جستجو در تالارهای گفتگو

ظهور یاتاقان های مغناطیسی کنترل کننده های قوی تر و نرم افزارهای بهتر، منجر به کاربرد گسترده تر یاتاقان های مغناطیسی خواهند شد. یاتاقان های مغناطیسی که شافت را به جای تماس مکانیکی با نیروی مغناطیسی به حالت تعلیق در می آورند، چند دهه است که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. یاتاقان های مغناطیسی مزایای فراوانی، از جمله توانایی کار در سرعت های بالا و قابلیت عملکرد بدون روغن کاری در محیط خلا را به استفاده کنندگان عرضه می کنند. این یاتاقان ها بدون اصطکاک کار می کنند، فرسایش کمی دارند، در حین دوران ارتعاشات بسیار کمتری نسبت به بقیه ی یاتاقان ها ایجاد می کنند، می توانند مکان شافت را به دقت کنترل کنند، نیروهای خارجی وارد بر شافت را اندازه بگیرند و حتی شرایط کاری ماشین را تصویر کنند. امروزه رشد تکنولوژی، به ویژه در کنترل و پردازش دیجیتال، یاتاقان های مغناطیسی را به سوی طراحی نیرومند تر و به صرفه تر نسبت به گذشته هدایت کرده است. یاتاقان های امروزی برای محدوده ی گسترده ای از کاربردها، از تجهیزات نیمه هادی گرفته تا میکروتوربین ها و کمپرسورهای سردسازی و پمپ های خلا، مناسب هستند. اساس کار یاتاقان های مغناطیسی: در سیستم یاتاقان مغناطیسی، محورها به وسیله نیروی الکترو مغناطیسی حاصل از اعمال جریان الکتریکی به مواد فرومغناطیس یاتاقان ها، به صورت معلق نگه داشته می شوند. این سیستم شامل سه بخش اصلی است: محرک های یاتاقان، سنسورهای موقعیت، کنترل کننده و الگوریتم کنترل. دستگاه های معمولی شامل دو یاتاقان شعاعی مغناطیسی و یک یاتاقان مغناطیسی کف گرد می باشند. این یاتاقان ها، شافت را در راستای پنج محور کنترل می کنند، دو محور مربوط به هر یاتاقان شعاعی است و محور پنجم در طول شافت قرار دارد. یاتاقان های مغناطیسی دارای اجزای ثابت و متحرک هستند که به ترتیب استاتور و روتور نامیده می شوند. استاتور یاتاقان های مغناطیسی شعاعی، به استاتور موتور های الکتریکی شباهت دارد. استاتور یاتاقان های شعاعی لایه لایه است، به این صورت که قطب های مغناطیسی آن از لایه های نازک فلزی تشکیل شده است که بر روی هم قرار می گیرند و حلقه های سیم به دور قطب ها پیچیده می شوند. جریان الکتریکی کنترل شده که از سیم پیچ ها می گذرد، یک نیروی جاذب روی روتور فرو مغناطیس ایجاد می کند و روتور را در فاصله هوایی به صورت معلق نگه می دارد. فاصله هوایی معمولا حدود 0.5 میلیمتر در نظر گرفته می شود و در برخی کاربردهای خاص می تواند به بزرگی 2 میلیمتر هم طراحی شود. روتور روی شافتی قرار می گیرد که در فاصله هوایی است و لزومی ندارد که در مرکز قرار گیرد. این خاصیت از لحاظ کاربردی مفید است. زیرا می توان فرسودگی شافت و هم چنین لرزش های آن را جبران کرد، مانند ماشین های سنگ زنی که در طول کارکرد فرسوده می شوند. یک یاتاقان مغناطیسی کف گرد حرکت محوری را کنترل می کند. روتور یاتاقان کف گرد، یک دیسک توپر آهنی است که به شافت متصل شده و در یک فاصله مشخص از استاتور، در یک طرف یا هر دو طرف شافت، قرار می گیرد. در حین کار، نیروهای الکترومغناطیسی تولید شده به وسیله استاتور، روی روتور عمل کرده و حرکت محوری را کنترل می کنند. یاتاقان های مغناطیسی، هم چنین شامل یاتاقان های کمکی هستند. کار اصلی این یاتاقان ها نگه داشتن شافت هنگام خاموش بودن دستگاه است. این یاتاقان ها اجزای دستگاه را در هنگام قطع برق یا خرابی محافظت می کنند. رینگ داخل یاتاقان های کمکی، از فاصله هوایی یاتاقان های مغناطیسی کوچکتر است تا از آسیب دیدگی شافت در هنگام ارتعاش جلوگیری کند.

جعبه دنده متوالی اگر تا به حال با موتور سيكلت رانندگي كرده باشيد حتما دريافته‌ايد كه سيستم انتقال قدرت در موتور سيكلت اينگونه عمل نمي‌كند بلكه براي تعويض دنده بايد به وسيله پا اهرمي را به طرف بالا و يا پايين فشار دهيد.اين راه براي تعويض دنده بسيار سريعنر است.اين نوع سيستم انتقال قدرت "جعبه دنده متوالي" يا "سيستم انتقال قدرت دستي متوالي"ناميده مي‌شود. از آنجاييكه عمل تعويض دنده در اين سيستم بسيار سريعتر انجام مي‌گيرد و محاسن مهم ديگري را در اختيار راننده قرار مي‌دهد در بيشتر ماشين‌هاي مسابقه از آن استفاده مي‌شود.در اين مقاله به اين محاسن خواهيم پرداخت. در اين مقاله خواهيم آموخت كه سيستم انتقال قدرت متوالي چگونه كار مي‌كند و چرا در ماشين‌هاي با كيفيت بالا از اين سيستم استفاده مي‌شود. در ماشين‌هاي مسابقه با حركت اهرمي به طرف جلو ماشين به دنده بالاتري مي‌رود و با حركت به طرف عقب دنده كاهش مي‌يابد.فرض كنيد ماشين شما در دنده 2 است و مي‌خواهيد به دنده 3 برويد براي اين كار بايد اهرم تعويض دنده را به طرف جلو فشار دهيد و براي رفتن از دنده 3 به 4 بايد بار ديگر اهرم را به طرف جلو فشار دهيد و به همين ترتيب حركت در هر مورد ثابت است . اگر بخواهيد به دنده پايين‌تري بياييد مثلا از دنده 5 به 4 بايد اهرم را به طرف عقب بكشيد.در ماشين‌ها‌يي كه در اروپا به صورت انبوه توليد مي‌شوند براي رفتن به دنده بالا‌تر بايد اهرم را به طرف جلو فشار داد و براي رفتن به دنده پايين‌تر بايد اهرم را به طرف عقب كشيد . در ماشين‌هاي فورمول يك به جاي اهرم از دو پدال كه در كنار فرمان اتومبيل قرار دارند استفاده شده است . پدال سمت چپ براي رفتن به دنده بالا‌تر و پدال سمت راست براي دنده پايين‌تر استفاده مي‌شود . . در موتور سيكلت هم كار مشابهي انجام مي‌گيرد اما به جاي اينكه به وسيله دست اهرمي به طرف جلو يا عقب فشار داده شود به وسيله پا اهرمي به بالا و يا پايين حركت داده مي‌شود. روي طبلك شيارهايي ديده مي‌شود كه يكي از كارهاي زير را انجام مي‌دهد: • اگر طبلك دور از چرخدنده‌هاي انتقال قدرت قرارگرفته باشد شيارها ميله استاندارد كنترلي را كنترل مي‌كنند. • اگر طبلك كنار چرخدنده‌ها باشد شيارها مستقيما چنگال‌هاي انتخابي را حركت مي‌دهند و در نتيجه به ميله‌هاي كنترل نيازي نخواهد بود به نظر مي‌رسد كه اين روش مناسب‌تر باشد چون هم از قطعات كوچكتري استفاده شده است و هم فضاي كمتري را اشغال مي‌كند. بنابراين وقتي كه شما اهرم را حركت مي دهيد اهرم به نوبه خود طبلك را به اندازه مشخص مي‌چرخاند (مثلا 50 درجه) اين دوران ميله‌هاي كنترل يا چنگال‌ها را در مسيري كه شيارها تعيين مي‌كنند به حركت وا مي‌دارند. به دليل وجود طبلك دنده‌ها هميشه به ترتيب افزايش و يا كاهش مي‌يابند و امكان ندارد كه مثلا از دنده يك به سه برويد بلكه بايد ابتدا به دنده دو سپس به دنده سه برويد. يكي از محاسن اين سيستم اين است كه اشتباه در حين تعويض دنده غير ممكن است هميشه شما به يك دنده بالا‌تر ويا يك دنده پايين‌تر مي‌رويد. تقريبا تمام ماشين‌هاي مسابقه‌اي كه از سيستم انتقال قدرت دستي استفاده مي‌كنند به دلايل زير به جاي الگوي H از سيستم متوالي استفاده مي‌كنند 1. سيستم متوالي سريعتر است.به عنوان مثال اگر بخواهيد از دنده 2 به دنده 3 برويد در الگوي H ابتدا بايد اهرم را بالا كشيده و يك بار ديگر بعد از خلاص شدن همين كار را تكرار كنيد كه مدت زماني را به خود اختصاص مي‌دهد در يك جعبه‌دنده متوالي شما براي تمام تعويض‌ها فقط اهرم را در يك جهت حركت مي دهيد. 2. كار با سيستم متوالي در هر لحظه‌اي مشخص است شما مجبور نيستيد كه فكر كنيد"من در حال حاضر در دنده 2 هستم بنابر اين براي رفتن به دنده 3 بايد اهرم را در دو مرحله به طرف بالا فشار دهم " در سيستم متوالي به راحتي اهرم را در جهتي فشار مي‌دهيد كه براي تمام تعويض‌ها ثابت است. 3. محل قرارگيري دست در حين رانندگي با شرايط سازگار است ، در الگوي H با توجه به دنده‌اي كه با آن حركت مي‌كنيم محل اهرم تعويض تغيير مي‌كند پس بايد دقت كنيد كه در چه دنده‌اي هستيد و با توجه به آن محل قرارگيري اهرم را تشخيص دهيد. اما در سیستم متوالي اهرم تعويض هميشه در يك مكان مشخص قرار دارد . 4. سيستم متوالي باعث بروز حوادث عجيب نمي‌شود.در الگوي H اگر اشتباهي بكنيد مثلا در حين مسابقه مي‌خواهيد از دنده 3 به دنده 2 بياييد و به جاي ‌آن به دنده 4 مي‌رويد اين كار امكان دارد موتور اتومبيل را بتركاند چيزي كه با سيستم متوالي هرگز اتفاق نمي‌افتد . يكي ديگر از مزاياي سيستم متوالي اين است كه اهرم تعويض دنده فضاي كمتري از اتاق اتومبيل را اشغال مي‌كند چرا كه تنها به فضايي براي حركت به جلو و عقب نياز است و براي حركت به چپ و راست به فضايي نياز ندارد. تقريبا در تمام ماشين‌هاي مسابقه‌اي كه از سيستم متوالي استفاده مي‌كنند يا راننده با استفاده از اهرم تعويض طبلك را به گردش در مي‌آورد و يا طبلك به وسيله سيستم‌هاي هيدروليكي و پنوماتيكي وسيم پيچ‌هايي_ همگي به صورت الكتريكي فعال مي‌شوند_ به گردش در‌مي‌آيد . در مدل دوم دو پدال روي فرمان قرار دارد كه به وسيله آنها عمل تعويض دنده صورت مي‌گيرد و راننده براي تعويض دنده هرگز لازم نيست كه دست خود را از فرمان جدا كند. از آنجاييكه سيستم انتقال قدرت متوالي محاسن زيادي دارد استفاده از اين سيستم در اتمبيل‌ها آغاز شده است . نبايد سيستم متوالي را با گيربكس اتوماتيك مدل Tipronic اشتباه گرفت . در مدل Tiptronic از الگوي حركت اهرم در سيستم متوالي استفاده شده است ولي چون اين سيستم يك سيستم اتوماتيك است بنابراين داراي مبدل گشتاور است پس سرعت تعويض دنده چندان زياد نيست. سوپر شارژر از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند. یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک سوپر شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که سوپر شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند. تفاوت سوپرشارژر و توربوشارژر سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو سوپر شارژر، اسم رسمی خود است. تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند. یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد: پیستون به سمت پایین حرکت می کند. حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند. هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود. همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند که آن هم آخر کار به چرخ ها منتقل می شود. اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد. این کار یک سوپر شارژر است. سوپر شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد. سوپرشارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، سوپر شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند. برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، سوپر شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد. برای فشرده کردن هوا یک سوپر شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. سوپر شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند. اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک سوپر شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید. اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک سوپر شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.