی ، در سیستم SI ، واحد آن مترمربع بر ثانیه S/m می باشد اما در سیستم cgs واحد سانتی استوک پذیرفته تر است :

۱ cetistoke (cSt) = 1 mm/s

سانتی استوک واحدی است که بیشتر توسط تهیه کنندگان ومصرف کنندگان روانکار بیان می شود .

در عمل ، تفاوت بین لزجتهای سینماتیکی و دینامیکی برای روغنهای روانکاری اهمیت چندانی ندارد زیرا چگالی روغنها در دمای کار بیشتر بین ۸/۰ و ۲/۱ می باشد اما برای بعضی روغنهای ترکیبی فلوئوردار با چگالیهای بالا و نیز برای گازها این اختلاف می تواند مهم باشد .

در دمای کار ، لزجتهای بیشتر روغنهای روانکاری بین ۱۰ تا حدود cSt 600 می باشد که بطور متوسط عدد آن حدود cSt 90 می باشد لزجتهای کمتر بیشتر برای یاتاقانها به کار می رود تا برای چرخدنده ها مانند مواقعی که میزان بارها پایین و سرعتها زیادند یا سیستم کاملا ً بسته می باشد برعکس لزجتهای بالاتر برای چرخدنده ها و محلهایی انتخاب می شوند که سرعتها پایین و بارها زیادند یا سیستم ، کاملا ً تمیز است برخی محدوده های متداول لزجت چند نوع روانکار در دمای کار در جدول (۱-۱) آمده است .

تغییرات لزجت روغن بر حسب دما ، در بعضی سیستمها بسیار با اهمیت است مثل

سیستمی که در آن ، دمای کارکرد در محدوده وسیعی تغییر کند یا با دماهای مرجع بیان شده برای لزجت روغن متفاوت باشد .

روانکار حدود لزجت (سانتی استوک )
روغنهای ابزار دقیق و ساعتهای دیواری ۵-۲۰
روغنهای موتور ۱۰-۵۰
روغنهای رولربرینگ ۱۰-۳۰۰
روغنهای یاتاق ساده ۲۰-۱۵۰۰
روغنهای چرخدنده با سرعت متوسط ۵۰-۱۵۰
روغنهای چرخدنده هیپوئید ۵۰-۶۰۰
روغنهای چرخدنده حلزونی ۲۰۰-۱۰۰۰

لزجت هر مایع ، با افزایش دما کاهش می یابد اما نرخ کاهش از یک سیال تا سیال دیگر می تواند به طور قابل ملاحظه ای متفاوت باشد شکل (۴-۱) تغییر لزجت بر حسب دما را برای

                 جدول (۱-۱) محدوده لزجت برای موارد معمول مصرف

چند نوع روغن روانکاری نمایش می دهد نمایش ترسیمی از این نوع ، مفیدترین راه برای ارائه این اطلاعات می باشد آنچه بیشتر مرسوم است بیان شاخص لزجت (۳۳) (VI) می باشد .

شاخص لزجت ، معرف رابطه دما – لزجت برای یک روغن بر روی یک مقیاس اختیاری و در قیاس با دو روغن استاندارد می باشد یکی از این روغنهای استاندارد ، شاخص لزجت صفر دارد که بیانگر سریعترین تغییرات لزجت با دمایی است که معمولا ً برای روغنهای معدنی یافت می شود دومین روغن استاندارد ، شاخص لزجت صد دارد که که مبین کمترین تغییر لزجت با دمایی می باشد که برای روغنهای معدنی بدون افزودنیهای مناسب یافت می شود .

معادله محاسبه شاخص لزجت برای یک نمونه روغن به شکل زیر است :

VI =

که در آن :

U = لزجت روغن نمونه در دمای C40 بر حسب سانتی استوک است .

L = لزجت روغنی با شاخص لزجت صفر در C40 که لزجتش در C100 مشابه لزجت نمونه آزمایشی است و بر حسب سانتی استوک محاسبه می شود .

H = لزجت روغنی با شاخص لزجت ۱۰۰ در C40 که لزجت آن در C100 مثل لزجت روغن تحت آزمایش است .

جدول (۲-۱) جدول ساده ۱۹۷۷ درجه بندی های روغن SAE

لزجت در c100(سانتی استوک ) بیشینه لزجت در c-18 ،(سانتی پویز) شماره سریال SAE
بیشینه کمینه
روغنها ی موتور

<9.3

<12.5

<16.3

<21.9

۳٫۸

۴٫۱

۵٫۶

۵٫۶

۹٫۳

۱۲٫۵

۱۶٫۳

۱۲۵۰

۲۵۰۰

۱۰۰۰۰

۵ W

۱۰ W

۲۰ W

۲۰

۳۰

۴۰

۵۰

روغنهای چرخدنده

<25

<43

۱۴

۲۵

۴۳

۳۲۵۰

۲۱۶۰۰

۷۵

۸۰

۹۰

۱۴۰

۲۵۰

: روغنهای درجه بندی ۲۰W ، که بیشینه لزجت آنها ۵۰۰۰( سانتی پویز) باشد را با شماره ۱۵W نیز نشان می دهند .

بعضی روغنهای ترکیبی می توانند طبق تعریف بالا ، شاخصهای لزجت بیش از ۱۵۰ داشته باشند اما کاربرد این تعریف با چنین مقادیر بالایی مورد تردید می باشد .

شاخص لزجت یک روغن را می توان با حل کردن مقداری (گاهی تا ۲۰% ) از یک نوع پلمیر مناسب افزایش داد که به آن اصلاح کننده شاخص لزجت (۳۴) گویند .

مقیاس درجه بندی لزجت SAE که بطور وسیعی کاربرد دارد در جدول (۲-۱) بیان شده است یک روغن می تواند بیش از یک درجه بندی (۳۵ ) داشته باشد یک روغن معدنی با شاخص لزجت بالا می تواند هم معیار ۲۰W و هم معیار ۳۰ را داشته باشد و بر این اساس آن را روغن چند درجه ( ۳۶) ۲۰W/30 می نامند برای اطمینان بیشتر یک روغن با VI اصلاح شده می تواند معیارهای ۲۰W و ۵۰ را داشته باشد و بنابراین یک روغن چنددرجه ۲۰W/50 نامیده می شود .

توجه داشته باشید که اندازه گیریهای لزجت ، برای ایجاد درجه بندی SAE در نرخ برش پایین انجام شده است در نرخ برش بالا ، در یک یاتاقان ، تأثیر پلیمر ممکن است ناپدید شود یک روغن ۲۰W/50 در نرخ برش خیلی بالا ممکن است در عمل مانند یک روغن رقیقتر از ۲۰W یا ۱۵W یا حتی ۱۰W عمل نماید در عمل این موضوع خیلی مهم نیست زیرا در یک یاتاقان با سرعت بالا ، هنوز هم لزجت ، ضخامت فیلم روغنی کافی و مناسبی را ایجاد می کند .

از لحاظ تئوری ، شاخص لزجت فقط در جایی اهمیت می یابد که تغییرات دمای قابل توجهی اتفاق بیفتد در حقیقت در تولید یک روانکار با کیفیت عالی ، تمایل به استفاده از روغنهای با شاخص لزجت بالا وجود دارد در نتیجه شاخص لزجت بالا ، معمولا ً معیاری برای کیفیت روانکار قلمداد می شود حتی در جایی که شاخص لزجت کم اهمیت یا کوچک است .

قبل از آنکه بحث لزجت روانکار را رها کنیم بد نیست به بعضی ازاستانداردهای منسوخ شده لزجت اشاره ای داشته باشیم مثل :

لزجت سیبولت (۳۷ ) SUS در آمریکای شمالی ، لزجت ردوود (۳۸ ) در انگلستان و لزجت انگلر (۳۹ ) در قاره اروپا . تمام این سه واحد کارایی عملی کمی دارند ولی به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند تلاشهای طاقت فرسایی از سوی سازمانهای استاندارد انجام شده تا طی سالیان متمادی این واحدها با لزجت سینماتیکی جایگزین شوند .

۵-۱ روانکاری مرزی (۴۰ )

هر جا در بین سطوح لغزان (۴۱ ) ، تماس جامد – جامد قابل توجه باشد روانکاری مرزی اهمیت می یابد برای درک روانکاری مرزی ابتدا در نظر بگیرید وقتی دو سطح فلزی بدون حضور روانکار بر روی یکدیگر بلغزند چه اتفاقی می افتد .

در بدترین حالت ، هر گاه سطوح فلزی با فیلمی از اکسید یا هر ماده خارجی آغشته نباشند بین سطوح ، تمایلی برای چسبیدن به یکدیگر بوجود می آید این تمایل ، بین برخی فلزات بسیار قوی و بین برخی دیگر ضعیف تراست چند راهنمایی مختصر برای فلزات متداول درادامه ارائه می شود :

  • فلزات یکسان ، در تماس ، تمایل شدیدی برای چسبیدن به یکدیگر دارند .
  • فلزات نرمتر ، تمایل بیشتری نسبت به فلزات سخت تر برای چسبیدن به یکدیگر دارند
  • المانهای آلیاژی غیرفلزی تمایل به کاهش چسبندگی دارند ( مثل کربن در چدن )
  • آهن و آلیاژهای آن ، تمایل کمی برای چسبیدن به سرب ، نقره، قلع ، کادمیم و مس و تمایل زیادی برای چسبیدن به آلومینیوم ، روی ، تیتانیوم و نیکل دارند .

سطوح فلزات واقعی ، معمولا ً آلودیگیهایی دارند و این آلودگیها بخصوص از فیلمهای اکسیدهمان فلز تشکیل شده است این فیلمهای آلوده معمولا ً از چسبندگی می کاهند و بنابراین اصطکاک و ساییدگی را کم می کنند غیر از تیتانیوم ، فیلمهای اکسید فلزات دیگر ، روانکارهای خوبی هستند.

بنابراین اصطکاک و ساییدگی را معمولا ً می توان با تولید عمدی فیلمهای آلاینده مناسب بر روی سطوح فلزی کاهش داد جایی که هیچ روانکار سیالی موجود نباشد فرآیند را نوعی روانکاری خشک یا جامد می گویند هر گاه فرایند شکل دهی فیلم در یک روانکار مایع اتفاق بیفتد آن را روانکاری مرزی گویند .

فیلمهای روانکاری مرزی به طرق مختلفی قابل ایجادند این راهها از نظر پیچیدگی فرآیند ساخت فیلم و نیز ثمربخش بودن فیلمهای ساخته شده با هم تفاوت دارند معمولی ترین فرآیند ساخت فیلم ، جذب سطحی می باشد که در آن به دلیل جذب فیزیکی خالص ، فیلمی با ضخامت یک یا چند مولکول بر روی سطح جامد ایجاد می شود اگر فیلمهای ایجاد شده به اندازه کافی ضخیم باشند در کاهش اصطکاک و ساییدگی مؤثرند . شکل (۵-۱) به طریق نموداری بیانگر این مطلب است که جذب یک زنجیره طولانی از مولکولهای الکل ، فیلم ضخیمی بر روی سطح فلز ایجاد می کند حتی اگر ضخامت فیلم فقط به اندازه یک مولکول 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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت سوم

روغنهای معدنی ، بیشتر شامل مقداری از ترکیبهای طبیعی می باشد که فیلمهای جذب سطحی (۴۲) مفیدی را می سازند این ترکیبها شامل هیدروکربنهای اشباع نشده ( اولفینها) و مواد غیر هیدروکربنی شامل اکسیژن ، نیتروژن یا اتمهای گوگرد (مانند آسفالت ) می باشند روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی نیز فیلمهای جذب سطحی قوی تولید می نمایند و برای رسیدن به مقاصد فوق ، در مقیاس کم به روغنهای معدنی اضافه می شوند دیگر افزودنیهای مرزی ملایم ، شامل زنجیره های طولانی الکلها مثل الکل لاریل و استرها مثل اتیل استریت یا اتیل اولیت می باشند .

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

فیلمهای مرزی جذب سطحی به روشهای مکانیکی یا با افزایش دما به راحتی جا به جا می شوند یک فیلم مقاومتر ، با روشهای جذب شیمیایی تولید می شود در این روشها ، واکنش ملایمی بین سطح فلز و یک ترکیب مناسب رخ می دهد ترکیبهای جذب کننده شیمیایی معمول ، شامل اسیدهای الیفتیک ( چرب ( ۴۳) ) مانند اسیدهای اولیک و استریک می باشند یک فیلم جذب شیمیایی به صورت نموداری در شکل (۶-۱) آمده است .

حتی فیلمهای مقاومتر را می توان از طریق واکنش با سطح فلز ایجاد کرد ترکیبهای واکنش دهنده ، معمولا ً شامل گوگرد ، فسفر ، یا کلر می باشند و در نهایت فیلمهای فلزی فسفیدی ، سولفیدی یا کلریدی روی سطوح لغزان تولید می کنند این افزودنیهای واکنش دهنده را به نام افزودنیهای پر فشار (۴۴ ) EP می شناسند .

واکنشهای تولید فیلمهای سطحی از طریق افزودنیهای روانکار مرزی پیشرفته ممکن است بسیار پیچیده باشد یک افزودنی ساده مثل تریکسیلیل فسفات ممکن است ابتدا روی سطح فلز جذب سطحی شود و سپس واکنشی را برای تولید یک فیلم جذبی شیمیایی از فسفات ارگانومتالیک انجام دهد و در نهایت تحت لغزشها و حرارت شدید برای تولید فسفات یا فسفید فلزی واکنش انجام دهد .

تمامی ترکیبهای روانکاری مرزی ، دارای برخی ضررها نیز هستند . به عنوان یک قاعده کلی ، وقتی باید از آنها استفاده کرد که شرایط کار ایجاب کند به طور معمول ترکیبهای جذب شده ، کمترین اثرهای جانبی را دارند این ترکیبها نسبت به روغنهایی با مبنای معدنی ، برای اکسید شدن آماده تر و در نتیجه برای ساخت ترکیبهای اسیدی خورنده و صمفهای حل نشدنی یا موادی مثل لاک الکل تمایل بیشتری دارند اما این تأثیرات خیلی جدی نیستند و هر جا شرایط لغزش خیلی سخت و مشکل نباشد مثل سیالات هیدرولیک (۴۵ ) یا روغنهای توربین افزودنیهای ضد سایش معمولی در مقدار کم ولی به فور بکار می روند .

افزودنیهای جذبی – شیمیایی قویتر مثل اسیدهای چرب ، فسفاتهای آلی و تیوفسفاتها ، واکنش دهنده های نسبتا ً بهتری هستند کاربرد آنها در روغنهای موتور و روغنهای چرخدنده است در واقع ، ترکیبهای کلر دار (۴۶ ) و الفینهای سولفوردار فعال (۴۷ ) مواد خورنده کنترل شده ای هستند که در شرایط لغزش بغرنج بکار می روند مثل شرایط حاکم بر جعبه دنده های هیپوئید و فرآیندهای فلزکاری ( ۴۸)

روانکاری مرزی ، فرآیند بسیار پیچیده ای است صرف نظر از روشهای مستقیم ایجاد فیلم که قبلا ً شرح داده شد اثرات دیگری نیز سهم مهمی در روانکاری مرزی دارند و عبارتند از:

  • اثر ربیندر (۴۹ ) : حضور مولکولهای سطحی فعال (۵۰ ) در مجاورت یک سطح فلزی ، تنش تسلیم را کاهش می دهد از آنجا که بسیاری از روانکارهای مرزی کما بیش از لحاظ سطحی فعال اند انتظار می رود که تنشهای ناشی از چسبندگی بین زبریهای سطوح را کاهش دهند .
  • افزایش لزجت در مجاورت یک سطح فلزی : یک تأثیر بحث انگیز است اما به نظر می رسد که عمل متقابل بین مولکولهای جذب شده و روغن آزادمحیط می تواند باعث ضخیم شدن گریس مانند یا به تله افتادن مولکولهای روغن در مجاورت سطح شود .
  • تأثیرات میکروالاستوهیدرودینامیک : درگیری بین زبریهای دو سطح که در مایع نسبت به هم حرکت می کنند شبیه درگیری دنده های چرخدنده می باشد در نتیجه انتظار می رود این کار باعث ایجاد روانکاری الاستوهیدرودینامیک در مقیاس میکروسکوپی شود افزایش لزجت روانکار و تغییر شکل الاستیک زبریهای سطوح، هر دو تمایل به کاهش اصطحکاک و ساییدگی دارند اگر اثر ربیندر هم حضور داشته باشد جریان پلاستیک زبریها نیز کم کم حاصل می شود واژه روانکاری میکرورئودینامیک (۵۱ ) برای توصیف این فرآیند پیچیده به کار می رود .
  • گرمایش :حتی در لغزشی با روانکاری مطلوب ، در اثر درگیری زبریهای سطوح تأثیرات گذاری حرارتی وجود دارد که کاهش مدولها و تنش تسلیم در درگیری زبریها را باعث می شود .

بطور کلی ، روانکاری مرزی به خوبی مشخص وتعریف شده نیست اما اهمیت تأثیرات مفید آن را به سادگی در کاهش اصطکاک ، ساییدگی و گریپاژ که بوسیله روانکارهای مایع مناسب در لغزشهای آهسته فلزات بدست می آیند می توان تشخیص داد .

۶-۱ مشکلات فساد

از نظر تئوری اگر لزجت مناسب و خواص مرزی مناسب انتخاب شوند مقصود از روانکاری حاصل می شود د رعمل مشکل دیگری – ” فساد روغنها ” – وجود دارد بسیاری از روشهای تکنولوژیکی روانکاری با روغن و افزودنیهای آن به جبران یا کاهش فساد روغنها مربوط می شود .

سه نوع مهم فساد عبارتند از : اکسیداسیون ، تجزیه حرارتی (۵۲ ) و آلودگی یک اثر درازمدت نیز وجود دارد و آن واکنش با سایر مواد درون سیستم است که در قالب عبارت سازگاری بیان می شود اکسیداسیون ، مهمترین فرایند فساد در روغنها می باشد چرا که در یک دوره طولانی ، حتی در دمای هوای معمولی هم تقریبا ً همه روغنها تا حدی اکسید می شوند .

روغنهای با منشأ نفتی که با روشهای تصفیه ملایم (۵۳ ) به دست می آیند در دمای بالای C120 اکسید می شوند و ترکیبهای اسیدی ، گل (۵۴ ) و لاک الکل (۵۵ ) تولیدمی کنند میزان جذب کلی اکسیژن بالا نیست بنابراین امکان دارد که ترکیبهای پیرو مثل آروماتیکها و مواد آسفالتی با هم واکنش انجام دهند حاصل آن عملکردی شبیه مواد ضد اکسیداسیون برای هیدروکربنهای پارافینی ( ۵۶) است این چنین تصفیه ای روغنهایی بوجود می آورد که نیاز چندانی به افزودن آنتی اکسیدانها (۵۷ ) ندارند .

هر چه تصفیه یا هیدروژناسیون بهتر باشد روغن پارافینی بهتری ایجاد می شود که اکسیژن را راحت تر جذب می کند ولی محصولات اکسیدی مضری بوجود نمی آورد نکته مهمتر اینکه ، مقاومت در برابر اکسیدشدن این روغنها – که منشأ نفتی دارند و بخوبی تصفیه شده اند – به طور معمول با افزودن مواد ضد اکسیداسیون مناسب به شکل قابل ملاحظه ای بهبود می یابد .

پیشرفته ترین روغنهای با منشأ نفتی ، به طور کامل تصفیه می شوند تا محصولاتی تولید کنند که در محدوده وسیعی از دماها قابل استفاده باشند بنابراین آنتی اکسیدانها جزء مهمی از فرمول بیشتر روانکارهای روغنی – معدنی (۵۸ ) پیشرفته می باشند .

آنتی اکسیدانهایی که به طور معمول بکار می روند عبارتند از :آمینها (۵۹ ) ، فنلهای تأخیری (۶۰ ) ، فسفیتهای آلی و ترکیبها ارگانومتالیک (۶۱) یکی از افزودنیهای مهم ، دی تیوفسفات دی اتیل روی می باشد که آنتی اکسید بسیار مؤثری است و خواص مفیدی از قبیل روانکاری مرزی و ضد خوردگی است .

اگر اکسیژن وجود نداشته باشد روانکارها را می توان در دماهای بسیار بالاتری بدون پاره شدن فیلم آنها بکار برد به بیان دیگر پایداری حرارتی آنها بیشتر از پایداری آنها در برابر اکسید شدنشان می باشد این اثر را برای روغنهای معدنی می توان در جدول(۳-۱) ملاحظه نمود برای جلوگیری از تماس روغن با اکسیژن ، باید سیستم را در برابر ورود هوا آب بندی نمود یا آن را با گاز بی اثری (۶۲ ) همچون نیتروژن پاک کرد برخی سیستمهای هیدرولیکی خاص و بحرانی مانند آنچه در هواپیماهای سریع وجود دارد بر این اساس عمل می کنند

جدول (۳-۱) محدوده دما بر حسب درجه سیلیوس به عنوان تابعی از عمر مورد نیاز برای روغنهای معدنی

عمر (h) شرایط روغن
۱۰ ۱۰ ۱۰ ۱۰ ۱
۲۹۰-۳۱۰ ۳۲۰-۳۴۰ ۳۵۵-۳۷۵ ۳۸۵-۴۰۵ ۴۱۵-۴۳۵ حد پایداری حرارتی ؛ در حضور مقدار ناکافی از اکسیژن
۹۰-۲۹۰ ۱۵۵-۳۲۰ ۱۴۰-۳۵۵ ۱۷۰-۳۸۵ ۱۹۰-۴۱۵ شرایط حدی وابسته به مقدار اکسیژن در حضور یا عدم حضور کاتالیست
۸۰-۹۰ ۱۰۰-۱۱۵ ۱۲۵-۱۴۰ ۱۵۵-۱۷۰ ۱۷۵-۱۹۰ شرایط حدی تحت تأثیر اکسید شدن در حالیکه تأمین اکسیژن نامحدود است برای روغنهای شامل آنتی اکسیدان
۳۵-۵۰ ۶۵-۸۰ ۹۵-۱۱۰ ۱۳۰-۱۴۰ ۱۵۵-۱۶۵ شرایط حدی تحت تأثیر اکسید شدن در حالیکه تأمین اکسیژن نامحدود است برای روغنهای بدون آنتی اکسیدان
-۶۵ to 0 -۶۵ to 0 -۶۵ to 0 -۶۵ to 0 -۶۵ to 0 شرایط حدی دمای پایینتر تحت تأثیر نقطه ریزش که با لزجت ، طرز کاربرد روغن و افزودنیهای دیگر و منشأر وغن تغییر می کند

SOURCE ; REF[1-2]

 

در سیستمهای خلاء مطلق (۶۳ ) مثل فضاپیماها یا میکروسکوپهای الکترونی ( ۶۴) ، هیچ تماس مستقیمی با اکسیژن وجود ندارد در سیستمهای با خلاء مطلق ، افزایش دما می تواند بخار شدن روغن را در پی داشته در نتیتجه از پایداری حرارتی بالا برخوردار نخواهد بود به این دلیل پایداری در برابر اکسیداسیون به طور معمول مهمتر از پایداری حرارتی است .

سازگاری (۶۵ ) روغنهای روانکاری با دیگر مواد سیستم مطلب پیچیده ای است و جدول (۴-۱) فهرستی از مسائل مهم در این رابطه و راه حلهای آنها را ارائه نموده است مشکلات سازگاری ، در مورد روانکارهای ترکیبی ، پیچیده تر می شود این موضوع در قسمت بعد شرح داده خواهد شد .

جدول (۴-۱) مثالهایی از مشکلات سازگاری و راه حلهای ممکن

مشکل راه حل
– اثر تخریبی روغنهای معدنی بر لاستیک طبیعی

۲- اثر تخریبی روغنهای ترکیبی بر لاستیکهای طبیعی ، نیتربل یا بقیه لاستیکها

۳- اثر تخریبی روغنهای ترکیبی روی پلاستیک با رنگ

 

۴- خوردگی ناشی از آبی که حل نشده است

۵- خوردگی ناشی از کاهش کیفیت محصولات اسیدی

 

۶- خوردگی ناشی از افزودنیهای آلیاژ مس یا فولاد نرم

۷ – خوردگی ناشی از روغنهای ترکیبی

تبدیل به لاستیک نیتریل یا نئوپرن

 

تبدیل به لاستیک مناسب برای روغن خاص مثل ویتون ، بوتیل پخته شده در رزین یا EPR

تبدیل به پلاستیکهای مقاوم مثل PTFE ، پلی مید ، پلی سولفون ، یا سولفید پلی فنیل

استفاده از افزودنیهای ضدزنگ مثل سولفوناتها

استفاده از مواد ضد خوردگی مثل ZDDP   با افزایش آنتی اکسیدان برای کاهش افت کیفیت

استفاده کمتر از افزودنیهای قوی EP یا تبدیل به فلزات ضد خوردگی

تبدیل به فلزات مقاومتر یا روکش کاری

۷-۱ انتخاب نوع روغن

تاکنون بیشتر مطالب این بخش مرتبط با روغنهای معدنی بوده است در ۱۵۰ سال گذشته در دسترس بودن ، عملکردخوب ، تنوع و ارزانی روغنهای معدنی آنها را اولین انتخاب برای بیشتر کاربردها قرار داده است هم اکنون نیز بیش از ۹۰% کاربرد روانکارها را شامل می شوند اما بسیاری از مایعات دیگر نیز به عنوان روانکار ، با موفقیت بکار برده شده اند که قابلیت آنها در ساخت ترکیبهای خاص ، آنها را به عنوان بهترین انتخاب معرفی نموده است

جدول (۵-۱) مهمترین انواع روغنهای روانکاری را به همراه مزیتها و معایب آنها در قیاس با روغنهای معدنی نمایش می دهد روغنهای طبیعی ، شامل گستره وسیعی از ترکیبهای با منشأ نباتی و حیوانی (۶۶ ) می باشند که بیشتر استرهای آلی را در بر می گیرند آنها همگی اصطکاک کمتر و خواص روانکاری مرزی بهتری نسبت به روغنهای معدنی دارند اما پایداری در برابر حرارت و اکسید شدن آنها کمتراست قبل از آنکه روغنهای معدنی در سطح وسیعی در دسترس قرار گیرند روغنهای طبیعی و چربیها پرکاربردترین روانکارها بودند و هنوز هم چند نوع از آنها به طور وسیعی بکار می روند زیرا همانطور که در جدول (۶-۱) بیان شد برخی خواصشان آنها را برای کاربردهای ویژه مناسب نموده است .

جدول (۵-۱) مزیتها و عیبهای روغنهای غیرمعدنی اصلی

نوع روغن مقایسه با روغنهای معدنی
عیبها            مزیتها
۱- روغن نباتی به سرعت تجزیه و فاسد می شود در نتیجه لزجت زیاد ، مواد گل مانند و مایعات از خود بر جای می گذارد روانکاری مرزی خوب ؛ باعث سخت کردن سطح فولاد در فلز کاری نمی شود .
۲- دی استرها ، استرهای تأخیری اثر تخریبی بر روی لاستیکها و پلاستیکها پایداری حرارتی بیشتر ، شاخص لزجت بالا
۳- پلی گلیکول دمای بیشینه کم قابلیت ترکیب با آب ، تجزیه شدن بدون ایجاد محصولات جامد کم کیفیت
۴- سیلیکونها روانکاری مرزی ناچیز برای حرکت فولاد روی فولاد پایداری حرارتی بالا، مقاومت در برابر مواد شیمیایی
۵- استرفسفات اثر تخریبی بر روی لاستیکها و پلاستیکها پایداری حرارتی ناچیز مقاومت در برابر آتش ، روانکاری مرزی بسیار مناسب
۶- دی فنیلهای کلردار شاخص لزجت ناچیز، اثرتخریبی بر پلاستیکها و آلیاژهای مس مقاومت در برابر آتش ، پایداری شیمیایی روانکاری مرکزی
۷- فلوئوروکربن هزینه بالا ، شاخص لزجت ناچیز پایداری حرارتی و شیمیایی عالی

دی استرها اولین روغنهای روانکاری ترکیبی بودند که در سطح وسیع به کار برده شدند پایداری بالای آنها در برابر حرارت و اکسیداسیون آنها را برای روانکاری توربینهای گازی در قیاس با روغنهای معدنی در موقعیت مناسب تری قرار دارد از حدود سا ل ۱۹۶۰ از دی استرها در روانکاری موتورهای جت هواپیما در بیشتر نقاط دنیا استفاده شده است برای شرایط خاصی مثل موتورهای مافوق صوت (۶۷ ) ، روانکارهای استری پیچیده تر مانند فنلهای تأخیری وتری استرها بوجود آمدند .

جدول (۶-۱) بعضی از کاربردهای روغنهای طبیعی و چربیها

نوع روغن کاربردها
۱- روغن تخم کلم الف) برای کاهش اصطحکاک در یاتاقانهای ساده و وقتی ضخامت فیلم روغن با افزودن ۵% تا ۱۰% به روغن معدنی هم کافی نباشد.

ب) در فلزکاری برای ایجاد اصطحکاک کم و خواص EP ناچیز بدون آلودگی یا سخت کردن سطحی

پ) به عنوان روانکار در ریخته گری پیوسته بکار می رود .

۲- روغن کرچک الف ) به عنوان سیال هیدرولیک کم لزجت برای سازگاری با لاستیک طبیعی

ب) برای تأمین نیروی پسای لزجی کم و روانکاری مرزی خوب در موتور ، ماشینهای مسابقه ای و موتور هواپیماهای جدید

۳- پیه آب کرده الف ) برای اصطحکاک کم در فرآیند فلزکاری
۴- روغن سرنهنگ الف ) برای روانکاری مرزی تصفیه نشده در برش فلزات ، بخصوص به شکل گوگرددار آن هم اکنون به خاطر قوانین حفاظتی از نهنگها ، این روغن از رده خارج شده است

استرهای فسفات (۶۸ ) و دی فنیلهای کلردار (۶۹ ) ، قابلیت اشتعال (۷۰ ) پایینی دارند و هرگاه شرایط بحرانی خطر آتش وجود داشته باشد مانند هوانوردی و استخراج ذغال سنگ ، می توان از آنها استفاده کرد خواص کلی آنها حد وسط (۷۱ ) است اما هر جا مقاومت در برابر آتش مهم باشد به اندازه کافی خوب ومناسب اند .

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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت چهارم

سایر سیالات ترکیبی ، مانند سیلیکونها ، سیلیکونهای کلردار ، سیلیکونهای فلوئوردار ، هیدروکربنهای فلوئوردار و پلی فنیل اترها (۷۲ ) به خاطر پایداری حرارتی بالایشان در مقادیر کم بکار می روند اما همگی آنها روانکارهای نامرغوب اند و در مقایسه با روغنهای معدنی گران نیز می باشند .

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

جدول (۷-۱) بعضی از روانکاری های آبدار

نوع روغن کاربردها
۱- امولوسیون معکوس (آب در روغن معدنی ) قابل کاربرد به عنوان سیالات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش مثلا ً معادن زغال سنگ ، خواص روانکاری خوب
۲- امولسیون رقیق (۵% روغن معدنی در آب ) قابل کاربرد به عنوان مواد ضد آتش و ارزان هنگامی که روانکاری خیلی خوب لازم نباشد (مثلا ً در جرثقالهای سقفی در معدن زغال سنگ )
۳- روغنهای محلول (حدود ۱% روغن در آب ) قابل کاربرد در برش و سنگ زنی ، بخاطر خنک کنندگی خوب
۴- محلول آب ، پلی گلیکول قابل کاربرد به عنوان مقاوم در برابر آتش ، هنگامی که نیاز به افزایش لزجت و تولید محصولات جامد کم کیفیت باشد
۵- مبردهای “ترکیبی “(محلولی از افزودنیهای مرزی در آب ) قابل کاربرد به عنوان خنک کننده عالی و پایدار در برش فلزات

 

جدول (۸-۱) انتخاب نوع روغن برای ویژگیهای خالص

خواص موردنیاز انتخاب نوع روغن
۱- محدوده گسترده ای از لزجت روغن معدنی ، سیلیکون ، پلی گلیکول
۲- روانکاری مرزی خوب روغنهای طبیعی یا چربیها ، روغن معدنی با افزودنیهای مناسب ، استرها ، استر فسفات
۳- عمر طولانی روغن معدنی ، سیلیکون ، فلوئوروکربن ، استر ، اترهای پلی فنیل
۴- پایداری حرارتی زیاد اترهای پلی فنیل ، فلوئوکربن ، سیلیکون ، استر
۵- مقاومت در برابر آتش امولسینها ، فلوئوکربن ، فلوئوروسیکیلون بی فنیل کلردار، استرفسفات
۶- ارزانی امولسیونها ، روغن معدنی

 

چندین نوع سیال آبدار (۷۳ ) وجود دارند که در مقادیر زیاد به عنوان روانکار بکار می روند و در جدول (۷-۱) ارائه شده اند آنها را به طور معمول برای تأمین مقاومت در برابر آتش سوزی یا خنک کاری بهتر و بیشتر بکار می برند .

 

جدول (۹-۱) حدود دما بر حسب درجه سلیوس به عنوان تابعی از عمر موردنیاز برای تعدادی از روغنهای ترکیبی

عمر (h) نام روانکار ، نوع محدودیت
۱۰ ۱۰ ۱۰ ۱۰ ۱
۴۲۵ ۴۵۵ ۴۹۰ ۵۲۰ ۵۴۵ پلی فنیل اترها : محدودیت پایداری حرارتی .
۲۶۰ ۲۸۰ ۳۰۵ ۳۳۰ ۳۵۰ پلی فنیل اترها : محدودیت اکسیداسیون
۲۰۰-۲۳۰ ۲۲۰-۲۴۵ ۲۴۰-۲۶۰ ۲۶۰-۲۷۵ ۲۸۰-۲۹۰ سیلیکونها : محدودیت پایداری حرارتی
۱۷۵-۲۱۰ ۱۸۵-۲۲۰ ۲۰۰-۲۴۰ ۲۱۵-۲۴۵ ۲۲۵-۲۶۰ استرها و سیلیکونها : محدودیت اکسیداسیون
۱۰۰ ۱۱۰ ۱۳۰ ۱۴۵ ۱۶۰ استرهای فسفات ، محدودیت حرارتی و اکسیداسیون
۰ ۰ ۰ ۰ ۰ اترهای پلی فنال : محدودیت نقطه ریزش
-۶۰ -۶۰ -۶۰ -۶۰ -۶۰ سیلیکونها و استرها ، محدودیت نقطه ریزش

SOURCE ; REF [1,2]

روغنهای معدنی را می توان روغنهای نرمال – قراردادی دانست و انواع دیگر فقط وقتی بکار می روند که برخی مزیتهای خاص را نسبت به روغنهای معدنی داشته باشند جدول (۸-۱) انتخاب نوع روغن را بر حسب ویژگیهای خاص مورد نیاز خلاصه نموده است .

تعیین حدود دقیق دماهای بالا برای استفاد از انواع خاص روغن ، کار مشکلی است چرا که دمای حدی ، به عمر مورد نیاز و میزان نزول کیفیت قابل قبول بستگی دارد حتی برای روانکارهای آبدار حد بالای دما ، از ۵۰ تا ۸۵ سانتیگراد ، بسته به عمر مورد نیاز به میزان تهویه و مقدار قابل قبول از دست دادن آب بستگی دارد جدول (۹-۱) حدود دما را برای بعضی از روغنهای ترکیبی خلاصه نموده است حدود نشان داده شده تقریبی هستند .

امکان بروز مشکلات جدی ناسازگاری برای روغنهای روانکاری وجود دارد بخصوص وقتی که روغن با مواد غیر فلزی مثل آب بندهای لاستیکی و لوله های لاستیکی تماس داشته باشد جدول (۱۰-۱) برخی مواد مناسب و نامناسب برای استفاده با روانکارهای مختلف را جمع آوری نموده است .

جدول (۱۰-۱) فهرستی از مواد سازگار و ناسازگار برای روغنهای مختلف

نوع روغن لاستیکها و پلاستیکها
نامناسب مناسب
۱- روغنهای طبیعی لاستیک SBR، پلی اتیلن و پلی پرو پیلن خیلی نرم شده اغلب لاستیکها شامل لاستیکهای طبیعی واغلب پلاستیکها
۲- روغنهای معدنی لاستیک طبیعی ، SBR ، پلاستیکهای نرم شده ، پلی اورتان ها لاستیک نیتریل ، نئوپرن ، ویتون ، EPR ، اغلب پلاستیکهای غیرقابل نرم کردن
۳- استرها لاستیک طبیعی ، SBR، نیتریل ضعیف ، پلی کربلاتها ، پلی اورتان نیتریل ، ویتون ، نایلون ، PSP ، پلی اتر سولفونها
۴- سیلیکونها لاستیک طبیعی ، لاستیک سیلیکون دار پلاستیکهای نرم شده نیتریلها ،ویتون ، نایلونها ، PSP
۵- استرفسفات بیشتر لاستیکهای دیگر ، تعداد زیادی از پلاستیکها لاستیک بوتیل پخته شده در رزین ،EPR PPS

۸-۱ گریسهای روانکاری

گریسهای روانکاری را نباید روغنهایی با لزجت خیلی زیاد دانست آنها معمولا ً از روغنهایی با لزجت بسیار کم تشکیل شده اند که به وسیله ذره های پراکنده جامدی به نام ” غلیط کننده ها (۷۴ ) تغلیظ شده اند تأثیر غلیظ کننده ها ، ایجاد یک ساختار نیمه صلب می باشد که پراکندگی ذرات غلیظ کننده در آن ، به وسیله شارژهای الکتریکی به صورت یکنواخت در آمده است فاز مایع با ترکیبی از شارژهای الکتریکی مخالف و ابزارهای مکانیکی (۷۵ ) به دقت حفظ می شود در نتیجه تمام گریس ، کمابیش به شکل یک جامد نرم عمل می کند و فقط روغن تمایل کمی برای خروج از درون گریس دارد .

گریسها را معمولا ً با هر نوع روغن روانکاری می توان ساخت اما در عمل ، بیشتر آنها را از روغنهای معدنی تهیه می کنند و معدودی از روغنهای مبنا نیز اهمیت کمی دارند دی استرها به منظور تهیه گریسهایی برای استفاده در دماهای بالاتر و پایین تر از روغنهای معدنی بکار می روند سیلیکونها برای دماهای از این هم بالاتر بکار می روند کربنهای فلوئوردار برای دماهای بسیار بالاتر استفاده می شوند هر دو نوع این روغنها را به علت خنثی بودن از لحاظ شیمیایی نیز استفاده می کنند ولی به طور کلی مقدار استفاده از آنها کم است استرهای فسفات دار ، برای مقاومت در برابر آتش استفاده می شوند روغنهای نباتی برای سازگاری با مواد غذای (۷۶ ) کاربرد دارند ولی باز هم به مقدار کم .

پرکاربردترین “غلیظ کننده های معمول ” صابونها می باشند که عبارتند از : نمک اسیدهای آلی همراه با کلسیم ، سدیم ، لیتیم یا آلومینیم ، صابونها شکل ذره های الیافی به خود می گیرند که از بهم پیوستن آنها ، حتی در محلهایی که غلظت صابون کم باشد ، سختی زیادی حاصل می شود .

جدول (۱۱-۱) برخی ترکیبات مورد استفاده در تولید گریس

افزودنیها غلیظ کننده ها روغنهای پایه
آنتی اکسیدانها صابون سدیم روغنهای معدنی
افزودنیهای EP صابون لیتیم سیلیکونها
مواد ضدخوردگی صابون آلومینیوم دی استرها
خنثی کننده های فلزی ترکیبات لیتیم سیلیکونهای کلردار
افزودنیهای چسبناک ترکیبات آلومینیوم فلوئوروکربنها
مواد ضد آب خاک بنتونیت استرهای فسفات
اصلاح کننده ساختار PTFE
ترکیبات رنگ کننده آبی

بسیاری از مواد دیگر مورد استفاده به عنوان ” غلیظ کننده ” گریسها ، تمایل به کروی شدن دارند و می توان آنها را در تراکمهای بالاتری نسبت به مواد صابونی بکار برد تا همان میزان غلظت حاصل شود .

بسیاری از افزودنیهای مورد استفاده در روغنهای روانکاری بر گریسها نیز مؤثرند حتی برخی از آنها مثل روانکارهای جامد ، مانند گرافیت و دی سولفید مولیبدنیوم ، بر گریسها مؤثرترند تا بر روغنها .

جدول (۱۱-۱) ، حاوی برخی از مواد مختلف می باشد که ممکن است در گریسها وجود داشته باشد ترکیبهای قابل دسترس این مواد و خواص متفاوت آنها ، امکان دسترسی به فرمولهای بی شماری از گریسها را فراهم می کنند در عمل ، یک گریس معمولی شامل اجزای زیر است : یک روغن معدنی با ۱۰ درصد از یک غلیظ کننده صابونی ، در حدود ۱ درصد آنتی اکسیدان و مقدار کمی از افزودنیهای دیگر مثل مواد ضد خوردگی ، ضدساییدگی یا عوامل پرفشار و مواد اصلاح کننده ساختار .

مهمترین مشخصه فیزیکی یک گریس ، سختی یا نرمی نسبی آن می باشد که غلظت ( ۷۷) نام دارد با اندازه گیری فاصله بر حسب دهم میلی متر غلظت اندازه گیری می شود که در آن یک مخروط فلزی استاندارد ، تحت باری استاندارد در گریس نفوذ می کند نتیجه این فرآیند را نفوذ( ۷۸) می نامند یکی از طبقه بندیهای پرکاربرد در مورد گریسها ، متعلق به مؤسسه ملی گریسهای روانکاری آمریکا NLGI (79 ) می باشد جدول (۱۲-۱) رابطه بین عدد NLGI و نفوذ را نشان می دهد .

جدول (۱۲-۱) طبقه بندی گریسها بر حسب NLGI

نفوذ عملی در C45 عدد NLGI
۴۴۵-۴۷۵ ۰۰۰
۴۰۰-۴۳۰ ۰۰
۳۵۵-۳۸۵ ۰
۳۱۰-۳۴۰ ۱
۲۶۵-۲۹۵ ۲
۲۲۰-۲۵۰ ۳
۱۷۵-۲۰۵ ۴
۱۳۰-۱۶۰ ۵
۸۳-۱۱۵ ۶

غلظت یک گریس بسته به دما تغییر می کند با افزایش دما افزایش بی قاعده ای در نفوذ ( نرم سازی ) ایجاد می شود سرانجام درجه حرارت به حدی می رسد که گریس از شدت نرمی جاری شده ، از شکل اولیه خود خارج می شود به این نقطه ” نقطه ریزش ” (۸۰ ) می گویند نقطه ریزش معمولا ً بالاترین دمایی است که می توان گریس را در آن دما بکار برد پارامترهای دیگری که این موضوع را تحت الشعاع قرار می دهند عبارتند از :

  • نقطه ریزش در دستگاه استانداردی اندازه گیری می شود که شباهتی به موارد عملی ندارد بنابراین مطابقت این نقطه با نمونه عملی کم است .
  • بعضی از گریسها هیچ نقطه ریزشی ندارند چرا که در آنها ، قبل از شکسته شدن ساختار غلیظ کننده ها ، تجزیه شیمیایی ( ۸۱) رخ می دهد .
  • یک گریس ممکن است در دمایی بالاتر از نقطه ریزش خود به خوبی عمل روانکاری را انجام دهد اگر چه در این حالت بیشتر شبیه به یک روغن عمل می کند تا یک گریس .
  • بعضی از گریسها را می توان تا دمایی بالاتر از نقطه ریزش گرم کرد در حالی که وقتی سرد می شوند دوباره به شکل گریس در می آیند اگر چه این بازیابی جدید گریس بطور محسوسی خواص آن را کاهش می دهد .

در دماهای بالا ، گریسهای همانند روغنهای روانکاری دچار تجزیه های حرارتی یا اکسیدی می شوند بعلاوه همانطور که شرح داده شد ممکن است ساختمان گریس شکسته شود یا مواد غلیظ کننده تجزیه شوند جدول (۱۳-۱) تأثیرات عمومی دما را بر گریسهای روانکاری بیان کرده است .

یک گریس مانند یک سیال کاملا ً غیر نیوتنی رفتار می نماید و خواص لزجتی آن به هنگام تجربه تنشهای برشی در یک خط تغذیه یا یک یاتاقان تغییر می کند گهگاه و بر حسب تصادف ، لزجت با نرخهای کم برش افزایش می یابد اما بطور معمول لزجت با افزایش نرخ برش کاهش می یابد تا در نهایت به لزجت روغن پایه گریس برسد به همین دلیل لزجت روغن پایه بسیار مهم است ، به ویژه اگر گریس ساخته شده از آن ، در سرعتهای بالاتر کار کند .

مکانیزم روانکاری با گریس ، پیچیده تر از روغن است و این موضوع ، به شکل سیستم نیز بستگی دارد قسمتهایی از کل گریس با پخش شدن روی سطوح تماس ، مانند یک روغن دچار برش می شود این قسمت از گریس وظیفه روانکاری را انجام می دهد و با توجه به بارگذاری سرعت و لزجت مؤثر (۸۲ ) ممکن است هر دو نوع روانکاری هیدرودینامیکی و مرزی را انجام دهد .

باقیمانده گریس از قسمتهای متحرک رانده می شود و در پوشهای یاتاقان یا قسمتهای ساکن گیربکس ، تقریبا ً به حالت سکون در می آید به علت طبیعت جامد گریس هیچ گردش یا تبدیلی بین قسمتهای ساکن روانکاری نشده و قسمتهای متحرک روانکاری شده وجود ندارد .

در یک یاتاقان ساده یا جعبه دنده فشرده ، قسمت زیادی از گریس در روی سطوح تماس برش می یابد . در یک رولربیرینگ یا یک جعبه دنده با فضای خالی زیاد ، قسمت کمی از گریس در روی سطح برش می یابد و تمام مقصود از عمل روانکاری تأمین می شود در حالیکه قسمت زیادی غیر فعال می ماند .

اگر یک یاتاقان غلتشی یا جعبه دنده بیش از حد با گریس پر شود میزان اضافه گریس ، امکان خروج از قسمتهای متحرک را ندارد بنابراین بخش اعظمی از گریس ، پیوسته ، بریده و چرخ (۸۳ ) می شود و این امر ، افزایش دمای خود ساخته را باعث می شود و این افزایش دما به گریس و قطعات آسیب جدی می رساند بنابراین مهم است که گریس فضای خالی مناسبی در اختیار داشته باشد در یک بلبرینگ ، این فضای خالی بیش از ۶۰% فضای موجود می باشد .

گریس ساکنی که در یک فرآیند روانکاری سهمی نداشته است دو وظیفه مفید دیگر را انجام می دهد این قسمت از گریس می تواند به عنوان یک آب بند (۸۴ ) مؤثر در برابر گرد وغبار و دیگر مواد آلاینده عمل نماید همچنین مانع از بین رفتن روغن پایه ای شود که گریس از آن درست شده است بعلاوه بخش ساکن گریس می تواند به عنوان منبع ذخیره ای باشد که هر زمان مقدار گریس در حال روانکاری سطوح کاهش یافت این منبع میزان کاهش آن را جبران نماید .

اگر فضای خالی درون سیستم زیاد باشد ، مثل یاتاقانها یا جعبه دنده های بزرگ ، مطلوبتر آن است که از گریس سخت تری استفاده شود تا گریس اضافه درون سیستم ، به داخل قسمتهای متحرک سقوط نکند و چرخ نشود. مزیتها و عیبهای روانکاری با گریسها در جدول (۱۴-۱) خلاصه شده است .

جدول (۱۳-۱) حدود درجه حرارت بر حسب درجه سانتی گراد به عنوان تابعی از عمر مورد نیاز برای گریسها

عمر (h) شرایط روغن
۱۰ ۱۰ ۱۰ ۱۰ ۱
۱۷۵ T0 200 ۲۰۰ TO 225 ۲۲۵ TO 240 ۲۵۵ TO 265 ۲۷۵ TO 285 گریسهای ترکیبی ، محدودیت اکسیداسیون یا حضور اکسیژن نامحدود
۲۵۰ ۲۵۰ ۲۵۰ ۲۵۰ ۲۵۰` گریسهای ترکیبی ، محدودیت نقطه ریزش با غلیظ کننده های غیرآلی
۸۰ T0 200 ۸۰ T0 200 ۸۰ T0 200 ۸۰ T0 200 ۸۰ T0 200 گریسهای روغنی معدنی ، محدودیت بالاتر تحت تأثیر نقطه ریزش ، که به غلیظ کننده بستگی دارد ، اکسیداسیون به مقدراکسیژن موجود بستگی دارد
۸۵ TO 100 ۱۱۰ TO 125 ۱۳۵ TO 150 ۱۶۰ TO 175 ۱۸۵ TO 200 گریسهای معدنی ، محدودیت اکسیداسیون ، با اکسیژن نامحدود
-۵۰ to -10 -۵۰ to -10 -۵۰ to- 10 -۵۰ to- 10 -۵۰ to -10 گریسهای معدنی ، بیشترین محدودیت ناشی از تأثیر گشتاور زیاد
-۷۰ to -80 -۷۰ to -80 -۷۰ to -80 -۷۰ to -80 -۷۰ to -80 گریسهای ترکیبی ، کمترین محدودیت ناشی از تأثیر گشتاور زیاد

 

انتخاب گریس برای یک کاربرد خاص به پنج عامل بستگی دارد : سرعت ، بار ، اندازه ، محدوده دما (۸۵ ) و سیستم تغذیه گریس برای شرایط متوسط سرعت ، بار ، اندازه و بدون سیستم تغذیه (۸۶ ) گریسی با شماره (NLGI2) ، انتخاب مناسبی می باشد چنین گریسی با پایه روغن معدنی را به عنوان گریس چند منظوره (۸۷ ) می شناسند تأثیرات عوامل مختلف در انتخاب نوع گریس را می توان در چند عبارت خلاصه کرد :

  • سرعت :برای سرعتهای بالا، یک گریس سخت تر مثلا ً شماره (NLGI3) باید بکار برده شود البته بجز در یاتاقانهای ساده که گریس شماره (NLGI2) به اندازه کافی سخت خواهد بود برای سرعتهای کمتر ، یک گریس نرمتر مثل گریس شماره ۱ یا ۰ بکار می رود .
  • بار : برای بارهای زیاد مطلوبتر استفاده از افزودنیهای EP یا دی سولفیدمولیبدنیوم می باشد از آنجا که بارهای بیشتر منجر به مصرف قدرت بالاتر و در نتیجه ایجاد دمای بیشتر می شود گریس سخت تری مثل شماره ۳ یا گریسی با پایه ترکیبی انتخاب مناسبی است .
  • اندازه : برای سیستمهای بزرگ ، گریس سخت تری مثل شماره ۳ یا ۴ به کار می رود برای سیستمهای خیلی کوچک ، گریس نرمتری مثلا ً با شماره ۰ یا ۱ مناسب است .
  • محدوده دما : نقطه ریزش باید از بیشینه دمای کار پیش بینی شده بالاتر باشد برای حفظ کار سیستم در دماهای بالاتر روغنی با پایه ترکیبی لازم است برای دماهای بسیار بالا در حدود C230 ، ممکن است یکی از گریسهای گران قیمت فلوئوروکربن ضروری باشد.
  • سیستمهای تغذیه : اگر در درون یک سیستم متمرکز (۸۹ ) نیاز به استفاده از گریس باشد مطلوبتر آن است که گریس شماره یک نرمتر بکار برده شود ( مثلا ً شماره ۰ به جای شماره ۱ یا شماره ۰۰ به جای شماره ۰) به ندرت پیش می آید که یک گریس مخصوص برای سیستم تغذیه متمرکز نامناسب باشد زیرا جدایی رخ می دهد و راهها به وسیله ذره های غلیظ کننده مسدود می شوند البته این مشکل ، هم اکنون کمتر اتفاق می افتد .

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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت پنجم

روانکاری جامد (۹۰ )

هر ماده جامدی که هنگام بین سطوح لغزان بتواند به راحتی و نرمی برش یابد می تواند به عنوان یک روانکار جامد بکارگرفته شود برخی از چندین نوع ماده جامدی که می توانند در این رده قرار گیرند در جدول (۱۵-۱) آورده شده اند .

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

خواص مطلوب دیگری نیز وجود دارند که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود :

  • قابلیت سازگاری با یک یا هر دو سطح یاتاقان ، برای باقی مانده در محل تماس .
  • پایداری شیمیایی ، بالاتر از دمای مورد نظر در محیطهای خاص .
  • مقاومت کافی در برابر ساییدگی
  • سمی نبودن (۹۱ )
  • کاربرد آسان
  • اقتصادی بودن

بسیاری از مواد در دسترس ما بخاطر تأمین هدفهای فوق از رده انتخاب خارج می شوند و در عمل ، تقریبا ً تمام روانکارهای جامد در مهندسی بوسیله سه نوع ماده تهیه می شوند که عبارتند از : گرافیت ، دی سولفید مولیبدنیوم و ” پلی تترافلوئورواتیلن(۹۲ ) PTFE.

روانکارهای جامد را به شکلهای متعددی می توان بکار برد مانند دانه های آزاد پودری (۹۳) ، پودرهای چسبنده (۹۴ ) ، فیلم چسبنده (۹۵ ) ، یا بلوکهای جامد (۹۶ ) . در غالب بلوک جامد ، ماده را بیشتر مواد یاتاقان خشک می نامند نه روانکار جامد .

 

وقتی از گرافیت به عنوان روانکار استفاده شود کریستالها آنچنان موقعیت خود را تعیین می نمایند که لایه ها به حالت موازی با سطوح یاتاقان قرار گیرند آنگاه لایه ها به راحتی روی سطوح یاتاقان به حرکت در می آیند لغزش آسان به گونه ای است که اصطکاک کمی بین آنها ایجاد می شود .

نیروهای برشی کم و در نتیجه اصطکاک پایین ، جزو خواص ذاتی گرافیت نیستند و به شدت در حضور رطوبت یا جذب سطحی دچار دگرگونی می شوند اگر گرافیت در هوای خیلی خشک بکار رود ، لایه های کریستالی نیروهای بین لایه ای زیادی را خواهند داشت و در نتیجه اصطکاک و ساییدگی به میزان زیادی افزایش می یابد .

مهمترین مزیت گرافیت بر دی سولفید مولیبدنیوم و PTFE قابلیت هدایت الکتریکی آن است و به همین دلیل ، تقریبا ً در سراسر جهان در پاک کننده های برقی بکارگرفته می شود ضریب اصطکاک آن از ۰۵/۰ در بارهای زیاد تا ۱۵/۰ در بارهای کم تغییر می نمایند و در هوا این مقدارهای کم حتی تا دمای C500 نیز باقی می مانند .

گرافیت در شکل بلوکی ، یکپارچگی ساختمان بالایی دارد و به طور معمول در شکل ناخالص به عنوان کربن گرافیتی ( ۹۹) بکار می رود درجه کریستالی آن بین ۳۰ تا ۸۰ درصد گرافیت کریستال می باشد خواص ساختمانی و اصطکاکی و میزان ساییدگی آن با درجه گرافیتی و خلوص آن تغییر می کند و تکنولوژی تهیه آن پیچیده است .

گرافیت را به شکل بلوک نیز می توان بکار برد مانند پودر آزاد یا مانند پوششی که از ته نشین شدن ذره ها در یک مایع پدید می آید گرافیت به راحتی به بسیاری از سطوح جامد می چسبد اما معمولا ً میزان چسبندگی آن پایینتر از میزان چسبندگی دی سولفید مولیبدنیوم است .

۲-۹-۱ دی سولفید مولیبدنیوم

دی سولفید مولیبدنیوم نیز قرنهاست که به عنوان یک روانکار جامد شناخته شده سات اما چون در ظاهر شباهتهایی با گرافیت دارد بیشتر با آن اشتباه می شود از حدود سال ۱۹۵۰ کاربرد آن به شدت افزایش یافته است و به خاطر تکنولوژی بکارگیری بالای گرافیت ، هم اکنون بر گرافیت ترجیح داده می شود دی سولفیدمولیبدنیوم در طبیعت به شکل خام وجود دارد .

مهمترین شکل مولیبدنیوم ، مولیبدنیت است که گاهی به مقدار زیاد یافت می شود .

مانند گرافیت دی سولفید مولیبدنیوم ، ماده کریستالی خاکستری تیره با ساختمان لایه ای شبکه ای شش ضلعی می باشد پیوند (۱۰۰ ) در داخل لایه ها بسیار قوی می باشد در حالیکه در بین لایه ها پیوند خیلی ضعیف است بنابراین قابلیت حمل بار عمود بر صفحه های کریستال زیاد است و مقاومت برشی موازی با لایه های کریستال بسیار کم .

برخلاف گرافیت ، دی سولفیدمولیبدنیوم برای کاهش مقاومت داخل صفحه نیاز به جذب رطوبت یا بخارهای دیگر ندارد اصطکاک کم از خواص ذاتی آن است و در خلاء کامل و هوای خشک نیز باقی می ماند .

دی سولفیدمولیبدنیوم در اکسیژن در بالاتر از C350 و در هوای آزاد در بالاتر از C450 شروع به اکسیدشدن می کند اما محصول اصلی این فرآیند اکسید مولیبدیک ( ۱۰۱) می باشد که خود نوعی روانکار مناسب برای دماهای بالاست گفته می شود دی سولفیدمولیبدنیوم در خلاء مطلق تا C1000 پایدار است و به آهستگی تبخیر می شود بنابراین به وفور در صنایع فضایی بکار می رود .

بخوبی به سطوح فلزات و بسیاری از جامدات دیگر می چسبد و با صیقل دادن می تواند پوشش با دوام و پایداری روی سطوح فلزی ایجاد کند ( یک پوشش از دانه های آزاد پودری روی سطوح کشیده می شود تا یک فیلم قوی ، نازک و براق روی آن ایجاد شود ) پودرها را می توان تنها بکار برد یا آنها را در یک مایع حل نمود همچنین به وسیله ایجاد فیلم با نیروی زیاد می توان پوشش پایدار ایجاد کرد که البته این فن آوری گران و تقریبا ً کم کاربرد است .

پوششهای زنجیری کاربرد زیادی دارند که در آنها ، پودر دی سولفیدمولیبدنیوم تقریبا ً در هر ماده چسبنده مؤثر شامل پلیمرها ، رزینهای (۱۰۲ ) طبیعی یا جامدات ریخته گری حضور دارد پوششهای زنجیری نرمتر نیز اگر قبل از کاربرد به خوبی پرداخت شوند عملکرد مناسبی دارند ضریب اصطکاک فیلمهای صیقل یافته بین ۰۲/۰ تا ۱۲/۰ متغیراست برای فیلمهای زنجیری ، اصطکاک به طبیعت چسب و درصد ترکیبهای آن بستگی دارد و بین ۰۲/۰ تا حدود ۳/۰ متغیر است .

دی سولفید مولیبدنیوم بیشتر به روغنها و گریسها اضافه می شود تا قابلیت حمل بار آنها را ، بخصوص در سرعت کار کم ، افزایش دهد مدرکهای قوی و مستندی دلالت بر این دارد که افزایشی تا حدود ۲ درصد از این ماده به روغن موتور ، باعث صرفه جویی مصرف سوخت می شود در حالیکه هیچ عیب مشخصی هم بوجود نمی آورد .

از آنجا که دی سولفید مولیبدنیوم باعث خوردگیهایی در فولاد و آلومینیوم می شود ایرادهایی بر آن وارد است بسیاری از این ایرادها به دلیل مقایسه آن با گرافیت می باشد بعضی از انتقادها به خاطر شکست این فکر پیش آمده که روانکارهای جامد نیز مثل روغنها و گریسها ، محافظ خوبی در برابر خوردگی می باشند منصفانه است اگر گفته شود که دی سولفید مولیبدنیوم هم اکنون کاملا ً شناخته شده و هنگامی که به شکل مناسب استفاده شود روانکار جامد بسیار با ارزشی است .

۳-۹-۱ پلی تترا فلوئورواتیلن

شکل اختصاری PTFE یا پلی تترا فلوئورواتیلن ، پلیمری است که از اتیلن ساخته می شود و در آن ، تمام اتمهای هیدروژن با اتمهای فلوئور جایگزین می شوند فرآیند فلوئوری کردن ، ماده ای با پایداری شیمیایی بسیار بالا و پیوند بین مولکولی ضعیف بوجود می آورد در حالی که پولیمریزاسیون یک مولکول نوع اتیلن ، زنجیری مستقیم و طولانی از مولکولها ایجاد می کند .

نتیجه این عمل ، یک جامد سفید شامل جرمهایی از مولکولهایی با زنجیره طولانی و موازی است که به راحتی بر روی یکدیگر می لغزند این موضوع باعث مقاومت برشی کم به موازات زنجیره ها می شود مانند دی سولفیدمولیبدنیوم در ضمن قابلیت حمل بار زیاد عمود بر زنجیره ها را می دهد البته این قابلیت کمتر از توانایی حمل بار توسط دی سولفیدمولیبدنیوم است .

PTFE بیشتر به صورت اجزاء جامد بکار برده می شود بر حسب اتفاق در پوششهای چسبیده و به ندرت بصورت پودر بکار می رود بعلاوه آن را با موفقیت در مواد مرکب بکار گرفته اند که بویژه دو نوع آن از بقیه بهتر و مؤثرترند .

ضریب اصطحکاک PTFE خالص بین ۰۲/۰ در بار زیاد تا حدود ۱/۰ در بارگذاریهای کم تغییر می نماید به طور معمول به صورت جامد نرمی است که ظرفیت حمل بار محدود و نرخ ساییدگی زیادی دارد بنابراین برای استفاده در یاتاقانهای با بار زیاد باید تقویت شود یکی از روشهای موفق تقویت کردن PTFE وارد کردن آن در منفذهای یک فلز متخلخل بویژه برنز است . در یک ماده مرکب ، تقویت بیشتر به وسیله وارد کردن ذره های مناسب سرب در PTFE حاصل می شود .

دومین روش و شاید روش موفق تر تقویت کردن PTFE استفاده از الیاف تقویت کننده است الیاف شیشه یا الیاف کربن را می توان با اجزاء PTFE جامد ترکیب نمود اما ساختار مقاوم ، به قیمت افزایش ضریب اصطکاک تا حدود ۰۶/۰ تا ۲/۰ تمام می شود یکی از روشهای ایجاد استحکام بیشتر ، در هم آمیختن الیاف PTFE با الیاف تقویت کننده شیشه ، فلز ، ابرشیم مصنوعی (۱۰۳ ) یا ترکیبهای دیگر است بعضی از مواد مرکب تهیه شده از این روش استحکام بسیار زیاد و نرخ ساییدگی واصطکاک پایین دارند .

PTFE را در هوای آزاد می توان تا حدود دمای C 250 بکار برد ولی در خلاء مطلق ، به آرامی تبخیر می شود به همین دلیل از آنها در فضاپیماهای و در موقعیتی استفاده می شود که به خوبی پوشیده شده باشند .

به خاطر پایداری شیمیایی بالا از PTFE می توان با اطمینان خاطر در سیستمهای اکسیژنی و کارخانه های شیمیایی استفاده کرد به طور تقریب در بیشتر موقعیتها PTFE غیر سمی است بنابراین در صنایع غذایی و دارویی مصرف می شود حتی زمانی که اصطکاک کم ضروری نباشد می توان از آن استفاده نمود به عنوان روانکار غیرچسبان در وسایل آشپزی خانگی نیز مصرف دارد .

۴-۹-۱ روانکارهای جامد متفرقه (۱۰۴ )

سایر روانکارهای جامد در مقیاسهای خیلی کم و زمانی بکار می روند که مزایای بخصوصی داشته باشند این روانکارها را به سه دسته تقسیم بندی نمود که عبارتند از : غیرآلیها ، پلیمریها و فلزات .

غیرآلی ها شامل تعدادی از مواد شبیه دی سولفیدمولیبدنیوم هستند که تحت نام عمومی دیکالکوژنیدهای (۱۰۵ ) روانکاری شناخته می شوند هیچکدام از اینها منشأ طبیعی ندارند و مواد ترکیبی گران قیمت می باشند دی سولفید تنگستن دمای اکسید شدن بالاتری دارد هر دو ماده دی سولفید تنگستن و دی سلنیدتنگستن آهسته تر از دی سولفیدمولیبدنیوم اکسید می شوند دی سلنیدنیوبیوم (۱۰۶ ) هدایت الکتریکی بهتری دارد و در اتصالات لغزنده بکار می رود اما در حقیقت اینطور به نظر می رسد که ترکیبهای دی سولفیدمولیبدنیوم کاملا ً رضایت کاربران را فراهم می نمایند .

دیگر روانکارهای غیرآلی را به واسطه حدود دمایی بالایشان بکار می برند اینها شامل اکسیدمولیبدیک ، نیترید بور، فلوئوریدگرافیت و فوئوریدکلسیم می باشند .

اصطکاک کم و بی اثر بودن شیمیایی ، PTFE را برای ترکیب با دیگر مواد ، نامناسب می نماید و دو پلیمر فلئوردار دیگر به واسطه خواص ترکیبی بهترشان معمولا ً توصیه می شوند که عبارتند از پلی وینیل فلوئور (PVF) و پلی تری فلوئوروکلرواتیلن (PTFCE) ولی در هر دو مورد ، مزایای چون رفتار ترکیبی بهتر و مقاومت ساختاری بالاتر به قیمت ایجاد اصطکاک بیشتر تأمین می شود .

برای دماهای بالاتر می توان از پلی میدها ، پلی سولفونها و سولفید پلی فنیلن ، بدون روانکاری استفاده کرد دیگر پلیمرها مثل نایلون ، استالها و فنلیکها را زمانی می توان بدون روانکاری استفاده کرد که سرعت لغزش کم باشد برای یک عملکر مفید ، آنها نیازمند روانکاری با روغن ، گریس یا آب هستند .

نقره ، طلا و قلع خواص ضد خراش (۱۰۷ ) مفیدی در لغزشهای آهسته دارند این پوششهای فلزی را فقط در حالت خلاء مطلق به عنوان روانکار مصرف می کنند نقره ، طلا ، باریوم ، گالیوم و سرب همگی با موفقیت استفاده می شوند .

۱۰-۱ روانکاری گازی

در یاتاقانهای تحت فشار خارجی و هیدرودینامیک ، می توان از گازها مانند مایعات به خوبی در روانکاری فیلم کامل سیال روانکار استفاده کرد قوانین فیزیکی حاکم بر رفتار مایعات و گازها ، مشابه یکدیگرند ولی لزجت خیلی کم گازها برخی تفاوتهای عملی قابل ملاحظه را در استفاده از آنها ایجاد می کند بخصوص در یاتاقانهای ” گاز – دینامیک ” و ” خودفشار(۱۰۸ ) :

  • سرعتهای عملکرد بسیار بالاتر از از آن هستند که بتوان آنها را برای لزجت کم اصلاح کرد .
  • به دلیل ضخامت کمتر فیلم روانکار سطوح باید از پرداخت سطح بسیار مناسبی برخوردار باشند .
  • در اختلاف فشار یکسان ، نرخ جریان روانکار بالاتر است .
  • ظرفیت حمل بار معمولا ً پایین است .

در نتیجه یاتاقانهای گازی باید کوچک با سرعت بالا و بارگذاری ملایم و با تولرانس دقیق و پرداخت سطوح بسیار صاف و صیقلی باشند هزینه های طراحی و ساخت آنها بالاست و با تکنولوژیهای پیشرفته از آنها استفاده می شود .

هر گاز یا بخاری را می توان استفاده کرد مشروط بر اینکه تحت شرایط عملکرد خود از لحاظ شیمیایی پایدار باشد و بر هیچیک از مواد یا اجزاء سیستم آسیب نرساند اگر تغییرات شیمیایی رخ ندهد هیچ حد بالایی از نظر دما برای کاربرد یک گاز وجود ندارد و لزجت گاز با افزایش دما ، افزایش می یابد .

هوا پرمصرف ترین گاز در بین روانکارهای گازی می باشد اگر بی اثر بودن مد نظر باشد از نیتروژن یا هلیم استفاده می کنند و در غیر اینصورت هر گاز در دسترس دیگری را می توان بکار برد بخصوص اگر در فشارهای به اندازه کافی زیاد ، به منظور ایجاد فشارخارجی ، در دسترس باشد .

بعضی از مزایای روانکاری گازی را می توان دقت بالا ، اصطکاک بسیار کم ، پاکیزگی و در دسترس بودن روانکار نام برد مهمترین مزیت استفاده از گازها ، محدوده وسیع دمایی آنهاست از نظر تئوری می توان یک یاتاقان گازی را طوری طراحی کرد که بین دماهای C250- تا C2000 قابل استفاده باشد عیبهای آن عبارتند از : نیازهای طراحی وساخت یاتاقان ، ظرفیت کم حمل بار و نیاز بکارگیری یک گاز خیلی تمیز . مثالهایی از کاربردهای مهم یاتاقانهای گازی عبارتند از : دریلهای دارای توربین هوایی در دندانپزشکی ، اسپیندلهای سنگ زنی خیلی دقیق و ژیروسکوپهای لخت .

۱۱-۱ سیستمهای تغذیه روانکار

در بسیاری از قطعه های روانکاری شده به هیچ سیستم تغذیه ای نیاز نیست زیرا همان روانکار داخلی اولیه تا پایان عمر مورد نظر کافی می باشد هر گاه نیاز باشد که به یکی از دلایل زیر روانکار ، جایگزین یا دوباره پر شود به یک سیستم تغذیه نیاز می باشد :

  • اگر دما خیلی بالا باشد و نیاز باشد روانکار خارج و با یک روانکار تازه و خنک جایگزین شود .
  • به واسطه نشت یا خزش ، مقدار روانکار کاهش یابد و نیاز باشد که دوباره به حد مقدار اولیه باز گردد .
  • روانکار تجزیه شود و لازم باشد با روانکار تازه ای تعویض باشد .
  • روانکار آلوده شود و لازم باشد با روانکار تمیز جایگزین شود .

در جایی که نرخ اتلاف یا فساد به نسبت پایین باشد کافی است که برای مواقع خاص ، مخزنی از روغن یا گریس وجود داشته باشد تا امکان دسترسی به روانکار را تضمین نماید در جایی که این سیستم روانکاری دستی کافی نباشد یک سیستم تغذیه روانکار ضروری است البته از بحث این فصل خارج است که گستره کامل و طراحی سیستمهای تغذیه روانکار موجود شرح داده شود فقط این امکان وجود دارد که شرح مختصری راجع به انواع عمده و عوامل دخیل در انتخاب آنها ارائه شود .

۱-۱۱-۱ چرخش داخلی ( ۱۰۹)

یک روش ساده برای کاهش دمای روغن ، که به کاستن از افزایش آلودگی و افزایش عمر روانکاری منجر می شود ازدیاد مقدار روغن در همان ابتدای کار سیستم می باشد این موضوع به افزایش حجم فضای موجود برای روغن یا به عبارت دیگر ایجاد یک منبع روغن یا چاهک در مجاورت یاتاقانها یا چرخدنده ها نیاز دارد .

چرخش روغن را با فرو بردن سطوح متحرک به زیر سطح روغن می توان تأمین کرد آنها نباید کاملا ً زیر سطح روغن فرو روند زیرا نیروی لزجی مقاوم و چرخ شدن روغن ، مصرف بیش از حد توان و افزایش حرارت را باعث می شود برای قطعه هایی که حرکت آهسته دارند این مسئله خیلی جدی نیست اما برای قطعه هایی با حرکت سریع عمق فرو رفتن بحرانی است و راهنماییهای زیر برای این منظور مفیدند :

  • چرخدنده ها باید به اندازه دو برابر ارتفاع دنده ها فرو روند در یک نمونه عمودی ، سطح روغن با دقیقا ً زیر محور چرخدنده پایینتر باشد .
  • یاتاقانهای غلتشی باید تا نیمه پایینتری رولر یا ساچمه درون روغن فرو روند .
  • میل لنگ باید آنقدر در روغن فرو رود که سطح روغن ، دقیقا ً بالای یاتاقانهای انتهای بزرگتر و در پایینترین نقطه آنها باشد .
  • برای سیستمهای با سرعت کم ، سطح روغن باید بالاتر از سطح روغن در سیستمهای با سرعت بالاتر باشد .

روغن به وسیله قسمتهای فرو رفته روغن به سطوح تماس برده می شود و در نتیجه پاشیدن ( ۱۱۰) ، روی سطح گسترش می یابد وقتی حمل روغن با این دو مکانیزم کافی نباشد تغذیه روغن را می توان با استفاده از حلقه ها یا دیسکهایی بهبود بخشید همانطور که در شکل (۷-۱) نشان داده شده است هر دو با فراهم کردن سطح بزرگتر با سرعت محیطی بیشتر برای حمل روغن کار می کنند اما نیروی مقاوم لزجی پدید نمی آورند زیرا هر دو از نظر شکل یکنواخت هستند .

دیسکهای مزیتی علاوه بر حلقه ها دارند و آن اینکه می توان آنها را به گونه ای طراحی کرد که روغن را در هر دو جهت محوری و شعاعی به حرکت در آورند این بخصوص برای روانکاری یاتاقانها مناسب است به طور معمول یاتاقانهای ساده را با فرو بردن جزئی در روغن نمی توان به اندازه کافی روانکاری کرد مگر اینکه جریان روغن به وسیله یک حلقه یا دیسک افزایش یابد اگر یک مانع مناسب در نظر گرفته شود بخشی از روغن پاشیده شده را می توان به دام انداخت و آن را به موقعیتهای بحرانی هدایت نمود .

۲-۱۱-۱ سیستم روغنکاری دستی

وقتی مشکل اصلی ، اتلافی روغن دراثر نشت یا خزش باشد استفاده از یک فتیله یا شیار تغذیه برای تأمین روغن تا اندازه ای جوابگوست فتیله ها یا بالشتکها ، از مواد متخلخل یا نفوذپذیری مثل نمد تشکیل شده اند که با خاصیت مویینگی (۱۱۱ ) روغن را به سطوح یاتاقان انتقال می دهند بالشتکها ممکن است راهی از منبع روغن تا سطوح یاتاقان به وجود آورند یا بطور ساده ، محتوی مقدار کمی روغن در خود باشند و به آهستگی یاتاقان را با روغن تغذیه نمایند این سیستم سوم را معمولا ً در موتورهای برقی کوچک بکار می برند .

تغذیه شیاری از یک مخزن واقع بر روی یاتاقان یا چرخدنده تشکیل شده که به یک لوله تغذیه و یک نوع تنظیم کننده جریان که معمولا ً با یک شیشه شفاف مجهز شده است وصل می باشد و برای تأمین نرخ جریان از فتیله ها مناسبتر است .

۳-۱۱-۱ سیستمهای اتلاف کلی متمرکز (۱۱۲ )

فتیله ها و شیارها مثالهایی از سیستمهای اتلاف کلی می باشند که در آنها بعد از رانده شدن روغن به درون یاتاقان یا چرخدنده ، هیچ تلاشی برای جمع آوری آن صورت نمی پذیرد سیستمهای پیچیده دیگری نیز هستند که برای تأمین روغن یا گریس چند قطعه مجزا می توانند بکار گرفته شوند .

نیازمندیهای سیستمهای اتلاف کلی متمرکز اصولا ً بسیار ساده اند نوعی از این سیستمها شامل منبع ، پمپ ساده برای ایجاد فشار در مانیفلد و تعدادی از وسایل کنترل کننده می باشند که هر کدام تغذیه نقطه خاصی را تنظیم می نمایند درنهایت جریان تمام نقاط توسط یک پمپ چند پیستونه کنترل می شود که در آن ، پمپهای تک سیلندر پیستونی ، به وسیله بادامکهایی کار می کنند تمام این بادامکها روی یک میل بادامک قرار دارند که در یک روانکار غوطه ور است تعداد خروجیها می تواند از ۱ تا چند صد عدد تغییر کند .

مزیت اصلی سیستمهای اتلاف کلی متمرکز ، آن است که نیاز به دوباره روانکاری کردن چندین قطعه مختلف را کاهش می دهند آنها همچنین در جایی که که نقاط روانکاری در دسترس نیستند هم با ارزش اند و هم پرکاربرد . عیبهای این سیستمها عبارتند از نداشتن هیچ مکانیزمی برای خنک کردن ، نبودن جایگزینی برای روانکارهای آلوده و نداشتن بهسازی روانکار مصرف شده .

۴-۱۱-۱ سیستمهای مه روغن (۱۱۳ )

از انواع سیستمهای اتلاف کلی که در سالهای اخیر به حد وسیعی بکار رفته سیستم مه روغن می باشد که در آن ، قطرات کوچک روغن به وسیله جریان هوا از منبع تا یاتاقان یا چرخدنده حمل می شوند ایجاد مه روغن در هوا را می توان با عبور جریان هوا با سرعت و فشار کم از درون منبع روغن ایجاد کرد به طور معمول روغن را طوری می سازند که کشش سطحی کمی داشته باشند قطرات پراکنده روغن بدست آمده از میان فولاد ، مس ، یا لوله های پلاستیکی عبور داده می شود تا به اجزاء روانکاری شده برسد عبور از میان نازلهای مناسب یا هماهنگ کننده ها ، افزایش نرخ جریان خطی تا حدی بالاتر از ۴۵ متر بر ثانیه را باعث می شود و به موجب آن ذره های روغن با هم ترکیب می شوند و جریان روغن مایع به نقاط روانکاری می رسد .

سیستمهای مه روغن دو مزیت نسبت به سایر سیستمهای اتلاف کلی دارند که عبارتند از ۱- نرخ تأمین روغن می تواند خیلی پایین باشد که از یک سیستم تمیز ناشی می شود و

۲- با جریان هوا نیز سیستم خنک می شود .

۵-۱۱-۱ سیستمهای چرخش روغن (۱۱۴ )

در یکی از پیچیده ترین سیستمهای متمرکز ، روانکار پس از مصرف ، جمع آوری می شود و برای چرخش مجدد به منبع روغن انتقال می یابد لوازم ابتدایی و اساسی این سیستمها عبارتند از : منبع ، پمپ ، در صورت امکان یک تقسیم کننده یا تنظیم کننده جریان ، خطوط تغذیه و خطوط بازگشت .

در عمل ، یک سیستم چرخش کامل ، پیچیده تر از حد مورد انتظار است و معمولا ً بسیاری از اجزاء زیر یا همه را در بردارد :

  • منابع چندگانه یا تقسیم بندی شده
  • گرمکنها
  • خنک کنها
  • وسایل نشانگر سطح روغن
  • تصفیه کامل جریان برای محافظت پمپ
  • تصفیه های فرعی
  • سوییچهای فشار و زنگها
  • جداکننده های آب
  • محافظهای چیپ ( تراشه )
  • نقاط نمونه
  • شیشه دید

سیستمهای چرخش ، در کنترل کیفیت و کمیت روغن تأمین شده برای هر قطعه ، دقت بالایی دارند و قادرند پاکیزگی لوله های سیستم و کنترل دمای روغن را حفظ کنند تنها عیب آنها این است که هزینه و تکنولوژی پیچیده ای دارند .

  • ذخیره روانکار (۱۱۵ )

ذخیره روانکار درست مانند دیگر وسایل ، در درجه اول به تصمیم گیری راجع به تعداد متغیرها و مقادیر لازم برای ذخیره سازی بستگی دارد مهمترین پارامترهای مورد توجه در این زمینه عبارتند از :

  • روانکارها بخشی یکپارچه از اجزای دقیقی هستند که در آن کار می کنند بنابراین باید مثل سایر قسمتها در برابر آلودگیهایی مانند گرد وغبار ، آب یا سایر مواد حفظ شوند . هیچگاه نباید آنها را در فضای باز نگهداری کرد .
  • از آنجا که بیشتر روانکارها مایع هستند شکل مشخصی ندارند و به سادگی ممکن است که روانکار نامناسبی برای یک ماشین بکار رود و این موضوع به هیچ وجه مطلوب نیست و بلکه گاهی فاجعه آمیز است بنابراین مهم است که ظرفهای محتوی روانکارها به دقت نامگذاری و ضمانت و موارد کاربرد آنها کنترل شود .
  • بعضی از روانکارها در طول مدت نگهداری فاسد می شوند بنابراین مهم است که در سیستم گردشی بکار روند تا عمر ذخیره آنها از حد معمول نگذرد .
  • بیشتر روانکارها قابل اشتغال اند پیش هشدارهای مخصوص در مورد کاهش خطر آتش سوزی ضروری است .
  • روانکارها لغزنده اند و می توانند حادثه بیافرینند بنابراین کانالهای درونی ، ضمن کار باید در نظر گرفته شوند و با پودرهای جاذب سطحی یا اجزاء دانه ریز باید در دسترس باشد و روغنهای پس مانده را جذب نمایند .
  • بشکه های روغن برای جمع آوری وذخیره روغنهای سنگین بسیار مناسبند ، در عین حال آب نیز می تواند از روزنه های آب بندی شده به درون آنها نفوذ کند و در قسمت بالای

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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره GPS – قسمت چهارم

– اختلال رادیویی (Jamming)

با توجه به اینکه گیرنده های GPS متکی به دریافت سیگنالهای رادیوئی RF هستند در نتیجه نسبت به تداخل امواج RF آسیب پذیرند. تداخل امواج رادیویی می توانند موجب کاهش دقت ناوبری و یا از دست رفتن ردیابی (Tracking) در گیرنده شود.

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

البته ممکن است اختلالات رادیویی ناشی از تاخیر عوامل غیرخطی در فرستنده‌های توان بالا باشد که موجب به وجود آمدن کارمونیکهایی در باند مورد استفاده سیگنال GPS می شود که بازهم باعث کم شدن دقت در گیرنده GPS می شود ولی اغلب اختلالات عمدی می باشد که بسته به نوع گیرنده GPS (نظامی یا غیرنظامی) جمر (Jammer) آن نیز دارای خصوصیات متفاوت می باشد.

برای هر نوع نظامی یا غیرنظامی جمری که طراحی می کنند معمولاً از نوع جمر باند وسیع می باشد. زیرا همانطور که می دانیم سیگنال GPS به دلیل استفاده از تکنیک طیف گسترده دارای باند وسیعی می باشد. در نتیجه برای تضعیف حساسیت گیرنده GPS یک سیگنال باند پهن را با توان نسبتاً بالا توسط یک فرستنده که در ارتفاع بالایی نیز نصب می شود به محیط اطراف انتشار داد.

طبق محاسبات تئوری اگر توان سیگنال رسیده به آنتن گیرنده GPS، dbm124- باشد برای از کار انداختن یک گیرنده GPS از نوع تجاری احتیاج به Jammer باند وسیع با توان خروجی ۱ وات داریم تا بتواند به شعاعkm135 محیط اطراف را پوشش دهد.

برای از کارانداختن جمرهای نظامی احتیاج به توان بالایی داریم زیرا کاربران نظامی از دو فرکانس L2,L1 به طور همزمان می توانند استفاده کنند سپس لازم است تا بر روی دو فرکانس با باند وسیع عملیات جمینگ (Jamming) را انجام دهیم. حال آنکه فرکانس L2 به خاطر اینکه با کد P ضرب شده طیف این فرکانس دارای بهره پردازش (GP) بالاتری نسبت به L1 می باشد.

طبقه محاسبات تئوری برای گیرنده های GPS از نوع نظامی اگر جمر از نوع
CW Jammer باشد برای پوشش دادن محیطی به شعاع km54 احتیاج به توان خروجی ۱۰۰۰ وات داریم ولی اگر جمر نظامی از نوع Noise Jammer باشد برای پوشش دادن محیطی به شعاع km16 احتیاج به توان خروجی ۱۰۰ وات داریم.

۲- دسترسی گزینشی SA: (Selective Availibility)

دومین روشی که در ایجاد خطای عمدی توسط صاحبان GPS مورد استفاده می‌شود روش دسترسی گزینشی SA می باشد. در طراحی اولیه دقت مورد انتظار از مکان یابی با کد C/A، در حدود ۴۰۰ متر پیش بینی می شد، اما در آزمایشهای عملی، سطح دقت شگفت انگیز ۴۰-۱۵ متر در مکانیابی و کسری از m/s برای سرعت سنجی به دست آمد. هدف از SA این است که از طریق ایجاد خطای تعمدی در فرکانس پایه ساعت ماهواره نگذارند که دقت ناوبری برای همه کاربران اینقدر بالا باشد.

SA روی ماهواره های نسل اول موجود نبود و بر روی ماهواره های نسل دوم و نسل های بعدی پیاده سازی شده و از ۲۵ مارس ۱۹۹۰ در سطوح مختلفی از کاهش دقت اجرا می شود انحراف ساعت ماهواره اثر مستقیمی بر روی اندازه گیری فاصله بین ماهواره و گیرنده GPS (شبه فاصله) دارد. زیرا شبه فاصله از مقایسه ساعت ماهواره در لحظه دریافت حساب می شود.

۳- فرآ‌یند

روش دیگر در ایجاد خطای تعمدی برای گیرندگان GPS فرآیند است که توسط صاحبان GPS مورد اجرا گذاشته می شود.

فرآیند عبارتست از قطع اطلاعات مداری ارسالی در پیام ناوبری و یا ایجاد خطا در آنها به گونه ای که محاسبه مختصات ماهواره به طور دقیق دیگر ممکن نباشد. خطا در اعلام موقعیت ماهواره مستقیماً به صورت خطایی معادل در موقعیت گیرنده جلوه می کند. بنابراین خطاهای مداری هم ایجاد خطای شبه فاصله می کنند. براساس ادعای وزارت دفاع آمریکا، دقت هم اکنون در شرایط فعال بودن کامل SA و فرآیند به ۱۰۰متر برای مکان افقی و ۱۵۶ متر برای ارتفاع کاهش پیدا کرده است.

و خطای سرعت سنجی در حد ms3/0 و خطای زمان سنجی در حدود ms340 است. تمام این اعداد در سطح احتمال ۹۵% داده شده است.

۴- ضد فریب A-S

در طرح GPS امکان خاموش کردن کد P و یا رمز کردن آن به گونه ای که دسترسی به آن جز برای کاربران مجاز ممکن نباشد هم دیده شده است. هدف اصلی از انجام این کارجلوگیری از ارسال سیگنالهای جعلی با همان ساختار سیگنال GPS و با محتوای مغشوش توسط دشمن است. در عین حال A-S باعث می شود کاربران غیرمجاز حتی نتوانند کد P را دریافت کنند. برای انجام A-S یک کد رمز کننده W با کد P جمع انحصاری (Ecclusive Or) می شود، کد حاصل Y نام دارد.

در نتیجه وقتی که A-S فعال باشد، به جای کد P برروی موج های حامل L2,L1، کد مجهول Y قرار می گیرد. و گیرنده های مجاز به طور خودکار و با دریافت علایم مخصوص از ماهواره متوجه تغییر کد شده و به کد جدید سویچ می کنند. از آنجا که کد Y، رمزی و مجهول است دشمن دیگر نمی توان روی آن هم اطلاعات غلط بفرستد و حتی نمی تواند آ‌ن را دریافت کند.

قابل توجه است که A-S حالتی دو سطحی دارد، یعنی یا روشن است و یا خاموش، و حالت بینابینی وجود ندارد، بنابراین برخلاف SA تغییرات اتفاقی و نوسانی نمی‌تواند اتفاق بیافتد.

A-S از ۳۱ ژانویه ۱۹۹۴ بطور دایم اجرا شده و بسیاری از کاربران غیر نظامی را که تا آن موقع از PPS استفاده می کردند دچار مشکل کرده است. براساس سیاست وزارت دفاع آمریکا اجرای A-S همواره بدون اعلام قبلی خواهد بود.

فصل پنجم

سخت افزار سیستم ناوبری توسط GPS

سخت افزار سیستم ناوبری توسط GPS به دو بخش سیستم الکترونیک هوائی و ایستگاه کنترل زمینی تقسیم بندی می شود. که بین این دو قسمت دو کانال رادیوئی وجود دارد کلیه فرامین لازمه از ایستگاه کنترل زمینی روی یک فرکانس در باند UHF در ده کانال مدوله شده و به پهپاد ارسال می شود و در سیستم الکترونیک هوایی نیز کلیه اطلاعات تله متری در ۲۸ کانال و روی فرکانسی در باندL مدوله شده و به ایستگاه کنترل زمینی ارسال می شود.

۵-۱- سیستم الکترونیک هوایی

این سیستم که منظور همان تجهیزات نصب شده بر روی پهپاد می باشد از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

۱- گیرنده GPS: گیرنده بکار رفته در صنعت پهپاد ایران از نوع گیرنده تجاری GPS است که با کد C/A کار می کند. خروجی گیرنده GPS معمولاً می تواند دو نوع پروتکل داشته باشد استاندارد NMEA 0183.

(National Marin Electronic Aviation 0183) و پروتکل باینری که در صنعت پهپاد سازی ایران از پروتکل باینری استفاده می شود. خروجی گیرنده GPS توسط یک پورت سریال به پردازشگر اصلی متصل می شود.

گیرنده GPS دارای یک آنتن Patch و قمست تقویت کننده Low Noise و یک قسمت برای عملیات Fown Convert می باشد که این قسمتها داخل یک جعبه کوچک قرار گرفته و بر روی پهپاد نصب می شود زیرا قسمت آنتن همواره باید در مقابل سیگنال ماهواره در جهت بالا قرار بگیرد خروجی این جعبه توسط یک سیم کواکسیال به درون سیستم پهپاد هدایت می شود ادامه مراحل گیرندگی و آشکارسازی اطلاعات توسط یک کارت که در سیستم نصب شده ادامه پیدا می کند در این کارت قسمت مخابراتی و دیجیتالی آن قرار دارد و در نهایت با آشکار شدن اطلاعات توسط یک پورت سریال به پردازشگر اصلی که آن هم در سیستم پهپاد قرار دارد اعمال می‌شود.

۲- بخش سیستم پهپاد

برای اینکه قسمتهای الکترونیکی یک پهپاد بصورت مجزا و پراکنده در داخل بدنه پخش نباشند سیستمی برای پهپاد تعریف کردند تا تمام بردهای الکترونیکی از قبیل برد گیرنده GPS و برد گیرنده Data و برد پردازشگر اصلی داخل آن نصب شود.

۳- گیرنده Data

این گیرنده که در باند UHF کار می کند بعد از عملیات دمدولاسیون دیتای آشکار شده را به صورت سریال به پردازشگر مرکزی داده تا پردازشگر بتواند دستورات لازم را به سروها و دیگر قسمتها اعمال نماید.

این گینرده شامل قسمت آنتن از نوع غیر جهتی (مونوپل) و قسمت تقویت کننده RF و قسمت Mixer جهت عملیات Down Convert و قسمت آشکارساز دیتا می‌باشد. آنتن را روی بدنه پهپاد نصب می کنند و بقیه قسمتها به شکل یک کارت روی سیستم پهپاد نصب می شود.

۴- پردازشگر مرکزی

پردازشگر مرکزی فرامین ایستگاه زمینی را از طریق گیرنده Data دریافت کرده و با توجه به اطلاعاتی که از طریق گیرنده GPS دریافت می کند و با مقایسه این دو اطلاعات با هم دستورات لازم را به سرو موتورهای پهپاد می دهد.

گاهی اوقات هم پردازشگر مرکزی برای ساعتها هیچ گونه اطلاعاتی را از ایستگاه زمینی دریافت نمی کند. بلکه با برنامه از قبل داده شده در حافظه پردازشگر و با مقایسه با اطلاعات GPS به هدایت پهپاد می پردازد.

۵- فرستنده Data

اطلاعاتی را که پردازشگر مرکزی قرار است به طرف ایستگاه زمینی ارسال کند شامل وضعیت سنسورها- اطلاعات GPS- موقعیت مکانی پهپاد از نظر ارتفاع و Position- اطلاعات ایستگاه زمینی به صورت تکرار می باشند.

در ایستگاه زمینی نیز با دریافت این اطلاعات و با توجه به برنامه شبیه سازی که قبلاً با زبان C نوشته شده است کامپیوتر ایستگاه زمینی نقشه عملیات (Mission) پرواز پهپاد را بر روی مانیتور ایستگاه زمینی برای خلبان رسم می کند.

۶- سنسورها

اطلاعاتی که از سنسورها به پردازشگر مرکزی می رسد می تواند از قبیل مقدار سوخت باقی مانده- گیج باتری سیستم- دور موتور (RPM)- ارتفاع هواپیما- زاویه هواپیما نسبت به سطح افق و سطح عمود- درجه حرارت محیط و… باشد.

۷- سرو موتورهای پهپاد

پردازشگر مرکزی با دریافت فرآ‌مین لازم از ایستگاه زمینی و مقایسه با اطلاعات دریافتی از GPS اقدام به صدور فرآمینی به سرو موتورهای پهپاد می نماید و سرو موتورها نیز با تغییر وضعیت قطعاتی مکانیکی از قبیل Eloran روی بال و Elevator و Rader روی دم هواپیما می شود.

۵-۲- ایستگاه کنترل زمین

این قسمت معمولاً یک کامیون اتاق دار می باشد که داخل آن تجهیزات کامپیوتری برای هدایت پهپاد و چندین مانیتور برای دیدن موقعیت مکنی پهپاد به وسیله Simulator که با برنامه C نوشته شده است می باشد.  

ایستگاه کنترل زمینی دارای یک نگینرده Data می باشد که اطلاعاتی که از پهپاد به هم می رسد را دمدوله می کند این اطلاعات شامل مکان جغرافیایی پهپاد وضعیت سنسورهای سوخت و فشار و سرعت و ارتفاع و غیره می باشد.

بعد از آشکارسازی اطلاعات توسط گیرنده و نمایش آنها در Simulator خلبان که در داخل ایستگاه تمام حالات و حرکات پهپاد را بررسی می کند فرآمین لازم را توسط کلیدها و پتامتیومترهای جلوی خود را صادر می کند پردازشگر ایستگاه زمینی این فرآمین را به دیجیتال تبدیل کرده و به صورت سریال تبدیل می کند و سپس به فرستنده اطلاعات که در بالای اتاقک ایستگاه به همراه یک آنتن غیر جهتی نصب شده است اعمال می کند و کیلومترها آنطرف پهپاد فرآمین لازم را توسط گیرنده خود دریافت نموده تا به فرآمین ارسالی ترتیب اثر دهد.

فصل ششم

نرم افزار سیستم ناوبری پهپاد

در ناوبری یک هواپیمای بدون سرنشین ابتدا مسیر حرکت هواپیما را مشخص کرده و نقاطی را روی نقشه مسیر به عنوان نقاط مسیر (Way Point) تعیین می کنیم. مختصات از این نقاط در حافظه پردازشگر سیستم پهپاد ضبط می شود.

این مختصات را می توان از روی نقشه جغرافیایی منطقه بدست آورد.

داده های ناوبری D(t) بعد از آشکار شدن در گیرنده GPS به پردازشگر سیستم پهپاد انتقال داده می شوند این داده ها در واقع موقعیت مکانی فعلی هواپیما می‌باشند. پردازشگر با مقایسه مختصات مکانی فعلی پهپاد با نقاطی (Way Point) که در حافظه خود دارد فرمانهای لازم را برای تطبیق دادن موقعیت پهپاد با موقعیتی که در حافظه خود ذخیره کرده را می دهد. نقاطی که در حافظه پردازشگر ذخیره می شوند دارای محدودیتی نیست معمولاص نقطه ۱ را به مختصات ایستگاه زمینی اختصاص می دهند و نقطه آخر شامل مقصد یعنی جایی که هواپیما باید Landding (فرود آمدن) کند می‌باشد.

پردازشگر برای تطبیق دادن مختصات فعلی پهپاد با مختصات نقاطی که در حافظه دارد یکسری فرمانهایی را به قسمتهای مکانیکی پهپاد ارسال می کند.

این فرمانها از قبیل:

۱- فرمان سکان افقی متحرک (Elevator)

۲- فرمان شهپرها (Ailerons)

۳- فرمان سکان عمودی متحرک هواپیما (Rudder)

۴- فرمان گاز (Throttle)

۵- فرمان تغییرات جزئی (Trim)

۶- فرمان کلید سلکتور GPS در هنگام برنامه ریزی

۷- فرامین خاموش کن و چتر

پردازشگر مرکزی می توان یک میکروکنترلر یا میکرو پروسسور باشد.

پردازشگری که هم اکنون در صنایع پهپادسازی ایران مورد استفاده قرار می گیرد از خانواده میکروکنترل ۸۰۵۱ می باشد.

در برنامه نویسی نرم افزار ناوبری توسط GPS به نکات زیر پرداخته می شود:

۱- پروتوکل دریافت و ارسال فرامین از ایستگاه زمینی به پهپاد.

۲- سیستم کشف خطا.

۳- برنامه اصلی و وقفه های خارجی و وقفه های مربوط به ارسال و دریافت.

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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره GPS – قسمت سوم

در واقع پس از آغاز به کار ماهواره های نسل II کاربران GPS به دو دسته تقسیم شده اند که می توانیم آنها را کاربران نظامی یا ویژه و کاربران غیر نظامی یا عادی بخوانیم.

نخستین ماهواره ها از این نسل به بهای ۸۰ میلیون دلار و به وزن kg500 در ۱۴ فوریه ۱۹۸۹ به فضا پرتاب شد. دوره عملیاتی متوسط در نظر گرفته شده برای ماهواره‌های این نسل ۶ سال و عمر مفید مورد نظر طراحی آنها ۵/۷ سال است.

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

برخی از این ماهواره ها به دلیل ذخیره بالای سوختی خود تا ۱۰ سال هم می‌توانند کار کنند. برخلاف ماهواره های نسل I و II که اطلاعات مورد نیاز خود را تنها از طریق آنتن های ایستگاههای زمینی دریافت می کنند ماهواره های نسل IIA (A به معنای Advanced) به امکانات مخابره بین ماهواره های اطلاعات مجهز هستند. نخستین ماهواره از این نسل در ۲۶ نوامبر ۱۹۹۰ پرتاب شد.

از سال ۱۹۹۶ روند جایگزینی ماهواره های نسل IIA با نسل IIR (R به معنای Replaced) آغاز شده است. این ماهواره ها به ساعتهای هیدروژنی مجهز هستند که ده برابر دقیق تر از ساعت های اتمی قبلی است. به این دلیل این ماهواره‌ها نیاز کمتری به بررسی و کنترل صحت و تصحیح ساعت خود توسط ایستگاههای زمینی و بخش کنترل دارند. همچنین به دلیل قابلیت ردیابی بین ماهواره ای، این ماهواره ها دارای امکانات مخابراتی بیشتر و توانایی های مداری بالاتری هستند که در مجموع باعث می‌شود این نسل از ماهواره ها نسبت به قبلی ها استقلال بیشتری از کنترل زمینی داشته باشند. ماهواره های نسل IIR وزنی بیش از kg2000 ولی بهایی در حدود نصف بهای ماهواره های نسل II دارند.

نسیل بعدی ماهواره ها یعنی نسل IIF (F به معنای Follow) در دوره زمانی بین ۲۰۰۱ تا ۲۰۱۰ پرتاب خواهند شد. این ماهواره ها دارای قابلیت افزونتری از قبیل سیستم های ناوبری جرمی به منظور مکانیابی مستقل خود بدون وابستگی به ایستگاههای زمینی خواهند بود.

۲- بخش کنترل (Operational Control Segment)

بخش کنترل سیستمGPS مستقیماً وابسته به وزارت دفاع آمریکا بوده و وظایف آن شامل کنترل و نظارت بر عملکرد مجموعه ماهواره های GPS- فرستادن پیام ناوبری برای ماهواره- سنکرونیزاسیون زمانی ماهواره ها- نظارت بر وضعیت سلامتی ماهواره‌ها- نظارت بر سطوح توان باتریها و غیره می باشد.

بخش کنترل خود به سه بخش تقسیم می شود:

الف) ایستگاه کنترل اصلی MCS: (Master Control Station)

ب) ایستگاههای نظارت

ج) آنتنهای زمینی.

ایستگاههای نظارت که تعداد آنها ۵ عدد بوده و در سرتاسر زمین پراکنده هستنئد، به طور پیوسته سیگنال ماهواره های GPS (‏فرکانسهای L2,L1) را در باندL دریافت می‌کنند. این ایستگاهها که شامل یک گیرنده ماهواره ها دو فرکانسه (L2,L1) هستند. این ایستگاهها اطلاعات را از طریق یک خط مخابراتی به MCS (ایستگاه کنترل اصلی) انتقال می دهند ایستگاه MCS در پایگاه نیروی هوائی FALCON در
Colorado Springs در کشور ایالات متحده آمریکا قرار داشته و به عنوان قلب بخش کنترل GPS عمل می کند. این دستگاه داده های مربوط به ایستگاههای مختلف نظارت را مورد پردازش قرار داده و به کمک آنها مقدار تصحیح لازم را برای داده های مربوط به ساعت، تقویم نجومی و Almanac تخمین می زند.

این تصحیحات به همراه پارامترهای لازم دیگر به آنتن های زمینی فرستاده شده و از طریق این آنتنها و باند فرکانسی S برای ماهواره ها فرستاده می شوند. فرآمین لازم برای کنترل ماهواره ها نیز از طریق آنتن های زمینی ارسال می شود.

۳- بخش زمینی

این بخش همان قسمتی از سیستم است که به اصطلاح گیرنده GPS گویند. تنها بخشی از سیستم GPS که در اختیار کاربر قرار دارد همین قسمت است. بخش زمینی با دریافت سیگنال از حداقل ۴ ماهواره GPS می تواند موقعیت کاربر و همچنین زمان را اعلام کند. گیرنده های متنوعی با قابلیت خاص برای کاربردهای مختلفی ساخته شده اند. گیرنده ها می توانند در فرکانس L1 و یا هم فرکانس L1 و هم L2 کار کنند.

کاربرانی که دارای گیرنده های تجاری هستند می توانند فقط از فرکانس L1 استفاده کنند. گیرنده های تجاری قابلیت حذف گسترش فرکانس L2 را ندارند. و کاربرانی که دارای گیرنده های نظامی می باشند قابلیت حذف گسترش فرکانس L2 را نیز دارا می‌باشند. این کاربران معمولاً نیروهای وابسطه به وزارت ایالات متحده آمریکا و یا نیروهای ناتو می باشند. همان طور که بعداً به آن اشاره خواهیم کرد عملیات جمینگ بر روی کاربران گیرنده‌های نظامی بسیار دشوارتر از جمینگ بر روی کاربران گیرنده‌های غیرنظامی (SPS) می باشد.

کاربران گیرنده های غیر نظامی (SPS) Standard Positioning Service می باشد.


۴-۲- بررسی سیگنال ماهواره های GPS

سیگنالهایی که ماهواره‌های GPS ارسال می کنند از نوع طیف گسترده
(Spread Spectrom) می باشد که این موضوع باعث می شود به علت داشتن گین پردازش (Prossosing Gain) سیگنال بتواند با توان کمتری منتشر شود و همچنین کمتر در معرض تداخل های عمدی یا ناخواسته قرار گیرد. در نتیجه نیازی نیست که ماهواره های GPS دارای توان خیلی بالایی باشند و همچنین گیرنده های ما نیز به آنتن‌های بزرگ مثل دیش نیازی ندارند.

تکنیک ارسال سیگنال GPS توسط ماهواره ها و دریافت آن توسط گیرنده های GPS از نوع CDMA (Code Divition Multiple Acces) می باشد.

به نحوی که هر ماهواره PN کد مخصوص خود را دارا می باشد یعنی هر ۲۴ ماهواره GPS موجود در فضا هر کدام با PN کد خاصی به عمل گسترش دادن می‌پردازند.

در گیرنده نیز با کشف اینکه سیگنال دریافتی از کدامین ماهواره دریافت شده است با عمل تولید (Generate) همان PN کد عملیات حذف گسترش انجام می شود. مزایای این روش علاوه بر اینکه باعث می شود توان تولیدی توسط ماهواره پایین بیاید (در نتیجه باعث ارزان تر شدن سیستم می شود) و اثرات تداخلات عمدی و یا غیر عمدی کمتر شود از این روش برای فاصله یابی (Ranjing) بین فرستنده و گیرنده اطلاعات استفاده می شود. یعنی با داشتن تاخیر سیگنال و سرعت نور می توان مسافت بین فرستنده و گیرنده را محاسبه نمود.

به کمک ساعتهای هیدروژنی که در ماهواره های GPS استفاده می شود که دارای پایداری در حد ۱۴-۱۰ تا ۱۵-۱۰ واحد در شبانه روز دارند یک سیگنال پایه با فرکانس دقیق MHZ23/10 تولید می شود از این فرکانس پایه دو سیگنال موج حاملL1=1575/42 MHZ و L2=1227/60 MHZ برای اطلاعات GPS ساخته می‌شود که هر دو مضربی از فرکانس پایه هستند.

ماهواره های GPS در این دو فرکانس (L1,L2) دست به انتشار امواج می زنند. سیگنال ارسالی از ماهواره به شکل زیر می باشد.

 

 

 

که در اینجا AP,AC دامنه های سیگنال هستند و C(t) مربوط به کد C/A برای کاربران غیر نظامی و P(t) مربوط به کد P برای کاربران نظامی است.

کد شبه تصادفی C(t) یک رشته کد ۱۰۲۳ بیتی است که با نرخ چیپ MHZ023/1 تکرار می شود. به هر ماهواره GPS یک کد C/A اختصاصی از مجموعه کدهای طلایی تعلق می گیرد. کد C/A فقط بر روی موج حامل L1 مدوله شده است و تعهداً L2 حذف شده است. این حذف به وزارت دفاع آمریکا اجازه می دهد که انتشار اطلاعات توسط ماهوراه را کنترل کرده وجود دو فرکانس موج حامل به جای یکی، نقش اساسی در حذف بزرگترین منبع خطا در GPS یعنی خطای ناشی از تاخیر انتشار امواج الکترومغناطیسی در لایه یونسفر جو دارد زیرا این تاخیر با فرکانس انتشار تناسب معکوس دارد.

پس با معلوم شدن اختلاف زمانهای رسیدن دو سیگنال ماهواره که در واقع اختلاف تاخیرهای آنها است. ضریب تناسب مجهول پیدا می شود. بنابراین اندازه خود تاخیرها هم بدست می آید. در گیرنده های تجاری چون فقط از فرکانس L1 استفاده می شود امکان حذف خطای یونسفری وجود ندارد.

و D(t) اطلاعات ناوبری با برخ بیت HZ50 می باشد که بر روی هر دو کد P و C/A مدوله می شود. اطلاعات ناوبری شامل زمان سیستم GPS در لحظه ارسال پیام و موقعیت لحظه ای ماهواره در لحظه ارسال پیام و داده های تصحیح خطای ساعت ماهواره و اطلاعات تقریبی از موقعیت تمام ماهواره های GPS و اطلاعاتی نظیر وضعیت سلامتی ماهواره ها و غیره می باشد.

پس همانطور که گفته شد در سیستم GPS دو سطح سرویس در نظر گرفته شده است.

۱- SPS (Standard Positioning System) که این سرویس تعیین موقعیت بطور پیوسته در اختیار همه کاربران GPS است چه کاربران تجاری و چه کاربران نظامی این سرویس را می توان فقط با شبه کد C/A با ۱٫۰۲۳ Chiprate مگاهرتز و دوره تناوب ۱ میلی ثانیه بر روی فرکانس حامل L1 دریافت کرد.

۲- PPS (Precise Positioing System) که این سرویس تعیین موقعیت فقط در اختیار کاربران نظامی که معمولاً افراد وزارت دفاع ایالات متحده و نیروهای ناتو می‌باشند قرار دارد. در این سطح سرویس شبه کد P با ۱۰٫۲۳ Chiprate مگاهرتز و دوره تناوب طولانی ۲۶۷ روز بر روی حامل L1 و L2 ارسال می گردد. این سطح سرویس به علت استفاده از دو فرکانس L2,L1 پردازشگر آن می تواند خطای ناشی از تاخیر سیگنال بر اثر لایه یونسفر را به شدت کاهش دهد در حالی که سطح سرویس SPS برای گیرنده های تجاری از این مزیت محروم می باشند.

بحث دیگری که می توان راجع به سیگنال GPS مطرح کرد قدرت سیگنال روی آنتن فرستنده ماهواره و آنتن گیرنده GPS می باشد.

قدرت سیگنال روی آنتن فرستنده ماهواره به شکل زیر است.

الف) سیگنال L1 و کد C/A دارای توان dbm 58

ب) سیگنال L1 و کد P دارای توان dbm 58

هر ماهواره دارای یک آرایه ۱۲ تایی آنتن هلیکس است که یک قطاع ۲۹ درجه را تشکیل می دهند. این آنتنها طوری تشعشع می کنند که ق درت تقریباً یکنواختی به استفاده کننده های سیستم می رسد.

اگر زاویه بین ماهواره نسبت به افق ۵ درجه باشد این سیگنال به اندازه db3/184 در فضا دارای افت خواهد بود و علاوه بر این db85/0 نیز تلفات آتمسفری خواهیم داشت. اگر ماهواره در اوج (سمت الراس) باشد تضعیف فضائی آن برابر db5/182 بوده و تلفات اضافی آتمسفری ندارد (قابل صرف نظر کردن است) پس سیگنال دریافتی روی آنتن گیرنده برابر dbm5/124- قدرت دارد.

معمولاً برای کد C/A حداقل این قدرت برابر dbm130- است بر کد P حداقل این قدرت برابر dbm133- است.

برای سیگنال L2 که فقط کد P روی آن مدوله شده است قدرت ارسالی برابر dbm1/35 بوده و قدرتی که توسط آنتن ماهواره بصورت ایزوتروپیک تشعشع می کند حداقل dbm50 می باشد.

۴-۳- انواع خطاها در GPS و روشهای تصحیح آنها

عواملی که در سیستم GPS موجب خطا می‌شوند را می‌توان به دو دسته تقسیم‌بندی کرد. خطاهای غیر عمدی و خطاهای عمدی.

خطاهای غیرعمدی شامل عواملی مانند عوامل محیطی و ضعف در ساخته‌های بشری می باشد ولی خطاهای عمدی را معمولاً دشمن برای به اشتباه انداختن رقیب به کار می برد تا هدایت و ناوبری یک موشک یا هواپیمای بدون سرنشین را با اشکال مواجه نماید عوامل خطاهای غیرعمدی یا عمدی را می توان به شرح زیر نام برد.

الف- خطاهای غیرعمدی

۱- خطای ناشی از یونسفر: شاید این مهمترین خطا باشد و این عبارتست از خطایی که از یونسفر زمین ناشی می شود. یونسفر لایه ای است که از شعاع ۸۰ تا ۱۲۰ مایلی دور کره زمین را می پوشانند و این لایه از لحاظ الکتریکی یونیزه شده و دارای ذرات باردار می باشد. این ذرات عملاً روی سرعت نور و همینطور روی سرعت سیگنالهای رادیویی GPS اثر می گذارند.

همین تغییر سرعت موجب خطای فاصله می شود. زیرا محاسبات فاصله بر مبنای ثابت بودن سرعت نور و امواج رادیویی صورت گرفته است. برای به حداقل رساندن خطایی که در اثر یونسفر ایجاد می شود دو راه وجود دارد:

روش اول: بطور متوسط تخمین بزنیم که نور در اثر عبور از این لایه چه تغییری می کند و سپس آنرا در محاسبات خود داخل کرده و این خطا را تصحیح نمائیم. البته این کار در تصحیح خطا ما را یاری می نماید، اما متاسفانه باید گفت که این تغییر سرعت مقدار ثابتی نبوده و تابع شرایط زمانی است.

روش دوم: هنگامیکه امواج رادیوئی از داخل یونسفر عبور می کند سرعت آن به نسبت عکس مربع فرکانس آن کاهش می یابد. هرچه فرکانس کمتر باشد سرعت آن کاهش بیشتری می یابد. بنابراین اگر زمان وصول دو قسمت از سیگنال GPS که دارای فرکانسهای متفاوت می باشند را مقایسه کنیم می توانیم نوع کندی مربوط به یونسفر را استنتاج نمائیم. این نوع تصحیح خطا خیلی پیچیده بوده و فقط در گیرنده های بسیار پیشرفته GPS که دارای دو فرکانس می باشند منظو شده است. با این روش تا حد بسیار زیادی این خطا را می توان حذف نمود.


۲- خطای ناشی از آتمسفر

بعد از آنکه سیگنال GPS از لایه یونسفر گذشت وارد آتمسفر زمین می شود. بخار آب در آتمسفر زمین می تواند روی سیگنالها اثر بگذارد این خطا به اندازه همان خطایی است که در اثر عبور از یونسفر ایجاد می شود. با کمال تاسف تصحیح آن امری تقریباً محال است. اما خوشبختانه مقدار موثر این خطا روی محاسبات مکانی ما بسیار کم و در حد عرض یک خیابان متوسط می باشد.

۳- خطای ساعت ماهواره

با وجودیکه این ساعتها دقیق ترین ساعتهایی می باشند که تا کنون بشر به آن دست یافته است اما هنوز در معرض تغییرات جزئی می باشند. برای تصحیح این خطاها، وزارت دفاع آمریکا این پالسها را دریافت کرده و در صورت بروز خطا آنها را تصحیح و به ماهواره بر می گرداند.

۴- خطای ناشی از گیرنده GPS

گیرنده های ما نیز در بعضی مواقع اشتباه می کنند. این اشتباهات در اثر گرد کردن مقادیر عددی ممکن است پیش بیایند و یا اینکه احتمال دارد تداخل الکتریکی موجب یک همبستگی غلط کد شبه تصادفی شود. معمولاً این نوع خطاها یا خیلی کوچک و یا خیلی بزرگ هستند. خطاهای خیلی بزرگ براحتی آشکار می شوند، چون واضح هستند؛ اما کشف خطاهای کوچک که اکثراً در اث بایاسهای محاسبات است کار مشکلی است، این خطاها در هر اندازه گیری موچب چند فوت خطای مکانی می‌شوند.

۵- خطای مسیرهای چندگانه

این نوع خطا هنگامی پیش می آید که سیگنالهای منتشر شده از ماهواره قبل از رسیدن به گیرنده دچار برخورد با موانع شده و یا از مسیرهای غیرمستقیم از قبیل برخورد با کوهها و ساختمانها به گیرنده GPS برسد در نتیجه سیگنال مستقیماً به گیرنده نمی رسد و در عوض مسیرهای حلقوی زیادی را می پیماید تا به گیرنده برسد. این اثر همانند اثر شبح (Ghosting) روی تلویزیون است. معمولاً اگر سیگنال ویدئو از چند مسیر به گیرنده تلویزیون برسد سایه هائی روی تصویر اصلی ایجاد می‌شود که باعث مخدوش شدن تصویر می گردد.

گیرنده های امروزی از سیگنال پروسسورهای پیشرفته و آنتنهای مخصوص جهت کاهش این خطا استفاده می کنند. اما هنوز در بدترین شرایط اثرات این نوع خطا ملاحظه می شود. این آنتنهای مخصوص به آنتنهای کاهنده چند مسیری
(Multi Path Rejection Antennas) معروفند که از نظر ظاهر طوری طراحی شده اند که برای حذف بازتابش از زمین مناسب می باشند.

۶- خطای مربوط به ترکیب هندسی ماهواره‌ها

برای اینکه GPS بهترین دقت ممکنه را داشته باشد از یک اصل ضریب هندسی استفاده می کنند به نام GDOP (Geometric Dilution Of Precision) موقعیت مکانی محاسبه شده شما بسته به این دارد که از کدام ماهواره های در میدان دید استفاده کرده باشیم. مثلاً اگر ماهواره های E,D,C,B,A در میدان دید باشند و شما برای مکانیابی از ماهواره های D,C,B,A استفاده کنید دقت مکانی محاسبه شده فرق می کند تا اینکه از ماهواره های دیگر استفاده کنید.

دقت محاسبه شده توسط هر یک از این ترکیبات با دیگری متفاوت است. که به این مسئله GDOP می گویند. البته این به آن معنا نیست که ماهواره ای از ماهواره دیگر بهتر است بلکه این مسئله به زاویه نسبی آنها در فضا بستگی دارد.

در یک جمله ساده می توان گفت که هرچه زاویه بین ماهواره ها بیشتر باشد اندازه‌گیریها دقیقتر می شود. بنابراین گیرنده خوب از بین ماهواره های در میدان دید آن چهارتایی را انتخاب می نماید که کمترین GPS را داشته باشند.

برای انتخاب ترکیب چهارتایی که کمترین GDOP را دارا باشد سه راه متصور است.

روش اول: مقدار GDOP مربوط به کلیه ترکیبات ۴ تایی، ماهواره هایی که در افق دید گیرنده را محاسبه کرده و آنرا که کمترین مقدار را دارد انتخاب می نمایند.

روش دوم: حجم هرمهائی که این ترکیبات چهارتائی با استفاده کننده می سازند را محاسبه کرده و آنرا که بیشترین حجم را دارد انتخاب می نماید.

روش سوم: ابتدا سه تا از ماهواره هائیکه اجزاء برداری آنها در سه جهت عمود، شرق و شمال حداکثر هستند انتخاب شده و سپس ماهواره هارم را از بین ماهواره‌های باقیمانده طوری انتخاب می نماید که حداقل GDOP را داشته باشد.

از سه روش فوق، روش اول مطمئن ترین ترکیب را می دهد اما اشکال آن در محاسبات پیچیده آن، بخصوص نیاز به معکوس کردن ماتریس می باشد.

روش دوم نسبت به اول دارای دقت کمتری است، اما در عوض محاسبات مربوط به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.

روش سوم ایده جالبی است و کمترین محاسبات را دارد ولی این یک روش خطرناک است و مبنای تئوریک نداشته و دقت خوبی نیز احتمالاً ندارد.

ب- خطاهای عمدی

خطاهای عمدی شامل آندسته از خطاهایی می شوند که معمولاً دشمن یا صاحبان اصلی GPS برای به اشتباه انداختن رقیب به کار می برند این خطاها می توانند از نوع سیگنالهای رادیویی یا سیستماتیک باشند. در کل خطاهای عمدی را می توان به شکل زیر تقسیم بندی کرد.

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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره GPS – قسمت دوم

-۴-۷- کاربرد در مدیریت و کنترل ناوگانها :

این ناوگان می تواند گشتی های اقیانوس پیمای یک شرکت حمل و نقل بین المللی، کامیونهای یک شرکت باربری زمینی، قطارها ، شبکه تاکسیرانی شهری، خودروهای گشت پلیس ، آمبولانس ها یا خودروهای آتش نشانی باشد. کافی است واحد متحرک را به یک گیرنده GPS و یک کامپیوتر که در صفحه نمایش خود، مجموعه راههای ممکن را نشان می دهد مجهز کرد و سپس تمام واحدها را با یک شبکه داده به مرکز کنترل وصل کرد. در این صورت مرکز کنترل همواره شمایی که کامل از وضعیت و موقعیت و آرایش کلیه واحدها خواهد داشت. پیش بینی می شود در آینده نزدیک حتی خودروهای سواری هم به این تجهیزات مجهز شوند و بتوانند با هدایت صحیح توسط مرکزکنترل ترافیک، بهترین مسیر را در هر شرایطی انتخاب کنند. و یا با دزدیده شدن خودرو توسط این سیتم مکان اختفای آن را کشف کرد.

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

۲-۴-۸- کاربرد های زیست محیطی:

به عنوان نمونه با بستن یک قلاده مجهز به GPS و یک فرستنده مناسب می توان مسیر مهاجرت دسته های پرندگان و سایر حیوانات را دقیقا و لحظه به لحظه پیگیری کرد. همچنین در اقیانوس شناسی از یک شناور کوچک مجهز به GPS و فرستنده ، جهت بررسی جریانهای آبی در مکانهای ناشناخته در میان اقیانوسها استفاده می شود.

فصل سوم: معرفی پهپاد به عنوان کار بر سیستم GPS.

فصل سوم

معرفی پهپاد به عنوان کاربر سیستم GPS

۳-۱- مقدمه :

پهپاد یک کلمه اختصاری از جمله پرنده های هدایت پذیر از دور می باشد که معادل لاتین آن UAV ( Unmaned airial Vieheles ) و یا RPV    ( Remote Prlote Vicheles ) می باشد.

همان طور که از این عبارات در این نوع هواپیما خلبان از داخل هواپیما به محل امنی روی زمین انتقال داده شده است ( ایستگاه زمینی). و به همین علت منجر به حذف سیستمهای مربوط به سرنشینان نظیر اکسیژن، صندلیهای پرتاب شونده و سطوح زرهی سنگین شده است. و با توجه به هزینه تربیت خلبان هواپیمای جنگنده این نکته که پهپاد ها تلفات نیروی انسانی ندارند ارزش پهپادها را به عنوان جایگزین هواپیمای جنگنده روشن می کند.

بسیاری در صنعت UAV بر این عقیده اند برای کاهش هزینه های نظامی باید در این صنعت سرمایه گذاری کرد. هر فروند هواپیمای UAV به طور متوسط ۴۵۰۰۰ دلار تمام می شود. و در مقایسه با هواپیماهای جنگی از نظر نوع مأموریت ۲۰ الی ۳۰ بار ارزانتر است آمار و ارقام نشان می دهد که عمده سرمایه گذاری در صنعت UAV در ایالات متحده آمریکا صورت می گیرد که در حدود ۷۵ درصد کل بودجه اختصاصی به صنعت UAV می باشد.

۳-۲- تاریخچه پهپاد:

ایده استفاده از پهپادها از جنگ جهانی اول با طراحی دو نوع پهپاد به نامهای

Sperry ( اسپری ) و BUG ( باگ ) قوت گرفت ولی به عنوان اسلحه کاربرد چندانی پیدا نکرد. در سال ۱۹۲۸ یک بمب پرنده به نام روبین ( Robin ) در کوتاه زمانی طراحی و ساخته شد و قادر بود با هدایت رادیویی به عنوان یک بمب زمین به زمین عمل نماید. آمریکا در طی جنگ جهانی دوم از بمبهای پرنده با وزن ۳۰۰۰ پوند به اسم

( ۱-GB ) که دارای بالهای چوبی و رادار بوده استفاده و کنترل آن توسط امواج رادیویی صورت می کرفت و در سال ۱۹۴۳ توسط هواپیماهای B175 بر علیه آلمان استفاده و قبل از پایان جنگ جهانی دوم نوع GB-4 که مجهز به هدایت تصویری بود طراحی و ساخته شد. آمریکا در طی جنگ جهانی دوم با نصب پهپادهای تهاجمی خود با خالی کردن تجهیزات هواپیماهای B-17 بر روی بمب افکنهای فوق با هدف از بین بردن سایتهای تحقیقاتی موشکی آلمان و ایستگاهای پرتاب آن مشغول عملیات شد و حمله های فوق غالبا غیر موفق و منجر به کشته شدن افراد بیشماری مثل برادر بزرگ رئیس جمهور سابق آمریکا، آقای جوزف کندی ( Joseph Kennedy ) گردید. از موارد مهم استفاده پهپادها در طول جنگ جهانی دوم توسط آلمان ها می توان به موشکهای V1 اشاره کرد که در واقع هواپیماهایی بودن که از راه دور کنترل می شدند دورن هواپیما پر از مواد منجر می شد و هواپیماهای بدون سرنشین به سمت شهرهای انگلستان از جمله با دقت یک کیلومتر به طرف اصابت می کرد. و چون هدفها معمولا شهرها و محله های مسکونی بزرگ بودند ایراد دقت کم قابل صرفه نظر بود.

در سال ۱۹۶۲ نیروی هوایی آمریکا، عملیات مختلف شناسایی بر روی کوبا انجام داده و در سال ۱۹۶۳ نوعی پهپاد به نام فایر بیز ( Fire Bees ) که از روی هواپیماهای C-130 به پرواز در می آورند. با مأموریت شناسایی در ارتفاع کم در ویتنام شمالی و لائوس و چین کمونیست مشغول عملیات شده طبق اطلاعات منتشره آمریکا بالغ بر ۳۰۰۰ پرواز با پهپادها برای انجام مأموریتهای مختلف بر فراز آسیای جنوب شرقی داشته است. و بالاخره تا به امروز که اوج بالندگی وزارت دفاع آمریکا در زمینه ساخت و تولید پهپادها Joint Stare و qilver Fox و Global Hawk می باشد که موارد استفاده آنها را می توان در جنگ افغانستان و جنگ دوم آمریکا و عراق نام برد.

و قیمت آنها بالغ بر صدها میلیون دلار بر آورد می شود.

کشورهایی که در زمینه طراحی و ساخت پهپادها فعالیت دارند می توان به آمریکا – روسیه – ایتالیا – استرالیا – فرانسه – اسرائیل – ایران اشاره کرد.

البته کشورهایی مثل ترکیه و پاکستان و هند از چند سال پیش تحقیقات خود را در این زمینه آغاز کرده اند.

۳-۳- آینده پهپادها :

بدون تردید آینده پهپادها در گرو تولید ریز پهپادها یا میکرو پهپادها می باشند که در وزارت دفاع آمریکا در حال کار تحقیقاتی گسترده می باشد.

یک کاماندو را در نظر بگیرید که مأموریت دارد تا چند گروگان که در ساختمانی گرفتار شده اند را نجات دهد او نیاز دارد بداند که موقعیت دقیق گروگانها در ساختمان چیست. ولی به راحتی نمی تواند به درون ساختمان قدم بگذارد . دست او به کمر بندش رفته و درب یک جعبه را باز کرده و از آن یک ریز پهپاد بیرون می آورد. این یک پرنده دو اینچی است که می تواند به سرعت در داخل ساختمان پرواز کرده و پس از جمع آوری اطلاعات لازم وضعیت را ارزیابی کند.

این پرنده ها به علت اندازه بسیار کوچکشان آشکار شدنشان توسط دشمن بسیار مشکل می باشد. و در صورت آشکار شدن هم به آسانی نمی توان آنها را هدف گلوله قرار داد.

تفکر محققان وزارت دفاع آمریکا این است که یک منبع تغذیه جدید برای این هواپیما اختراع کنند. آنها می گویند اگر از باطری استفاده کنیم بسیار سنگین بوده و به علاوه نمی تواند برای مدت طولانی نیروی الکتریسیته را تأمین کند. ما بر روی منبع انرژی خارج از هواپیما تحقیق می کنیم در این تحقیقات یک آنتن، پرنده را رد گیری کرده و به وسیله امواج مایکرو ویو برایآن انرژی تهیه می کند، پرنده انرژی ارسالی را دریافت کرده و آن را اصلاح یکسویه کرده و برای راه اندازی پهپاد به کار می برد. یکی از مزایا و برتری های انرژی مایکرویو این است که شما می توانید اندازه پهپاد را کوچک و کوچکتر سازید در صورتی که با استفاده از باطری چنین کاری مشکل می باشد. در روی ریز پهپادها آنتنی که در حال تحقیق و بررسی برای نصب هستند چند جهتی

( Multi – DIRECTIONAL ) بوده و پرنده به هر سو پرواز کند می تواند از آن انرژی لازمه را دریافت کند که آنها از بدنه هواپیما نیز به عنوان آنتن استفاده کرده اند. و البته سایر اجزای پرنده ، از قبیل سنسورها ومدارات الکترکی و ؟ و غیره بسیار کم حجم و سبک می باشند.

۳-۴- وظایف پهپاد :

۱- شناسایی :

به کمک دوربینهای عکسبرداری و دوربینهای فیلم برداری اعم از دید در شب و روز می توان از مناطق مورد نظر عکس و فیلم تهیه کرد و متوسط سک فرستنده تصاویر را به گیرنده ایستگاه زمینی و یا در صورت امکان به ماهواره ارسال کرد به نظر می رسد مهم ترین وظیفه ای که می توان به یک پهپاد سپرد شناسایی و یا جاسوسی از مواضع ، تجهیزات و امکانات دشمن می باشد. امروزه ایالات متحده آمریکا در این امر پا را فراتر نهاد . یک پهپاد ساخت این کشور مثل پهپاد T-Star قادر است تا با شناسایی تجهیزات دشمن با تاباندن لیرز به آن بمبهای هدایت شوند را از صدها کیلومتر آنطرف تر به سمت هدف هدایت نماید.

۲- هدف :

از این پرنده ها می توان برای آموزش پدافند موشکهای زمین به هوا و هوا به هوا استفاده کرد. و یا تست و آزمایش را دارهای جستجو گر و یا ردگیر استفاده نمود. ولی از آنجائیکه RCS هواپیماهای بدون سرنشین با بدنه کامپوزیت ( یا فایبر گلاس)

کم می باشد با نصب رفلکتورهای مناسب بر روی هواپیمای بدون سرنشین RCS آنها را تا حد RCS های هواپیماهای جنگنده بالا برد.

۳- انتحاری:

در این روش هواپیمای بدون سرنشین را پر از مواد منفجره کرده و با دادن مختصات هدف به حافظه پردازش گر همانند موشک به سمت هدف روانه می کنند. و یا در روشی که بعضی از کشورها به تکنولوژی ساخت آن رسیده با نصب سیستمی به نام جستجوگر راداری ( Radar Sekker ) در نوک هواپیمای بدون سرنشین این پرنده را که از مواد منفجره گشته است را به سمت رادار دشمن هدایت می کنند.

و آن را بر اثر اصابت با پرنده نابود می سازند.

۴- رله اطلاعات:

در مناطق عملیاتی و یا در عمق خاک دشمن که امکان نصب فرستنده و دکل جهت رله اطلاعات وجود ندارد پهپادها می توانند نقش خود را ایفا کنند.

به طور مثال پهپاد Silver Fox ( روباه نقره ای ) تفنگداران آمریکایی را در جنگ با عراق در راستای جمع آوری و رله بلادرنگ اطلاعات برای مقاصد عملیاتی یاری داده است.

گزارش شده است که ۸ فروند از این نوع پهپاد در صحنه عملیاتی عراق فعال بودند.

۵- رزمی:

پهپادها را می توان با نصب موشکهای مناسب بر روی آنها تهاجم به اهداف دشمن کرد. همان طور که در جنگ دوم آمریکا با عراق یک پهپاد پریدیتور یک موشک هلفایر را به دیش اصلی ماهواره ای تلویزیونی در مرکز شهر بغداد به عنوان بخشی از تلاشها برای از کار انداختن عراق شلیک کرد. با اینکه موشک مستقیما به هدف اصابت کرد ولی سیگنال تلویزیونی هنوز روشن بود و علت آنهم این بود که صدام حسین از ۱۲ سال پیش برای چنین حملاتی خود را آماده کرده بود.

۶- جنگ الکترونیک:

با نصب جمر بر روی پهپاد می توان جهت از کار انداختن رادار دشمن به طور موقت و یا اختلال در گیرنده ای اطلاعاتی دشمن عمل کرد و یا فریب دشمن به صورتی که با نصب رفلکتورهای مناسب سطح مقطع رادارمی ( RCS ) یک پهپاد کوچک و ارزان را به اندازه یک هواپیمای جنگنده و یا بمب افکن تبدیل کرد و موج اتلاف موشکهای پرتابی از طرف دشمن شد.

۳-۵- سیستمهای الکترونیکی پهپاد:

۱- لینک مخابراتی :

این لینک شامل فرستنده ها و گیرنده ها و آنتها می باشد.

پهپادی که برای شناسایی و یا دیده بانی ساخته می شود باید یک فرستنده تصویر و یک دوربین برای ارسال تصاویر و یک فرستنده و گیرنده Data جهت ارتباط با ایستگاه زمینی برای دریافت فرآمین و دادن گزارشات راجع به وضعیت هواپیما می باشد. حساسیت گیرنده ها و توان فرستنده ها باید به قدری مناسب باشد که پهپاد بتواند مسافت تعیین شده مثلا ۳۰۰ km را به راحتی طی نماید. در روی یک پهپاد به اجبار نمی توان از آنتن های جهتی استفاده کرد از این رو در اکثر پهپادهایی که ساخت داخل و خارج می باشند از آنتن های مونوپل و دای پل استفاده می شود.

در روی ایستگاه زمینی به عات آن که جهت پهپاد را می توان ردیابی ( Track ) کرد می توان از آنتن های جهتی یاگی و یا دیش برای بالابردن بهره استفاده نمود.

۲- کنترل و ناوبری:

تبدیل اطلاعات ناشی از فرآمین رادیو کنترل به زبان کد برای هدایت پهپاد و سایر تبادل اطلاعات از قبیل تبدیل وضعیت سروها و سنسورها از طریق نرم افزار به زبان کد جهت ارسال به ایستگاه زمینی جزو وظایف قسمت کنترل و ناوبری می باشد.

۳- اپتیک :

پهپادهای شناسایی احتیاج به دوربینهای معمولی و دوربینهای دید در شب دارند که استفاده از هر کدام ازآنها بسته به زاویه دید و ارتفاع و نوع مأموریت دارای ظرافتهای خاص خود را دارند. در پهپادهای مدرن از تکنیکهای SAR ( Synthetic Aperture Ruduv ) جهت شناسایی استفاده می شود با استفاده از این سیستم عواملی از قبیل شرایط جوی و شب و روز و گرد و غبار به دلیل راداری بودن تکنیک این سیستم تقریبا بی تأثیر می شوند.

این روش در دسترس کشورهای جهان سوم قراردادده نشده است.


۴- وایرنیگ :

وایرنیگ در واقع سیم کشی داخلی بدنه پهپاد می باشد که سیستمهای مختلف داخلی پهپاد ار به هم ارتباط می دهند. البته به دلیل وجود داشتن انواع مولدهای نویز از قبیل موتور، سویچینگ تغذیه ، فرستنده های Data و تصویر و غیره باید تکنیک‌های EMC (Electro Magnatic Inter fernce ) را به شدت رعایت کرد. این کار قواعد و روشهای خاص دارد که در دانشگاههای هواپیمایی راجع به این موضوع تحقیقات گسترده ای انجام شده .

۵- منابع تغذیه و سویچینگ:

منابع تغذیه پهپاد ژنراتورهایی می توانند باشند که با موتور کوپل گشته اند و یا برای پهپادهای کم مصرف از باطری های قابل شارژ از نوع نیکل کاریم و غیره جهت تغذیه سیستم های الکتورنیکی و برقی استفاده می کنند.

۳-۶- سیستم های مکانیکی:

که می توان از این قسمت به اجزا بدنه و بال – لانچر – موتور – ملخ و چتر و … اشاره کرد.

۳-۷- ایستگاه زمینی:

معمولا ایستگاه زمینی یک کامیون اتاق دار و یا یک ون می باشد که داخل آن تجهیزات کامپیوتری برای هدایت پهپاد و چندین مانیتور برای دیدن موقعیت مکانی پهپاد به وسیله Simulator و دیدن تصاویر و عکس هایی که یک پهپاد به هنگام شناسایی به ایستگاه زمین ارسال می کند. بر روی اتاقک کامیون هم جایگاهی برای آنتن جهتی ( از قبیل دیش و یاگی و… ) برای دریافت تصاویر و آنتنهای غیر جهتی ( از قبیل دی پل و منوپل) برای ارسال و دریافت فرامین ( Data ) می باشد.

۳-۸- شرح عملیات پروازی:

یک پهپاد به دلیل محدودیت در حجم و نیروی محرکه موتور به تنهایی قارد به اوج گرفتن و پرواز نمی باشد. زیار طراحی کی پهپاد به گونه ای است که باید سبک ترین وزن برای مصرف کم انرژی و کوچکترین حجم را برای قدرت مانور و دور ماندن از دید رادار را داشته باشد.

از این رو عامل پرتاب یک پهپاد ، وسیله ای خارجی می باشد که لانچر (Lancher) نام دارد. پهپاد بر روی لانچر قرار می گیرد و لانچر توسط نیروی متراکم شده ، پهپاد را با زاویه تعیین شده پرتاب می کند. بعد از شتاب گرفتن لازم، پهپاد ادامه مسیر را با کمک موتور خود طی می نماید. بعضی از پهپادها هم برای گرفتن شتاب لازم طوری طراحی شده اند که از روی هواپیماهای حامل به بیرون پرتاب می شوند.

بعد از اینکه پهپاد عمل Take Off را انجام داد. خلبان با یک رادیو کنترل دستی به هدایت پهپاد می پردازد و هنگامی که پرنده از دید چشم دور شد . هدایت آن توسط کامپیوتر ایستگاه زمینی و GPS انجام می شود. بعد از انجام مأموریت پهپاد دوباره به مکان ایستگاه زمینی برگشته و روی جاده مسطحی که برای آن تدارک دیده شده‌است توسط خلبان با رادیو کنترل و بطریقه چشمی عمل فرود( Landing) را انجام می‌دهد.

فصل چهارم

مروری بر تئوری GPS و مبحث خطاها

در این بخش به سیستم GPS و سیگنالهای ماهواره‌های GPS و مبحث خطاها اشاره خواهد شد.

۴-۱- سیستم GPS

سیستم GPS به سه بخش قابل تقسیم بندی می باشد. بخش فضایی و بخش کنترل و بخش زمینی.

۱- بخش فضایی (Space Segment)

برای فراهم کردن امکان یابی پیوسته جهانی در GPS، طراحی برای گردش تعداد کا فی ماهواره به گرد زمین اجرا شده است که تضمین می کند تحت هر شرایط، در هر زمان و در هر نقطه، همواره حداقل ۴ ماهواره، در دید الکترونیکی هستند.

طرح های مختلفی برای چگونگی آرایش و تعداد ماهواره های لازم پیشنهاد و بررسی شده و در نهایت این نتیجه بدست آمد که تعداد ۲۴ ماهواره در ۶ صفحه مداری به مرکزیت کره زمین قرار بگیرند که در هر صفحه ۴ ماهواره قرار گرفته باشد. از این ۲۴ ماهواره ۲۱ ماهواره فعال و ۳ ماهواره دیگر به صورت یدکی می باشند.

منظومه ماهواره های GPS وجود ۴ تا ۸ ماهواره با ارتفاع ۱۵ درجه را در حوزه دید هر کاربر واقع در هر نقطه سطح زمین، در هر لحظه ای از شبانه روز تضمین می کند.

اگر زاویه قطع تا حد ۱۰ درجه کاهش یابد در برخی زمانها تا ۱۰ ماهواره هم در دید خواهد بود و با کاهش بیشتر زاویه قطع تا ۵ درجه این تعداد به ۱۲ تا هم خواهد رسید، ماهواره های GPS دارای بخش هایی برای دریافت و پخش امواج رادیویی، ساعت های اتمی، کامپیوترها، صفحه های خورشیدی برای تهیه انرژی و سیستدم پیش رانش به منظور حفظ پایداری ماهواره در مدار خود هستند.

ماهواره ها با ارسال سیگنالهایی برای کاربر، به او امکان می دهند تا فاصله خود را تا آنها بسنجند. همچنین هر ماهواره پیامی منتشر می کند که به کاربران اجازه می دهد تا موقعیت فضایی ماهواره را در هر لحظه تعیین کند. به کمک این سیگنالها است که کاربران قادرند مکان خود را بر روی و یا نزدیک سطح زمین با روش تقاطع بدست آورند. برای تشخیص ماهواره های مختلف از هم، راههای مختلفی وجود دارد مانند: شماره نوبت پرتاب، کد نویز شبه اتفاقی PRN، شماره موقعیت مداری و بالاخره شماره کاتالوگ NASA ماهواره.

پنج نسل مختلف از ماهواره های GPS وجود دارد که در اینجا معرفی می شود: نسل I، نسل II و نسل IIR و نسل IIF.

ماهواره های نسل I در دوره زمانی ۱۹۷۸ تا ۱۹۸۵ با وزن kg845 به فضا پرتاب شدند.

گرچه این نسل از ماهواره های GPS دیگر وجود خارجی ندارند ولی از لحاظ مطالعاتی و پایه بودن آنها در مراکز علمی و دانشگاهی مورد بررسی و مطالعه قرار می‌گیرند. سیگنالهای ارسالی ماهواره های نسل I برای کلیه کاربران GPS در دسترس و قابل استفاده بود ولی در نسل II، برخی از سیگنالها رمز شده و دسترسی و حق استفاده از آن به آن دسته از کاربران که وزارت دفاع آمریکا مجاز تشخیص می دهد (عموماً نیروهای نظامی ایالات متحده و سایر نیروهای NATO) محدود گشته است.

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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره GPS – قسمت اول

مقدمه

بشر از گذشته های دور برای گم نکردن مسیر خود در سفرها به دنبال علامت و نشانه‌هایی از قبیل خورشید و ستاره ها و غیره بوده است.

که با رشد تکنولوژی، با اختراع هواپیماها و کشتی های اقیانوس پیما و موشکهای برد کوتاه و برد بلند و سایر ادوات دیگر وسایل قدیمی حتی قطب نما نیز دیگر برای این کار مناسب نبود. از این رو یکی از راههای تعیین مسیر و موقعیت مکانی استفاده از داده های ماهواره های GPS می باشد. این سیستم در تمام طول شبانه روز و تحت تمام شرایط آب وهوایی در خدمت کاربران واقع در تمام نقاط سطح کره زمین می باشد. از آنجا که گیرنده های GPS به صورت پسیو کار می کنند هیچ محدودیتی از نظر تعداد کاربران ندارند. GPS در هر نقطه جهان و در هر زمان به سه پرسش زمان- مکان و سرعت پاسخ دقیق و ارزان می دهد.

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

برای انجام این عمل ماهواره ها همواره مشغول ارسال سیگنالهایی شامل کدهای فاصله سنجی و نیز پیام ناوبری برای کاربران هستند. کدهای فاصله سنجی گیرنده‌های GPS را قادر می سازد تا زمان انتشار سیگنال را اندازه بگیرد و بدین وسیله با توجه به معلوم بودن سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی فاصله بین کاربر تا ماهواره ها معلوم می شود. پیام داده های ناوبری گیرنده را قادر می سازد تا مکان هر کدام از ماهواره‌ها را در لحظه ارسال سیگنال محاسبه کند. سپس گیرنده با استفاده از این اطلاعات موقعیت خود را بدست می آورد.

فصل دوم

۲-۱- تعریف ناوبری (Navigation)

به طور خلاصه می توان گفت هدف از ناوبری یک هواپیمای بدون سرنشین هدایت هواپیما از یک نقطه مبدا به یک نقطه مقصد است به منظور هدایت هواپیما، خلبان در ایستگاه زمینی نیاز به اطلاعات مختلفی دارد، از جمله جهت هواپیما نسبت به شمال جغرافیایی، فاصله تا مقصد، طول و عرض جغرافیایی و زمان رسیدن به مقصد.

به منظور دستیابی به این اطلاعات با کمترین خطا چاره ای جز طراحی یک Link رادیویی وجود ندارد. در قسمت بعد انواع سیستمهای رادیویی از حدوداً جنگ جهانی دوم تا این اواخر که بشر آنها را طراحی کرده آورده شده است.

۲-۲- انواع سیستم های ناوبری رادیویی

۲-۲-۱- OMEGA

این سیستم ناوبری با برد بلند می باشد که از تکنیکی موسوم به هیپربولیک (Hyperbolic) جهت تعیین مختصات هواپیما استفاده می شود. این سیستم براساس اندازه گیری تغییرات فاز روی فرکانس کار می کند فرکانس کار این سیستم
۱۰-۱۴KHZ می باشد و بعد از جنگ جهانی دوم هم پدید آمده است. به خاطر این که روی فرکانس پایین کار می کند تمام نقاط کور یا چاله های زمینی را پوشش می دهد. و دارای هشت ایستگاه فرستنده بر روی زمین می باشد ابتدا مصرف نظامی داشته و سپس مصارف تجاری آن نیز شروع شده است.

آخرین اطلاعات حاکی از آن است که امروزه نیز این سیستم ناوبری بصورت تمام وقت کار خود را ادامه می دهد.

اطلاعاتی که این سیستم برای خلبان فراهم می آورد عبارتند از:

۱- تعیین موقعیت هواپیما به صورت مختصات طول و عرض جغرافیایی.

۲- زاویه و مسافت هواپیما تا ده مقصد مختلف (Way Point)

۳- مسیر واقعی پرواز (Cross Track)

۴- زمان رسیدن به مقصد و سرعت هواپیما نسبت به زمین

۵- اطلاعات مربوط به سمت و سرعت باد در پرواز.

۲-۲-۲- DECGA

این سیستم نیز از تکنیک هیپربولیک (Hyperbolic) جهت تعیین مختصات هواپیما یا کشتی استفاده می کند.

ایستگاههای DECGA روی فرکانس ۱۲-۷۰ KHZ به صورت دائم کار می کنند ایستگاههای فرستنده زنجیروار آراسته شده اند که مرز زنجیر از یک ایستگاه اصلی (Master) با قابلیت عملکرد کنترلی و سه ایستگاه Slave که سیگنالهایشان با ایستگاه اصلی قفل فاز شده اند تشکیل شده است. این سیستم انگلیسی است و طی جنگ جهانی دوم به وجود آمده است. ابتدا جهت استفاده در کشتی ها و ناوهای جنگی طراحی و ساخته شده بود و بعدها مصارف هوایی نیز پیدا کرد.

اطلاعاتی که این سیستم در اختیار خلبان قرار می دهد عبارتند از:

۱- تعیین موقعیت هواپیما به صورت مختصات طول و عرض جغرافیایی.

۲- زاویه و مسافت هواپیما تا مقصد.

۳- زمان رسیدن به مقصد و سرعت هواپیما نسبت به زمین.

۲-۲-۳- LORAN : ( Lony ranye Navigation )

این سیستم دارای ایستگاههای اصلی ( Mastr ) و ثانویه ( Secondary )

است که پالسهایی با دوره تکرار ۲۵ یا ۳۰ در ثانیه ارسال می کنند که طول این پالسها ۴۰ میکر ثانیه است گیرنده با دریافت این پالسها از دو ایستگاه ، موقعیت مکانی خود را به دست می آورد.

این سیستم روی فرکانس ۱۰-۱۴ KHZ کار می کند و تقریبا پوشش جهانی دارد.

۲-۲-۴- ANF                              ( Automatic Diretion Finder )

در این روش ایستگاههای رادیویی وجود دارند که فرکانس امواج آنها ۲۰۰ تا ۲۰۰۰ کیلو هرتز می باشد. گیرنده با گرفتن این امواج جهت آن را ؟ می دهد و انسان را به سمت آن ایستگاه هدایت می کند.

 

۲-۲-۵-   VOR                        ( VHF Omni Ranye Beo Con )

فرستنده این سیستم روی فرکانس ۱۱۲ تا ۹/۱۱۷ مگاهرتز کار می کند. و دقت این سیستم از ADF بیشتر است. گیرنده VOR جهت خود را تا فرستنده نسبت به شمال مغناطیسی پیدا می کند.

۲-۲-۶-GPS                                  ( Positioniog System Global  )

سیستم GPS یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ایی است که اطلاعات دقیق پیوسته و جهانی و سه بعدی از موقعیت و سرعت را در اختیار کاربرانی که گیرنده GPS مناسبی در اختیار داشته باشند قرار می دهد. بخش فضایی GPS شامل ۲۴ ماهواره است که در ۶ صفحه موازی با ۴ ماهواره در هر مدار قرار گرفته اند.

در فصل چهارم این سمینار راجع به سیستم GPS و مبحث خطاها مفصل پرداخته خواهد شد.

۲-۳- محاسن ناوبری GPS به سیستمهای دیگر.

سیستم GPS به دلیل داشتن محاسن فوق العاده ای از قبیل دقت زیاد در مکان یابی و پوشش جهانی و قابلیت تعیین سرعت در سه محور و داشتن مینیمم خطای ممکن و غیره ، باعث گشته تا انتخاب اول برای هواپیماهای با سرنشین و بدون سرنشین و یا موشکهای دور برد باشد و حتی با گسترش امکانات این سیستم برای کاربران بسیاری از سیستم های ناوبری رادیویی که توضیح داده شد عملا از رده خارج شوند.

۲-۴- نگاهی به کاربردهای GPS :

۲-۴-۱- کاربرد GPS/INS در هدایت هواپیماها:

در طول پرواز به خاطر عوامل و یا عوامل مختلف دیگر ممکن است ارتباط گیرنده GPS با ماهواره ها قطع گردد و یا در کار سیستم GPS اختلال ایجاد شود در این صورت لازم است جهت جلوگیری از بروز حادثه و خارج شدن هواپیما از کنترل ، سیستم ناوبری کمکی وجود داشته باشد تا هدایت هواپیما را به عهده بگیرد و این کار تا جایی صورت گیرد که هواپیما بدون مشکلی به مبدأ بازگردد . این سیستم ناوبری کمکی می تواند INS ( Intertial Navigation System ) باشد که در این سیستم از سنسورهای و جایروها و شتاب سنجهای داخلی جهت ناوبری اتوماتیک استفاده می کنند.

پس از تشخیص عدم عملکرد صحیح GPS توسط واحد کنترلی، ناوبری از طریق قطب نما انجام می گیرد و واحد کنترلی مسیر پروازی را از روی اطلاعات دریافتی از قطب نما پیدا می کند. این کار بدین صورت انجام می کیرد که در لحظه ای که GPS قطع شد نرم افزار آخرین اطلاعات و ریتکال جایرو سایر سنسورها را دارد و با توجه به اینکه آخرین اطلاعات موقعیت هواپیما در لحظه قطع GPS در حافظه قرار دارد و اطلاعات موقعیت Way Point نیز در حافظه قرار داده شده و سرعت هواپیما نیز موجود می باشد زمان لازم جهت رسیدن به اولین Way Point بدست می آید. در این زمان نرم افزار هواپیما را آنقدر اصلاح می کند تا هدینگ هواپیما در راستای مناسب قرار بگیرد و به اندازه زمان محاسبه شده در همین جهت ادامه مسیر دهد تا به اولین Way Point تا زمانی که GPS مجددا شروع به کار نماید انجام می گیرد و اگر در این مدت GPS شروع به کار نمود اطلاعات جدید دریافت شده و انحرافات بوجود آمده تا مسیر پروازی تصحیح می شود تا هواپیما بتواند مأموریت خود را انجام دهد در صورتی که هواپیما به اولین W ay Point برسدو GPS همچنان از عملکرد صحیح بازمانده باشد. هواپیما عمل Homming را انجام می دهد و این بدین معنی است که هواپیما در همان ارتفاع و به وسیله قطب نما به سمت مبدأ تغییر مسیر داده و به ایستگاه کنترل زمینی باز می گردد. لازم به توضیح است اگر در طی پرواز Homming ، GPS شروع به کار نماید هواپیما از حالت Homming خارج نشده و به پرواز در مسیر خود برای رسیدن به مبدأ ادامه می دهد.

از آنجاییکه INS بر اساس سنجش شتاب در سه راستای مختصاتی و سپس انتگرال گیری مجدد برای محاسبه موقعیت کار می کند. به دلیل این انتگرال گیری ها خطای INS جمع شونده و افزایش یابنده است. تنها می توان با به کار بردن جایروها و شتاب سنج های دقیق تر از نرخ این افزایش کاست ولی مسلما این روش به هزینه زیادمنجر می شود. این در حالی است که خطای GPS تا حد زیادی اتفاقی است. بنابراین ب ترکیب مناسب این دوسیستم می توان معایب هر دو را تا حد زیادی کاهش داد.

امروزه ناوبری هواپیماها با ترکیبی از INS و GPS انجام می شود و بدین صورت مقدارهای ثابت انتگرال گیری INS به طور ادواری به کمک نتایج GPS تصحیح می شود. بنابراین با هر بار تصحیح ، خطای جمع شده INS تا آن لحظه صفر می شود .

به دلیل نرخ بالای تصحیح ( نوعا ) هیچ نیازی به INS های دقیق و گران نیست و بنابراین می توان از یک INS معمولی و ارزان برای ترکیب با GPS استفاده کرد. این نوع ناوبری مخصوصا برای پروازهای طولانی که در آنها قسمت اعظم مسیر خارج از پوشش را دارهای زمینی انجام می شود که کارایی عالی دارد. به طور مثال استفاده از GPS در ناوبری هواپیماهای اقیانوس پیما تا ۱۰ % از هزینه سوخت آنها می کاهد.

۲-۴-۲ ) کاربرد GPS در هدایت دریایی:

در کشتی ها به دلیل سرعت نسبتا پایین حساسیتی نسبت به پیوسته نبودن نتایج GPS در محور زمان وجود ندارد. علاوه براین به دلیل فقدان سوانح ؟ ، مشکلات چند مسیر شدن سینگنال ماهواره و نیز ماسک شدن آن وجود ندارد. پس GPS می تواند به تنهایی ناوبری کشتی ها را انجام دهد. در این صورت باز هم در مسیرهای طولانی و اقیانوسی کشتی قادر خواهد بود مسیر خود را به دقت بپیماند و در زمان مسافرت و سوخت صرفه جویی کند.

۲-۴- ۳- کاربرد GPS در تعیین زوایای وضعیتی وسایل نقلیه:

با قراردادن چند گیرنده GPS در نقاط مختلف یک وسیله نقلیه مثل کشتی ، می‌توان در هر لحظه زوایه های بین محل این گیرنده ها را حساب کرد.

۲- ۴- ۴- تعیین موقعیت ماهواره های کوچک با ارتفاع پایین

دیگر برای مکان یابی این ماهواره ها نیازی به روشهای گران و پردردسر ردیابی و تعقیب زمینی نیست . این ماهواره ها می توانند ماهواره های جاسوسی، هواشناسی یا نقشه برداری باشند که نتایج آنها بدون معلوم بودن مکان ماهواره ها در لحظه تهیه اطلاعات ارزش چندانی ندارد. و تفسیر صحیح نتایج آنها ، منوط به تطبیق آنها برنقشه های جغرافیایی مسطح زمین است. این ماهواره های می توانند از GPS برای تعیین و ثبت محل دقیق گرفتن هر کدام از عکس ها استفاده کنند.

۲-۴-۵- کاربرد در نقشه برداری:

یکی از کاربردهای مهم غیر نظامی GPS استفاده از‌ آن در نقشه برداری است.

در سد سازی در معدن کاوی و راه سازی و غیره GPS می تواند هزینه های اجرایی طرح را تا حد زیادی کاهش دهد. GPS با ایفای نقش در تهیه نقشه های بسیار دقیق برای سیستم های اطلاعات جغرافیایی ، سهم مهمی در مینیمم شدن طول جاده ها و مسیرها و تعیین دقیق محل معدن ها و غیره دارد.

علت استقبال از GPS در نقشه برداری این است که GPS بر خلاف سیستم های قبلی برای مکان یابی به جای روش داپلر سنجی از روش تداخل ؟ که بسیار دقیق تر است استفاده می کند. GPS در تهیه نقشه های هوایی و جایابی دقیق عکس های هوایی نقش مهمی را ایفا می کند.

۲- ۴-۶- کاربرد در مصارف نظامی:

بیشترین کاربرد GPS در مصارف نظامی است . به کمک GPS دیگر هیچ دسته نظامی در هیچ محیط جغرافیایی ناآشنا گم نمی شود. در برخی از گیرنده های GPS ، می توان مسیر عملیاتی یک واحد را از قبل در حافظه دستگاه وارد کرده و حداکثر انحراف مجاز از مسیر را نیز مشخص کرد. در این صورت خروج از دالان مجاز، هشدار می دهد. با این روش می توان محل میدان های مین شناسایی شده را از قبل در حافظه دستگاه وارد کرد تا از هر گونه اشتباه مرگبار جلوگیری شود. علاوه بر واحدهای زمینی، از موشکهای بالستیک گرفته تا هواپیماهای بدون سرنشین و تا بمبهای هوشمند، اهداف خود را با GPS سریع تر ، دقیق تر و ارزان تر پیدا می کنند.

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 دانلود متن کامل

دانلود پروژه رشته مکانیک درباره سیستم ترمز سالنهای مسافری – قسمت دوم

زمان ترمز

زمان ترمز ثانیه ثانیه آتمسفر
حالت G(باری) زمان ترمز ۳۰-۱۸ زمان تخلیه ۶۰-۴۵ حداکثر فشار سیلندر ترمز ۳
حالت P (مسافری) زمان ترمز ۵-۳ زمان تخلیه ۲۰-۱۵ حداکثر فشار سیلندر ترمز ۳
حالت R( سریع) زمان ترمز ۵-۳ زمان تخلیه ۲۰-۱۵ حداکثر فشار سیلندر ترمز ۸/۳

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

در واگنهای اکسپرس از دو مخزن ۱۰۰ و ۲۵ لیتری R1 و R2 ،‌جهت ذخیره هوای و از یک مخزن چهار لیتری R3 جهت تشخیص شاخص ترمز و ترمز دستی و از یک مخزن (۹) لیتری UB جهت تعادل ترمز در سرعت سریع و یک مخزن (۹) لیتری R4 جهت هوای کمکی مانند باز و بسته کردن دربها استفاده می گردد.

صفحه باری مسافری واگنهای اکسپرس:

در واگنهای اکسپرس صفحه ای در دو طرف واگن قرار دارد که در روی آن کلمه G-P-R و یک لوزی که داخل آن R حک شده است G-P دسته باری مسافری است که زمان ترمز را تغییر می دهد و نیز فشار داخل سیلندر را توسط سوپاپ تبدیل به ۳ آتمسفر میرساند و اگر دسته در حالت R قرار گیرد فشار ترمز به ۸/۳ می رسد و چون دسته فقط در سه حالت کار می کند و لوزی که داخل آن R می باشد نشان دهنده آنست که این واگن مجهز به سوپاپ تسریع EB3 میباشد که قادر است ترمز مغناطیسی انجام دهد و چون واگنهای موجود در ایران فاقد ترمز مغناطیسی است این سوپاپ در این حالت بکار نمی‌آید در روی واگنهای اکسپرس آلمان شرقی لوزی داخل صفحه دیده نمی شود و این نشان دهنده اینست که سوپاپ تسریع آن مجهز به ترمز مغناطیسی نمی باشد و اعداد روی صفحه مربوط به وزن ترمز می باشد که بازدیدکنندگان می توانند جهت محاسبه درصد ترمز از آن استفاده کنند.

مکانیزم سیلندر CK10:

سیلندر CK10 که در روی واگنهای اکسپرس نصب می باشد مکانیزم آن بدین شرح است که در زمان ترمز هوا وارد سیلندر شده و پیستون شماره ۲ در جهت مخالف فنر حرکت می دهد و مانع شماره ۱۲ فاصله ایکس (x) را طی کرده و بشدت با انتهای آن برخورد می کند و مانع حرکت کورس سیلندر می شود نیروی وارده به مهره انتقال نیرو شماره ۸ منتقل می شود و از این طریق به لنت و چرخ می رسد و طبقه‌انتقال نیرو پایان یافته و نوبت تنظیم نیرو می رسد که با برخورد مانع شماره ۱۲ نشیمنگاه شماره ۱۱ از مهره کمکی ۹ جدا شده و مهره شماره ۹ فرصت پیدا کرده بدور میله خودکار شماره ۳ چرخیده و طول خود را افزایش داده و فاصله لنت و دیسک را یکنواخت نماید و این امر باعث ثابت نگهداشتن نیروی ترمز می گردد و جبران خوردگی ادوات ترمز بعهده مهره شماره ۹ و نشیمنگاه ۱۱ می باشد و زمان تخلیه ترمز پیستون سیلندر ترمز با کاهش هوا در سیلندر تحت فشار فنر به عقب برگشته و فاصله (x) از بین رفته و مانع شماره ۱۲ بابتدای فاصله ایکس فاصله ایکس می رسد و مهره شماره ۹ مجدداً به نشیمنگاه ۱۱ متصل میشود خودکارهای سیلندر CK10 برعکس خودکارهای DRV عمل می کنند. زمان ترمز میله خودکار CK10 برای انتقال به بیرون حرکت می کند خودکارهای DRV جهت عکس حرکت کرده و میله آن به داخل می رود کورس پیستون سیلندر CK10 در حالت نیروی ۳ اتمسفر و آتمسفر ۲۵ میلیمتر می باشد.

سیلندر CK10

=C سیلندر              =k کوتاه                 یعنی سیلندر کوتاه

«برای تنظیم فاصله لنت و دیسک هیچگاه نباید از مهره تنظیم استفاده کرد و فقط باید توسط گلوئی خودکار این عمل انجام شود در واگنهای اکسپرس اکثراً دیده شده است که مهره تنظیم ها لق شده و گاهی اوقات هم می افتد بدین جهت پیشنهاد می شود که در اینطور مواقع می توانند زمانیکه لنتهای کل بوژی را تو انداختید و فاصله دیسک و لنت راتنظیم نمودید مهره تنظیم را جوش بدهید و باید حتماً مواظب بود که زمانیکه لنتها لاغر هستند اینکار را نکنید. حتماً زمانیکه لنت ها نو هستند باید جوش داد.

قطر لنت ترمز واگنهای اکسپرس ۳۵ میلیمتر

حداکثر خوردگی                 ۳۰ میلیمتر

حداکثر قطر دیسک              ۱۱۰ میلیمتر

حداکثر خوردگی از هر طرف  ۷ میلیمتر

حداکثر خوردگی والیک         ۲ میلیمتر

جهت تنظیم فاصله لنت و دیسک فقط از گلوئی خودکار سیلندر CK10 استفاده کنید از مهره تنظیم به هیچ وجه نباید استفاده شود لنتها را همیشه باید زمانیکه بوژی روی چرخ قرار گرفت انداخت نه قبل از آن. اگر دیسک ها بالانس نباشند احتمال اینکه لنت ها نامیزان سائیده بشود هست. اشکال مهم در سائیده شدن یکطرفه لنت ها قاب لنت می باشد که نیرو را دقیقاً به مرکز ثقل وارد نمی کند.

سوپاپ ضد لغزندگی:

سوپاپ ضد لغزندگی جهت جلوگیری از سرخوردگی چرخ در روی ریل مورد استفاده قرار می گیرد و طرز کار آن بدین شرح است که بادامک شماره ۳ که با چرخ طیار در حال حرکت است در مقابل سوپاپ هوا شماره ۵ که بفاصله ۸/۰ میلیمتر از یکدیگر قرار دارند مشغول کار می باشند و تا زمانیکه ترمز غیر عادی انجام نشود این سوپاپ هیچ کاری انجام نمی دهد ولی زمانیکه ترمز غیر عادی یا ترمز خطر انجام شود سوپاپ شماره ۲ از مدار خود توسط شوک خارج میشود. و بادامک شماره ۳ را بسمت سوپاپ هوای شماره ۵ حرکت داده و با برخورد با آن فاصله ۸/۰ میلیمتر از بین رفته و هوای G که در پشت پیستون شماره ۶ قرار داشت ناگهان خارج می شود با خروج هوای G سوپاپ MTA بکار افتاده و هوای سیلندر ترمز را بخارج می فرستد و چرخ از حالت سرخوردن باز می ایستد و چنانچه بعلت سرعت زیاد مجدداً ترمز شود همان عمل دوباره تکرار میشود و آنقدر ادامه پیدا می کند تا چرخ کاملاً از سرخوردن روی ریل باز بایستد. چون مکانیزم ضد لغزندگی طوری است که یک سمت آن با هوا و سمت دیگر آن توسط بلبرینگ و چرخ طیار با محور درگیر می باشد و در موقع تعمیرات باید کلیه قطعات آن توسط شابلن های مخصوص دقیقاً اندازه گیری شود و از گریس مخصوص: N,12006-1.1 استفاده شود و پس از تعمیر باید مدت یک ساعت در روی دستگاه آزمایش با دور ۱۰۰۰ در دقیقه بطور آزاد کار کند پس از پایان مدت با دست اطراف سوپاپ را باید لمس کرد حرارت آن نباید دست را بسوزاند در غیراینصورت قسمت مکانیکی آن خوب کار نمی کند فاصله ۸/۰ با کولیس عمق سطنج بطور بسیار دقیق باید اندازه گیری شود و پس از تنظیم این فاصله پس از آزمایش بالاک سفید بادامک شماره ۳ را آغشته کرد که در جای خود محکم شده در اثر کار کردن شل نشود. چون در غیر اینصورت خسارت ببار می آورد.

۱- چرخ طیار ۲- بلبرینگ ۳- بادامک ۴- محافظ ۵- سوپاپ هوا      ۶- پیستون     

d3 – روزنه هوا         ۰۲- خروجی هوا

انواع سوپاپ ضد لغزندگی

سوپاپ ضد لغزندگی موجود در راه آهن عبارت است:

۱- سوپاپ ضد لغزندگی M2

۲- سوپاپ ضد لغزندگی M3

۳- سوپاپ ضد لغزندگی MWX3

فرق بین سوپاپ M3 و MWX3

سوپاپ ضد لغزندگی M3 در هر دو جهت چپ و راست کار کرده و در حالت توقف با چرخاندن چرخ طیار هوای G خارج می شود.

سوپاپ MWX3 فقط در جهت حرکت واگن کار می کند و در حالت توقف اگر چرخ طیار را بچرخاند فقط به یک سمت باید کار کند و در جهت دیگر نباید هوای G تخلیه گردد و اگر بخواهیم بدانیم که جهت مخالف هم کار می کند باید واگن را چهارمتر سمت عقب ببرید آنگاه جهت کار سوپاپ تغییر کرده و برعکس کار می کند سوپاپ MWX3 جدیدتر از نوع قدیمی آن است و امتیاز آن نسبت به M3 در اینست که در زمان سرخوردگی کمتر هوا خارج شده و از خروج هوای بیشتر جلوگیری گردد و برای اینکار یک مانع در سوپاپ MWX3 قرار داده شده که در هنگام حرکت به چپ و یا راست به یک مانع مغناطیسی برخورد می کند در زمانیکه چرخ شروع بسر خوردن بکند هوای G در مدت ۴/۰ ثانیه از ۵ به ۳ آتمسفر تقلیل یافته و سپس در مدت ۲ ثانیه از ۳ به ۵ می رسد.

فرق بین سوپاپ M3,M2

از نظر مکانیزم تفاوت چندانی با هم ندارند و فقط فاصله x در سوپاپ ۱,M2 الی ۲/۱ میلیمتر می باشد در M3 ، ۸/۰ میلیمتر سوپاپ M2 روی واگنهای باکفش ترمز و M3 روی واگنهای دیسکی نصب می گردد.

سوپاپ MTA:

سوپاپ MTA در رابطه با سوپاپ ضد لغزندگی و سیلندر ترمز عمل می نماید و طرز کار آن بدین شکل است که در زمان هواگیری سوپاپ سه قلو هوای لوله اصلی را گرفته در مخزن R ذخیره می نماید از طریق مخزن R یک لوله فرعی به سوپاپ MTA رفته است هوای R پس از ورود به سوپاپ MTA از طریق یک مجرا بقسمت فوقانی سوپاپ رفته و تشکیل هوای G را می دهد و توسط یک شیلنگ به سوپاپ ضد لغزندگی M3 می رود. هر زمانیکه راننده عمل ترمز انجام دهد و چرخ دچار سرخوردگی نگردد سوپاپ سه قلو هوا را از مخزن R گرفته و پس از تنظیم توسط لوله ای بنام D به سوپاپ MTA فرستاده میشود و از طریق لوله C به سیلندر ترمز رفته و زمان تخلیه نیز به همین شکل از C به D برگشته و از طریق سوپاپ سه قلو ترمز آزاد می شود ولی چنانچه ترمز غیر عادی انجام شود که چرخ دچار سرخوردگی گردد، بادامک سوپاپ M3 تحریک شده و با ضربه ای که به سوپاپ هوای G می زند هوای G را خالی کرده و فشار R در سوپاپ MTA پیستون داخلی آنرا به بالا برده و هوای سیلندر ترمز از راه مجرای خروجی زیر سوپاپ MTA به سرعت خارج شده و در اثر کاهش فشار سیلندر ترمز چرخ از سرخوردگی آزاد شده و مجدداً بین بادامک و سوپاپ هوای G فاصله۸/۰ برقرار می گردد و چون هوای G خارج نمی شود فشارG در قسمت سوپاپ با هوای R مساوی شده و سوپاپ داخلی MTA به پائین حرکت داده و راه خروجی هوای سیلندر ترمز را بسته و راه ورود هوا به سیلندر ترمز از لوله D را باز می کند و مجدداً عمل ترمز انجام می شود. اینبار باز هم چنانچه چرخ دچار سرخوردگی گردد مجدداً مانند دفعه قبل چند بار عمل ترمز و تخلیه به طور خودکار انجام میشود تا چرخ کاملاً از حالت سرخوردگی باز بایستد.

سوپاپ اطمینان:

سوپاپ اطمینان در رابطه با سوپاپ ضد لغزندگی کار می کند و هوای G پس از خروج از سوپاپ MTA وارد سوپاپ اطمینان می گردد و در آنجا پس از تنظیم به سوپاپ ضد لغزندگی می رود. سوپاپ اطمینان وظیفه دارد اگر شیلنگ سرمحور ضد لغزندگی پاره شود بلافاصله هوای G را قطع و از خروج هوا جلوگیری نماید. چون در واگنهائیکه سوپاپ اطمینان ندارند اگر شیلنگ پاره شود هوای G کاهش یافته و چون ارتباط هوای G با هوای R می باشد، و سرانجام R نیز کاهش خواهد یافت و همانطوریکه می دانید اگر کاهش هوای R زیاد باشد تعادل سوپاپ سه قلو بهم خورده و عمل ترمز انجام می شود و سوپاپ اطمینان از این کار جلوگیری می نماید و این سوپاپ ها در روی تعداد معدودی از واگنها از جمله واگنهای پست مورد بهره برداری می باشد.

سوپاپ SH2:

طرز کار سوپاپ SH2 در واگنهای اکسپرس بدین شکل است که در زمان هواگیری واگن از مخزن R هوا وارد مخزن (۴) لیتری شده و توسط یک لوله به سوپاپ SH2 رفته و راه ورود به لوله A را ندارد و تا زمانیکه عمل ترمز انجام نشود سوپاپ SH2 هیچ عملی انجام نمی دهد. زمانیکه عمل ترمز چه توسط هو و یا توسط ترمز دستی انجام شود سوپاپ داخلی SH2 نیز با آن حرکت کرده و در نتیجه هوای R بر لوله A ارتباط برقرار کرده و از این طریق به تابلوی شاخصی رفته و پلاک جانبی مربوط به سیلندر SH2 را ترمز می نماید و زمانیکه ترمز تخلیه گردد هوای پشت تابلو سوپاپ SH2 برگشته و از مجرای خروجی آن خارج می شود و هدف از قراردادن سوپاپ SH2 این می باشد که چنانچه واگن ترمز دستی آن بسته باشد و چون این نوع واگنها دارای ترمز دیسکی می باشند و از بیرون بطور مشخصی نمی توان ترمز بودن یا نبودن آنها را تشخیص داد توسط پلاکهای جانبی موقعیت واگن را دید و سوپاپ SH2 و پلاکهای جانبی فقط با هوا کار می کنند و اگر واگن فاقد هوا باشد ترمز دستی را ببندید پلاک قرمز نمیشود ولی ترمز دستی عمل می نماید. بهمین جهت از یک مخزن (۴) لیتری استفاده شده که هوای مخزن R توسط یک شیر یک جانبه به مخزن ۴ لیتری رفته و اگر هوای واگن را خالی کنند مخزن مذکور خالی نمیشود و تا زمانیکه مخزن ۴ لیتری هوا دارد چنانچه ترمز دستی را ببندید پلاک قرمز می شود.

ترمز خطر:

برای استفاده مسافرین در هنگام خطر جعبه ترمز خطری در کوپه و راهروها در نظر گرفته شده است و دستگیره آن پلمپ شده است که در مواقع اضطراری با کشیدن ملایم دستگیره ترمز خطر شروع بکار می کند و پلمپ درپوش پاره شده و فشار کشش سیمی منتقل می شود و چون سیم به ترمز خطر متصل می باشد موجب باز کردن شیر خطر در کلگی واگن میشود و در نتیجه هوای لوله اصلی بسرعت خارج و عمل ترمز سریع انجام می گیرد و پس از پایان ترمز شیر خطر بجای اول برگردانده شود تا هوای لوله اصلی در لوله ها جریان پیدا کرده و باعث تخلیه ترمز گردد و سپس دستگیره جعبه ترمز خطر بجای خود برگردانده و پلمپ شود کلیه جعبه های ترمز خطر در کوپه و راهرو توسط سیم به شیر خطر مربوط می باشد در واگنهای باری نیز از شیر خطر استفاده میشود که باید توسط مأمور ترمزبان مورد بهره برداری قرار بگیرد.

ترمط خطر واگنهای فرانسوی با هوا کار می کند که توسط یک سوپاپ که در زیر واگن در نزدیکی سوپاپ سه قلو قرار دارد و طرز کار آن بدین شرح است که هوای لوله اصلی از طریق L وارد این سوپاپ شده و پس از تشکیل هوای S در بالای پیستون شماره ۲ از مجرای St به پشت نشیمنگاه V در جعبه ترمز خطر در داخل کوپه ها می رود و آنجا به حالت آماده باش قرار می گیرد و زمانیکه دستگیره ترمز خطر کشیده شود دسته شماره یک (۱) به پائین آمده و با ضربه به دو شاخه ۳ پیستون ۴ را به عقب کشیده و نشیمنگاه V بار شده و هوای S از این طریق بخارج می رود با کاهش هوای S پیستون ۲ تحت فشار هوای L به بالا حرکت کرده و در نتیجه نشیمنگاه V باز شده و هوای لوله اصلی بخارج رفته و عمل ترمز سریع انجام می گیرد پس از پایان ترمز مأمورین باید توسط آچار مخصوص جعبه ترمز را ۴۵ درجه پیچانده تا دستگیره شماره ۱ بجای اول برگشته و در نتیجه سوپاپ شماره ۴ نشیمنگاه V در جعبه ترمز خطر را بسته راه خروج هوا بسته شده و هوای S در سوپاپ زیر واگن متراکم شده و پیستون شماره ۲ را پائین برده و نیشیمنگاه V را می بندد و لوله اصلی شروع به هواگیری نموده ضمن تخلیه ترمز هوای L مجدداً از طریق S به مجرای St به پشت نشیمنگاه V در جعبه ترمز خطر می‌رود.

-۶۰ پیستون تعادل

-۶۱ سوپاپ لوله اصلی

-۶۲ مخزن اطاق

۶۲a- خروجی اطاق

۶۳- سوپاپ R

۶۴- سوپاپ ضربه ای

۶۴a- خروجی R

 

سوپاپ تسریع کننده EB/3 :

این سوپاپ امکان انجام ترمز سریع و خطر را با توجه به هوارسانی تسریع و یکنواخت به سیلندرهای ترمز انجام داده و عمل ترمز سریع را در تمام واگنها بطور هماهنگ انجام می دهد چون طبق معمول در موقع ترمز خطر کاهش فشار در انتهای لوله اصلی قطارهای طویل آهسته تر از مقدار مورد نیاز فشار سیلندر میباشد سوپاپ تسریع در این حالت به کمک می آید و زمانیکه ترمز سریع انجام شود با کسر شدن هوای لوله اصلی فشار هوای RS پیستون ۶۰ را به بالا حرکت داده و سوپاپ ۶۱ را باز می کند در این زمان مقداری از هوای لوله اصلی وارد مخزن ۹ لیتری ۶۲ میش ود و زمانیکه فشار لوله اصلی به ۳ آتمسفر رسید و با مخزن ۹ لیتری برابر شد سوپاپ ۶۱ بسته میشود و ارتباط لوله اصلی با مخزن ۹ لیتری قطع شده و زمانیکه فشار سیلندر به حداکثر رسید هوای مخزن ۹ لیتری از مجرای a62 خارج شده و برای ترمز بعدی آماده میشود. سوپاپ تسریع فقط در ترمز سریع و خطر بکار می آید و در سوپاپ تسریع بعضی از واگنها که ترمز مغناطیسی مجهز می باشد شیر G-P-R-RR قرار دارد که در حالت ترمزهای معمولی مورد استفاده نمی باشد و کلمه A-Z که در روی سوپاپ تسریع قرار دارد A سمت باز شدن را نشان می دهد و Z سمت بسته شدن را مشخص می کند و همیشه باید باز و پلمپ شده باشد و اگر بسته باشد واگن بدون سوپاپ تسریع میباشد.

ترمزدستی:

ترمز دستی نیروئی است که انسان با کمک اهرمها و دست به چرخها منتقل می کند. ترمز دستی بر چند نوع است: که آنچه در راه آهن ایران متداول می باشد ترمز دستی – زنجیری که در واگنهای مسافری توسط فلکه دایره ای که راهرو ورودی سالن قرار گرفته بوسیله زنجیر و اهرم به کفش ترمز متصل می باشد و هنگامیکه ترمز دستی را ببندید با پیچاندن فلکه بسمت راست نیرو به مهره و اهرمها منتقل می گدد و کفشها را به چرخ می چسباند در واگنهای باری از نوع پیچی استفاده می شود بدین شکل که در سر کلگی واگن فلکه ترمز دستی قرار گرفته و نیرو توسط میله پیچی و اهرمها به کفش و چرخها انتقال می یابد. چون ترمز دستی در مواقع لازم مورد نیاز می باشد، باید دقت کرد که پیچ و مهره ها کاملاً روان باشند والیک ها دارای اشپیل واشر باشند برای‌ آزمایش ترمزدستی پس از تعمیر باید چند مرتبه ترمز را باز و بسته کرد تا از سالم بودن آن اطمینان حاصل کرد در موقع آزمایش باید توجه شود که حداکثر با پیچاندن ۷ الی ۸ دور باید کفشها کاملاً به چرخ بچسبد و در موقع تعمیر باید سالم بودن دنده ها و زنجیرها به دقت توجه کرد و حتماً باید معایب آنرا برطرف نمود.

ترمز دستی واگنهای اکسپرس:

ترمز دستی واگنهای اکسپرس جدیدترین و پیشرفته ترین نوع ترمز دستی می باشند که متشکل است از کابلی که در داخل آن ساچمه هائی بین دو تسمه فلزی مقاوم تعبیه گردیده که با حرکت فلکه ترمز دستی نیرو سریع و روان منتقل می گردد و زمان نصب آن به واگن باید دقت شود که انعطاف پذیری آن مشخص شود چون در غیر اینصورت فلکه بسختی حرکت کرده و کابل زود فرسوده می گردد و بستها باید محکم بسته شود تا کابل در جای خود محکم قرار گیرد کابلهای واگنهای اطریشی و آلمان غربی که هر یک دارای دو کابل می باشند به موازات یکدیگر بسته میشوند ولی واگنهای آلمان شرقی دارای دو کابل یکی کوتاه و دیگری بلند است که کابل کوتاه بسمت داخل و نزدیک به سیلندر بسته می شود و واگنهای فرانسوی دارای یک کابل هستند و نیروی ترمز دستی فقط روی یک محور اثر می گذارد ولی در واگنهای اکسپرس دیگر ترمز دستی روی یک بوژی یعنی دو محور اثر می گذارد و باید دقت شود که واگن کابل مخصوص خودش را ببندد و در زمان نصب کابل باندازه های زیر دقت کنید.

آلمان غربی     ۲۳۶۰ = L

اطریشی         ۲۳۲۰ = L

آلمان شرقی    ۲۲۲۰ = L

آلمان شرقی    ۲۰۳۵ = L

فرانسوی        ۷۴۰۰ = L

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 دانلود متن کامل