مرجع:تاپیک آموزشی مکانیزم و دینامیک ماشین ها

[EN-EZEL 13,039]

مکانیزم موتور های دورانی

یک موتور دورانی،یک موتور احتراق داخلی است درست مثل موتور اتومبیل ولی کاملا متفاوت با موتور های مرسوم پیستونی کار می کند.در یک موتور پیستونی حجم مشخصی از فضا (سیلندر) متناوبا چهار کار متفاوت را انجام می دهد.

مکش،تراکم،احتراق،و خروج دود.موتور دورانی همین کار را انجام می دهد اما هر کدام در جای مخصوص خوذ انجام می شود و این شبیه این است که برای هر کدام از چهار مرحله یک سیلندر جداگانه داشته باشیم و پیستون به طور پیوسته از یکی به بعدی حرکت کند.

موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود.در این مقاله می آموزیم که موتور دورانی چگونه کار می کند.

 

اصول

موتور دورانی

مانند یک موتور پیستونی،موتور دورانی از فشار تولید شده هنگام احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کند.در موتور پیستونی،این فشار در سیلندر جمع می شود و پیستون را به جلو و عقب می راند.میل لنگ حرکت رفت و برگشتی پیستون ها را به حرکت دورانی تبدیل می کند.

در یک موتور دورانی،فشار حاصل از احتراق،در یک اتاقک ایجاد می شود که این اتاقک قسمتی از فضای موتور است که به وسیله ی وجه روتور مثلثی شکل پدید می آید و موتور دورانی از این اتاقک به جای پیستون استفاده می کند.

روتور و محفظه ی یک موتور دورانی در

Mazda RX-7

این قسمت ها جایگزین پیستون ها،سیلندر ها،سوپاپ ها،میل سوپاپ و میل لنگ در موتور پیستونی می شود.روتور مسیری را طی می کند که در این مسیر هر سه گوش روتور با محفظه در تماس باقی می ماند و سه حجم مجزای گاز را ایجاد می کند.وقتی روتور می چرخد،این سه حجم متناوبا منبسط و منقبض می شوند.همین انقباض و انبساط است که هوا و سوخت را به داخل موتور می کشد،آن را متراکم می کند و انرژی قابل استفاده آن را می گیرد و سپس دود را خارج می کند.

در ادامه به داخل موتور دورانی خواهیم پرداخت تا قسمت هایش را بشناسیم اما اینک به مدل تازه ی موتور دورانی نگاهی می اندازیم:

مزدا

RX-8

:

شرکت مزدا در تولید و توسعه ی خودرو هایی که از موتور دورانی استفاده می کنند سابقه ی طولانی دارد. مزدا

RX-7

که در 1978 به فروش رسید موفق ترین خودرو با موتور دورانی بوده است. ولی قبل از آن خودرو ها،کامیون ها و حتی اتوبوس هایی با موتور دورانی تولید شده بودند.سرآغاز آن ها نیز

Cosmo sport

در 1967 بود.آخرین سالی که

RX-7

در آمریکا فروخته شد سال 1995 بود ولی موتور دورانی در آینده ی نزدیک به بازار برمی گردد .

مزدا

RX-8

خودرو جدیدی از شرکت مزدا است که یک موتور دورانی جدید و برتر به نام

Renesis

را عرضه کرده است.این موتور که موتور بین المللی سال 2003 نامیده شد،به صورت طبیعی مکش دارد و یک موتور 2 روتوره می باشد که قدرت آن 250 اسب بخار است.

 

قسمت های مختلف موتور دورانی:

موتور دورانی یک سیستم جرقه و تحویل سوخت دارد که شبیه به قسمتهای مشابه در موتور پیستونی هستند.در ادامه به معرفی بخش های اصلی موتور دورانی می پردازیم:

روتور:

روتور سه سطح محدب دارد که هر کدام همانند یک پیستون عمل می کند.هر سطح یک فرورفتگی دارد که حجم مخلوط هوا و سوخت را در موتور افزایش می دهد.

در قسمت انتهایی هر سطح یک تیغه ی فلزی وجود دارد که اتاقک احتراق را آب بندی می کند و مانع خروج مواد از اتاقک احتراق می شود.همچنین حلقه های فلزی در هر طرف روتور وجود دارند که به اطراف اتاقک احتراق محکم می شوند.

روتور یک سری دندانه های داخلی دارد که در مرکز یک لبه بریده شده اند.این دندانه ها با چرخ دنده هایی که به بدنه ی موتور محکم شده اند درگیر می شوند.این در گیر شدن مسیر و جهت حرکت روتور در داخل بدنه را مشخص می کند.

بدنه:

بدنه تخم مرغی شکل است.شکل اتاقک احتراق به گونه ای طراحی شده است که سه راس روتور همواره در تماس با دیواره ی اتاقک خواهند بود و سه حجم جدای گاز را ایجاد می کنند.

هر قسمت بدنه به یک مرحله از عمل احتراق اختصاص دارد.این چهار مرحله عبارتند از:

1-مکش

2-تراکم

3-احتراق

4-تخلیه

مجراهای مکش و تخلیه در بدنه طراحی شده اند. این مجرا ها سوپاپ ندارند.اگزوز خودرو مستقیما به مجرای تخلیه وصل می شود. مجرای مکش هم مستقیما به دریچه ی ساسات وصل می شود.

محور خروجی:

محور خروجی قطعه های گردی دارد که خارج از مرکز(خارج از محور میله) نصب شده اند. هر روتور روی یکی از این قطعات خارج از مرکز نصب می شود.این قطعه ها تقریبا شبیه میل لنگ عمل می کنند.هنگامیکه روتور مسیر خودش را درون بدنه طی می کند،به این قطعه ها فشار می آورد و از آن جاییکه قطعه ها خارج از مرکز اند،نیروی اعمال شده از روتور به قطعه ها گشتاوری بر میله وارد می کند و آن را می چرخاند.

اکنون بیایید ببینیم این قسمت ها چگونه به هم متصل می شوند و چگونه نیروی حرکتی را ایجاد می کنند.

 

سوار کردن قسمتها و ایجاد نیرو محرکه:

یک موتور دورانی به صورت لایه ای سر هم می شود.موتور دو روتوره که ما بررسی کردیم 5 لایه اصلی دارد که به وسیله حلقه ای از غلاف های دراز کنار هم نگه داشته شده اند و سیال خنک کننده که در راههای مخصوص خود جریان دارد همه ی قطغات را در بر می گیرد.

دو لایه ی انتهایی شامل مهره ها ، یاتاقان ها و شفت خروجی می باشد.آن ها همچنین دو قسمت اتاقک را که شامل روتور ها می شوند را به هم متصل می کنند.سطح داخلی این قطعات خیلی صاف و صیقلی می باشد که کمک می کند مهره های روی روتور کار خود را به خوبی انجام دهند.یک دریچه ورودی بر روی هر کدام از این قطعات انتهایی وجود دارد.

یکی از دو قطعه انتهایی از یک موتور دو روتوره ی ونکل

لایه ی بعدی (از بیرون به داخل) اتاقک تخم مرغی شکل روتور است که دریچه های اگزوز را شامل می شود.

قسمتی از اتاقک روتور(به مکان مجرای تخلیه توجه کنید)

قطعه میانی شامل دو دریچه ورودی می باشد که هر کدام از آن ها برای یکی از روتور هاست.این قطعه علاوه بر این دو روتور را از یکدیگر مجزا می کند لذا سطوح خارجی آن بسیار صاف است.

قطعه ی میانی برای هر روتور یک دریچه ورودی دیگر فراهم می کند.

در مرکز هر روتور یک چرخ دنده ی بزرگ داخلی وجود دارد که روی یک چرخ دنده ی کوجک تر حرکت می کند که این چرخ دنده ی کوچک به اتاقک موتور متصل شده است. این قسمت آن چیزی است که چرخش روتور را ایجاد می کند.روتور همچنین روی پوسته بزرگ و دایروی شفت خروجی حرکت می کند.

در ادامه خواهیم دید که موتور چگونه نیروی محرک تولید می کند.

 

قدرت موتور دورانی:

موتورهای دورانی چرخه ی چهار زمانه ای را طی می کنند که شبیه چرخه ایست که موتور پیستونی در آن کار می کند.ولی در موتور دورانی نحوه ی رسیدن به هدف کاملا متفاوت است.

قلب یک موتور دورانی،روتور آن است که معادل پیستون در موتورهای پیستونی می باشد.

روتور روی یک پوسته ی بزرگ دایروی روی شفت خروجی نصب می شود.این پوسته از خط مرکزی شفت انحراف دارد و مانند یک دسته اهرم در جرثقیل های کوچک عمل می کند و به روتور قدرت لازم برای چرخاندن شفت خروجی را می دهد.هنگامی که روتور درون اتاقک می چرخد،پوسته را حول دایره هایی می چرخاند که به ازای هر دور روتور،پوسته 3 دور می چرخد.

هنگامی که روتور درون اتاقک می چرخد سه قسمتی که توسط روتور در فضای اتاقک از هم جدا می شوند،حجمشان تغییر می کند(مطابق شکل بالا) این تغییر حجم باعث ایجاد عملیاتی شبیه به پمپ کردن می شود.حال به بررسی هر کدام از چهار مرحله ی موتور دورانی می پردازیم.

 

1-مکش:

فاز مکش هنگامی آغاز می شود که نوک روتور از دریچه ی ورودی عبور می کند.وقتی که دریچه مکش باز می شود در ابتدا حجم این قسمت در حداقل مقدار خود است و با ادامه حرکت روتور حجم افزایش می یابد و هوا به داخل کشیده می شود.

وقتی راس دیگر روتور از دریچه مکش عبور می کند دیگر هوایی وارد این قسمت نمی شود و مرحله تراکم آغاز می شود.

2-تراکم:

همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه می دهد، حجم هوا کاهش می یابد و مخلوط هوا و سوخت متراکم می شود.زمانی که وجه روتور به مقابل شمع ها می رسد،حجم این قسمت به حداقل مقدار خود نزدیک می شود. در این هنگام عملیات احتراق آغاز می شود.

3-احتراق:

اکثر موتور های دورانی دو شمع دارند.زیرا اگر تنها یک شمع وجود داشت به خاطر اینکه اتاقک احتراق نسبتا دراز است،جرقه نمی توانست به خوبی و با سرعت مناسب گسترش پیدا کند.

وقتی شمع ها جرقه می زنند،مخلوط هوا و سوخت آتش می گیرد و افزایش فشار روتور را به حرکت در می آورد.

فشار حاصل از احتراق باعث می شود که روتور در جهتی حرکت کند که حجم افزایش یابد.گازهای احتراق منبسط می شوند و با حرکت دادن روتور نیروی محرکه تولید می کنند تا هنگامی که نوک روتور به دریچه تخلیه برسد.

4-تخلیه:

هنگامی که نوک روتور از دریچه ی تخلیه عبور می کند،گازهای احتراق که فشار بالایی دارند از اگزوز خارج می شوند.همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه می دهد،اتاقک منقبض می شود و گازهای باقی مانده را به بیرون هدایت می کند.زمانی که حجم به حداقل مقدار خود نزدیک می شود، نوک روتور از کنار دریچه ی مکش عبور می کند و چرخه دوباره تکرار می شود.

نکته ی ظریف در مورد موتور دورانی این است که هر کدام از سه وجه روتور همواره در حال طی کردن یک قسمت چرخه هستند (در یک دور چرخش کامل روتور،سه بار مرحله احتراق وجود دارد). ولی به خاطر داشته باشید که شفت خروجی به ازای هر دور چرخش روتور سه دور می زند که این یعنی به ازای هر دور چرخش شفت خروجی یک مرحله احتراق داریم.

 

 

تفاوت ها و چالش ها:

 

ویژگی های متعددی وجود دارد که موتور دورانی را از یک موتور پیستونی معمولی متمایز می کند:

●

قسمتهای متحرک کمتر:

در موتور دورانی تعداد قسمت های متحرک به مراتب کمتر از یک موتور پیستونی مشابه است.یک موتور دورانی دو روتوره سه قسمت متحرک دارد:دو روتور و یک شفت خروجی.حتی ساده ترین موتور پیستونی چهار سیلندر،حداقل 40 قسمت متحرک دارد:پیستون ها،میل بادامک،سوپاپ ها،فنر سوپاپ ها،رقاصک ها،تسمه تایم،چرخ دنده ها و میل لنگ،میله های رابط.

این تعداد کم قسمت های متحرک،قابلیت اطمینان موتورهای دروانی را بالا می برد.به همین دلیل است که بعضی از سازندگان فضاپیما،موتورهای دورانی را ترجیح می دهند.

●

یکنواختی حرکت:

همه ی قسمت های موتور دورانی در یک جهت و به طور پیوسته می چرخند و تغییر جهت های ناگهانی (مانند پیستون ها) وجود ندارد.

موتورهای دورانی از نظر داخلی به وسیله ی وزنه های تعادلی چرخان ،که برای از بین بردن ارتعاشات نصب شده اند، متعادل می شوند.

تحویل نیرو در موتورهای چرخان نیز یکنواخت تر انجام می شود.از آنجاکه هر مرحله احتراق در چرخس روتور به اندازه ی 90 درجه پایان می یابد و شفت خروجی به ازای هر دور روتور، سه دور می زند، بنابراین هر مرحله احتراق پس از 270 درجه چرخش شفت خروجی پایان می یابد. این بدان معنی است که یک موتور تک روتوره،برای 4/3 از هر دور چرخش شفت خروجی ، نیروی محرکه تولید می کند. این را مقایسه کنید با یک موتور تک سیلندر پیستونی که در آن احتراق در 180 درجه از دو دوران کامل اتفاق می افتد (یعنی 4/1 از هر چرخش میل لنگ)

●

آرامتر بودن حرکت:

از آن جا که روتور ها با سرعتی به اندازه 3/1 سرعت شفت خروجی می چرخند، قسمت های متحرک موتور دورانی آرامتر از قسمت های موتور پیستونی حرکت می کنند. که این موضوع قابلیت اطمینان موتور های دورانی را افزایش می دهد.

چالش ها:

●

معمولا ساختن یک موتور چرخان سخت تر از موتور پیستونی است.

●

هزینه های تولید بالاتر می باشد زیرا تعداد موتورهای دورانی که تولید می شوند به اندازه تعداد موتورهای پیستونی نیست.

●

موتورهای دورانی معمولا سوخت بیشتری مصرف می کنند زیرا بازده ترمودینامیکی موتور دورانی کم است.(به دلیل اتاقک احتراق بزرگ و دراز و ضریب تراکم پایین)

[EN-EZEL 13,039]

مکانیزم فناوری هیدروفرمینگ و کاربرد آن در خودرو

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

در حال حاضر، کاهش وزن خودرو، به حداقل رساندن هزینه‌ها و بهبود عملکرد محصولات از اهداف راهبردی صنایع خودروسازی محسوب می‌شود. استفاده از فناوری‌های مدرن تولید نظیر TWBا1، هیدروفرمینگ و... یکی از راه‌های دستیابی به این اهداف می‌باشد. در این مقاله فناوری هیدروفرمینگ به همراه مزایا و کاربرد آن در قطعات خودرو بررسی شده است.

 

فناوری هیدروفرمینگ

در 10 سال گذشته استفاده از روش هیدروفرمینگ، در صنعت خودروسازی رشد فزاینده‌ای داشته است. در این روش از فشار سیال به‌جای پانچ برای شکل‌دهی درون قالب استفاده می‌شود. این روش برای تولید یکپارچه قطعاتی که در گذشته با مونتاژ چند قطعه پرسکاری شده تولید می‌شدند، کاربرد دارد. همچنین با استفاده از این روش به همراه استفاده از فولاد با استحکام بالاتر و ضخامت کمتر می‌توان به کاهش وزن قابل توجهی دست یافت. همچنین با حذف نقاط جوش به‌واسطه تولید قطعات یکپارچه، صلبیت قطعه افزایشمی‌یابد.

روش هیدروفرمینگ به 2 دسته کلی هیدروفرمینگ لوله‌ای و هیدروفرمینگ ورقی تقسیم می‌شود.

 

هیدروفرمینگ لوله‌ای

یکی از فرایندهای شکل‌دهی قطعات توخالی با مقاطع مختلف است که در آن بلنک اولیه (لوله) با اعمال فشار هیدرولیکی داخلی، شکل حفره قالب را به خود می‌گیرد. مراحل شکل‌دهی قطعات تا رسیدن به محصول نهایی در روش هیدروفرمینگ لوله‌ای در شکل یک، نشان داده شده است. این مراحل عبارتنداز:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

1. قرار دادن بلنک اولیه (لوله) در داخل قالب

2. بسته شدن قالب و قرار گرفتن

3. پانچ آب‌بندی در دو طرف بلنک (در ضمن در این مرحله قالب با سیال مورد نظر پر می‌شود)

4. اعمال فشار با حرکت پانچ‌ها

5. حذف فشار، باز کردن قالب و خارج کردن قطعه

قالب‌ها در این نوع هیدروفرمینگ با توجه به نوع قطعه دارای 2 پانچ آب‌بندی بوده و به صورت محوری نسبت به 2 انتهای بلنک اولیه قرار می‌گیرند. در ضمن یک پانچ فشار متقابل از بالا برای کنترل سیلان ماده نیز وجود دارد. در شکل 2، اجزای قالب و عوامل مؤثر به‌طور شماتیکی نشان داده شده است.

به‌طور کلی هر سیستم هیدروفرمینگ لوله‌ای شامل ماده اولیه یا قطعه کار، محصول نهایی، ابزار و قالب، تجهیزات و پرس، مسائل محیطی (روغن و سیال مورد استفاده قابل بازیافت است و نباید آلودگی محیطی ایجاد کند)، فصل مشترک بین ابزار و قطعه کار (اصطکاک) و نواحی تغییر شکل می‌باشد (شکل 3). تمامی موارد مذکور در ادامه به‌طور خلاصه ذکر شده است.

 

ماده اولیه

بلنک اولیه بسته به شکل هندسی قطعه نهایی می‌تواند به صورت‌های لوله مستقیم، لوله خم‌دار و لوله فرم‌دار باشد. همچنین جنس لوله باید به‌گونه‌ای انتخاب شود تا علاوه‌بر عدم مشاهده هرگونه عیب بر روی قطعه نهایی، مشخصات محصول نظیر توزیع ضخامت، شکل هندسی و صلبیت وزنی تأمین شود. برخی از خصوصیات مورد نیاز مواد مورد استفاده در این روش عبارتند از: ازدیاد طول نسبی بالا و یکنواخت، توان کار سختی بالا، انیزوتروپی پایین، کیفیت سطحی خوب و عاری از خراش، تلرانس ابعادی بسته و بلنک عاری از پلیسه. انواع لوله‌های مورد استفاده در این روش شامل لوله شکل 1: مراحل مختلف فرایند هیدروفرمینگ لوله‌ای و پروفیل‌های کشیده شده بدون جوش و درز جوش می‌باشد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

ابزار و قالب

به‌طور کلی ویژگی‌های مربوط به قالب‌های هیدروفرمینگ عبارتند از:

1. استحکام بالا به دلیل وجود تنش‌های ناشی از فشار بالای سیال و نیروهای محوری

2. پرداخت سطحی خوب به منظور کاهش اصطکاک و افزایش شکل‌پذیری

3. استفاده از اجزای قابل تعویض

 

تجهیزات و پرس

از پرس‌های هیدرولیک برای تولید قطعات هیدروفرمینگ استفاده می‌شود. نیروی ورق‌گیر مورد نیاز بستگی به مقدار فشار درونی و ابعاد قطعه دارد. تجهیزات پرس و مراحل مختلف فرایند در شکل 4 نشان داده شده است. چارچوب پرس هیدرولیک به‌طور شماتیک در شکل 5 نشان داده شده است.

 

شکل 2: اجزای قالب و عوامل مؤثر در طراحی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

هیدروفرمینگ ورقی

این فرایند شبیه فرایند متداول کشش ورق بوده که در آن بلنک اولیه توسط ورق‌گیر بر روی قالب گرفته شده و پانچ بلنک مورد نظر را به درون قالب می‌کشاند. اختلاف عمده روش هیدروفرمینگ ورق نسبت به فرایند موسوم کشش ورق در نوع سنبه آن بوده و دراین روش از یک سیال (معمولاً امولسیون آب و روغن) یا یک ماده انعطاف‌پذیر به‌جای سنبه استفاده می‌شود. (شکل 6)

این روش، در تیراژ پایین تولید و در مقیاس نمونه‌سازی می‌تواند جایگزین مناسبی برای فرایند کشش عمیق باشد. کیفیت سطحی بالای قطعات، یکنواختی ضخامت بسیار مناسب، کشش قطعات پیچیده در یک مرحله، عمق کشش بیشتر به همراه توزیع مناسب کرنش و عدم نیاز به ساخت قالب و در نتیجه کاهش هزینه از مزایای این روش نسبت به فرایند کشش عمیق می‌باشد.

مزایای فناوری هیدروفرمینگ

1. کاهش هزینه

2. کاهش وزن

3. کاهش تعداد قطعات

 

شکل 3: اجزای تشکیل‌دهنده سیستم هیدروفرمینگ لوله‌ای

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

4. کاهش ابزار تولید

5. افزایش استحکام و صلبیت قطعات

6. بهبود کیفیت قطعات پیچیده

7. کاهش زمان فرایند

8. کاهش پرت مواد

 

کاربرد

در دهه گذشته استفاده از فناوری هیدروفرمینگ در صنایع مختلف بویژه صنعت خودروسازی رشد زیادی داشته است. همچنین انتظار می‌رود کاربرد این روش در دهه آینده افزایش یابد. شرکت کرایسلر در 1990 اولین قطعه هیدروفرم شده را به نام Instrument Panel Beam در تولید انبوه به بازار خودروهای امریکایی معرفی کرد. جداول، نمودارها و اشکال این‌صفحه، کاربرد این روش در قطعات مختلف خودرو و همچنین میزان استفاده از آن در کشورهای مختلف نشان می‌دهد.

شکل 4: تجهیزات پرس و مراحل مختلف فرایند هیدروفرمینگ

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

 

شکل 5: اجزای پرس هیدرولیک

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

شکل 6: مراحل مختلف فرایند هیدروفرمینگ ورقی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

شکل 8: پیش‌بینی استفاده از روش هیدروفرمینگ در اروپا، امریکای شمالی، ژاپن و کره

[EN-EZEL 13,039]

چکیده :

مدل سینماتیک وتحلیل درمکانیزم تیغه دستگاه برش کاغذ:

دراین مقاله هدف ارائه یک مدل سینماتیک مناسب برای مکانیزیم پیچیده برش کاغذ می باشد . به طور کلی روال معمول درتحلیل مکانیزمها بدینگونه است که تلاش میشود حلقه های بسته حاصل از اهرمها را تشکیل داد تا امکان محاسبات فراهم گردد. دراین مقاله نشان داده شده است که استفاده از حلقه های کمکی موجب حفظ شدن درجه آزادی مکانیزیم شده ت احل دستگاه معادلات غیر خطی را ممکن سازد . مقادیر بدست آمده از حل معادلات،کاملاً با نتایج تجربی مطابقت داشته است که اطمینان از صحت مدل سینماتیکی اختیار شده را حاصل می کند و اکنون می توان بهینه سازی مکانیزیم را درچارچوب محدودیتهای تکنولوژی فراهم آورد. این نتایج برا ی ساخت وتولید دستگاه برش کاغذ مورد استفاده قرارگرفته است ونکته اساسی در تکنولوژی ساخت این ماشین می باشد.

واژه های کلیدی: مکانیزیم شش میله ای – مدل سینماتیکی- حلقه بسته

مقـدمـه:

درساخت وتولید مکانیزمها ویا بطور کلی دستگاههای مکانیکی ،روال بدین صورت است که ایده اولیه را به صورت یک مدل که از لحاظ ساخت آسان باشد،تهیه می کنند.آنگاه از روی آن مدل سینماتیکی رافراهم نموده ومحاسبات مهندسی از جنبه های مختلف انجام می دهند سپس با منظور کردن مشکلات ومحدودیتهای تکنولوژی ساخت وبا رسیدن به اهداف طرح برای بهینه سازی مکانیزیم تلاش می شود.

دراین مقاله مکانیزیم شش میله ای دستگاه برش کاغذ با دهانه 115 سانتی متر مورد مطالعه قرار گرفته است قابل ذکر است که هرگونه تلرانس و لقی مجاز که نادیده گرفته شود، مستقیماً در محاسبات تأثیر کرده وعملکرد مکانیزیم را مختل می کند . شش جزء تشکیل دهنده مکانیزیم شامل لنگ، شاتون،حامل تیغه برش، دو لغزنده وبدنه دستگاه می باشد.

عملـکـرد وپیچیدگیهای مـکـانیـزیـم:

عملکرد مکانیریم برش بگونه ای تنظیم می شود که حرکت بطور مورب آغاز و درانتهای مسیر به حالت افقی درمی آید وسرعت قبل از تماس با بدنه به صفر می رسد . حرکت ورودی به این مکانیزیم از طریق الکتروموتور، دو قطعه چرخ طیار،گیربکس حلزونی وکلاچ هیدورلیکی تامین می شود.

این مکانیزیم هم از جهت طراحی وهم ازجهت ساخت دارای پیچیدگی هایی می باشد یکی از پیچیدگیهای این مکانیزمفعضو حامل تیغه برش می باشد. این عضو که شکل خاصی دارد ،دارای دو شیار غیر موازی می باشد که لغزنده ها دردرون این دو شیار قرارمی گیرند . برخلاف مکانیزمهای معمول که لغزنده ای درشیاری ثابت حرکت میکند،دراین مکانیزیم لغزنده ها ثابت وشیارها متحرک می باشند. همچنین امتداد شیارها درلحظه با تغییر زاویه حامل تیغه عوض می شود این عامل وعوامل دیگری چون تنظیم پذیربودن محل لغزنده ها وطول شاتون وباعث تعدد وپیچیده شدن پارمترهای دخیل در مکانیزیم برش شده که این امر،طراحی،تحلیل وساخت مکانیزیم برش را مشکل می کند. حامل تیغه برش و ابعاد و زوایای مهم آن نشان داده شده است.

مـدل سینماتیکــی:

مدل که برای مکانیزیم مورد نظر پس از چند بار سعی وخطا بدست آمده، دراین مدل لنگ عضو شماره 2 شاتون شماره 3، حامل تیغه عضو شماره 4، لغزنده سمت چپ عضو شماره 5،لغزنده سمت راست عضو شماره 6 وبدنه دستگاه عضو شماره 1 درنظرگرفته شده است. 8 بردار بر روی این مدل تعریف شده است که این هشت بردار دو حلقه بسته برداری را تشکیل می دهند. بدست آوردن مدل مناسب وانتخاب موقعیت بردارها ازنکات ویژه این مقاله می باشد . زیرا درجه آزادی مکانیزیم کاملاً بدان بستگی داردو درغیر اینصورت تحلیل مکانیزیم غیر ممکن شده ویا به درستی انجام نخواهند شد.

تحلیل سینماتیکـی:

تحلیل سینماتیکی شامل استخراج معادلات مشخص کننده تغییر مکان،سرعت وشتاب هر یک از اجزاء مکانیزیم وسپس حل آنها وبدست آوردن منحنی های مربوطه می باشد.

تحلیل سینماتیکی شامل سه بخش زیرمی شود:

الف) تحلیل موقعیت ب) تحلیل سرعت ج) تحلیل شتاب

روش کاربدین شکل است که معادلات برداری حاصل از حلقه های بسته برداری ،تبدیل به معادلات اسکالر شده وسپس دستگاه معادلات اسکالر رابه وسیله کامپیوتر حل کرده ومجهولات موقعیت درحالت مختلف رابدست می آوریم . سپس با مشتق گرفتن دوباره ازمعادلات سرعت،وجایگذاری عبارات معادلات درآن،روابط مربوط به شتاب اجزاء مکانیزیم بدست آمده وبا حل آنها می توان مقادیر مجهولات شتاب رابه دست آورد.

محاسبات:

با استفاده از روش نیوتون رافسون برای حل دستگاه معادلات غیر خطی، برنامه ای برای حل معادلات تعیین مکان،سرعت وشتاب نوشته شده است.

دراین برنامه ابتدا مقادیر ثابت بردارهای انتخابی وارد می شود . سپس باید برای مجهولات ،مقادیر اولیه ای راحدس زد. بعد ازاین مرحله باید زاویه دوران لنگ را وارد کرد. برنامه،معادلات تغییر مکان را حل کرده و مجهولات را پیدا می کند با وارد کردن سرعت زاویه ای لنگ وحدس زدن مقادیری برای مجهولات سرعت،برنامه ،معادلات تعیین سرعت را حل کرده ومجهولات سرعت را می یابد. سپس با وارد کردن شتاب زاویه ای لنگ وحدسهای اولیه ای برای مجهولات شتاب، برنامه معادلات تعیین شتاب را حل کرده و مجهولات شتاب رابدست می آورد.

با حل معادلات تغییر مکان، سرعت وشتاب توسط کامپیوتر ،می توان برای زوایای مختلف دوران لنگ ،مقادیر مکان،سرعت وشتاب را بدست آورد وسپس منحنیهای تغییر مکان، تغییر سرعت وتغییر شتاب رابرحسب تغییرات زاویه لنگ رسم کرد.

به دو طریق ازصحت نتایج اطمینان حاصل شد . روش اول شبیه ساری سه بعدی مکانیزم با نرم افزار بود که نتایج حاصل از شبیه سازی به خوبی با نتایج محاسبات تطابق داشتworking Model 3D) )روش دوم اندازه گیری تجربی بود که حاکی ازتطابق کامل محاسبات با نتایج تجربی بود.

نتیجه گیری :

دراین مقاله هدف ارائه یک مدل سینماتیکی مناسب برای مکانیزیم پیچیده برش کاغذ و همچنین استخراج معادلات سینماتیکی حاکم برآن جهت انجام تحلیل بود.

مقادیر بدست آمده ازحل معادلات کاملاً با نتایج تجربی مطابقت داشته است که اطمینان از صحت مدل سینماتیکی اختیار شده را می رساند واکنون می توان بهینه سازی مکانیزم را در چارچوب محدودیت های تکنولوژی فراهم آورد . این نتایج برای ساخت وتولید دستگاه برش کاغذ مورد استفاده قرارگرفته است ونکته اساسی در تکنولوژی ساخت این ماشین می باشد.

[EN-EZEL 13,039]

پرس توليد قطعات کامپوزيت

 

 

مشخصات

این پرسها از نوع چهار ستونه بوده، بطوريکه ستونها چهار قطعه اصلی پرس را که بطور دقیق ماشینکاری شده اند، به یکدیگر متصل می نماید.

به منظور طول عمر بالا و حرکت یکنواخت و دقیق، تمامی سطوح سایشی دستگاه سختکاری شده و سنگ خورده می باشد و توسط پلاستیکهای ضد سایش پوشیده شده است.

ریلهای دستگاه دارای سیستم روغنکاری اتوماتیک می باشند.

دستگاه به سه صورت میز ثابت،میز یک طرف یا دو طرف متحرک جهت کاربردهای خاص ساخته می شود

استفاده ازسیستم کنترلPLC ، شیر پروپرشنال و خط کش الکترونیکی توانایی تنظیم پارامترهای متفاوت از جمله تنظیم سرعت حرکت و فشار در بازه های متفاوت از طریق صفحه نمایش فراهم گردیده است.

به منظور سهولت درنصب و تعویض قالب، شیارهای T مناسب در صفحات پرس تعبیه گردیده است.

[EN-EZEL 13,039]

مکانیزم شارژ فنری :

در این مکانیزم,انرژی لازم برای عملکرد کلید انرژی ذخیره شده در فنر می باشد.سیستم بدین صورت است که برای هر بار بسته یا وصل شدن کلید نیاز به شارژ فنر مربوط به وصل می باشد پس از شارژ شدن این فنر امکان وصل کلید وجود خواهد داشت.با وصل کلید,با وصل کلید,بطور همزمان فنر دیگری شارژ می شود که مربوط به حالت قطع کلید می باشد و نتیجتا با هر بار وصل کلید,کلید آماده ی قطع است.ضمنا پس از وصل کلید, سوئیچ های حدی (LIMIT SWITCHES) فرمان لازم را به موتوری ارسال می کنند که وظیفه ی این موتور شارژ فنر مربوط به عملکرد وصل است و پس از شارژ این فنر توسط سوئیچ های دیگری فرمان قطع موتور مربوطه صادر می شود.

مطابق بررسی انجام شده توسط CIGRE هشتاد الی نود درصد خطاهای کلیدهای فشار قوی مربوط به خطاهای کانیکی آن ها است و لذا هر چه سیستم های مکانیکی ساده تر باشند این خطاها کاهش می یابد.مکانیزم فنری در مقایسه با مکانیزم های دیگر سادگی لارمه را دارا است,لذا هم اکنون به صورت گسترده ای مورد توجه می باشد.

مزایا:

ارزانی نسبی,سادگی نصب و نگهداری,امکان شارژ دستی فنر,قابلیت اطمینان بالاتر.

معایب:

محدود بودن میزان انرژی قابل ذخیره که در نتیجه بدون شارژ مجدد فنر وصل,این مکانیزم تنها یک سیکل قطع-وصل-قطع را می تواند انجام دهد و برای عمل قطع و وصل تکفاز نیاز به وجود سه مکانیزم می باشد.

مکانیزم هیدولیکی (HYDRAULIC MECHANISM):

مکانیزم هوای فشرده یا پنیوماتیکی (PENUMATIC MECHANISM):

 

 

مکانیزم هیدرولیکی :

در این مکانیزم از اختلاف فشار دو سیستم هیدرولیک,در داخل یک مجموعه پیوسته و جدا از محیط خارج استفاده می شود.در حالت قطع کلید دو شیر الکتریکی ON و OFF بسته هستند و روغن پرفشار که متصل به مخزن نیتروژن فشرده ای به عنوان منبع ذخیره ی انرژی است,کلید را در حالت باز نگه می دارد.

زمانی که تصمیم به وصل کلید گرفته شود,شیر الکتریکی OFF باز شده و نتیجتا روغن پرفشار به پیستون عملکرد فشار وارد می نماید و چون حجم پشت روغن پیستون بیش از حجم جلوی آن است پیستون حرکت کرده و کلید وصل می شود,منبع نیتروژن فشرده فشار مربوطه را علیرغم جابجایی حجم روغن تقریبا ثابت نگه می دارد.

در حالت وصل کامل کلید,در جلوی پیستون فشار حجم روغنی وجود نداشته و تنها روغن پرفشار پیشتون را در حالت بسته نگه می دارد.

زمانی تصمیم به قطع کلید می باشد,شیر ON بسته و شیر OFF باز می شود,نتیجتا روغن کم فشار جایگزین در پشت پیستون می گردد و چون جلوی پیستون متصل به سیستم پر فشار استنتیجتا پیستون به عقب رانده می شود و کلید قطع می گردد.منبع نیتروژن فشرده انرژی لازم برای چندین بار عمل قطع و وصل را در خود ذخیره دارد و لذا تنها بعد از چند بار عمل قطع و وصل (معمولا حداکثر تا پنج عمل قطع-وصل قطع) نیاز به عملکرد پمپ روغن است و نتیجتا انرژی لازم همواره در اختیار کلید می باشد.

فشارسنج های لازم جهت کنترل فشار روغن و نیتروژن در سیستم موجود هستند که آلارم های لازم را ارسال می کنند.

مزایا:

قابلیت ذخیره ی انرژی زیاد,سر و صدای کم هنگام قطع و وصل,کوچکی نسبی مکانیم

معایب:

گرانی نسبی,مشکل بودن نصب,تعمیر و نگهداری,نیاز به بازدیدهای دوره ای بیشتر,امکان وجود نشتی روغن و یا نیتروژن

 

 

 

مکانیزم هوای فشرده (PENUMATIC MECHANISM)

در این مکانیزم از هوای فشرده در مخزن خاصی ذخیره شده است به عنوان منبع انرژی عمل کننده استفاده می شود و پس از چند بار عملکرد کمپرسوری مجددا هوای فشرده را در منبع ذخیره می نماید لذا همواره کلید دارای انرژی لازم جهت قطع و وصل می باشد.معمولا دو سیستم,یکی بصورت کمپرسور جداگانه جهت هر کلید و دیگری بصورت کمپرسور مرکزی برای تمام کلید ها پست بکار می رود که البته امروز سیستم کمپرسور مرکزی به علت قابلیت اطمینان پایین آن به جهت وایسته شدن کل کلید ها به یک سیستم مرکزی کمتر مورد توجه است و سیستم کمپرسور جداگانه مد نظر می باشد.

فشار هوا توسط فشار سنج های خاصی کنترل می شوند که آلارم های لازم را ارسال می کنند.همچنین منبع یا مخزن هوای فشرده دارای شیر اطمینانی است که برای تخلیه ی هوای اضافه و جلوگیری از اضافه فشار در مخزن هوای فشرده بکار می رود.

مزایا:

دارا بودن انرژی ذخیره ی بالا

معایب:

مشکل بودن نسبی نصب,نیاز به بازدیدهای دوره ای بیشتر,صدای شدید در هنگام قطع و وصل,امکان وجود نشتی هوا از اتصالات لوله ها و شیرهای اطمینان,

البته هم اکنون نوع نسبتا جدیدی به عنوان مکانیزم فنری-هیدرولیکی(HYDRAULIC SPRING) توسط بعضی از سازندگان عرضه شده است که از نظر اصول تقریبا متشابه مکانیزم هیدرولیکی می باشد لکن به جای منبع فشار یا انرژی ذخیره ی نیتروژن در این سیستم از فنر استفاده شده است,لکن تجربیات کافی از این سیستم در دسترس نیست.

نتیجه گیری:

از نظر انرژی قابل دسترس برای کلید به ترتیب اولویت با مکانیزم های هوای فشرده,هیدرولیکی و فنری می باشد لذا مشاهده می شود که دو مکانیزم اول در سطح ولتاژی بالاتر که کلید ها حجم و ابعاد بیشتری دارند و سطح اتصال کوتاه نیز بالاتر است و الزاما نیازی به قدرت قطع بالاتری برای مکانیزم مطرح می شود,بیشتر مورد توجه هستند تا در سطوح ولتاژی پایین تر.

بطور کلی می توان گفت که تا سطح ولتاژی 145 کیلوولت تقریبا تمام سازندگان مکانیزم فنری را به لحاظ احتیاج سیستم به منبع انرژی قطع با قدرت کمتر وسادگی این مکانیزم و سهولت تعمیرات آن ترجیح داده اند,لکن در ولتاژهای بالاتر به جهت نیاز به منبع انرژی قطع با قدرت بالاتر,تعدادی از سازندگان مکانیزم هیدرولیکی یا هوای فشرده را مدنظر دارند ولی تعدادی نیز به جهت موارد عنوان شده در فوق و قابلیت اطمینان بالاتر,مکانیزم فنری را حتی برای این سطوح ولتاژ نیز ارجع دانسته و تامین می نمایند.

 

منبع:جزوه ی دانشگاهی خودم

گردآورنده:آقای مهدیار همتی

[ho3in.na 12]

خیلی عالی بود.

[baybak 4,434]

با سلام ...

میشه در مورد اینکه یک گیربکس رو با در نظر گرفتن چه اصولی باید طراحی و محاسبه کرد و بیشتر کدام نرم افزارها به درد می خورند برای محاسبه و مدل ..میشه یک راهنمایی کلی بفرمائید؟

[radd 11]

سلام خسته نباشین

من دنبال نقشه انفجاری ماشین قالب گیری آجر سفالی هستم کسی میتونه کمک کنه

[!Ell 4,694]

خیلی مفید بود!

ممنون

[spow 44,195]

مکانیزم های مکانیکی

 

به مجموعه ای از اجزای مکانیکی که به یکدیگر متصل و یا در تماسند و می توانند نسبت به هم حرکت کنند، مکانیزم می گوییم. از مکانیزم ها برای تبدیل حرکت چرخشی الکتروموتورها به حرکات مورد نظر خود استفاده می کنیم. در این مقاله چند مکانیزم پرکاربردبه طور مختصر معرفی شده است

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

انواع مکانیزم ها:

 

مکانيزم چهار ميله ای

 

مکانيزم چرخ و شانه

 

مکانيزم لنگ و لغزنده

 

مکانيزم اسکات راسل

 

مکانيزم های بادامکی

 

پيچ و مهره

 

چرخ ژنوا

 

چرخ دنده و گيربکس

 

چرخ دنده های مارپيچ و مخروطی

 

گيربکس

 

گيربکس سياره ای

 

پولی و تسمه

 

زنجير و چرخ زنجير

 

فایل اموزشی مکانیزم هارا ازلینک زیر دریافت نمایید

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[6543216874 1]

سلام

دوستان خیلی خوب میتونه باشه اگه مطلبی رو که زحمت میکشن رو فایل pdf هم ازش بزارن