گرايش هاي رشته مهندسي مکانیک

[shahab.nadimi]

ایمنی در خودروها
امروزه بسیاری از افرادی که قصد خرید یک خودرو را دارند به امتیاز ایمنیcrash ratings آن ها که توسط دولت کشور سازنده خودرو منتشر می شود مراجعه می کنند .
سازمان ایمنی حمل و نقل در جاده که یک سازمان دولتی در آمریکا است (NHTSA) از یک سیستم ۶ ستاره ای برای اعطای امتیاز ایمنی برای تمامی وسائط نقلیه ای که به امر جابجایی افراد در آمریکا می پردازند استفاده کرده است .
به غیر از این سازمان موسسات بیمه خصوصی نیز در آمریکا وجود دارند که حوادث جاده ای را آمارگیری کرده و برای خود برنامه آموزشی مجزایی دارند و سیستم امتیاز دادن آن ها متفاوت است . این موسسات بیمه ای را HIIS و HLDI می نامند .
حال ببینیم که سیستم امتیاز ایمنی به چه معنی است؟ ماهیت آزمایشات برای تعیین امتیاز چیست ؟ و آیا این نتایج بر امر خرید یک خودرو می تواند تاثیر بگذارد یا خیر؟
● سیستم یا روش پنج ستاره
در این روش از دو آدمک مجهز به پیشرفته ترین دستگاههای جمع آوری اطلاعات هستند استفاده شده که بر روی صندلی های جلوی یک خودرو در حالی که کمربند ایمنی را بسته اند قرار داده شده اند و خودرو در حالیکه با سرعت حدود ۴۸ کیلومتر در ساعت در حال حرکت است به یک مانع بسیار محکم که غیر قابل تغییر شکل است کوبیده می شود . به این روش NCAP ( new car assessment program ) یا برنامه اندازه گیری و برآورد خودروی جدید اطلاق می شود .
در این برنامه میزان حرکت و سرعت حرکتی که سر و سینه و استخوان ران در اثر برخورد انجام می دهند در داخل خود آدمک هااندازه گیری شده و اعداد بدست آمده در داخل یک معادله ریاضی گذارده می شوند . نتیجه ای که از محاسبات این معادله بدست می آید نشان دهنده ی ضریب ایمنی خودرو است . به طور مثال اگر عدد بدست آمده طی این فرمول ۱۰۰۰باشد این بدان مفهوم است که مسائل ایمنی در آن به مراتب بیش تر از استانداردهایی است که توسط دولت فدرال آمریکا تدوین شده است و در سهمگین ترین تصادفات درصد صدمه دیدن سرنشینان فقط ۱۰ درصد است . یک خودرویی که عدد بدست آمده برای آن ; آن را در موقعیت چهار ستاره قرار دهد باز هم به مفهوم بالاتر بودن از حد استاندارد تدوین شده برای تصادف در آمریکا است ولی درصد صدمه دیدن بین ۱۰ الی ۲۰ درصد است .
خودروی قرار گرفته شده در کلاس ۳ ستاره دقیقا مطابق استاندارد بوده و آن هایی که در گروه یک یا دو ستاره قرار می گیرند خودروهایی هستند که از نظر ایمنی خطرناک محسوب می شوند .
● سایر آزمایشات
از دیگر آزمایشاتی که شاید جنبه تبلیغاتی آن بیشتر باشد ، آزمایشاتی است که مقاومت انواع خودرو را در تصادفات از پهلو و قسمت جلو بررسی می کنند . سرعت برخورد در این آزمایش که از سیستم یا روش ۵ ستاره استفاده می شود ،۵/۵۱ کیلومتر در ساعت است . در این آزمایش خودرو از پهلو مورد برخورد یک جسم فلزی که حکم خودروی دیگر را بازی می کند قرار می گیرد . اعدادی که در معادله برای بدست آوردن امتیاز ایمنی قرار می گیرند ناشی از میزان شتابی است که بخش های مختلف بدن از جمله سر و سینه در هنگام برخورد و تصادف کسب می کنند .
سازندگان خودرو در طی سالیان گذشته برای کسب امتیاز ایمنی بالا در آزمایش برخورد از پهلو اقدام به طراحی و ساخت کیسه هوای جانبی نموده اند . در اروپا انجام آزمایشات تصادف از روبرو براساس استانداردهای دیگری انجام می گیرد . شباهت به آزمایشاتی دارد که شرکت های بیمه خوصی انجام می دهند .
در آزمایش NCAP که در اروپا انجام می گیرد خودروی مورد آزمایش با یک مانع تغییر شکل دهنده که به صورت لانه زنبور ساخته شده برخورد می کند و در نظر گرفتن چنین سازه ای در حقیقت نوعی شبیه سازی با یک تصادف واقعی با خودروی دیگر است . این مانع لانه زنبوری دقیقا همانند یک خودرو مدرن امروزی در اثر برخورد و تصادف متلاشی می شود. در این آزمایش خودرو از تمامی قسمت جلوی خود با مانع برخورد نمی کند بلکه حدود چهل درصد سطح جلوی خودرو درگیر تصادف می شود . به این آزمایش تصادف از جلوی متعادل می گویند و سرعت حرکت در این آزمایش ۶۱ کیلومتر در ساعت بوده ولی NHTSA (سازمان ایمنی حمل ونقل در جاده ها ) در حال بررسی نتایج آزمایش با سرعت های کمتر نیز هست .
آزمایشاتی که موسسات بیمه ای خصوصی در آمریکا انجام می دهند مانند IIHS یا HLDA شباهت بیشتری به آزمایشات NCAPاروپا دارد و در این آزمایشات که دو نوع امتیاز (قبولی – ردی) اعطاء می شود میزان ایمنی ستون های سقف و ریل درها و شیشه جلو که اندازه گیری می شود و میزان ضربه ای را که در اثر تصادف باعث برخورد سر راننده و سرنشینان با قسمت های داخلی سقف می شود، تعیین می گردد . پیش بینی می شود که محاسبه چنین مواردی برای هر خودرو ی جدید الزامی است و چنان چه نتوانند استانداردهای لازم را کسب کنند مردود شده و اجازه ورود و فروش پیدا نخواهند کرد .
● نتایج آزمایشات چیست؟
انجام آزمایشات مختلف پارامترهای مختلفی را در خودرو مورد بررسی قرار می دهد . به طور مثال انجام آزمایشات NCAP که همانا تصادف از روبرواست بهترین آزمایش برای تعیین قابلیت های سیستم های بازدارنده در خودرو در هنگام پروژه تصادف است . این سیستم ها عبارتند از : کمربندها و کیسه های هوا. در تصادف از روبرو به دلیل ایجاد یک شتاب بسیار زیاد و ناگهانی مسافران و راننده در هنگام برخورد به مانع چنان چه این سیستم کارآیی مطلوبی نداشته باشند ، باعث تشدید صدمات می شود . آزمایشات اروپایی NCAP و HLDI/IIHS قابلیت های دیگری را نیز دارند و آن پی بردن و تشخیص سایر صدماتی است که به سرنشینان وارد می شود . یکی از این ها صدمات وارده از برخورد پدال های خودرو به پای رانندگان در بروز تصادف است و نیز آسیب هایی که به رانندگان و سایر سرنشینان در اثر استفاده نکردن از کمربند ایمنی و یا کیسه ی هوا وارد می شود و چه افراد بسیار زیادی که جان خود را مدیون کمربند ایمنی و کیسه هوا هستند .
● میزان اهمیت آزمایشات
بعد از این که متوجه می شوید که انجام آزمایشات چه مسائلی را در رابطه با بدن شما که بسیار هم آسیب پذیر هست برای شما روشن می کند ، اهمیت این آزمایشات برای شما مشخص می شود .
اگر مخالفین و نظرات آن ها را کنار بگذاریم مقررات دولتی در آمریکا و اروپا به گونه ای تدوین شده اند که باعث ایجاد پیشرفت های چشمگیری در خصوص مهندسی تصادف خودرو گشته اند.حال ببینیم این پیشرفت ها و نتایج آن ها چیست؟
به عنوان نمونه طراحی و ساخت کیسه های جلویی باعث کاهش ۸۰ درصدی صدمات سر و صورت رانندگان و سرنشینان کناری آن ها شده است و به طور خلاصه می توان گفت که شانس زنده ماندن در یک خودرو مدرن امروزه در حین تصادف شدید به مراتب بیش از خودرو دهه پنجاه یا شصت است . امروزه شایعاتی در خصوص نا امن بودن آن ها بر سر زبان هاست که برای پایان دادن به این شایعات بد نیست بدانید که خودروی اس یو وی ب ام و X۵ توانسته بهترین امتیاز را در آزمایشات IIHS بدست آورد و میزان ایمنی بسیار بالایی دارد .
در پاسخ به این سوال که آیا این آزمایشات تصنعی نیستند ، باید گفت چرا ،همه این آزمایشات غیر طبیعی و مصنوعی هستند .فقط تلاش شده که سناریو های دنیای واقعی به نوعی شبیه سازی شود .
برای اطلاع بد نیست بدانید که هر تصادفی نیاز به ملاحظات فیزیکی خاص خود دارد . برای تهیه این مقاله سازندگانی مورد خطاب قرار گرفتد که تمامی مجموعه تصادف و آثار و علائم آن را بررسی کرده اند و فقط به مقوله خسارات نپرداخته اند و قصدشان این نبوده که با عنایت به صرف صدمات فیزیکی و خسارتی اقدام به انجام تبلیغات گسترده برای خودروهای تولیدی خود بنمایند. هر کدام از آن ها وسائط نقلیه تولیدی خود را با سرعت های بیشتری نسبت به سازمان های دولتی مورد ارزیابی قرار داده اند . چرا؟ برای اطمینان خاطر از این واقعیت که در تحت شرایط حتی بسیار دشوار خودروی آن ها بتواند جان افراد بیشتری را نجات دهد .
مثلا کمپانی فورد بنابر گفته یکی از مدیرانش در طراحی و ساخت هر یک از تولیدات فورد مسائل ایمنی به گونه ای کامل مورد بررسی قرار می گیرد و هدف صرفا پذیرفته شدن در آزمایشات دولتی نیست و هدف فورد کسب ۵ ستاره در هر جای ممکن است .
نباید تصور کرد که امتیازات کسب شده در آزمایشات تصادف تعیین کننده قطعی و تنها عامل مهم است ولی این گونه تلاش ها حداقل می توانند مبنایی برای مقایسه باشند و بدین ترتیب خودروها را مورد مقایسه قرار داد.

[hero]

خوردگي از 8 روش مي تواند به سطوح فلزي حمله کند . هشت دليل موجه براي به کارگيري کامپوزيت ها در سازه هاي نظامي و غيرنظامي وجود دارد . اين 8 روش عبارتند از :

حمله يکنواخت Uniform Attack
در اين نوع خوردگي که متداول ترين نوع خوردگي محسوب مي شود ، خوردگي به صورتي يکنواخت به سطح فلز حمله مي کند و به اين ترتيب نرخ آن از طريق آزمايش قابل پيش بيني است .

خوردگي گالوانيک Galvanic Corrosion
اين نوع خوردگي وقتي رخ مي دهد که دو فلز يا آلياژ متفاوت ( يا دو ماده متفاوت ديگر همانند الياف کربن و فلز ) در حضور يک ذره خورنده با يکديگر تماس پيدا کنند . در منطقه تماس ، فرايندي الکترو شيميايي به وقوع مي پيوندد که در آن ماده اي به عنوان کاتد عمل کرده و ماده ديگر آند مي شود . در اين فرآيند کاتد در برابر اکسيداسيون محافظت شده و آند اکسيد مي شود .

خوردگي شکافي Crevice Corrosion
اين ساز و کار وقتي رخ مي دهد که يک ذره خورنده در فاصله اي باريک ، بين دو جزء گير کند . با پيشرفت واکنش ، غلظت عامل خورنده افزايش مي يابد . بنابراين واکنش با نرخ فزاينده اي پيشروي مي کند.

آبشويي ترجيحي Selective Leaching
اين نوع خوردگي انتخابي وقتي رخ مي دهد که عنصري از يک آلياژ جامد از طريق يک فرآيند خوردگي ترجيحي و عموما ً با قرار گرفتن آلياژ در معرض اسيدهاي آبي خورده مي شود . متداول ترين مثال جدا شدن روي از آلياژ برنج است . ولي آلومينيوم ، آهن ، کبالت و زيريم نيز اين قابليت را دارند .

خوردگي درون دانه اي Intergranular Corrosion
اين نوع خوردگي وقتي رخ مي دهد که مرز دانه ها در يک فلز پلي کريستال به صورت ترجيحي مورد حمله قرار مي گيرد . چندين عامل مي توانند آلياژي مثل فولاد زنگ نزن آستنيتي را مستعد اين نوع خوردگي سازند . از جمله حضور ناخالصي ها و غني بودن يا تهي بودن مرزدانه از يکي از عناصر آلياژي .

خوردگي حفره اي Pitting Corrosion
اين نوع خوردگي تقريبا ً هميشه به وسيله يون هاي کلر و کلريد ايجاد مي شود و به ويژه براي فولاد ضد زنگ بسيار مخرب است ؛ چون در اين خوردگي ، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعي اش ، به راحتي دچار شکست مي شود . معمولا ً عمق اين حفرات برابر يا بيشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات ، ماده سوراخ مي شود .

خوردگي فرسايشي Erosion Corrosion
اين نوع خوردگي وقتي رخ مي دهد که محيطي نسبت به يک محيط ثابت ديگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مايع يا دوغابي که درون يک لوله جريان دارد ) يک پديده مرتبط با اين گونه خوردگي ، سايش Fretting است که هنگام تماس دو ماده با يکديگر و حرکت نسبي آنها از جمله ارتعاش به وجود مي آيد . اين عمل مي تواند پوشش هاي ضد خوردگي را از بين برده و باعث آغاز خوردگي شود .

خوردگي تنشي Stress Corrosion
اين نوع خوردگي وقتي رخ مي دهد که ماده اي تحت تنش کششي در معرض يک محيط خورنده قرار گيرد . ترکيب اين عوامل با هم ، ترک هايي را در جزء تحت تنش آغاز مي کند .

[shahab.nadimi]

نامگذاری و شناسایی گریس
محصولات روانکار دارای استانداردهای جهانی هستند تا کاربران بتوانند از مشخصات آنها آگاهی یافته و نوع مورد نیاز خود را انتخاب کنند. بطور مثال روغن SAE ۲۰W-۴۰ با سطح کیفیت API SE/CC نشان دهنده روانکار چند درجه ایست که قابل استفاده در هر دو فصل زمستان و تابستان است و می توان با مراجعه به ماخذ مربوطه اطلاعات کاملی از آنرا دریافت کرد. کاربران بیشتر با استانداردهای روغنها آشنایی دارند و تا کنون کمتر در خصوص گریس سخن به میان آمده است. بطور مثال آیا می دانیدKPE۳P-۴۰ معرّف چه نوع گریسی است؟ در این مقاله روش نام گذاری گریسها را بر اساس استاندارد DIN-۵۱۵۰۲ مورد بررسی قرار می دهیم.
نام گذاری گریس شامل۶ گروه اطلاعات است که با حروف و اعداد مختلف شناسایی می شوند. این۶ گروه از چپ به راست عبارتند از:
۱) نوع کاربرد گریس
۲) مواد افزودنی بکار رفته( در صورت استفاده)
۳) نوع روغنهای پایه سنتتیک(در صورت استفاده)
۴) گرید گریس
۵) حداکثر دمای مجاز عملیاتی
۶) حداقل دمای مجاز عملیاتی
اکنون به بررسی یکایک این گروهها خواهیم پرداخت.
اولین قسمت شامل معرفی نوع کاربرد گریس است. کدهای شناسایی و تعاریف آن در جدول شماره۱ آمده است. دومین قسمت شامل مواد افزودنی بکار رفته(در صورت استفاده) است. این فاکتور معرف مواد افزودنی است که در ساخت گریس مورد استفاده قرار گرفته است. زمانی که یک روانکار بصورت یک لایه نازک بین قطعات قرار می گیرد باعث سهولت لغزش آنها شده و ضمناً اجازه تماس آنها را به یکدیگر نمی دهد. اگر فشار مکانیکی وارده بر روی قطعات از حدی تجاوز کند، فیلم روانکار مابین آنها گسسته شده، قطعات با یکدیگر تماس مستقیم پیدا کرده و منجر به سایش و خرابی آنها می شود. در این حالت از مواد افزودنی تحمل فشار (EP=Extreme Pressure) استفاده می شود تا استقامت لایه روانکار را افزایش داده و در زمان کارکرد ما بین قطعات گسسته نشود. علامتهای بکار رفته معرف کاربرد آن(در صورت استفاده) و تعاریف آن طبق جدول شماره۲ است. این مواد می توانند بصورت مایع و یا جامد باشند.

سومین حروف شناسایی، نوع روغن سنتتیک بکار رفته برای ساخت گریس را در صورت استفاده مشخص می کند. کدهای شناسایی آن طبق جدول شماره۳ است.
چهارمین فاکتور شناسایی، گرید گریس است. در این استاندارد گرید گریس به۹ گروه طبقه بندی شده است. برای تعیین آن ابتدا گریس را در دمای۲۵ درجه سانتیگراد در دستگاه تعیین نفوذ قرار داده و میزان نفوذ مخروط استاندارد در آنرا بدست می آورند(عدد کارکرد).

سپس گریس را درون یک دستگاه مخصوص(ضربه زن) قرار داده و یک صفحه مشبک،۶۰ مرتبه در محفظه بسته آن با سرعت معین از بالا به پایین حرکت می کند. گریس مجبور است از درون روزنه های این صفحه عبور کرده و در نتیجه به بافت آن ضربه وارد می شود. سپس مخروط استاندارد را مجدداً در سطح آن توسط نیروی ثقل رها کرده و میزان نفوذ آنرا به دهم میلیمتر یادداشت می کنند(عدد کارکرد). با مراجعه به جدول استاندارد NLGI که در دو ستون تعریف شده، عدد سمت چپ میزان نفوذ مخروط استاندارد و عدد سمت راست گرید آن است.(جدول شماره۴). بطور مثال اگر میزان نفوذ۲۷۵ دهم میلیمتر درون گریس باشد، عدد سمت راست گرید۲ را مشخص می کند. هر طبقه دارای۳۰ فاصله و باگروه بعدی۱۵ واحد اختلاف دارد. اگر عدد بدست آمده بین این دوگروه باشد، گریس بدون گرید بوده و می بایستی بازسازی شود. مبنای تعیین گرید گریس، عدد کارکرد است و این عدد تنها برای بررسی و پیدا کردن برخی اطلاعات ساخت کاربرد دارد.
پنجمین فاکتور، شناسایی میزان حداکثر دمای قابل کاربرد گریس است. جدول آن دارای سه ستون است. اعداد ستونها از چپ به راست شامل کد حروف، حداکثر دمای کارکرد و سومین ستون شامل عملکرد گریس در مجاورت با آب است.(جدول شماره۵).
آخرین عدد بکار گرفته شده حداقل دمای قابل استفاده گریس را نشان می دهد. این جدول نیز دارای دو ستون است که در سمت چپ کد شناسایی و در ستون بعدی حداقل دمای کاربرد را نشان می دهد. (جدول شماره۶).

[shahab.nadimi]

ترمزهای a.b.s
● سیستم ترمز
سیستم ترمزهای هیدرولیکی همانگونه که می دانیم یکی از بهترین و مطمئن ترینهاست ولی این سیستم بصورت نخستین خود ( تک کاناله ) دارای عیب بزرگی بود , بدین ترتیب که اگر هرگاه بدلیلی شکستگی جزئی در یکی از لوله های ترمزها بوجود می آمد , در اثر نشت مایع ترمز و یا وارد شده هوا در سیستم کلی , تمام سیستم ترمز از حالت فعالیت خود بیرون آمده و خطرآفرین می شد .برای از میان برداشتن این عیب , خودروسازان و یا شرکتهای تولید کننده سیستم های ترمز مجبور به تقسیم کردن نیروی ترمز در دو مدار یا کانال جداگانه بودند بدین ترتیب که نیروی ترمز ( از طریق فشار هیدرولیک ) به دو بخش یکی برای چرخهای جلو و دیگری برای چرخهای عقب تقسیم شدند.
طراحی و تولید این سیستم جدید بسیار خوب بود ولی هنوز قانع کننده بنظر نمی رسد چرا که در اینصورت ایجاد شکستگی در لوله های ترمز جلو و قفل یا بلوکه کردن چرخهای عقب , اتومبیلها بشدت به دور خود چرخیده و از کنترل خارج می شدند .در اینجا بود که سوئدی ها راه حل این مشکل را پیدا کردند بدین ترتیب که کمپانی ساب saab ترمزهای هیدرولیکی دو کاناله بصورت ضربدری را طراحی و تولید نمود بدین صورت که چرخ سمت راست جلو بهمراه چرخ سمت چپ عقب از یک کانال و چرخ سمت چپ جلو بهمراه چرخ سمت راست عقب از کانال دیگر تغذیه می شدند و کمپانی های اتومبیل سازی ولوو و ب ام و بر روی طرح نسبتاً بهتری کار کردند بدین ترتیب که هر دو چرخ جلو هر کدام از یک کانال دیگر تغذیه شده و دو چرخ عقب نیزهرکدام با کانال مستقل خود مرتبط می شدند . بدین ترتیب در صورت بروز اشکال و یا شکستگی در یکی از لوله های هیدرولیک چرخها تنها همان چرخ بود که قابلیت ترمزگیری را از دست می داد و کنترل اتومبیل بسیار راحت و مطمئن می شد .
● ترمزهای چندکاناله و ضدبلوکه abs
بدون شک پیشرفت و بهینه سازی سیستم ترمز اتومبیل ها با سرعتی نه چندان سریع صورت گرفته است و خوشبختانه امروزه ترمزهای سه وچهار کاناله ضد بلوکه abs در بیشتر اتومبیل ها بصورت استاندارد وجود دارد . طرز کار ترمزهای abs نیز به بیان ساده بدین صورت است که یک دستگاه الکترونیکی در هنگام ترمز گیری با کنترل فشار ( قطع و وصل کردن فشار ) هیدرولیک در جذری از ثانیه ارتباط لنت را با دیسک و یا کاسه برقرار و قطع میکند و تکرار سریع و مداوم این عمل باعث از میان رفتن حالت بلوکه کردن یا قفل کردن ترمزها میشود .اهمیت اینگونه ترمزها نیز بیشتر در سطوح خیس و لغزنده و یا ترمز گیری در سرعتهای بالا بیشتر نمایان میشود و در اینگونه موارد نیز راننده از کنترل کامل بر روی وسایل نقلیه خود برخوردار است و شاید تنها نکته منفی در مورد ترمزهای abs صدای نسبتاً شدید آنها در هنگام ترمز گیری بر روی سطوح بسیار لغزنده باشد .
این صدای لرزان که به درون کابین نفوذ میکند و دقیقاًدر زیر پدال ترمز حس و شنیده می شود رانندگانی را که تجربه ترمز گیری در این شرایط را ندارند به این اشتباه میاندازد که احتمالاً قسمتی از سیستم ترمز أنها در حال خرد شدن است وبه همین دلیل این رانندگان به اشتباه از فشار پای خود بر روی پدال ترمز می کاهند , در صورتی که رانندگان با تجربه تر می دانند که شنیدن و حس کردن این لرزش دلیل بر سلامت سیستم ترمز abs اتومبیل است و در این شرایط باید بر فشار پا بر روی پدال ترمز افزود . به تازگی استفاده از سیستم های کمکی و تقویت کننده الکترونیکی و مکانیکی نیز برای هر چه بهتر کردن فعالیت ترمزها بر روی انواع اتومبیل های جدید بصورت استاندارد وجود دارد . این سیستم ها با وارد آوردن اندک فشاری به پدال ترمز فعال شده و بهترین نتیجه را در اختیار راننده قرار می دهند.
● سیستم ترمزهای هیدرولیک و abs
ترمزهای هیدرولیک از سیستمهای مطمئن ترمز محسوب میشود. اما این سیستم در ابتدا دارای عیبهای بزرگی بود. اگر هر گاه به دلیلی، شکستگی جزئی در یکی از لولههای ترمزها به وجود میآمد در اثر نشت مایع ترمز یا وارد شدن هوا در سیستم، تمام سیستم ترمز از حالت فعالیت خود بیرون آمده و خطرآفرین میشد.
برای از میان برداشتن این عیب، خودروسازان و شرکتهای تولیدکننده سیستمهای ترمز مجبور به تقسیم کردن نیروی ترمز از طریق فشار هیدرولیک به دو بخش شدند. یکی از این بخشها به چرخهای جلو و دیگری به بخشهای عقب فشار وارد میآورد طراحی و تولید این سیستم جدید بسیار مثبت بود، ولی به نظر میرسید آنچنان از خطرات احتمالی آن نمیکاست، چرا که در این صورت ایجاد شکستگی در لولههای ترمز جلو و قفل یا بلوکهکردن چرخهای عقب، خودرو به شدت به دور خود چرخیده و از کنترل خارج میشد. اما سوئدیها راهحل این مشکل را پیدا کردند.
کمپانی (ساب) saab ترمزهای هیدرولیک دو کاناله به صورت ضربدری را طراحی و تولید کرد به این صورت که چرخ سمت راست جلو به همراه چرخسمت چپ عقب از یک کانال و چرخ سمت چپ جلو به همراه چرخ سمت راست عقب از کانال دیگر تغذیه میشدند.
ولی کمپانیهای خودروسازی ولوو و بیامو بر روی طرح نسبتا بهتری کار کردند به این ترتیب که با هر دو چرخ جلو هر کدام از یک کانال تغذیه میشدند چرخهای عقب نیز از کانال مستقلی بهره میبردند. در این صورت در اثر بروز اشکال یا شکستگی در یکی از لولههای هیدرولیک چرخها تنها همان چرخ بود که قابلیت ترمزگیری را از دست میداد و در کنترل خودرو اشکال عمدهای پیش نمیآمد اما سیستم ترمز در خودروها نیز در دنیا به سرعت دیگر بخشها رشد داشت و خوشبختانه در حال حاضر ترمزهای سه و چهارکاناله ضد بلوکه abs در بیشتر خودروها به صورت استاندارد وجود دارد.
● طرز کار ترمز abs
ترمزهای abs در بیان ساده دستگاهی الکترونیکی هستند که در هنگام ترمزگیری باکنترل فشار (قطع و وصل کردن فشار) هیدرولیک در کسری از ثانیه ارتباط لنت را با دیسک یا کاسه برقرار و قطع میکنند و تکرار سریع و مداوم این عمل باعث از میان رفتن حالت بلوکه کردن یا قفل کردن ترمزها میشود.
اهمیت این گونه ترمزها نیز بیشتر در سطوح خیس و لغزنده یا ترمزگیری در سرعتهای بالا بیشتر نمایان میشود. در این گونه موارد راننده از کنترل کامل بر روی وسائل نقلیه خود برخوردار است و اما شاید بتوان گفت تنها نکته منفی در مورد ترمزهای abs صدای نسبتا شدید آنها در هنگام ترمزگیری بر روی سطوح بسیار لغزنده است.
این صدای لرزان که به درون کابین نفوذ میکند و زیر پدال ترمز حس و شنیده میشود رانندهای را که تجربه ترمزگیری در این شرایط ندارد به اشتباه میاندازد که احتمالا قسمتی از سیستم ترمز خودرواش در حال خرد شدن است و به همین دلیل راننده ممکن است به اشتباه از فشار پای خود بر روی پدال ترمز بکاهد. به تازگی استفاده از سیستمهای کمکی و تقویت کننده الکترونیکی و مکانیکی نیز برای هر چه بهتر کردن فعالیت ترمزها بر روی انواع خودروهای جدید به کار گرفته میشود این سیستمها با وارد آوردن اندک فشاری به پدال ترمز فعال شده و بهترین نتیجه را در اختیار راننده قرار میدهد.
● ترمزگیری صحیح با abs
در شرایط بحرانی (مواجه شدن با موانع) فورا پدال کلاچ را گرفته و با تمام نیرو به طور مداوم روی پدال ترمز فشار دهید.در این زمان abs شروع به کار کرده و شما قادر خواهید بود خودروی خود را در مسیر دلخواه هدایت کرده و از برخورد با موانع جلوگیری کنید.
● دو قانون مهم هنگام ترمزگیری با سیستم abs
۱) فورا کلاچ را بگیرید و با تمام نیرو روی پدال ترمز به طور مداوم فشار دهید.
۲) با وجود ترمزگیری کامل، خودرو را در مسیر دلخواه هدایت کنید.
● لامپ هشدار دهنده abs
از ویژگیهای اصلی سیستم abs این است که دایما خود را به صورت الکترونیکی کنترل میکند. روی صفحه نمایش دهندهها مقابل راننده یک لامپ هشدار دهنده وجود دارد که روی آن کلمه anti-lock نوشته شده است. هر گاه اشکالی در عملکرد سیستم abs ایجاد شود این لامپ روشن خواهد شد. هنگام روشن شدن خودرو این لامپ حدود چهار ثانیه روشن خواهد شد که در این زمان سیستم مشغول کنترل کردن خود است. در صورت خاموش شدن لامپ سیستم عملکرد صحیح خود را داشته و در غیر این صورت روشن ماندن لامپ هشدار دهنده چه قبل از حرکت و چه هنگام حرکت خودرو راننده را از بروز اشکال آگاه خواهد کرد.
● مزایای سیستم abs
سیستم ترمز مجهز به abs قادر است وضعیت ایمنتری را برای خودرو ایجاد کند.
کاهش خط قرمز افزایش پایداری خودرو در جادههای لغزنده افزایش کنترل فرمان کاهش اثر شرایط متفاوت جاده بر روی لاستیکها، کاهش مقدار لرزش لاستیک و سیستم تعلیق در ترمز و پایداری خودرو در جادههای ناهمگن به هنگام ترمز شدید از فواید این سیستم است.
● نکات ایمنی
با این که سیستم abs دارای ایمنی بالایی است، ولی وجود آن در خودرو نباید باعث سرپیچی راننده از رعایت مقررات رانندگی به خصوص سرعتهای غیرمجاز، رعایت نکردن فاصله ایمنی و سرعت مناسب در پیچها شود.به عبارت دیگر بهرهمندی از سیستمهای ایمنی به معنای نادیده گرفتن ایمنی نیست. انجام تغییرات شخصی در خودرو (مثلا ترمز، بدنهها و یا چرخها) میتواند بر عملکرد سیستم abs تاثیر منفی بگذارد. با وجود این در حال حاضر سیستم ترمز abs مطمئنترین ترمزی است که تکنولوژی آن در صنعت خودروی ما وارد شده است و شاید روزی شاهد باشیم که با بالا رفتن تقاضای عمومی برای خودروهای مجهز به ترمز abs اعمال فشار از سوی راهنمایی و رانندگی دیگر خودرویی بدون ترمز abs تولید و عرضه نشود.

[hero]

چکیده:

در بازرسی های بعمل آمده از فنهای کارخانه سیمان ، افزایشی در دامنه ارتعاشات بیرینگهای فن پرایمری کوره ملاحظه شد که روند صعودی ویبره و صدای غیرعادی ، نشانه های خستگی فلزی و آغاز تخریب در Inner Race و Outer Race بیرینگ را آشکار می ساخت. بدلیل بهره برداری از کوره ، امکان توقف و تعویض بیرینگ وجود نداشت و تنها راه کاهش صدمات تا زمان توقف کوره ، کنترل حرارت و روانکاری بوسیله گریس نسوز با گرید بالاتر بود. در طول مدت بهره برداری با توجه به حساسیت موضوع ، فن مذکور تحت مراقبت قرار گرفت تا در صورت ایجاد وضعیت بحرانی ، از ادامه کار فن جلوگیری شود. ثبت تغییرات فرکانسی ارتعاشات و بالطبع تغییرات داخلی بیرینگ در تمام مدت کنترل وضعیت فن از نظر کسب تجربه و تایید نظرات کارشناسی از آن جهت که می تواند بعنوان یک منبع و مرجع Condition Bearing مورد استفاده قرار گیرد حائز اهمیت بود .

واژه های کلیدی:
تحلیل ارتعاشات – بیرینگ - Inner Race و Outer Race – نابالانسی ایمپلر

مقدمه:
تجزیه و تحلیل ارتعاشات فن ، به کمک آنالیز طیف فرکانسی ، عامل موثری در شناسایی عیوب بیرینگ و ایمپلر فن ها می باشد که در جلوگیری از گسترش ضایعات و تخریب تجهیزات نقشی اساسی دارد.
گاهی اوقات با توجه به شرایط بیرونی و درونی تولید ، تعویض یا تعمیر یک قطعه مانند" بیرینگ فن" توجیه اقتصادی نداشته و علیرغم مشاهده وضعیت غیرعادی بیرینگ ، تا زمانی که باعث آسیب جدی به فرایند تولید نشده است نمی توان تولید را متوقف نموده و با تحمل " هزینه فرصت " بسیار گزاف ، نسبت به تعویض آن اقدام نمود . امّا با ثبت و تحلیل فرکانسهای ارتعاشات می توان این تهدید را به فرصت تجربه اندوزی و شناخت ارتعاشات تبدیل نمود .

در تاریخ 14/1/83 بدلیل وجود صدای غیر عادی در بیرینگ فن ، نسبت به اندازه گیری و تحلیل ارتعاشات فن مذکور اقدام گردید که نتایج حاصله ، با توجه به مشخصات فن و بیرینگها ، نشان دهنده شروع خرابی در بیرینگ بود:
مشخصات فن:

Type 2556 R80315
V 4.666 m^3 /s
Pw 88 Kw
n 2320 rpm
Tmax 100 C
P tot 14.75 K pa
بطوری که در تصویر 1 ملاحظه می گردد در تاریخ فوق بیرینک 1 در وضعیت افقی ، بیشترین ارتعاش را در فرکانس بالا ایجاد می کند که نشانه آغاز عیب در رولرهای بیرینگ است و در تصویر 3 که ارتعاشات همان بیرنگ را در دومین روز اندازه گیری نمایش می دهد ، کاهش مختصری در ارتعاشات دیده می شود که در اثر گریسکاری کامل و حتی بیش از حد بیرینگ بوده است.

وضعیت
شتاب محوری
افقی عمودی
برحسب g 1.323 3.44 2.81

رولر های بیرینگ که بعد از دمونتاژ یاتاقان ، از داخل بیرینگ جدا شده اند مشاهده می گردند. خرد شدن قسمتی از لبه رولر که در اثر گریسکاری ناقص و حتی عدم روانکاری بوجود آمده است کاملا قابل رویت می باشد.

3 – وضعیت ارتعاشات پس از روانکاری
وضعیت
شتاب محوری
افقی عمودی
برحسب g 1.17 2.45 1.14

این کاهش ارتعاشات در اندازه گیری شتاب ارتعاشات بیرینگ که معیار سلامتی و خرابی بیرینگها می باشد نیز کاملا مشهود است . بدلیل عدم دسترسی به مشخصات فرکانسی مرجع ، برای تحلیل ارتعاشات اندازه گیری شده ، داده های جمع آوری شده که شامل قطر داخلی و خارجی بیرینگ ، قطر و طول رولر ها ، قطر قفس رولرها و سرعت چرخش رولر ها می گردید را با استفاده از فرمولهای 4 گانه استاندارد بیرینگها ، محاسبه ، و خرابی های بیرینگ پیش بینی شده بود.

فرمولهای مورد استفاده برای مشخص کردن وضعیت بیرنگها در جدول زیر نشان داده شده است.
Type of Defect Expected Frequency
Defect on Outer Raceway (BPFO)
Defect on Inner Raceway (BPFI)
Defect on Rolling Element (2xBPF)
Fundamental Train Frequency (FTF)

در چندین مرتبه اندازه گیری ارتعاشات ، افزایش خرابی بیرینگ که ابتدا از رولر ها شروع شده و به inner race و out race بیرینگ توسعه یافته بود مشاهده می گردید.

تخریب Outer Race

واز طرف دیگر، افزایش حرارت یاتاقان و بروز ویبره هایی که حاکی از نابالانسی در ایمپلر فن بود شرایط کار بیرینگ را سخت تر می نمود. ولی بدلیل اهمیت کار کوره ، تعویض یاتاقان فن ، تا زمان توقف کوره به تعویق افتاد . پس از دمونتاژ فن مشاهده شد رینگ نشیمنگاه پروانه فن که از آلومینیوم آلیاژی تهیه شده است ، بطور خطرناکی دچار شکستگی شده و تاحدودی نیز باعث خرابی شفت ایمپلر گردیده است . این شکستگی باعث ارتعاشات محسوسی در وضعیت افقی بیرینگها شده بود که در آنالیز طیفهای فرکانسی ، مشخص می باشد.

نتيجه گيری :
عدم بازديد و تعويض بموقع ياتاقان پروانه فن پرايمری که عيوب آن توسط آناليز ارتعاشي ياتاقانها مورد شناسائي گرديده بود
نه تنها سبب از بين رفتن بيرينگها گرديده است ، بلکه سبب بوجود آمدن آسيب جدی به پروانه فن گرديده است .

[arsess]

مقدمه :
در حال حاضر جهت راه اندازی کوره ها با دور کم از یک الکترموتور ELIN و یک گیربکس FELENDER استفاده می شود که بنا به دلایل فنی و مشکلاتی که ممکن است در اثر اختلالات برقی بوجود آید ، احتمال عدم توانایی در راه اندازی کوره را قوت می بخشد. می توان با جایگزینی یک سیستم " دیزل – هیدرولیک " بجای تجهیزات فعلی ، ریسک استارت نشدن موتور برقی را حذف ، و زمان توقف را کاهش داد .
به منظور روشن شدن ضرورت جایگزینی سیستم فوق با سیستم فعلی بایستی وضعّیت موجود ، تشریح و معایب و محسنّات هر دو سیستم از دیدگاه فنی و اقتصادی مورد مقایسه قرار گیرد تا پشتوانه مناسبی برای اجرای پروژه ، مستدل گردد.
وظیفه سیستم دور کمکی :
استارت کوره ها با دور کمکی توسط الکتروموتور و یا موتور دیزل و یا هیدروموتور و یا ترکیبی از آنها رایج است که هرکدام داری معایب و محسناتی می باشند که چنانچه در طراحی آن دقت نظرهای لازم صورت گیرد می تواند به بهترین روش و با کمترین ریسک منجر شود.
کوره های واحد و اول و دوم سیمان آبیک مجهز به 2 الکتروموتور و 2 گیربکس می باشند که در طرفین گیربکس و موتور اصلی کوره قرار می گیرند.
قبل از راه اندازی کوره با دور اصلی ، موتور کمکی استارت و گشتاور مورد نیاز از طریق گیربکس کمکی به گیربکس اصلی منتقل می گردد ، و گاهی نیز در طول توقفات کوتاه مدت کوره ، مشعل کوره خاموش نمی گردد و در صورتی که کوره در موضع ثابت باقی بماند ، آستر نسوز ، بدنه کوره ، رینگها و غلطکها وهم چنین فعل وانفعالات شیمیایی مواد داخل کوره نیز بطور جدی صدمه می بینند . لذا جهت جلوگیری از صدمات فوق که با ده ها میلیون تومان خسارات مالی همراه است ، بایستی کوره را با دور کمکی به گردش در آورد. با استارت الکتروموتور کمکی ، گیربکس کمکی شروع به کار می کند و محور خروجی گیربکس ، محرک محور ورودی گیربکس اصلی می گردد و بدین ترتیب کوره با دور کم به چرخش در می آید. یکی از الزام آورترین خصوصیات این نوع کوره ها اینست که یرای به گردش درآوردن کوره از 2 الکتروموتور و 2 گیربکس در طرفین محور کوره استفاده شده است ، در نتیجه سنکرون بودن موتورها و گیربکسهای دو طرف ، اصلی ترین فاکتور بهره برداری از سیستم درایو کوره است و چنانچه همزمانی دوران گیربکس مورد توجه قرار نگیرد ، تخریب و خسارت بر تجهیزات مختلف کوره ، حتمی خواهد بود. و همین زوج بودن محرک باعث گردیده که نتوان کوره های سیمان آبیک را نیز مانند بعضی از کارخانجاتی که کوره سبکتری دارند واز موتورهای بنزینی - هوا خنک ( فولکس) استفاده می کنند ، فقط با یک محرک به چرخش درآورد. بعنوان مثال اگر سعی شود که فقط با سیستم دور کمکی یکی از طرفین ، کوره را به چرخش درآورد بدلیل اینرسی زیاد کوره ، فشار بیش از حدی به موتور و گیربکس کمکی و همچنین پایه های بتنی غلطکها وارد شده و حتی امکان چرخش دنده گیربکس اصلی حول محور خود را بوجود خواهد آورد و هزینه توقف تولید و بازسازی و تعمیرات به چند ده میلیون تومان خواهد رسید.از طرفی نیز اگر بخواهیم از 2 موتور بنزینی و یک گیربکس سنکرون استفاده کنیم ، شاید از نظر فنی قابل قبول باشد اما ، هزینه انتخاب ، طراحی و نصب چنین گیربکسی ، اندک نخواهد بود. و نکته مهمتر ایتست که ، تنها مسئله بچرخش در آمدن کوره کافی نیست بلکه ، کنترل و راهبری سیستم کمکی نیز باید مدّ نظر قرار گیرد تا در صورت لزوم بتوان کوره را در موضع و موقعیت های مختلف با توجه به اینرسی فوق العاده آن به هنگام راه اندازی و همینطور در هنگام ترمز در زمان چرخش بطور دقیق کنترل و متوقف نمود.

ضرورت جایگزینی سیستم جدید :
در سیستم محرک دور کمکی فعلی ، نیروی برق تنها منبع انرژی مورد استفاده است که در صورت نقص ، کار سیستم را مختل می نماید و اگر سوابق توقف ماشین آلات بدلیل اشکال برقی ، مورد بررسی قرار گیرد ، بالا بودن ریسک وایستگی کامل به نیروی برق ، کاملا ملموس و قابل درک خواهد بود. بطور مثال گاهی هنگام توقف کوره برای جلوگیری از آسیب به عایق نسوز ، الکترو موتور استارت نشده و کوره چندین ساعت در یک موقعیت ثابت مانده است و یا قطع بودن برق کارخانه اجازه استارت به الکتروموتور را نداده است و حتی یکبار نیز هنگام قطع سراسری برق کارخانه که کوره بطور ناگهانی متوقف گردید ، دیزل ژنراتور کارخانه نیز استارت نشد و باعث موزی شدن کوره گردید که اگر کوره به سیستم دیزل اختصاصی مجهز بود ، احتمال آسیب دیدن کوره تا حد صفر کاهش می یافت .
مشخصات سیستم فعلی:
گیربکس
کمکی
FELENDER تعداد :
برای هر کوره = 2 توان:
63 KW گشتاور:
422
NM N1 :
1450 rpm N2 :
65 rpm
الکتروموتور
کمکی
ELIN تعداد :
برای هر کوره = 2 توان:
66 KW V= 380
A= 120
Cos f = 0.9 N :
1450 rpm

مشخصات فوق برای هر دو کوره واحد اول و دوم تقریبا مشابه است و لذا می توان یک طرح را برای هر دو تعمیم داد.نکته حائز اهمیت در اینجا ، میزان گشتاور مورد نیاز برای به چرخش دراوردن کوره ها در لحظه استارت می باشد که احتمالا مقدار فعلی (NM422) با توجه به افزایش ظرفیت کوره ها در برنامه توسعه کارخانه تا حد 470 نیوتن متر افزایش خواهد یافت.

سیستم های هیدرولیک:
برای آشنایی با سیستم های هیدرولیک مورد استفاده در دور کمکی کوره های سیمان ، از کارخانه سیمان تهران بازدید شد و اطلاعات بسیار ارزشمندی در قالب فیلم و عکس تهیه گردید که در آرشیو خدمات مهندسی کارخانه موجود می باشد .
1- محل بازدید: کارخانه سیمان تهران- کوره 4000 تنی واحد ششم.
طراح : POLIYSIUS
محرک دور کمکی : هیدروموتور
یک موتور دیزل 6 سیلندر در اطاقک زیر کوره نصب گردیده که در مواقع نیاز به دور کمکی ، توسط مدار فرمان برقی استارت می گردد و سیستم هیدرولیک را که متشکل از هیدروپمپ FILLER برای تغذیه سریع مسیر هیدرولیک ،
هیدروپمپ اصلی به منظور ایجاد دبی مورد نیاز ،
شیر کنترل فشار ، بعنوان SAFTY VALVE SYSTEM ،
شیر اصلی کنترل مسیر بعنوان MASTER DIRECTIONAL VALVE ،
و شیر های کنترل دبی به منظور تنظیم دبی مورد نیاز می باشد که از طراحی وترکیب این عناصر ، سیستم هیدرولیک بشکل یک POWER UNIT درآمده و بوسیله هدایت کننده ها ( لوله ها ، شیلنگها ، اتصالات ) از طریق مجاری سقف اطاق دیزل به هیدروموتورهای کوپل شده به گیربکس کمکی ، روغن را با دبی و فشار قابل کنترل میرسانند که هیدروموتورهای سمت چپ و سمت راست کوره بتوانند گشتاور مورد نیاز برای بچرخش درآوردن کوره را ایجاد نمایند.
یک سیستم شارژباطری نیز برای موقع قطع برق در کنار مدار فرمان استارت ، طراحی شده و درصورت لزوم ، می تواند منبع تغذیه استارتر باشد.
2- محل بازدید: کارخانه سیمان تهران- کوره 2100 تنی واحد چهارم.
طراح : FLSHMIDTH
یک موتور دیزل که شفت خروجی آن بوسیله یک اهرم دستی به یک کوپلینگ متصل شده و توسط کوپلینگ به یک مبدل گشتاور که می تواند گشتاور موتوردیزل را بصورت سنکرون در 2 جهت چپ و راست منتقل نماید متصل شده است که گشتاور مورد نیاز را برای بحرکت درآوردن 2 دستگاه هیدرو پمپ که بصورت موازی در طرفین چپ و راست سیستم راه انداز ، نصب شده اند ، تامین می کند.
در این سیستم نیز همانند کلیه سیستم های هیدرولیک از شیرهای کنترل فشار ، دبی ، مسیر و هدایت کننده ها استفاده شده است که درنهایت روغن را به هیدروموتور منتقل و چرخش کوره با دور کمکی را باعث می شوند.
در سمت مقابل موتور دیزل نیز یک الکتروموتور با توانی برابر با موتور دیزل نصب گردیده که در مواقع عادی که برق وجود دارد می تواند بعنوان محرک سیستم هیدرولیک ، فعال شود. بنابراین در شرایط نرمال ، سیستم راه اندازی دور کمکی بصورت برقی و با الکتروموتور ، و در شرایط اضطراری توسط موتور دیزل ، استارت می گردد.

جدول 1 - مقایسه سیستم های مورد استفاده در واحد چهارم و ششم کارخانه سیمان تهران:
سیستم چرخش دور کمکی کوره 4000 تنی :
POLIYSIUS)) سیستم چرخش دور کمکی کوره 2100 تنی :
(FLSHMIDTH )
معایب:
1-نگهداری و تعمیر موتور دیزل
2-نگهداری و تعمیر سیستم هیدرولیک
3-استارت دور کمکی فقط توسط دیزل
محاسن :
1-عدم وابستگی به جریان برق
2-چرخش سنکرون
معایب:
1-نگهداری و تعمیر موتور دیزل
2-نگهداری و تعمیر سیستم هیدرولیک

محاسن :
1-عدم وابستگی به جریان برق
2-چرخش سنکرون
3-بهره برداری از سیستم هیدرولیک بوسیله الکتروموتور
4-استفاده از مبدل گشتاور برای هماهنگی سیستم هیدرولیک
5-طراحی ساده و استفاده از کمترین تجهیزات

جدول 2 – مقایسه سیستم های صرفا برقی و سیستم های صرفا دیزل:
فقط برقی: فقط دیزلی / بنزینی
معایب:
1- وابستگی کامل به جریان برق
2- ریسک بالا بدلیل احتمال زیاد قطع برق
محاسن:
1- سنکرونیزاسیون بهتر
2- بهره برداری راحت تر
3- سادگی طراحی معایب:
1- مشکل بودن سنکرون نمودن موتورها در کوره هایی که بایستی با 2 موتور مورد استفاده قرار گیرند.
2- در صورت استفاده از مبدل گشتاور ( دیفرانسیل ) ، ابعاد تجهیزات بسیار بزرگ و حجیم خواهند بود.


مشکلات مربوط به سیستم های صرفا برقی کاملا مشخص است و تجربه موزی شکل شدن کوره واحد دوم نمونه بارز ناکافی بودن این سیستم ها می باشد ، که نهایتا منجر به چاره اندیشی و استفاده از یک سیستم تلفیقی " دیزلی – هیدرولیکی " برای دور کمکی کوره ها گردیده است.
در بعضی از کوره های سبک از یک موتور بنزینی فولکس جهت چرخش با دور کمکی استفاده شده است . استفاده از یک موتور مکانیکی فقط در کوره های سبک امکان پذیر می باشد و در کوره هایی که به منظور جلوگیری از " بار جانبی " ( (Side Load باید از 2 موتور استفاده شود ، احتمال سنکرونیزاسیون موتورها بدون استفاده از تمهیدات و تجهیزات بسیار گرانقیمت امکان ندارد.
در سیستم های تلفیقی ( برقی- هیدرولیکی – دیزلی ) فقط در شرایطی که مشکل برقی وجود داشته باشد از موتور دیزل استفاده می شود و ریسک عدم موفقیت استارت کوره بستگی به شرایط نگهداری و تعمیرات موتور دیزل کوپل شده به سیستم هیدرولیک دارد و از طرفی نیز هوای سرد باعث افزایش ریسک عدم استارت دیزل را افزایش می دهد که در هر دو صورت چنانچه برنامه مدونی برای نگهداری موتور دیزل و تامین محل مناسب با دمای کنترل شده ، وجود داشته باشد ، بهترین گزینه برای جلوگیری از صدمات ناشی از توقف کوره گرم را خواهیم داشت.
جدول 3 – مقایسه موتور دیزل و بنزینی برای سیستم های تلفیقی هیدرولیک- دیزلی/بنزینی
بنزینی دیزلی
معایب:
1- مصرف سوخت بیشتر
2- توان محدود
3- محدودیت خدمات و لوازم یدکی
محاسن:
1- استارت راحت تر در هوای سرد معایب:
1- آلودگی بیشتر
2- نیاز به محیط گرم در فصل سرما

محاسن:
1- نیاز به محیط گرم در فصل سرما
2- مصرف سوخت کمتر
3- توان بیشتر

با تجزیه و تحلیل مقایسه ای مزایا و معایب هر یک از روشهای فوق ، روش استفاده از سیستم "موتوردیزل – هیدرولیک – الکتروموتور " ، کاملا بهینه و منطقی بنظر می رسد.
درحال حاضر جهت راه اندازی سیستم مورد نظر می بایست نکاتی را در نحوه انتخاب تجهیزات و قطعات مورد توجه قرار داد که درصورت نیاز به طراحی داخلی ، اگاهی ازاین نکات الزامی خواهد بود.
سیستم هيدروليك دور کمکی کوره ، نيروي خود را از دوران يك هیدروپمپ به دست مي آورد. اين دوران زماني ايجاد ميشود كه يك سيال تحت فشار وارد محفظه هیدروموتور شود. وضعيت سيال توسط پمپ و شيرهائي جهت افزايش، كاهش و يا حفظ فشار به صورت مورد نياز درآمده و ميتواند نيروي لازم براي به حركت درآوردن محور خروجی هیدروموتور را فراهم كند. بنابراين نيروي موجود درسیستم هيدروليك با حداكثر فشار موجود در هیدرو موتور تعيين ميشود.
دور کمکی هيدروليك قادر است گشتاور كامل خود را در هر وضعيتي از دوران هیدرو موتور به گیربکس اصلی اعمال نمايد. همچنين میزان دوران را ميتوان در هر حدي از مسير چرخش محدود ساخت. اين در حالي است كه در سیستم های برقی یا مكانيكي ، توقف كامل را تنها در انتهاي مسير دوران پس از ترمز ميتوان كسب نمود.
ويژگيهاي سیستم هيدروليك کوره را به صورت زیر ميتوان خلاصه نمود:
1- تغيير و تنظيم سرعت دوران در حالت ايجاد نيروي ثابت
2- تنظيم نيروي وارده به ميزان مورد نياز
3- قابلیت اندازه گيري و كنترل الكترونيكي نيروي وارده طي دوران کوره
نکات قابل توجه در طراحی سیستم هیدرولیک کوره :
تعيين فشار كاري سيستم
براي تعيين سطح فشار در يك سيستم هيدروليك بايد در نظر داشت كه با بالا بردن فشار ميتوان از المانهاي هيدروليكي كوچكتري براي رسيدن به تناژ مورد نظر، استفاده نمود. همچنين قطر لوله ها را ميتوان كوچكتر انتخاب نمود. در نتيجه، هزينه ساخت سیستم هدرولیکی کوره كاهش مي يابد. اما از طرف ديگر با افزايش فشار، روغن در سيستم زودتر داغ ميكند، نشتي ها بيشتر و اصطكاك و سايش نيز افزايش مي يابد. در نتيجه فاصله انجام سرويس ها بايد كوتاهتر شود. همچنين نويز و پيكهاي فشاري نيز افزايش يافته و خواص مطلوب ديناميكي سيستم كاهش مي يابد. بنا براین ساخت چنین سیستمی نیاز به اطلاعات فنی و تجربه کافی دارد که در این زمینه با شرکتهای متخصص و کارشناسان مجربی گفتگو شده است .

اجزاء اصلي سيستم هيدروليك دور کمکی کوره
تجهیزات و عناصر مورد نیاز برای طراحی و ساخت / خرید داخلی / خرید خارجی ، برای هریک از کوره ها بشرح زیر می باشد:
1- موتور دیزل - 1 دستگاه
2- هیدروپمپ - 2 دستگاه
3- هیدروموتور- 3 دستگاه
4- شیرهای کنترل مسیر ، کنترل فشار ، کنترل دبی، مقسم جریان
5- هدایت کننده
6- پاور یونیت
در صورتی که قرار بر طراحی و ساخت داخلی باشد ، می توان با تهیه تجهیزات اینکار را انجام داد ولی بایستی قبل از شروع کار ، نکاتی را در رابطه با طراحی ، مد نظر قرار گیرد.
بطور مثال در سا يزينگ پمپ ها حدود ده درصد به دبي تعيين شده از طريق محاسبات تئوريك اضافه مينمايند.
در انتخاب شير اطمينان (فشار شكن)، فشار تنظيمي بايد ده درصد بيشتر از فشار كاري سيستم باشد.
برای انتخاب یک هیدروموتور حداقل موارد زیر باید مشخص گردد:
تعيين گشتاور و سايز هيدروموتور :
T(N.m) = 0.016 X ∆P (bar) X Vg(cm3)
• حجم جابجایی روغن بر حسب cm3
• حداکثر دبی مجاز عبوری از موتور و حداکثر سرعت
ثابت گشتاور برحسب Nm/bar . توسط این ثابت میتوان مقدار گشتاور موتور را در فشار های کاری مختلف محاسبه نمود.
حداکثر گشتاور موتور در اختلاف فشار ماکزیمم بر حسب Nm
در صورتی که بخواهیم طراحی و ساخت توسط شرکتهای داخلی ، انجام شود بایستی با شرکتهای موجود تماس گرفته شود که در این راستا فعالیتهایی انجام گرفته است.

نحوه انتخاب پمپهاي هيدروليك
اولين مرحله در انتخاب مدار تغذيه و تعيين پمپ مناسب براي يك كاربرد معين در سيستمهاي هيدروليك، بررسي تقاضاهاي فشار/جريان در مدار است. ابتدا منحني هاي جريان و فشار در يك سيكل زماني بايد بررسي شود. سپس همزماني مصرف درالمانهاي مختلف تعيين گردد. بدين نحو حداكثر جريان مورد نياز مشخص ميگردد. براي تعيين يك مدار تغذيه مناسب به موارد ذيل بايد توجه نمود:
1- در سايزينگ پمپ ها در عمل بايد (10 % ) به دبي تعيين شده از طريق محاسبات تئوريك اضافه نمود.
2- در انتخاب شير اطمينان (فشار شكن)، فشار تنظيمي بايد (10 % ) بيشتر از فشار كاري سيستم باشد.
هر دو مورد (1) و (2) باعث ميشود توان بيشتري در سيستم هيدروليك تزريق شود.
3- اگر دبي پمپ در يك دور مشخص ( مثلا 1500 rpm ) ارائه شده باشد، براي بدست آوردن دبي پمپ در دور كاري (مثلا 1440 rpm ) از رابطه زير ميتوان استفاده نمود:

كه در آن :
n1: دور تئوريك دوران پمپ (rpm )
n2 : دور كاري ( rpm)
: دبي پمپ در دور تئوريك ( lit/min )
: دبي پمپ در دور كاري ( lit/min )
فشار كاري در خروجي پمپ
اين مشخصه تحت عنوان Operating Pressure-Outlet و با واحد bar ارائه ميشود و نشانگر ماكزيمم فشاري است كه پمپ قادر به ايجاد آن ميباشد. البته لازم به يادآوري است كه پمپها ايجاد جريان ميكنند و قرار گرفتن يك مانع در برابر اين جريان، باعث ايجاد فشار ميگردد. فشار كاري معمول براي پمپ هاي دنده أي به صورت 250,225,200,175,150,100,50,10 بار ميباشد.

فشار كاري در ورودي پمپ
اين مشخصه تحت عنوان Operating Pressure-Inlet و با واحدbar ارائه ميشود و نشانگر محدوده قابل قبول براي اعمال فشار در ورودي پمپ ميباشد. ورودي پمپ را به خط مكش وصل مينمايند كه توسط آن روغن از منبع به سمت پمپ مكيده ميشود. در حقيقت مكش فقط يك كلمه است كه براي نشان دادن سمت روغن گيري پمپ بكار ميرود. اصولا مايعات قابل كشيده شدن نيستند بلكه فقط با نيروي فشار خارجي هل داده ميشوند.
قدرت كشش يك پمپ بستگي به ميزان اختلاف فشار سمت مكش پمپ و فشار هواي روي سطح مايع دارد. بنابراين حتي اگر يك پمپ بتواند توليد خلا مطلق كند، مقدار ارتفاع كشش مايع آن از حداكثر نيروي فشار جو تجاوز نميكند و حد نهايي ارتفاع كشش را حداكثر فشار وارده بر سطح مايع از طرف هواي بيرون تعيين ميكند و به قدرت پمپ بستگي ندارد از اين رو ارتفاع مكش پمپها محدود ميباشد و هر چه پمپ نزديكتر به سطح مايع نصب شود، مايع راحت تر و آسان تر به سمت پمپ رانده ميشود و احتمال ايجاد كاويتاسون كمتر ميشود. به طور معمول فشار كاري در ورودي پمپ ها بين –0.3bar و +1.5bar ميتواند باشد.
سرعت دوران پمپ
ميزان دبي حجمي روغن كه توسط پمپ ايجاد ميگردد، تابع سرعت دوران آن ميباشد. اين سرعت براي پمپها ي مختلف عددي متغير است. براي مثال بعضي پمپها را ميتوان با دوري بين 500rpm و 5000rpm به دوران واداشت. با اينحال معمولا" مشخصات اصلي پمپها را در دور بخصوصي (1450rpm) ارائه ميكنند.
حجم جابجايي روغن
هر پمپ بسته به سرعت دوران خود به ازاء هر دور چرخش چرخدنده ها، مقدار معيني از روغن را جابجا ميكند. واحدي كه براي بيان حجم جابجايي بكار ميرود معمولا cm3/rev ميباشد. حجم جابجايي عددي است كه تابع مشخصات ابعادي چرخدنده ها مانند قطر، مدول، پهنا، . . . و همچنين سرعت دوران پمپ ميباشد. رنج معمول حجم جابجايي بين 3.5 و100 ليتر بر دور ميباشد.
دبي موثر
دبي موثر توليدي توسط يك پمپ باعبارت Qeff مشخص ميگردد ومقدار آن در يك سرعت دوران، ويسكوزيته و دماي كاري بخصوص تعريف ميگردد. براي مثال در دور n=1450 rpm ،ويسكوزيته =36 cSt و دماي كاري t=50C ، ميزان دبي موثر را براي يك پمپ بر حسب lit/min تعيين مينمايند. به طور معمول محدوده دبي موثر يك پمپ دنده أي بين 2 تا 150 ليتر بر دقيقه ميباشد.


توان موتور راننده پمپ
پمپهاي هيدروليك معمولا توسط الكترو موتور بكار انداخته ميشوند. توان موردنياز براي دوران پمپ نيز بستگي به سرعت دوران، دماي كاري و ويسكوزيته روغن دارد. در اين مورد نيز معمولا توان مورد نياز را در دور n=1450 rpm ،ويسكوزيته =36 cSt و دماي كاري t=50C ، بر حسب KW تعيين مينمايند. محده توان مورد نياز براي پمپ دنده أي بين 1 تا 38 كيلو وات ميباشد.
در مورد سیستم دور کمکی کوره موتور دیزل از سمت مقابل الکتروموتور نصب می گردد . با توجه به محدودیتهای مالی شرکتهای طراح سیستم هیدرولیک پیشنهاد می گردد انتخاب موتور بعهده شرکت پیمانکار بوده و خرید آن توسط کارخانه باشد.
دماي كاري روغن
براي آنكه پمپ به صورت موثر بتواند دبي مورد نياز را تامين نمايد، دماي روغن در حال انتقال بايد در محدوده مشخصي قرار داشته باشد. اين محدوه براي روغن هاي معدني بين -20 تا +70 ميباشد.
درجه ويسكوزيته
روغني كه پمپ ميتواند به صورت موثر منتقل نمايد بايد داراي درجه چسپندگي بخصوصي باشد. رنج ويسكوزيته معمول براي پمپ هاي دنده اي بين 5 تا 300 سانتي استوك ميباشد.

فيلتراسيون
حداكثر ابعاد ذرات خاجي كه اجازه ورود به پمپ را دارند بايد توسط يك عدد مشخص نمود و سپس ذرات با ابعاد بزرگتر را توسط فيلتر مناسب جمع آوري نمود و مانع ورود آنها به پمپ گرديد. بزرگترين ابعاد ذرات خارجي كه اجازه ورود به پمپ را دارند معمولا كوچكتر از 25m ميباشد.

[arsess]

مقدمه :
در دنياي شكسته شدن هر روزه قيمت ها، رقابت جهاني در بازار همواره سخت تر و فشرده تر ميگردد . در اين ميان شايد هيچ واحدي نقشي حساس تر از بخش نگهداري و تعميرات در افزايش و يا كاهش سودآوري يك موسسه توليدي نداشته باشد. يك شركت، به جاي كاهش مطلق هزينه ها مي بايست كه بر روي نتايج بلند مدت و پايدار تكيه كند. پيشرفت همزمان حجم توليد و كيفيت در كنار برقراري موازنه اي بين انواع روش هاي نگهداري، هزينه هاي توليد را به ميزان قابل ملاحظه اي تقليل خواهد داد. به همين دليل اصلِ «نگرش كوتاه مدت متضمن منافع بلند مدت نيست» سرلوحه فعاليت بسياري از موسسه ها و شركت هاي بزرگ و موفق جهاني قرار دارد.
" آنالیز روغن" از خانواده برنامه های PdM يك برنامه اجرايي نگهداري و تعمیرات بر پايه مراقبت وضعيت شرايط روانكار است كه با تمركز بر وضعيت روانكار و انجام آزمايش هاي گوناگون در محل كار, تجهيزات و آزمايشگاه هاي معتبر, آسيب ها و خسارت هاي وارده به ماشين آلات را به حداقل رسانده , موجب كاهش هزينه ها شده و به افزايش بهره وري و كيفيت فرآورده هاي توليد منجر خواهد شد.

آزمایش خون – آنالیز روغن :
یک پزشک حاذق با آزمایش خون بیمار خود اطلاعات گرانبهایی درباره نحوه عملکرد اعضاء و جوارح بدست آورده , درمی یابد که وضعیت قلب , کلیه ها , ششها و کبد بیمار چگونه بوده و با تجویز داروها و ارائه دستورات لازم اقدام به درمان و پیشگیری از بیماریهای خطرناک می نماید.
روانکار در یک دستگاه همانند خون در بدن انسان است و با همان پیچیدگیهایی که عملکرد خون در رساندن مواد مورد نیاز به قسمتهای مختلف بدن و جمع آوری مواد زائد میکند , روانکار نیز بسیاری از آلودگیها را از محیط عملکرد قطعات دور نموده و مواد مورد نیاز آنها را از قبیل مواد جلوگیری کننده از سایش , مواد مقاوم در برار فشارهای بالا , EP , مواد محافظت کننده در برابر خوردگی و غیره را در اختیار قطعات قرار می دهد.
از آنجائیکه تماس روغن با قطعات در حال کار در حد تماس مولکولی میباشد , انجام یک سری تستهای بخصوص بر روی روانکار مصرفی میتواند علاوه بر وضعیت کیفی خود روغن , اطلاعات ذیقیمتی در مورد سایر قطعات در تماس با روغن ارائه دهد و یک متخصص علم روانکاری با استفاده از این اطلاعات می تواند برنامه نگهداری و تعمیر مناسب را ارائه دهد.

آنالیز روغن – شکوفایی صنایع فولاد ژاپن :
برنامه هاي آنالیز روغن موجب شكوفايي صنايع فولاد ژاپن شده است. در اوايل دهه 80، شركت فولاد ژاپن با اجراي برنامه آنالیز روغن بر روي 170 سيستم هيدروليك، پس از پنج سال به نتايج شگفت انگيزي، مانند 90 درصد كاهش خرابي پمپ، 75 درصد كاهش آلودگي در سيستم و 600 درصد افزايش عمر مفيد پمپ ها دست يافت. اين نتايج موجب ترغيب ساير شركت ها در ژاپن شد، به طوري كه شركت فولاد ناگويا به دنبال موفقيت اوليه در اجراي برنامه آنالیز روغن ، اين برنامه را در تمام كارخانه هاي خود و بر روي 9 هزار گيربكس، 102 هزار ياتاقان و 900 سيستم هيدروليك اجرا كرد و موفق به كاهش 50 درصدي خريد ياتاقان، 90 درصد تقليل آسيب هاي ناشي از روانكاري، 83 درصد مصرف كمتر روغن و 15 درصد كاهش در مصرف گريس شد.

آنالیز روغن – دسته بندی آزمایشها و نتایج :
انواع آزمایشات انجام شده بر روی روغنها را میتوان در پنج گروه کلی تقسیم بندی نمود :
مقدار و نوع فلزات موجود در روغن آزمایش شده : مقدار و نوع فلزات موجود در روغن آزمایش شده , نشان دهنده میزان سایش قطعات مختلف مانند یاتاقانها میباشد و با تکرار آزمایش در فواصل زمانی معین میتوان زمان مناسب جهت تعویض یاتاقان را مشخص نموده و قبل از بروز خسارت برنامه تعمیر آنها را تدوین نمود. اندازه گيري تعداد ذرات جامد بر اساس استاندارد ISO 4406 و بر حسب تعداد در ميلي ليتر حجم روانكار انجام مي شود. بسته به اصول طراحي و كاركرد، تجهيزات گوناگوني براي شمارش ذرات وجود دارد. آماده سازي نمونه و روش نمونه برداري از شروط اصلي صحت و دقت برنامه آناليز روغن است.
میزان اکسیداسیون روغن : میزان اکسیداسیون روغن نشانه ای از میزان حرارت منتقل شده به قطعات مکانیکی و از آنجا به روغن می باشد و با رسم نمودار اکسیداسیون میتوان مقاطعی را که حرارت بیش از حد اعمال شده را مشخص و عیب یابی نمود.
مقدار آب موجود در روغن : مقدار آب موجود در روغن نشانی از وضعیت عملکرد آببندها و سیلها میباشد.
میزان وجود ناخالصیهای محیطی در روغن : میزان وجود ناخالصیهای محیطی نحوه عملکرد فیلترها و هواکشها را نشان می دهد.
آزمایشات کیفی خود روغن : نتایج آزمایشات کیفی خود روغن نیز وضعیت طول عمر روغن را نشان داده و میتوان با دقت زیاد زمان تعویض روغن را اعلام و برنامه نت را با آن تنظیم نمود . از مهمترین آزمایشات کیفی روغن میتوان به آزمايش RULER كه به معناي «تخمين عمر مفيد باقيمانده روغن» است اشاره نمود ، در این آزمایش با اندازه گيري مقدار تركيبات ضد اكسيداسيون و عدد اسيدي روغن، زمان تقريبي پايان يافتن عمر مفيد روانكار را تعيين مي گردد ، به اين مفهوم كه با افزايش عدد اسيدي يا TAN روغن، مسلماً از مقدار و كارآيي مواد افزودني با خاصيت ضداكسيداسيون كاسته مي شود و زماني فرا مي رسد كه ميزان ادتيوهاي ياد شده به قدري كاهش يافته است كه روغن كاملاً اسيدي و خورنده شده و ادامه فعاليت آن موجب آسيب هاي شديد به دستگاه خواهد شد. آزمایش ویسکوزیته یا گرانروی نیز از آزمایشات رایج در برنامه آنالیز روغن میباشد , در صورت كاهش ويسكوزيته، امكان تشكيل فيلم پايدار روانكار به حداقل مي رسد و بر اثر تماس فلز با فلز، سايش شديدي ايجاد گردیده كه نتيجه مستقيم آن، عمر كمتر دستگاه خواهد بود.
سخن آخر ...
بازکردن فایلی خاص بنام آنالیز روغن و در نظر گرفتن یک سری آزمایشات در زمان بهره برداری از دستگاهها باعث کاهش بسیاری از هزینه ها چه از نظر طول عمر قطعات و چه از لحاظ زمان بهینه تعویض روغن گردیده و مسئولان فنی کارخانجات را در جهت هرچه بهتر نگهداری و کارآمد کردن ماشین آلات یاری می نماید.

[hero]

قبل از برنامه ریزی در خصوص روانکاری تجهیرات و ماشین آلات مطالب زیر مطالعه نمایید :

وظایف عمده روغن عبارتند از :

• ایجاد فیلم روغن بین سطوحی که روی هم می لغزند.
نظیر رینگ و پیستون روی سطح سیلندر و یا میل لنگ روی سطح یاتاقان.
فیلم روغن عبارت است از یک لایه نازک روغنی که بین سطوح قرار گرفته و از تماس دو سطح با یکدیگر جلوگیری می نماید.برای مثال دو قطعه شیشه را اگر بخواهیم روی هم حرکت دهیم ، این کار به سختی صورت می گیرد و دو سطح روی هم اثر تخریبی و خش خواهند گذاشت ولی با استفاده از فیلم روغن بین دو سطح می توان از تماس آنها جلوگیری کرد.
• جلوگیری از زنگ زدن قطعات داخلی.
• جذب حرارت از قطعات داخلی و انتقال آن به جداره های بیرونی.
• آب بندی محفظه بمنظور جلوگیری از خروج گازهای متصاعد شده در موتورها.
• شناورسازی براده ها و ذرات ریز داخلی و انتقال انها به داخل فیلترها.
واضح است که روغنی دارای کیفیت بالاتر است که بتواند پنج وظیفه فوق را بهتر انجام دهد.
یکی از خصوصیات مهم در شناسایی روغن گرانروی یا ویسکوزیته (viscosity) آن می باشد.
گرانروی : عبارت است از مقاوت روغن در مقابل جاری شدن.
روغن بایستی نه آنقدر غلیظ باشد که نتواند داخل شیارهای نفوذ کند و نه آنقدر دارای غلظت کمی باشد که همواره بین قطعات نشست نموده و فیلم روغن را تشکیل ندهد.
روغنها در بازار معمولاً با اعدادی مانند 30،40، 50 معرفی می شوند و این اعداد نشان دهنده زمانی هستند که حجم ثابتی از روغن در دمای 40 درجه سانتی گراد از یک قیف استاندارد جاری می شود.

در تهیه برنامه روانکاری می توان از سرویسهای خدماتی و مشاوره ای که توسط تولید کنندگان روغن های صنعتی ارائه می گردد استفاده نمود.داشتن لیست روغن های مشابه و مرغوب با مارک های متفاوت می تواند بخش نت را در انتخاب انواع روغنهای مناسب و قابل استفاده یاری نماید.بدیهی است که باید تا حد ممکن از بکارگیری تنوع زیاد روغن های صنعتی خوداری شود.

عوامل زیر را در هنگام برنامه ریزی روانکاری تجهیزات لحاظ کنید :

- تعداد و محلهای روانکاری هر دستگاه.
- دوره تناوب روانکاری.
- نحوه و روش روانکاری ( استفاده از پمپ، گریس پمپ، قیف ، برس موئی و ...)
- حجم و میزان روانکار.
- نوع روانکار.
- معادل و جایگزین روانکار.
- وضعیت دستگاه حین روانکاری

[shahab.nadimi]

تاریخچه نگهداری و تعمیرات
از سال ۱۹۳۰ تا کنون میتوان سیر تحولات و تغییرات در نگهداری و تعمیرات را به سه دوره اساسی تقسیم نمود :
● سیر تحولات در دوره اول :
تحقیقات نشان میدهد که تحول اولیه در نت در سالهای قبل از جنگ جهانی دوم رخ داده است در آن ایام صنایع بشکل امروزی مکانیزه نبوده و لذا خرابیها و توقف ناگهانی ماشین آلات مشکل جدی را برای دست اندرکاران امر تولید ایجاد نمی نمود به عبارت بهتر ، جلوگیری از بروز عیب در ذهن اکثر مدیران و مهندسین مفهوم نداشته و یا حداقل ضرورتی از این نظر احساس نمیگردید علاوه بر این اکثر ماشین آلات و تجهیزات تولیدی از طرح نسبتا ساده ای برخوردار بوده و این ویژگی ، کار با آنها را ساده و تعمیرشان را آسان کرده است نتیجه اینکه در آن زمان نیازی به استفاده از نت سیستماتیک احساس نمیگردیده و اکثر شرکتها و واحدهای تولیدی و صنعتی فقط زمانی که دستگاه و یا تجهیزاتی از کار می افتاد ، بازبینی و یا تعمیر آنرا آغاز می کردند ، در واقع سیستم نگهداری و تعمیرات به هنگام از کارافتادگی و یا BM ( Breakdown Maintenance ) معمول بود
● سیر تحولات در دوره دوم :
همه چیز در خلال جنگ جهانی دوم بطور انفجار آمیز دستخوش تحول قرار گرفت فشار های ناشی از زمان جنگ تقاضا برای انواع محصولات را افزایش داده و این درحالی بود که تامین نیروی انسانی صنایع بشدت کاهش پیدا نمود این موضوع باعث گردید تا مکانیزاسیون افزایش پیدا نماید تقریبا سال ۱۹۵۰ سال رونق طراحی و ساخت ماشین آلات مکانیزه بوده و این ایام را میتوان سرآغاز وابستگی صنایع به تجهیزات مکانیزه و اتوماسیون دانست
با افزایش روزافزون اتوماسیون مساله شکست و از کارافتادگی ماشین آلات نیز از اهمیت بیشتری برخوردار می گشت پس از گذشت چندی روند افزایش خرابیها به گونه ای گردید که کمیت و کیفیت تولیدات را تحت شعاع قرار داده و اسباب نارضایتی صاحبان صنایع را فراهم نمود ادامه این روند ناخوشایند مدیران و کارشناسان را به فکر چاره و راه حلی مناسب برای جلوگیری از روند رو به رشد عیوب نمود در این رهگذر سیستم نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه یا PM ( Preventive Maintenance ) بعنوان چاره درد و راه حلی مناسب در کشور امریکا پیشنهاد و به اجرا درآمد
نیاز صنایع بر تولید محصولات با کیفیت بالا و قیمت مناسب جهت افزایش توانایی رقابت در بازار موجب گردید که استفاده از سیستم PM نیز رونق یافته و در این راستا اجرای تعمیرات و تعویضهای پیشگیرانه دوره ای بعنوان موثرترین راه حل جهت کاهش خرابیها مورد استفاده قرار گیرد
در طول دهه ۱۹۵۰ نت پیشگیرانه به تدریج تکامل یافته تا پاسخگوی نیازهای جدید صنعت باشد در این راستا سیستم نگهداری و تعمیرات بهره ور ( Productive Maintenance ) در سال ۱۹۵۴ به صنایع آمریکا معرفی گردید در این سیستم ضمن تاکید برروی اصلاح خرابیهای اتفاقی و از کارافتادن غیر منتظره تجهیزات با بهره گیری مناسب از علوم و امار و احتمالات و پژوهش عملیاتی ، شبیه سازی ، اقتصاد مهندسی ، تئوری صف و نگرش های تحلیلی ، تکنیکها و مدلهایی برای حالات مختلف انواع دستگاهها و تجهیزات ابداع شد که متخصصین این رشته می توانستند کلیه فعالیتها و عملیات نگهداری و تعمیرات را به نظم درآورده ، خرابیها را پیش بینی نموده تا جهت نگهداری و تعمیر آنها برنامه ریزی نمایند
دهه ۱۹۶۰ را میتوان دهه گسترش استفاده از نت بهره ور در صنایع نامید معرفی نت بی نیاز از تعمیر ( ۱۹۶۰) ، مهندسی قابلیت اطمینان و مهندسی قابلیت تعمیر ( ۱۹۶۲ ) از نتایج تحقیقات انجام شده در این دهه بوده که در تکامل سیستم نت بهره وربسیار موثر بوده است
معرفی سیستم نگهداری و تعمیرات بهره ور فراگیر یا TPM ( Total Productive Maintenance ) در دهه ۱۹۷۰ از سوی صنایع ژاپنی را میتوان بعنوان آخرین دستاورد در دوره دوم تحولات نگهداری و تعمیرات نامید سیستم TPM در حقیقت همان سیستم نت بهره ور به شیوه آمریکا است که در جهت سازگاری با شرایط صنعتی ژاپن در آن بهبود هایی داده شده است.ابتکار محوری و حساس در اصول TPM این است که اپراتورها خودشان به امور اصلی و اولیه نگهداری و تعمیرات ماشینهای خودشان میپردازند. در نت بهره ور فراگیر نتایج حاصل از فعالیت های صنعتی و تجاری به صورت اعجاب انگیزی بهبود یافته و باعث ایجاد یک محیط کاری با بهره وری بالا، شادی آفرین و ایمن، با بهینه سازی روابط بین نیروی انسانی و تجهیزاتی که به آن سرو کار دارند می گردد .
● سیر تحولات در دوره سوم :
میزان افزایش سرمایه گذاری برروی ماشین آلات صنعتی و اتوماسیون از یکسو و افزایش ارزش مالی و اقتصادی انها از سوی دیگر منجر به آن شد که مدیران و صاحبان صنایع به فکر راه کارهایی منطقی که قادر به بیشینه سازی طول عمر مفید تجهیزات تولیدی خویش و طولانی کردن چرخه عمر اقتصادی آنها شود افزایش میزان اثربخشی ماشین آلات ، بهبود کیفیت محصولات در کنار کاهش هزینه های نت و عدم خسارت به محیط زیست از جمله مواردی بود که باعث ایجاد تحولی جدید در زمینه نگهداری و تعمیرات گردید
▪ دست آوردهای جدید نت در این دوره عبارتند از :
۱)معرفی سیستم نگهداری و تعمیرات برپایه شرایط کارکرد ماشین آلات و ترویج استفاده از روشهای CM همچون آنالیز لرزش ، حرارت سنجی و ..
۲) معرفی و بکارگیری انواع روشهای تجزیه و تحلیل خرابیهای ماشین آلات
۳) طراحی تجهیزات با تاکید بیشتر برقابلیت اطمینان و قابلیت تعمیر
۴) تحول اساسی در تفکر سازمانی به سمت مشارکت و گروههای کاری
۵) معرفی سیستم نگهداری و تعمیرات موثر
۶) معرفی روش نت مبتنی بر قابلیت اطمینان بعنوان روشی جامع جهت تصمیم گیری در استفاده صحیح از انواع سیستمهای نگهداری و تعمیرات موجود RCM فرایندی است که اولا معین می کند چه کاری می بایست برای تداوم عمر هرگونه سرمایه فیزیکی انجام شود ، ثانیا انتظارتی را که کاربران از تجهیزات دارند ضمانت و عملی می نماید.

[arsess]

مقدمه
موتور استرلینگ موتورهای گرما- کاری هستند که حرارت را تبدیل به جنبش می کنند و نسبت به موتور بنزینی و دیزلی کارآیی بیشتری دارند. امروزه چنین موتورهایی برای موردهای خاص استفاده می کنند مثل زیر دریایی یا قایق خصوصی. گازهایی که درون موتور استرلینگ استفاده می شود هرگز از موتور خارج نمی شوند. در چنین موتورهایی هیچ احتراقی صورت نمی پذیرد، هیچ اگزوزی وجود ندارد و هیچ صدای انفجاری شنیده نمی شود به همین دلیل چنین موتورهایی فاقد صدا هستند. این موتورها از منبع گرمایی خارجی مثل آتش استفاده می کنند. گرما به گاز درون سیلندر گرم شده اضافه می شود. همین امر سبب ایجاد فشار می گردد و پیستون را به سمت پائین می برد. زمانیکه پیستون راست پائین میرود پسیتون چپ به سمت بالا برده می شود. سپس گاز گرم را به سیلندر خنک شده وارد می نماید که خیلی سریع گاز را خنک می سازد و فشار آنرا پائین می آورد. پیستون سیلندر خنک شده گاز را، فشرده می سازد. گرمای ایجاد شده توسط چنین فشرده سازی توسط منبع خنک سازی خارج می گردد. موتور استرلینگ فقط نیرو را در مدت بخش اولیه چرخش بوجود می آورد. دو روش اساسی جهت افزایش نیروی خارجی چرخه استرلینگ وجود دارد: در مرحله اول، فشار گاز گرم شده بر پیستون فشار وارد می آورد. افزایش فشار در این مرحله نیروی خارجی موتور را افزایش میدهد. یک روش افزایش فشار، افزایش درجه حرارت گاز است.

موتورهای استرلینگ چگونه کار می کنند؟
موتور استرلینگ یک موتورحرارتی است که اختلاف زیادی با موتورهای احتراق داخلی در اتومبیل دارد که در سال 1816 توسط رابرت استرلینگ اختراع شد. موتور استرلینگ قابلیت بازدهی بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی و دیزلی دارد.
اما امروزه موتورهای استرلنگ فقط در برخی کاربرد های خاص مانند زیر دریاییها یا ژنراتورهای کمکی در قایق ها که عملکرد بی صدا مهم است استفاده می شود. اگر چه موتورهای استرلینگ به تولید انبوه نرسید اما برخی اختراعات پرقدرت با این موتور کار می کند.
موتورهای استرلنگ از چرخه استرلنگ استفاده می کند که مشابه چرخه های استفاده شده در موتورهای احتراق داخلی نیست.
• گاز استفاده شده در داخل موتورهای استرلنگ هیچ وقت موتور را ترک نمی کند و مانند موتورهای دیزل و بنزینی سوپاپ دود که گازهای پر فشار را تخلیه می کند و محفظه احتراق وجود ندارد .به همین علت موتورهای استرلنگ بسیار بی صدا هستند .
• چرخه استرلینگ از یک منبع حراتی خارجی که می تواند هر چیزی از بنزین و انرژی خورشیدی تا حرارت ناشی از پوسیدگی گیاهان باشد استفاده کند و هیچ احتراقی داخل سیلندرهای موتور رخ نمی دهد .
صدها راه وجود دارد که یک موتورهای استرلنگ ایجاد کنیم .در این مقاله ما درمورد چرخه استرلینگ و چگونگی کار انوع مختلف این موتورمطالبی می آموزیم .
چرخه استرلینگ:
قاعده اصلی کار موتور استرلنگ این است که مقداری گاز داخل موتور محفوظ شده است .چرخه استرلینگ شامل یک سری رویداد است که فشار گاز داخل موتور را تغییر می دهد و سبب ایجاد کار می شود . چند خاصیت مهم گاز وجود دارد که برای عملکرد موتورهای استرلنگ مهم است :
• اگر مقداری گاز محبوس در یک حجم ثابت از فضا داشته باشید و شما به آن گاز حرارت بدهید , فشار گاز افزایش خواهد یافت .
• اگر مقداری گاز محبوس داشته باشید و آن را فشرده کنید (حجم آن را در فضا کاهش دهید ) ، دمای آن گاز افزایش خواهد یافت .
اجازه دهید به هر کدام از مراحل سیکل استرلینگ ، هنگامی که به موتور ساده شده استرلینگ نگاه می کنیم برویم .
موتور ساده شده ما از دو سیلندر استفاده می کند. یک سیلندر به وسیله ی یک منبع خارجی گرما، گرم می شود (مثل آتش) ودیگری به وسیله ی یک منبع سرد خارجی ، سرد می شود (مثل یخ ).محفظه گاز دو سیلندر به هم متصلند ، وپیستون ها به طور مکانیکی به وسیله ی یک اتصال که چگونگی حرکت انها را معین می کند به یکدیگر متصلند .
دو پیستون در انیمیشن بالا تمام مراحل سیکل را انجام می دهند .
سیکل استرلینگ 4 مرحله دارد :
1- حرارت به گاز داخل سیلندر گرم منتقل می شود (چپ) و سبب ایجاد فشار می شود این فشار پیستون را مجبور می کند تا به سمت پایین حرکت کند و این قسمتی از سیکل استرلینگ است که کار انجام می دهد .
2- هنگامی که پیستون راست به طرف پایین حرکت میکند پیستون چپ بالا می آید .این جابجایی گاز داغ را به داخل سیلندر سرد می راند ، که به سرعت گاز داخل منبع سرد را ، سرد می کند و فشار آن کاهش می یا بد .این عمل فشرده کردن گاز را در قسمت بعدی سیکل ساده تر می کند .
3- پیستون داخل سیلندر سرد (راست) شروع به فشرده کردن گاز می کند و گرمای تولید شده توسط این متراکم سازی به وسیله ی منبع سرد حذف می شود .
4- هنگامی که پیستون چپ پایین می رود پیستون سمت راست بالا می آید .این عمل گاز را به داخل سیلندر گرم می راند ،که به سرعت گرم شده و فشار ایجاد می کند .در این هنگام سیکل تکرار می شود .
موتوراسترلنگ فقط در طول مرحله اول سیکل نیرو تولید می کند . در این جا دو روش برای افزایش قدرت خروجی از سیکل استر لیتگ وجود دارد :
• افزایش قدرت خروجی در مرحله اول : در مرحله اول سیکل، فشار گاز گرم، پیستونی که کار انجام می دهد را می راند ، افزایش فشار در طول این قسمت از سیکل قدرت خروجی موتور را افزایش می دهد .یک راه افزایش فشار، افزایش دمای گاز است . هنگامی که ما بعدا به دو پیستون موتور استرلنگ در این مقاله نگاه کنیم خواهیم دید که چگونه یک وسیله که ریجناتور نامیده می شود قدرت خروجی موتور را به وسیله ی حرارت ذخیره شده ی لحظه ای بهبود می بخشد .
• کاهش قدرت استفاده شده در مرحله 3 :در مرحله سوم سیکل ، پیستون روی گاز کار انجام می دهد و از قسمتی ازکار ایجاد شده در مرحله اول استفاده می کند . کاهش فشار در طول این مرحله از سیکل، می تواند قدرت استفاده شده در این مرحله را کاهش دهد (و به طور موثر قدرت خروجی افزایش می یابد ). یک راه کاهش فشار سرد کردن گاز در دمای پایین تر است .
این بخش سیکل ایده آل استرلینگ را توضیح داد .کار واقعی موتور به دلیل محدودیتهای طراحی فیزیکی مقداری با سیکل ایده آل اختلاف دارد .
در دو قسمت بعدی ما نگاهی به دو نوع مختلف موتورهای استرلنگ می کنیم .تحلیل نوع جابجا شونده موتور ساده تر است بنابراین ما این نوع را شروع می کنیم .

نوع جابجا شونده موتور استرلینگ :
به جای داشتن دو پیستون ،نوع جابه جا شونده یک پیستون دارد که جابه جا می شود .جابه جا کننده برای کنترل موقعی که مخزن گاز گرم و یا موقعی که سرد است به کار می رود .این نوع موتور استرلینگ اغلب به صورت نمایشی در کلاس درس استفاده می شود .شما حتی می توانید قطعات آنرا برای سر هم کردن بخرید .
.
به عبارتی حرکت موتور بالا مستلزم یک اختلاف دما بین بالا و پایین سیلندر بزرگ است . در این مورد ، اختلاف بین دمای دستتان و هوای اطراف آن برای چرخش موتور کافی است
.در این موتورها
1- پیستون قدرت :که پیستون کوچکتر در بالای موتور است و به طور محکم محفوظ شده است وبه علت انبساط گاز داخل موتور بالا می آید .
2- جابه جا کننده :که پیستون بزرگ در تصویر است .این پیستون در داخل سیلندر بسیار آزاد است بنابراین هوا به سادکی بین قسمت گرم و سرد موتور هنگامی که پیستون بالا و پایین می رود می تواند حرکت کند .
جابه جا کننده بالا و پایین می رود تا گاز داخل موتور گرم و سرد شود .دو موقعیت برای این حالت وجود دارد :
• هنگامی که جابه جاکننده نزدیک بالای سیلندر بزرگ است بیشتر گاز داخل موتور توسط منبع گرم ، گرم و منبسط شده است و فشار ایجاد شده درداخل موتور، نیروی بالا برندگی پیستون را ایجاد می کند .
• هنگامی که جابه جاکننده نزدیک کف سیلندر بزرگ است بیشتر گاز داخل موتور سرد و متراکم شده است که سبب افت فشار می شود و پایین آمدن پیستون قدرت را ساده تر می کند و گاز فشرده می شود .
موتور مکررا گاز گرم وسرد می کند و از گاز منبسط و منقبض شده انرژی دریافت می کند .
ما نگاهی به موتور استرلینگ دو پیستونه خواهیم داشت .
موتور استرلینگ دو پیستونه:
در این موتور ،سیلندر به وسیله ی مشعل خارجی گرم می شود . سیلندر سرد با جریان هوا سرد شده و در آن بالا و پایین می رود تا به فرایند سرد شدن کمک کند . میل رابط هر پیستون به یک دیسک کوچک متصل است که در حال چرخیدن به یک فلایویل بزرگ متصل است و هنگامی که نیرویی توسط موتور تولید نمی شود باعث تداوم حرکت پیستون می شود .

1- در قسمت اول سیکل ، فشار تولید می شود و پیستون را به حرکت به سمت چپ مجبور می کند و کار صورت می گیرد . پیستون سرد چون در موقعیتی است که در حرکت خود تغییر جهت خواهد داد تقریبا ساکن باقی می ماند .
2- در مرحله بعدی ، هر دو پیستون حرکت می کنند ،پیستون گرم به سمت راست و پیستون سرد به سمت بالا حرکت می کند . این عمل گاز را بیشتر به سمت رجیناتور و پیستون سرد حرکت می دهد .رجیناتور وسیله ای است که به طور موقت حرارت را می تواند ذخیره کند و از شبکه سیمی که گاز گرم از بین آن عبور می کند ساخته شده است .سطح بزرگ شبکه سیمی، حرارت را جذب می کند وآن را به آرامی به محیط سرد می دهد .
3- پیستون در سیلندر سرد شروع به متراکم کردن گاز می کند .گرمای ایجاد شده توسط این تراکم به واسطه ی سطح سرد از بین می رود .
4- در آخرین مرحله سیکل هر دو پیستون حرکت می کنند ، هنگامی که پیستون گرم به سمت چپ حرکت می کند پیستون سرد به سمت پایین حرکت می کند .
این عمل گاز اطراف رجیناتور (جایی که در طول سیکل قبلی گرما را ذخیره کرده بود ) را به داخل سیلندرگرم می راند .در این لحظه سیکل دوباره تکرار می شود.
شما ممکن است از اینکه هیچ درخواستی برای تولید انبوه موتور استرلینگ نبوده است تعجب کرده باشید .
در بخش بعدی ما به برخی دلایل آن اشاره می کنیم.
چرا موتورهای استرلینگ متداول نیستند؟
دو ویژگی وجود دارد که ساخت موتورهای استرلینگ را برای استفاده در بسیاری از کاربردها مانند بسیاری از ماشین ها و کامیون ها غیر عملی می کند .
به دلیل اینکه منبع حرارت در خارج است برای موتور مقداری طول می کشد تا به تغییرات گرمایی داخل سیلندر عکس العمل نشان دهد. برای انتقال حرارت بین دیواره های سیلندر و گاز داخل موتور زمانی صرف می شود . این بدین معناست که :
• موتورقبل از اینکه کار مفید را ایجاد کند به مقدارزمانی نیاز دارد تا گرم شود .
• موتور نیروی خروجی اش را نمی تواند به سرعت تغییر دهد .
این نقایص باعث شده است که این موتور با موتورهای احتراق داخلی اتومبیل جایگزین نشود. هر چند که وجود موتور استرلینگی که به ماشین هیبریدی نیرو می دهد امکان پذیر است .
موتورهاي استرلينگ عليرغم مزاياي ويژه اي که نسبت به موتورهاي احتراق داخلي دارند، داراي اين عيب عمده هستند که به خاطر نحوه انتقال انرژي گرمايي، توان مورد نياز را با تاخير تامين مي کنند. کندي عکس العمل موتورهاي استرلينگ در مقابل تغييرات بار ورودي باعث محدوديت کاربردهاي صنعتي آنها خاصه در مواردي که نظير خودرو، نياز به تغييرات سريع بار وجود دارد گرديده است. مقاله حاضر روشي را براي اين حل مشکل در کلاس وسيعي از موتورهاي استرلينگ ارايه مي نمايد. در اين مقاله طراحي سيستم کنترلي، بر روي مدل رياضي غير خطي موتور استرلينگ نوع گاما که با استفاده از نتايج تجربي به دست آمده، اعمال شده است. سيستم کنترلي پيشنهادي بر مبناي تنظيم دو عامل دما و فشار به عنوان ورودي هاي کنترلي طراحي و ارايه شده است. نشان داده شده است که اين سيستم دو ورودي – يک خروجي، توانايي پاسخگويي به تغييرات سريع توان را دارد
در موتورهاي استرلينگ، علت اصلي كندي عكس العمل موتور نسبت به تامين توان مورد نياز آن است كه تامين انرژي سيستم به وسيله انتقال انرژي حرارتي از طريق پوسته گرمكن به گاز عامل داخل سيلندر انجام مي شود. چون انتقال انرژي حرارتي از طريق پوسته به كندي انجام مي شود، برخلاف اكثر سيستمهاي كنترلي، درموتورهاي استرلينگ عملگر سيستم خود داراي بيشترين تاخير زماني است. ، به منظور افزايش سرعت عكس العمل موتور استرلينگ به تغييرات توان مورد نياز، علاوه بر وروديهاي كنترلي دما و فشار، سرعت پيستون جابجايي نيز در نظر گرفته شده است. به اين ترتيب، سيستم كنترلي نخست درشرايط دما ثابت، براساس توان مورد تقاضا، ازجداول سرعت- توان، سرعت مناسب موتور را انتخاب مي نمايد. اين سرعت در ابتدا توسط يك موتور الكتريكي كمكي dc تامين مي شود. سپس، با مقايسه سيگنال خروجي، توان حاصله با توان مورد نياز، فرامين كنترلي براي تنظيم فشار و دماي گاز عامل تعيين مي شوند. در مدلسازي موتور استرلينگ فرض ايزوترم بودن فرايند حذف شده است تا رفتار مدل به موتور واقعي نزديكترباشد. نتايج شبيه سازي سيستم مدار بسته با كنترلر طراحي شده نشان دهنده افزايش موثر سرعت عكس العمل موتور است. همچنين، نشان داده شده كه سيستم كنترلي در مقابل اغتشاشات خارجي و داخلي نيز مقاوم است. اين اغتشاشات به صورت تغيير در دماي منبع سرد و تغيير در پارامترهاي سيستم اعمال شده است. به دليل ثابت بودن گشتاور موتور هاي استرلينگ در محدوده وسيعي از سرعت، در سيستم كنترلي فرض شده راندمان موتور كمتر دستخوش تغيير مي شود

دانشمندان تلاش ميكنند موتورهاي گرمايي را به بالاترين بازده ممكن يعني بازده كارنو ( بازدهي كه موتور گرمايي بتواند بدون اتلاف انرژي در جهت عكس(يخچال) هم كار كند يعني يخچالي كه به همان خوبي اي كه يخچال است بتواند موتور هم باشد يا بر عكس !) برسانند.موتور استر لينگ نمونه عيني قانون ترموديناميك در مورد موتورهاي گرمايي است( حتي بهتر از موتور بخار پيستوني) چون دقيقآ همان تعاريفي كه در ترموديناميك از ان مي شود را مي توان بدون هيچ تغييري در مورد موتور استرلينگ به كار برد( مثلآ موتورهاي چهار زمانه كار براتوري مرحله تخليه را مترادف بامرحله سرد شدن گاز محبوس( ! در ترموديناميك گاز كاري يا سيستم درون استوانه اي محبوس شده و هيچ ارتباط مستقيمي با محيط بيرون ندارد ضمن اينكه در شرايط ايدئال هميشه گاز در تعادل(شرايط استاندارد)است)در نظر مي گيريم) ولي در موتور استرلينگ واقعآ گاز محبوس را سرد مي كنيم و احتياج به هيچگونه تطبيق دادن فرايند ها و فرض انگاري نيست.
پس موتور استرلينگ براي ياد گيري اصول ترموديناميك مدلي بسيار عالي است به همين خاطر در كشورهاي غربي براي يادگيري بهتر اصول ترموديناميك دانش اموزان را با اين موتورها اشنا مي كنند ومثلآ دانش اموزان ترغيب مي شوند كه خودشان با وسايل ابتدايي مانند قوطيهاي كنسروو..كار دستي هايي از موتورهاي استرلينگ بسازند وقتي بچه ها مي بينند موتوري كه با دست خودشون ساخته اند و سر كلاس معلم قواعد حاكم بر ان را توضيح داده واقعآ كار مي كند اشتياق به يادگيري زيادي درونشان به وجود مي ياد

به عنوان يك مدل مي توان گفت يخچال شما توسط يك موتور استرلينگ كار ميكند
قبلآ گفته بودم كه پمپها وموتورهاي شيميايي و به طور كلي انبساطي داراي اصول كار كرد يكساني هستندواقعآ مهيج است وقتي مي بينيد مطالب تئوري اينگونه و بدون هيچ اشتباه و خطايي به عمل تبديل مي شوندصرفآ با چند فرمول و قاعده كه بر مبناي اصول رياضي است در اكثر مورد وسيلهاي اختراع مي شود و سپس قوانين و فرمولها براي توجيه رفتار ان كشف مي شوند ولي اينكه از رابطه يا فرمولي وسيله اي ساخته شود كاري به مراتب مشكلتر است و فقط از پس افراد خاصي بر مي ايد...
دانش طراحی موتور استرلینگ
شما اگر بخواهيد مطمئن باشيد مي تونيد بدون دانشگاه رفتن يك متخصص طراح موتورخيلي ماهر باشيد درست است كه براي طراحي حتي يك موتور چهار زمانه نسبتآ ساده به چند صد نفر نياز داريم تا هر كدام كار بخصوصي را انجام بدهند ولي حتي يك نفر متخصص هم مي تونه كار همه ي اونها را انجام بده به شرطي كه مهارتهاش را طي سالها روز به روز زياد كنه تا بالاخره در اين زمينه متخصص شود اگر سالها پيش حتي يك نفرايراني خودش را وقف موتور كرده بود الان مجبور نبوديم يك موتور با فناوري سطح متوسط اروپاي فعلي را موتور ملي خودمون بناميم در صورتي كه اصلا مي تونيم اونرا موتوري الماني بناميم من اصلآ نميخوام قدر نشناسي از زحمات محققان كشورمون كنم ولي حقيقت تلخ اينه كه در ايران چنين فردي كه بتونه فناوري طراحي موتور رابراي ايران بومي كنه نيست حالا شما ميتونيد از همين حالا مهارتهاي طراحي خودتون را تقويت كنيد تا انشاالله بتونيم دين خودمون را به كشورمون ادا كنيم اولين كار دادن طرح اوليه است كه ميتونه مال خودتون باشه يا كس ديگري

ابتدا اصول كاركرد موتور را مشخص كنيد و ببينيد ايا تا بحال چنين موتوري ساخته شده وپس از ساختن نمونه ي اوليه و مطمئن شدن ازكار كرد صحيح ان شروع كنيد به بهينه سازي طرح اوليه پس از كامل شدن بهينه سازي و طراحي اوليه كليه اجزاشروع مي كنيم به طراحي دقيق اجزاء امروزه با وارد شدن نرم افزارهاي بسيار قوي در زمينه ي شبيه سازي واناليز كارها بسيار سريعتر و دقيقتر انجام مي شودولي بازهم مجبوريد در بسياري مواقع از همان روشهاي سنتي استفاده كنيد در زمينه ي موتور شما به دو دانش اصلي تر موديناميك و ديناميك بايد احاطه ي كامل داشته باشيد و همچنين با يد رياضيات خودتون را بخصوص در زمينه ي حل معادلات ديفرانسيلي قوي كنيداين دروس بيشتر در دانشگاهها شامل دروس: مكانيك سيالات،تر موديناميك،مقامت مصالح ، طراحي اجزاء ديناميك ،ارتعاشات،طراحي مكانيزمها.. مي باشدبراي تمرين يك قطعه رادر نظر بگيريد مثل ميل لنگ ابتدا حركت انرا در كل مجموعه بررسي كنيد بينيدچند درجه ازادي دارد نقاط تكيه گاهي و قيد ان كجاست حدس بزنيد به چه قسمتهايي بار بيشتري وارد مي شوندچه قسمتهايي ميتونند باعث ارتعاش شديتري در سيستم شونداگر مي تونيد با فرملهايي كه بلديد نقاط بحراني سيستم را پيدا كنيدو هر قطعه اي را جدا گانه طراحي كنيدو اگر با نرم افزار ها اشنايي داري انها را تحت تنشهاي استاتيك ديناميكي و حرارتي قرار دهيد من هميشه در منزلم يك موتور همراه با كوليس ميكرو متر و ساعت اندازه گيري دارم در مواقع بي كاريم به سراغشون مي رم دقيقآ قطعات اونرواندازه گيري مي كنم و فكر مي كنم كه چرا مثلآ قطر اينجا بيشتر است و قطر اينجا كمتروچرا فلان قطعه اين شكل را داردو...و سعي مي كنم با فرمولهايي كه بلدم قطعه مورد نظرم را طراحي كنم و بعضي مواقعكه نتيجه مطلوب نمي رسم به مراجع ديگر رجوع مي كنم.به اين صورت در علم طراحي پيشرفت زيادي پيدا مي كنيدو به جايي مي رسيد كه با ديدن هر موتوري نقاط ضعف و قوت طراحي اش برايتان نمايان مي شودو با مواجه شدن با طرحهاي جديد آنآ چهار چوب و روند طراحي ان برايتان نمايان مي شود
رفتار سوخت را در موقع واكنش بررسي كنيد ضربه انفجار اونرو پيداكنيد و اثراتش را بر محفظه ي احتراق اگر مي تونيد با نرم افزار بدست بياريد
بهترين شكل و جنس را براي قطعات پيدا كنيد همه ي قطعات طراحي شده را ادغام كنيدو بهينه ترين حالت را پيدا كنيدشايد چيزي كه به دست مي اوريد اصلآ با واقعيت صدق نكند ولي شما چيزهاي زيادي ياد مي گيريدچون مجبوريد به منابع زيادي رجوع كنيدتا به پرسشهايي كه در ذهنتان بوجود امده پاسخ دهيد و جسارت طراحي قطعات جديد درونتان بوجود مي ايد
اگر بازم خواستيد پيش بريدو مشخص كنيد چه قطعاتي را نمي توان به سادگي ساخت ويا ساختشون گرون تموم مي شه اگه مي تونيد اونرا طوري طراحي كنيدكه بشه راحت ساختش وگرنه يكم بررسي كنيد ببينيد مي تونيد اجزاء ديگر را طوري تغير دهيد كه بتونيداون قطعه را دوباره طراحي كنيد و اگر بازم نشد ببينيد گرون تموم شدن قطعه بهتره يا طراحي مجدد مكانيزم و بالاخره طرحتون را كامل كنيد لازم نيست از قطعات پيچيده شروع كنيدمي تونيد از مكانيزمهاي كاملآ ساده واستاتيك شروع كنيد
در ابتدا شايد سردر گم باشيدو اصلآ ندونيد بايد چكار كنيدولي كم كم راه مي افتيد
موتور دیزلی تنها در محلی كه هوا وجود دارد، می تواند كاركند. موتور دیزلی، صدایی بسیار بلند تولید می كند كه برای زیردریایی بسیار نامناسب است. زیردریایی ها در هنگام غوطه ور شدن، از باتری هایی كه تنها برای یك روز قابلیت شارژ دارند، استفاده می كنند. موتورهای اتمی این محدودیت ها را ندارند، اما شركت سوئدی تولید كننده زیردریایی كوكافر ab راه حل دیگری را پیشنهاد می كند.این سازنده، موتورهای استرلینگ را درون تولیدات خود نصب می كند. این موتورها نیروی لازم را برای نیازهای الكتریكی زیردریایی ها فراهم می كنند. این طرح موتور نیازی به هوا ندارد و در همین حال دیزلی است و ذخیره اكسیژن را با خودش حمل می كند. به گفته لارس لارسون، مدیر بخش استرلینگ شركت، این زیردریایی می تواند هفته ها زیر آب بماند. برخلاف موتورهای دیزلی دیگر، موتور استرلینگ بسیار بی سروصدا كار می كند. موتور استرلینگ در نوع خود پدیده ای شگرف است، شاید به این دلیل است كه تعداد كمی از آنها در اطرافمان وجود دارند. هنگامی كه این گونه موتور اختراع شد، در قیاس با موتورهای بخار امنیت بیشتری داشت، اما با ظهور موتورهای درون سوز از وجهه آنها كاسته شد. با این حال، آنها هیچ گاه از رده خارج نبوده اند. سیكل استرلینگ در اسباب بازی های ساخت شركت «آمریكن استرلینگ»، با گرمای دست كار می كنند. موتورهای استرلینگ در خنك كننده های انجمادی و تولید نیرو در بخش های خاصی از صنعت به كار می روند، اما در ماه های اخیر، خبرهایی به گوش می رسد كه نشان دهنده فزونی توجه به این موتورها است. توسعه دهندگان موتورهای استرلینگ می گویند كه موتورهای آنها بازده انرژی بالایی دارند و دوام آنها از دیگر انواع موتورهای با كاركرد یكسان بیشتر است. این موتورها ساكت و آرام كار می كنند، زیرا سیكل های استرلینگ برخلاف موتورهای درون سوز، نیازی به انفجار سوخت برای به حركت درآوردن پیستون ها ندارند. تنها نیاز آن حرارت دائمی است. تفاوتی ندارد كه این حرارت از آتش مواد نفتی، شیمیایی، واكنش هسته ای و یا نور خورشید گرفته شده باشد. هنگامی كه دكتر رابرت استرلینگ در سال ۱۸۱۶ موتوری را كه اكنون به نام او خوانده می شود، به ثبت رسانید، انتظار داشت نتیجه ای درخور از تلاش های خود بگیرد. قصد او این بود كه راه حل جانشین امنی برای بویلرهای بخاری كه بر اثر ساخت بد مخازن، كاركنان اطراف آن را به كشتن می داد، بیابد. گازی كه درون سیلندر محبوس نگه داشته می شود، به تدریج گرم و سرد می شود تا پیستون را به حركت درآورد. همانند موتور بخار، منبع حرارت بیرون از سیلندر قرار داده می شود، اما فشار داخل آن بسیار كمتر از موتورهای بخار است. با ظهور استیل بسمر، كارآیی و ایمنی دیگ های بخار بهبود یافت و ایده استرلینگ كم رنگ تر شد. موتورهای استرلینگ برای ساخت به ماشین كاری دقیق نیاز دارند و در مقایسه با ماشین های بخار نیروی كمتری تولید می كنند. درست هنگامی كه دنیا در حال گذار از دوران دیگ های بخار به دوران موتورهای درون سوز بود، ایراد بزرگ زمان طولانی گرم كردن موتور استرلینگ آن را در حاشیه قرار داد. شركت استرلینگ تكنولوژی چند پروژه فضایی و زمینی دارد كه با استفاده از همین موتورها انرژی لازم را برای این پروژه ها فراهم می كند. یكی از این ژنراتورها برای ناسا ساخته شده است. این ژنراتور ویژگی های بازده بالا و كاركرد درازمدت را كه برای یك كاوشگر ژرفنای فضا حیاتی هستند، فراهم می آورد. یك مجموعه تست با خروجی ۱۰ وات كه با این موتورها كار می كند، آگوست گذشته۶۰۰/۸۷ ساعت كار مداوم را كه معادل ۱۰ سال كار بدون نیاز به تعمیرات و كاهش كارآیی است، رد كرد. به گفته موسس این شركت، این سیستم تست به وسیله منبع حرارتی الكتریكی نیرودهی می شود، اما خود سیستم به گونه ای طراحی شده است كه بتواند در فضا به وسیله یك رادیو تلسكوپ تغذیه شود. این موضوع سوژه مقاله ای بود كه در سال ۱۹۹۶ در شماره فوریه مجله مهندسی مكانیك به چاپ رسید. عنوان مقاله « موتورهایی كه هرگز خورده نمی شوند» بود. هرگز زمان زیادی است، البته ۱۰ سال كار بدون وقفه هم زمان زیادی است. یكی از ویژگی های موتورهای استرلینگ امروزی این است كه اجزایی كه مالش دائم روی یكدیگر داشته باشند، ندارند. پیستون لقی ۲۵ میكرومتری درون سیلندر را دارد و یاتاقان های منحنی، به ویژه دیسك های فلزی با چاك های مارپیچی به خوبی مهار می شوند. آنها از طرفین صلب هستند و پیستون را در مركز نگاه می دارند. با حركت پیستون آنها نیز حركت نرم و خمیده ای را انجام
می دهند. پیستون یك آلترناتور خطی را به حركت در می آورد. هیچ اتصالی برای تبدیل حركت خطی به دورانی صورت نمی گیرد. موتور و ژنراتور هر دو درون یك محفظه گرد آمده و ایزوله شده اند.ایزولاسیون محفظه به دلیل انتخاب گاز هلیم به جای هیدروژن درون موتور است.
هزینه هلیم بالاتر است، اما برای این شیوه طراحی بهتر جواب می دهد. هیدروژن به طور اجتناب ناپذیری از فلز داغ تراوش می كند و به طور نامحسوسی انرژی را در سیستم به هدر می دهد. هلیم برای سرهای هیترها شكنندگی ایجاد نمی كند و مشكلات مربوط به ایمنی حمل و نقل هیدروژن را ندارد. «استرلینگ تكنولوژی می گوید كه در حال حاضر در حال تولید ژنراتورهای ۱۰ وات و ۵۵ وات است و پیش بینی می شود كه در مجموع ۴۰ سیستم را در ظرف سه سال آینده به دست مشتریان برساند. پروژه دیگری كه این شركت سرگرم كار روی آن است، یك ژنراتور متحرك برای ارتش است. این ژنراتور دیزلی، آب گرم مورد نیاز برای آشپزخانه صحرایی و یك كیلووات الكتریسیته را فراهم خواهد آورد. یك شركت هلندی به همراه موسسه ای تحقیقاتی از همان كشور، سیستمی مشابه برای مصارف خانگی ساخته اند. سیستم شركت اناتك از یك دیگ تشكیل شده است كه بخشی از انرژی حرارتی را برای تولید الكتریسیته به كار می گیرد. تا به حال ۱۰ دستگاه ازآن در خانه های دورافتاده نصب شده اند. شركت مجزای دیگری به نام سیستم های انرژی استرلینگ به همراه آزمایشگاه های ملی ساندیا از دیش های كولكتور برای متمركر كردن نور خورشید استفاده می كنند تا بتوانند حرارت مورد نیاز برای یك سیستم ژنراتور استرلینگی را فراهم كنند. به گفته باب لیدن، مدیر سیستم های انرژی استرلینگ، ژنراتورهای استرلینگ هریك به تنهایی
می توانند حداكثر ۲۵ كیلووات، از یك دیش ۹۰ متری تولید كنند. چنین مساحتی ۰۰۰/۹۰ وات انرژی خورشیدی را جذب می كند و در نتیجه نرخ بازده ۳۰ درصد است. برای مقایسه، پانل های فتوولتاییك موجود دربازار، كه نور خورشید را به طور مستقیم به الكتریسیته تبدیل می كنند، بازده هایی كمتر از ۱۵ درصد دارند. سیستم های فتوولتاییك با قدرت یك كیلووات كه نور خورشید را متمركز می كنند و بازده بالای ۲۵ درصدی دارند نیز، به بازارآمده اند.
دیش شركت استرلینگ انرژی m۲ ۹۰ نور خورشید را روی مساحتی به قطر معادل ۲۰ سانتی متر متمركز می كند تا موتور استرلینگ چهار پیستونی كه یك ژنراتور دورانی را به راه می اندازد، تغذیه كند. شركت دیگری كه نیروگاه های تولید الكتریسیته دارند نیز، به گونه ای دیگر از این موتورها استفاده می كنند. سوختی كه این موتورها را گرم می كند، از نفت سبك همراه با اسیدهای چرمی كه از كارخانه های روغن گیاهی گرفته می شوند، تشكیل شده است. این عصاره های پسماندهای روغن گیاهی، قیمت كمی دارند و معمولاًدر مخازن ذخیره می شوند. این شركت امیدوار است كه بتواند ۳۰ درصد از هزینه ۷/۱ میلیون دلاری پروژه را با دریافت كمك های ایالت نیوجرسی برای به كارگیری انرژی های بازگشت پذیر و پاكیزه جبران كند. سوختی كه شركت آرهوس استفاده می كند، برای موتورهای درون سوز كنونی بسیار خورنده است، اما در موتورهای استرلینگ به خوبی جواب می دهد، زیرا محصولات احتراق با هیچ یك از قطعات متحرك موتور تماس ندارند. تعمیرات و نگهداری شامل روان كاری و تعویض سیالات روانكاری، تعویض رینگ های پیستون ها، كار تریج های پوشش میله ها و دیگر اجزایی است كه در عوض هر ۰۰۰/۱۰ ساعت كار ۱۶ ساعت زمان می برد. سخن آخر این كه موتورهای استرلینگ در ۱۹۰ سال زمان پیدایششان نه هرگز از رده خارج شده اند و نه جایگاه مستحكمی یافته اند. در كتاب ها و سایت های مربوط به صنعت همواره از این موتورها یاد می شود. شركت هایی هم در تلاشند تا با تولید انبوهی از محصولات استرلینگی وارد بازار تولید انرژی خانگی تجاری شوند.
سازندگان این موتورها همواره شعار «سبزتر، ساكت تر و خارق العاده تر» را سر می دهند و اگر این موتورها فراگیر شوند، شاید همگان بهتر به آنها عادت كنند.