کمک‌فنـرها (بررسی انواع و روش طراحی آنها)

177 صفحه 

   کمک‌فنر به همان اندازه که ایمنی حرکت را تضمین می کند، وظیفة خوش سواری
را نیز بر عهده دارد. کمک فنر باید از پریدن( جهیدن) چرخها جلوگیری کند،
یعنی تماس بین چرخ و جاده را همیشه برقرار سازد همچنین کله زدن خودرو را میرا کند.

با طراحی و ساخت سیستمهای تعلیق جدید با قطعات نگهدارنده و راهنمای کم اصطکاک، و افزایش سرعت و توان خودرو، امروزه انتظارات از این قطعه نسبت به سالهای گذشته به مراتب بیشتر است.

از این رو هر خودرو، کمک فنر خاص خود را دارد. کمک فنر نیز مانند لاستیک و لنت ترمز، تنش و شرایط کاری دشوار را تحمل می کند و از این رو نیاز به بازدید منظم دارد. تعویض به هنگام کمک فنر می تواند بر ایمنی راننده و سرنشینان اثر مهمی بگذارد. البته در این باره مشکلاتی وجود دارد.

فرسودگی و کارکرد لاستیک را می توان به خوبی از سایش عاج لاستیک دریافت. اما از آنجا که کمک فنر در داخل شاسی قراردارد، بازرسی آن ساده نیست. مشکل دیگر این است که آزمایش کارکرد کمک فنر نصب شده دشوار است.

خرابی و نارسایی کمک فنر، به ندرت ناگهانی و بدون نشانة قبلی بروز می کند. اما، کاهش توان میرایی معمولاً به گونه ای است که راننده کاهش تدریجی آن را حس نمی کند و به مرور زمان، شیوة رانندگی خود را با آن وفق می دهد.

پس فقط کنترل منظم، به شیوه ای که انجمن کنترل خودرو توف با دستگاه آزمایش ارتعاش انجام می دهد،( بخش 1-2 را ببینید)، نارسایی کمک فنر را آشکار می‌کند. انجمن توف راینلند تا به حال بیش از 25 مرکز آزمایش کمک فنر برپا کرده است. آزمایشهایی که شرکت بوگه و فیشتل و ساکس از سال 1972 میلادی تاکنون انجام داده اند، نشان می دهد که سی درصد از خودروهای آزمایش شده. یک کمک فنر خوب داشته اند. در حدود سه درصد از خودروهای آزمایش شده سه یا چهار کمک فنر غیر قابل استفاده داشته اند. سازمان خودروسازی مرکز فنی آلیانس واقع در محل ایسمانینگ شهر مونیخ با استفاده از همین روش آزمایش به نتایجی مشابه دست یافته است.

1-1-کاربرد و شیوه نصب

کمک فنر را که جزء میرا کننده خودرو است، بین جرم فرم بندی نشده( تعلیق) و جرم فنر بندی شده( بدنه) نصب می کنند. اتصال بالایی کمک فنر را به بدنة خودرو و اتصال پایین آن را به بند واسطه و یا مستقیماً به محور خودرو وصل می کنند. برای دستیابی به بهترین بازده ممکن، محل قرارگیری کمک فنر بر روی شاسی را به گونه‌ای طراحی می کنند که اتصال پایین کاملاً بیرون و در نزدیکی چرخ باشد و کمک فنر عمودی قرار گیرد، ( شکل 1-1). البته دستیابی به این طرح همیشه امکان پذیر نیست.

شیوه و نحوة قرارگیری و نصب کمک فنر در خودرو به پارامترهای زیر بستگی دارد:

انواع کمک فنرها

انواع کمک فنرها

دو تیوپه

تک تیوپه

با مخزن بیرونی

دو تیوپه : در این مدل از کمک فنر ، که همان نوع بررسی شده در بالاست ، یک تیوپ اصلی وجود دارد که پیستون در آن حرکت می نماید و تیوپ دوم که تیوپ ذخیره نام دارد ، در گرداگرد تیوپ اصلی قرار گرفته تا سیال مازاد را در خود جای دهد

کمک های دو تیوپه انواع متنوعی دارند ، که برخی از لحاظ تکنولوژی منحصر به یک یا چند کارخانه بوده و دارای قیمتهای بالا و کارآییهای خاصی نیز می باشند ، اما انواع متداول آن به شرح زیر می باشند :

دو تیوپه گازی :

گسترش کمک فنرهای گازی باعث ایجاد برتری عمده ای در رانندگی با خودروهای مجهز به این نوع کمک فنر گردیده . این نوع از کمک فنر به مشکلات موجود در کنترل و هدایت خودروهایی که مجهز به شاسی و بدنه یکپارچه هستند یا فاصله چرخهایشان کم است یا نیاز به فشار بالای باد تایرها دارند ، خاتمه بخشیده

این کار تنها با افزودن مقداری گاز نیتروژن با فشار کم در تیوپ ذخیره انجام می گیرد . این در حالی است که تصور عامه بر این است که در کمک های گازی تنها از نوعی گاز استفاده می شود و از روغن خبری نیست . اما چنین نیست ، در این نوع کمک فنر ، گاز ( نیتروژن ) تنها حجم بسیار کمی از حجم مواد موجود در کمک را شامل می شود . فشار نیتروژن درون تیوپ ذخیره نیز ما بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ psi می باشد .

یکی دیگر از محاسن نیتروژن جلوگیری از ایجاد کف در کمک فنر است ، این کف ( Foam ) که حاصل ترکیب شدن روغن با هوا ( در کمک فنرهای دو تیوپه هیدرولیکی بجای نیتروژن ، هوا وجود دارد ) است ، قابل فشرده شدن می باشد ، از اینرو باعث اخلال در کار کمک شده و نرمی و راحتی رانندگی را از بین می برد همچنین واکنشهای کمک فنر را با تاخیر مواجه می کند . اما در انواع گازی ، نیتروژن تحت فشار قابلیت ترکیب شدن با روغن را دارا نیست .

در صورتی هم که مقادیر کمی هوا در پروسه تولید یا در حین کارکرد کمک وارد آن شده باشد ، بدلیل وجود فشار نیتروژن تنها به صورت حباب در روغن پخش می شود

دیگر مزیت کمک فنرهای گازی ، بازگشت جزئی آنها پس از فشرده شدن است ، این امر که بدلیل بیشتر بودن سطح مقطع زیر پیستون نسبت به سطح بالای پیستون ( بدلیل وجود میله )‌ و وجود فشار بالای نیتروژن وارد بر سطح بزرگتر ( زیر پیستون ) اتفاق می افتد ، باعث بالا رفتن ضریب فنر شده ، و تا حدی از پایین رفتن سر خودرو هنگام ترمز گیری ، پایین رفتن عقب خودرو در هنگام شتاب گیری و چپ شدن و انحراف خودرو جلوگیری می نماید.

دو تیوپه هیدرولیکی :

عینا مشابه نوع گازی می باشند ، با این تفاوت که در آنها بجای نیتروژن تحت فشار کم ، از هوا در فشار معولی استفاده می شود ، که مشکلاتی نظیر ایجاد کف در آنها اجتناب ناپذیر است ( نوع هیدرولیکی ، نسل اول کمک فنرهای دو تیوپه محسوب می شوند ، که همینک جای خود را به انواع گازی سپرده اند )

تعداد صفحات: 10

پایان نامه کمک فنرها و بررسی انواع و روش طراحی آنها رشته مکانیک

تعداد صفحات پایان نامه: 180 صفحه

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی با فرمت ورد word

فصل اول

 کمک فنر و خودرو

 – کاربرد و شیوه نصب

– آزمایش کمک فنر

کمک‌فنر به همان اندازه که ایمنی حرکت را تضمین می کند، وظیفه خوش سواری را نیز بر عهده دارد. کمک فنر باید از پریدن( جهیدن) چرخها جلوگیری کند، یعنی تماس بین چرخ و جاده را همیشه برقرار سازد همچنین کله زدن خودرو را میرا کند.

با طراحی و ساخت سیستمهای تعلیق جدید با قطعات نگهدارنده و راهنمای کم اصطکاک، و افزایش سرعت و توان خودرو، امروزه انتظارات از این قطعه نسبت به سالهای گذشته به مراتب بیشتر است.

از این رو هر خودرو، کمک فنر خاص خود را دارد. کمک فنر نیز مانند لاستیک و لنت ترمز، تنش و شرایط کاری دشوار را تحمل می کند و از این رو نیاز به بازدید منظم دارد. تعویض به هنگام کمک فنر می تواند بر ایمنی راننده و سرنشینان اثر مهمی بگذارد. البته در این باره مشکلاتی وجود دارد.

فرسودگی و کارکرد لاستیک را می توان به خوبی از سایش عاج لاستیک دریافت. اما از آنجا که کمک فنر در داخل شاسی قراردارد، بازرسی آن ساده نیست. مشکل دیگر این است که آزمایش کارکرد کمک فنر نصب شده دشوار است.

خرابی و نارسایی کمک فنر، به ندرت ناگهانی و بدون نشانه قبلی بروز می کند. اما، کاهش توان میرایی معمولاً به گونه ای است که راننده کاهش تدریجی آن را حس نمی کند و به مرور زمان، شیوه رانندگی خود را با آن وفق می دهد.

پس فقط کنترل منظم، به شیوه ای که انجمن کنترل خودرو توف با دستگاه آزمایش ارتعاش انجام می دهد،( بخش 1-2 را ببینید)، نارسایی کمک فنر را آشکار می‌کند. انجمن توف راینلند تا به حال بیش از 25 مرکز آزمایش کمک فنر برپا کرده است. آزمایشهایی که شرکت بوگه و فیشتل و ساکس از سال 1972 میلادی تاکنون انجام داده اند، نشان می دهد که سی درصد از خودروهای آزمایش شده. یک کمک فنر خوب داشته اند. در حدود سه درصد از خودروهای آزمایش شده سه یا چهار کمک فنر غیر قابل استفاده داشته اند. سازمان خودروسازی مرکز فنی آلیانس واقع در محل ایسمانینگ شهر مونیخ با استفاده از همین روش آزمایش به نتایجی مشابه دست یافته است.

 1-1-کاربرد و شیوه نصب

کمک فنر را که جزء میرا کننده خودرو است، بین جرم فرم بندی نشده( تعلیق) و جرم فنر بندی شده( بدنه) نصب می کنند. اتصال بالایی کمک فنر را به بدنه خودرو و اتصال پایین آن را به بند واسطه و یا مستقیماً به محور خودرو وصل می کنند. برای دستیابی به بهترین بازده ممکن، محل قرارگیری کمک فنر بر روی شاسی را به گونه‌ای طراحی می کنند که اتصال پایین کاملاً بیرون و در نزدیکی چرخ باشد و کمک فنر عمودی قرار گیرد، ( شکل 1-1). البته دستیابی به این طرح همیشه امکان پذیر نیست.

برای مجهز کردن لاستیک چرخ محرک خودرو به زنجیر چرخ، کمک فنرها کاملاً در داخل و بین فنرهای تخت قرار می گیرند. شکل 1-5 نمایی از محور عقب خودروی باربری دیملر بنز مدل 308/ D 207 ، را نشان می دهد. به دلیلی پایین آمدن سطح باربری و صرفه جویی در فضا، کمک فنرها کمی به سمت جلو نیز متمایل هستند. زاویه دار قرار گرفتن کمک فنر در راستای طولی یا عرضی در خودرو اثر میرایی در حالت پربار را می کاهد. ( شکل 1-2 را ببینید) در هنگام جمع شدن کمک فنر و حرکت همزمان بدنه به سمت بالا، زاویه بزرگتر می شود و در نتیجه مقدار بزرگنمایی میرایی iD   نیز افزایش می یابد. بدین ترتیب با ثابت ماندن نیروی میرایی FD ، نیروی میرایی مؤثر در نقطه تماس چرخ کاهش می یابد. هر چه کمک فنرها به یکدیگر نزدیکتر باشند( یعنی اتصالات پایین آنها بیشتر در داخل قرار گیرند)، فاصله مؤثر آنها یعنی bD نسبت به عرض خودرو یعنی bh کوچکتر می شود، ( شکل 3-12) و نسبت میراییi تأثیر نامطلوبی در میرایی بدنه دارد.

هنگام جمع شدن تعلیق در محور جلو و عقب خودروهای سیتروئن مدل دیان 6و سی وی6 ، میله های کششی طولی 2 به کمک بند طولی 1 به فنرهای مارپیچ فشار وارد می کنند،( شکل 1-4 را ببینید).

در این نمونه، کمک فنرها را کاملاً افقی و موازی با میله های 2 نصب می کنند. از این رو کمک فنرها هنگام جمع شدن تعلیق کشیده می شوند،( برخلاف معمول که هنگام جمع شدن تعلیق، کمک فنر فشرده می شود).

کمک فنرهای یک جداره با بالشتک گازی و پیستون گاز که در بخش 2-2-1 بررسی می شود، برای این گونه شرایط کارکرد و نصب به صورت افقی بسیار مناسب هستند.

 1-2- آزمایش کمک فنر

1-2-1- آزمایش بر روی خودرو

هنوز هم دارندگان خودرو از آزمایش تجربی کمک فنرـ یعنی نوسان دادن خودرو در جهت عمودی با دست ـ برای ارزیابی وضعیت سیستم تعلیق و آزمایش کمک فنر استفاده می کنند. این شیوه آزمایش را خودرو سازان و تولید کنندگان کمک فنر صریحاً رد می کنند و برای آن دلایل زیادی دارند. کارکرد یک کمک فنر به سرعت آن بستگی دارد، یعنی سرعتی که با آن میله پیستون در داخل کمک فنر به بالا و پایین حرکت می‌کند.

با نوسان دادن خودرو با دست نمی توان به سرعتهای زیاد دست یافت. واکنش به سرعت های زیاد که برای ایمنی حرکت مهم است، در اینجا آزمایش نمی شود. علاوه بر آن به دلیل وجود اصطکاک درونی در سیستم تعلیق خودرو، نتایج به دست آمده چندان قابل اعتماد نیست یا حتی می تواند اشتباه باشد.

پس از کارکرد زیاد خودرو، مفاصل راهنمای تعلیق به سختی قادر به حرکت هستند، زیرا مقدار اصطکاک درونی موجود نسبتاً زیاد می شود در این صورت اگر کمک فنر به طور مؤثر عمل نکند، اصطکاک درونی سیستم برای میرا کردن نوسانات و ارتعاشات در فرکانس کم کافی است.

از طرف دیگر، اگر خودرویی را که مفاصل تعلیق روان و کمک فنری با اصطکاک درونی اندک دارد، در سرعت کم، بیازمایند. احساس می کنند که خودرو به شدت به نوسان در می آید( حتی هنگامی که کمک فنر به خوبی عمل می کند). دستگاه آزمایش ارتعاشی که شرکت بوگه طراحی و تولید کرده است، آزمایش صحیح کمک فنر را میسر می کند،( شکل 1-5) در این دستگاه هر دو محور در جهت عمودی و در حالت بحرانی به نوسان در می آیند. هنگام عبور از حالت بحرانی، فرکانس تشدید و دامنه بیشینه سیستم تعلیق را با واحد میلیمتر اندازه گیری می کنند. این مقادیر را با حد مجازی که سازنده خودرو تعیین کرده است، مقایسه می کنند.

مشکلات دستگاه آزمایش ارتعاش عبارتند از:

q علاوه بر میرایی کمک فنر، اصطکاک مکانیزم سیستم تعلیق( بوشهای راهنما و مفاصل گویی) نیز در نتایج به دست آمده دخیل هستند. اگر مقدار اصطکاک زیاد باشد. به اشتباه چنین نتیجه گیری می شود که کمک فنر کارآیی لازم را دارد.q به دلیل محدودیت فرکانس و دامنه ورودی، دستگاه سنجش ارتعاش، کارآیی کمک فنر را فقط در محدوده باریک سرعت می آزماید. از این رو با این نتایج نمی توان کارآیی کمک فنر را در محدوده کاری واقعی ارزیابی کرد.