یاتاقانها چگونه کار می کنند

آیا تا به حال، چگو نگی کارکرد وسایلی مانند چرخهای اسکیت یا موتور های الکتر یکی که به نرمی و با سرعت می چرخند شما را متعجب ساخته است ؟علت را می توان در کلمه ی کوچک و ساده ی یاتاقان (bearing)  یافت. یاتاقانها ممکن است در ابزارهایی که ما همه روزه از انها استفاده می کنیم وجود داشته باشند بدون یاتاقان، می بایست پیوسته اجزایی را که تحت اصطکا ک خراب می شوند عوض کرد.

دراین مقاله می آموزیم که یاتاقان ها چگونه کار می کنند و به برخی از انوا یاتاقان ها گذری اجمالی خواهیم داشت

مفاهیم اولیه:  

مفاهیم مربوط به یاتاقانها ساده می باشند چرخهای ماشین شما مانند یک یاتاقا ن بزرگ عمل می کنند. اگر شما چیزی مانند اسکیت را بجای چرخهای اتومبیل تان مورد استفاده قرار دهید، اتومبیل تان به سختی خوا هد توانست از یک سرازیری به پایین جاده حرکت کند. زیرا وقتی که اشیاء می لغزند اصطکاک بین آنهاباعث ایجاد نیرویی می شود که تمایل به کاهش سرعت آن شئ دارد، اما اگر دو سطح بتوانند نسبت به هم بغلتند اصطکاک به مقدار چشم گیری کاهش می یابد.

یاتاقانها بوسیله ی لایه های فلزی داخلی وخارجی ونیز غلتک یا ساچمه ها ی فلزی صیقلی که نسبت به هم می غلتند ،اصطکاک را کاهش می دهند. این غلتک ها یا ساچمه ها با تحمل بار وارده اجازه می دهند که وسیله بطور یکنواخت وبه نرمی بچرخد

بارگذاری یاتاقانها:  

یاتاقانها عموما به دو شکل بارگذاری می شوند، شعاعی (radial force) و محوری (force trust ) با توجه به جایی که یاتاقان در آنجا بکار می رود ممکن است تمام بار شعاعی یا محوری یا ترکیبی از هر دو باشد.

یاتاقان ها یی که متصل به شفت موتور و قرقره می باشند و تحت تاثیر بارهای شعاعی قرار دارند .

یاتاقانهای بکار رفته در موتور الکتریکی وقرقره در تصویر فوق تنها تحت تاثیربارهای شعاعی قرار دارند. بیشترین بارها از نیروی کشش تسمه مرتبط کننده ی در قرقره بوجود می آید.

یاتاقان بکاررفته در این صندلی تحت تاثیربار محوری می با شد.

یاتاقان نشان داده شده در شکل فوق ، مانند یاتاقانها ی بکار رفته در تکیه گا هها عمل می کند . این یاتاقان تحت تاثیر نیروهای محوری خا لص می باشد .وتمام بار ناشی از نیروی وزن شخصی می باشد که به روی صندلی نشسته است .

یاتاقانها ی بکار رفته در چرخ یک ماشین که تحت تاثیربارهای محوری وشعاعی می باشند .

یاتاقان فوق مانند یاتاقانی که در رینگ (توپی) چرخ ماشین شما قرار دارد، عمل می کند . این یاتاقانها هم متحمل بار محوری می شوند و هم متحمل بار شعاعی. بار شعاعی ناشی از وزن ماشین می باشد وبار محوری ناشی از نیروهای جانبی است که وقتی شما در پیچ جاده دور می زنید به آن اعمال می شود.

انواع یاتاقانها:  

گونه های بسیار زیاد ی از یاتاقانها وجود دارد که هریک برای هدفی خاص بکار می روند . برخی از آنها عبارتنداز: یاتاقان ساچمه ای (بلبرینگ) ، یاتاقان غلتکی(رولر برنیگ )، یاتاقان طولی- سا چمه ای ، یاتاقان محوری - ساچمه ای ، یاتاقان غلتکی محوری ویاتاقان غلتکی- مخروطی

یاتاقان های ساچمه ای :

یاتاقانهای ساچمه ای (آنچه در شکل نشان داده شده است)احتمالا رایج ترین نوع یاتاقان می باشند .آنها در هر چیز از اسکیت گرفته تا وسایل سنگین بکاررفته اند .این یاتاقانها هم بارهای محوری وهم بارهای شعاعی را تحمل می کنند .واغلب در جاهایی بکار می روند که بار نسپتا کو چک است .

نیم برشی از یاتاقان ساچمه ای

دریک یاتاقان ساچمه ای بار از جداره بیرونی به ساچمه ها منتقل می شود واز آنجا نیز یه جداره ی درونی انتقال می یابد. این ساچمه ها به علت کروی بودن در نقاط کوچکی با دیواره ها ی درونی وبیرونی تماس دارند که باعث می شوند به نرمی بچرخند .اما این موضوع سبب می شود که سطح کوچکی بار را تحمل کند، بنابر این اگر باراضافه بر یاتاقان وارد شود ساچمه ها دچار تغییر شکل یا لهشدگی می شوند که آنهم باعث خرابی یاتاقان خواهد شد.

یاتاقانهای غلتکی :

یاتاقانهای غلتکی - آنچه که در شکل زیر نشان داده شده است - در جاها یی مانند غلتک تسمه ی نقاله که باید بارها ی سنگین شعاعی را تحمل کنند به کار می روند.دراین یاتاقانها ، غلتک ها استوانه ای هتند بنابراین سطح تماس جداره ی داخلی

وخارجی باغلتک ها یک نقطه نیست، بلکه یک خط است . این توزیع باربر یک سطح گسترده تر به یاتاقانهای اجازه می دهد که بار بیشتری را نسبت به یاتاقانهای ساچمه ای تحمل کنند درحالیکه این نوع از یاتاقانها بارهای محوری را تحمل نمی کنند.

با اندکی تغییر، در این یاتاقانها واستفاده از غلتک های با شعاع بسیار کوچک یاتاقان سوزنی حاصل می شود . در این حالت یاتاقان در محلهایی کیپ قرار می گیرد (م : برای جلوگیر ی از نفوذ مایعات و...)

نیم برشی از یک یاتاقا غلتکی

یاتاقانهای محوری -ساچمه ای

یاتاقانهای محوری - ساچمه ای:آنچه که در زیر نشان داده شده است - عموما برای کارهای با سرعت پایین مورد استفاده قرار می گیرند و نمی توانند بارهای شعاعی زیادی تحمل کنند . در صندلی های چرخان ومیزهای دایره ای شکل (با پایه وسط )از این یاتاقانها استفاده می شود

یاتاقان محوری - ساچمه ای

یاتاقانهای محوری - غلتکی

یاتاقانهای محوری - غلتکی ( شبیه آنچه در زیر نشان داده شده است ) می توانند بارهای محوری زیادی را تحمل کنند.

آنها اغلب در جعبه دنده ها ، مانند سیستم انتقال قدرت اتومبیل ودر بین چرخ دنده ها ونیز بین محفظه شفت های دوار بکار می روند . چرخ دنده های حلزونی که در اغلب سیستم های انتقال قدرت بکار می روند دارای دندانه های زاویه دار می باشند که باعث ایجاد بارهای محوری می شود واین بارها را یاتاقانها تحمل می کنند .

یاتاقان محوری -غلتکی

یاتاقانهای غلتکی -مخروطی

یاتاقانهای غلتکی مخروطی می توانند بارهای بزرگ شعاعی ومحوری را تحمل نمایند .

نیم برش (شکل چپ)یک یاتاقان غلتکی با غلتکهای کره ای و (شکل سمت راست)یک یاتاقان مخروطی - غلتکی

یاتاقانهای غلتکی - مخروطی در رینگ (توپی)چرخ بکار می رود. در این حالت آنها همیشه بصورت دوتا دوتا ودر سوی مخالف هم نصب می شوند. تا بتوانند بارهای محوری را در هردو جهت تحمل کنند

برخی استفاده های جالب توجه :  

دراین قسمت برخی از یاتاقانها با استفاده های جالب توجه معرفی می شوند مانند یاتاقانهای مغناطیسی ویاتاقانهای غلتکی عظیم .

یاتاقانهای مغناطیسی:

در برخی از وسایل با سرعت بالا مانند سیستم های ذخیره انرژی چرخ لنگر پیشرفته از یاتاقانهای مغناطیسی استفاده می شود این یاتاقانها به چرخ لنگر اجازه می دهند تا در یک میدان مغناطیسی که بوسیله یاتاقان ایجاد می شود شناور بماند . برخی از این چرخ لنگرها با سرعتی بیش از 50000 دور بر دقیقه می چرخد . یاتاقانهای معمولی با غلتک یا ساچمه ممکن است در این سرعت ذوب یا منفجر شوند . یاتاقانهای مغناطیسی هیچ حرکت اجزائی ندارند وبه این علت می توانند این سرعت باور نکردنی را تحمل کنند .

یاتاقانهای غلتکی عظیم :

احتمالا اولین استفاده از یاتاقانها در گذشته به هنگام ساختن اهرام ثلاثه مصر باشد . آنهابه منظور غلتاندن سنگ های عظیم به محل ساختمان ها، کنده های گردی را در زیر این سنگ ها قرار می دادند. این روش ممکن است امروزه نیز به منظور جابه جایی اشیاء سنگین بکار گرفته شود .

ساختمانهای ضد زلزله :

فرودگاه جدید سا نفرانسیسکو از بسیاری از تکنولوژیهای پیشرفته ساختمان سازی به منظور مقاومت ساختمانهایش در برابر زلزله استفاده کرده است . یکی از این تکنولوژی ها، استفاده از یاتاقانهای غلتکی عظیم می باشد .

  267ستون هر کدام سوار بر بلبرینگ های ساچمه ای با قطر5 فوت ( 1.5 متر) که وزن ساختما نهای فرودگاه را تحمل می کنند . ساچمه ها در مکانهای مقعری که به زمین متصل است ساکن می باشند . در یک زمین لرزه، زمین می تواند 20 اینج (51 سانتیمتر )در تمام جهات حرکت داشته باشد . ستون هایی که بر روی این ساچمه ها قراردارند کمتر از این مقدار حرکت می کنند واین باعث می شود ساختمان از حرکت زمین در امان بماند . وقتی زمین لرزه شدید باشد جاذبه ستون ها را به مکان خود باز می گرداند

How Bearings Work

Have­ you ever wondered how things like inline skate wheels and electric motors spin so smoothly and quietly? The answer can be found in a neat little machine called a bearing.

The bearing makes many of the machines we use every day possible. Without bearings, we would be constantly replacing parts that wore out from friction. In this article, we'll learn how bearings work, look at some different kinds of bearings and explain their common uses, and explore some other interesting uses of bearings.

The Basics

The concept behind a bearing is very simple: Things roll better than they slide. The wheels on your car are like big bearings. If you had something like skis instead of wheels, your car would be a lot more difficult to push down the road.

That is because when things slide, the friction between them causes a force that tends to slow them down. But if the two surfaces can roll over each other, the friction is greatly reduced.  

Bearings reduce friction by providing smooth metal balls or rollers, and a smooth inner and outer metal surface for the balls to roll against. These balls or rollers "bear" the load, allowing the device to spin smoothly.

Bearing Loads

Bearings typically have to deal with two kinds of loading, radial and thrust. Depending on where the bearing is being used, it may see all radial loading, all thrust loading or a combination of both.

The bearings that support the shafts of motors and pulleys are subject to a radial load.

The bearings in the electric motor and the pulley pictured above face only a radial load. In this case, most of the load comes from the tension in the belt connecting the two pulleys.

The bearings in this stool are subject to a thrust load.

The bearing above is like the one in a barstool. It is loaded purely in thrust, and the entire load comes from the weight of the person sitting on the stool.

The bearings in a car wheel are subject to both thrust and radial loads.

The bearing above is like the one in the hub of your car wheel. This bearing has to support both a radial load and a thrust load. The radial load comes from the weight of the car, the thrust load comes from the cornering forces when you go around a turn.

Types of Bearings

There are many types of bearings, each used for different purposes. These include ball bearings, roller bearings, ball thrust bearings, roller thrust bearings and tapered roller thrust bearings.

Ball Bearings
Ball bearings, as shown below, are probably the most common type of bearing. They are found in everything from inline skates to hard drives. These bearings can handle both radial and thrust loads, and are usually found in applications where the load is relatively small.

Photo courtesy The Timken Company Cutaway view of a ball bearing

In a ball bearing, the load is transmitted from the outer race to the ball, and from the ball to the inner race. Since the ball is a sphere, it only contacts the inner and outer race at a very small point, which helps it spin very smoothly. But it also means that there is not very much contact area holding that load, so if the bearing is overloaded, the balls can deform or squish, ruining the bearing.

Roller Bearings
Roller bearings like the one illustrated below are used in applications like conveyer belt rollers, where they must hold heavy radial loads. In these bearings, the roller is a cylinder, so the contact between the inner and outer race is not a point but a line. This spreads the load out over a larger area, allowing the bearing to handle much greater loads than a ball bearing. However, this type of bearing is not designed to handle much thrust loading.

A variation of this type of bearing, called a needle bearing, uses cylinders with a very small diameter. This allows the bearing to fit into tight places.

Photo courtesy The Timken Company Cutaway view of a roller bearing

Ball Thrust Bearing
Ball thrust bearings like the one shown below are mostly used for low-speed applications and cannot handle much radial load. Barstools and Lazy Susan turntables use this type of bearing.

Photo courtesy The Timken Company Ball thrust bearing

Roller Thrust Bearing
Roller thrust bearings like the one illustrated below can support large thrust loads. They are often found in gearsets like car transmissions between gears, and between the housing and the rotating shafts. The helical gears used in most transmissions have angled teeth -- this causes a thrust load that must be supported by a bearing.

Photo courtesy The Timken Company Roller thrust bearing

Tapered Roller Bearings
Tapered roller bearings can support large radial and large thrust loads.

Photo courtesy The Timken Company Cutaway view of (left) a spherical roller thrust bearing and (right) a radial tapered roller bearing

Tapered roller bearings are used in car hubs, where they are usually mounted in pairs facing opposite directions so that they can handle thrust in both directions.

Some Interesting Uses

There are several types of bearings, and each has its own interesting uses, including magnetic bearings and giant roller bearings.

Magnetic Bearings
Some very high-speed devices, like advanced flywheel energy storage systems, use magnet bearings. These bearings allow the flywheel to float on a magnetic field created by the bearing.

Some of the flywheels run at speeds in excess of 50,000 revolutions per minute (rpm). Normal bearings with rollers or balls would melt down or explode at these speeds. The magnetic bearing has no moving parts, so it can handle these incredible speeds.

Giant Roller Bearings
Probably the first use of a bearing was back when the Egyptians were building the pyramids. They put round logs under the heavy stones so that they could roll them to the building site.

This method is still used today when large, very heavy objects like the Cape Hatteras lighthouse need to be moved.

Earthquake-Proof Buildings
The new San Francisco International Airport uses many advanced building technologies to help it withstand earthquakes. One of these technologies involves giant ball bearings.

The 267 columns that support the weight of the airport each ride on a 5-foot-diameter (1.5-meter) steel ball bearing. The ball rests in a concave base that is connected to the ground. In the event of an earthquake, the ground can move 20 inches (51 cm) in any direction. The columns that rest on the balls move somewhat less than this as they roll around in their bases, which helps isolate the building from the motion of the ground. When the earthquake is over, gravity pulls the columns back to the center of their bases

افزایش توان در موتور توسط سیستم های ذیل امکا

- جرقه زنی msd

2-تزریق نیترواکسید

3- نصب هدرز

4- تزریق اب

مقدمه

کلاس بندی توان موتور

•         در کشورهای سازنده موتور توان موتور به سه روش می باشد

1- DIN استاندارد اروپایی (المانی) (موتور بر روی خودرو سوار شده باشد و با تمام وسایل جانبی موتور )

2- CUNA استاندارد ایتالیایی (موتور بدون فیلتر هوا و لوله اگزوز و بدون سوار کردن بر روی خودرو اندازه گیری

می شود )

3- SAE استاندارد امریکایی (موتور بدون فیلتر هوا و لوله اگزوز و دینام و پمپ اب و فلایویل و دیسک و صفحه )

برای مثال توان موتورامریکایی بزرگ اگر 100 اسب بخار در سیستم SAE باشد در سیستم استاندارد DIN حدودا

برابر 80 تا 90 اسب بخار می باشد

افزایش توان و گشتاور موتور کار دو گروه است

1- موتورسازان بزرگ دنیا

2- شرکتها و کارگاههای تخصصی به اصطلاح تیونینگ موتور

 1- در حالت اول که کار موتورسازان بزرگ دنیا می باشد قبل از تولید موتور پارامترها بررسی نموده  و موتور را طراحی  می نمایند  مثلا  افزایش قطر سیلندر و افزایش کورس پیستون وطراحی نوع سوپاپ و اتاق های احتراق مختلف و هزاران عواملی که در بهبود توان موتور تاثیر می گذارد این عوامل را بررسی نموده و موتوررا طراحی میکنند 

  2- حالت دوم پس از تولید موتور با ایجاد تغییراتی موجب افزایش توان موتور می شود برخی از این تغییرات برای موتور مفید می باشد و برخی از تغییرات مضر اما برای رسیدن به توان و سرعت بیشتر دست به این کار حتی اگر از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نباشد میزنند

افزایش توان با سیستم MSD

    هرچه جرقه با کیفیت و قدرت بیشتری صورت گیرید احتراق بهتری در موتور ایجاد می گردد.شرکت autotronic control اقدام به تولید سیستم های msd که برگرفته از کلمات multiple spark discharge نمود

     در یک سیستم جرقه زنی استاندارد در هر احتراق 1 جرقه زده می شود. اما سیستم های msd در هر احتراق تا چند جرقه در یک شمع ایجاد می کنند

فرق این سیستم با سیستم استاندارد در این است که برق به وجود امده در کویل بعد از نصب Igenation Control قویتر و منظم تر از سیستم استاندارد میباشد،به این صورت که در سیستم استاندارد در rpm های پایین برق به صورت منظم وارد کویل میشود و کویل استاندارد تا رنجهای پایین تر از 3000 خوب جواب می دهد ولی وقتی دور موتور بالا رفت حالت کویل از بین میرود و نامنظم می شود و قدرت اصلی خودش رو از دست می دهد

Igenation Control تصویر 

تفاوت سیستم msd با جرقه زنی عادی در نمودارهای ذیل امده است

مقایسه جرقه زنی عادی با msd(ولتاژثانویه کویل)

تخلیه جرقه

تخلیه جرقه بر حسب دور

افزایش توان با Nos یا nitrous oxide

•         استفاده از گاز نیترواکسید N20 معروف به نیتروس

•         نیترو اکسید N20گازی بی رنگ، بی بو و غیر قابل اشتعال است. این گاز سمی نیست اما خنده آور است.

در سال 1970 تکنولوژی ساخت گاز نیتروژن اکسید شده همگانی شد  و این موضوع یکی از موارد مهم در مسابقات اتومبیل رانی شد

    این سیستم معمولا با دخالت راننده و اغلب فقط موقع شتاب گیری به صورت بسیار محدود مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از این  سیستم راننده در مواقع نیاز با تزریق نیترو اکسید به درون مانیفولد ورودی، میزان اکسیژن مخلوط  را  بالا می برد و موجب ایجاد احتراق قوی تری در اتاقک  احتراق می شود که نتیجه مستقیم  آن، افزایش چشمگیر اما محدود  و مقطعی  توان تولیدی موتور است

    این گاز وقتی وارد سیلندر می شود، به دلیل گرمای زیاد داخل محفظه به اتم اکسیژن و نیتروژن تجزیه می گردد. در این تجزیه پیوند بین اتم ها شکسته می شود. این عمل با گرفتن گرما از سیلندرهمراه است در نتیجه دمای محفظه ی احتراق کم می شود. خیلی سریع اتم های فعال اکسیژن با هم ترکیب شده و مولکول 2O را به وجود می آورند. حال اگر ما مقداری سوخت اضافی وارد سیلندر کنیم می توانیم با گاز اکسیژن حاصله، سوخت اضافی را بسوزانیم و نیروی بیش تری تولید کنیم

•         فشار داخل مخزن باید بین ۸۵۰ تا ۱۱۰۰ psi  باشد تا بتواند گاز را در حالت مایع نگاه دارد. گاز از طریق شلنگ تحت فشار به مجرای تفس موتور تزریق میشود. به هنگام تزریق نیترو اکسید، این گاز از حالت مایع به گاز می رود

افزایش توان با استفاده از هدرز

•         تخلیه آسانتر گازهای خروجی:عامل کلیدی در افزایش راندمان موتور بهبود تخلیه گازهای خروجی ازموتور است.هدرزسبب کاهش میزان افت راندمانی میشود که توسط مانیفولد دود رخ میدهد. به عبارتی هدرز به خروج راحت تر گازهای خروجی از اگزوز کمک میکند. هدرز برای هر سیلندر یک لوله کوچک تخلیه گاز فراهم می آورد. این لوله های کوچک باعث میشوند گاز خروجی از سیلندرها هنگام خروج به عقب پس نزند. هنگامی که دیگر لازم نباشد سیلندرها برای تخلیه گاز خود از یکدیگر نیرو بگیرند، این نیرو صرف افزایش راندمان موتور خودرو میشود.

•         این قطعه یا در واقع لوله با بزرگتر بودن نسبت به لوله ی فابریک و کم کردن پیچ و خمها در لوله باعث راحتتر خارج شدن دود از سیلندرها میشه که همین امر باعث میشود تا نیروی کمتری تلف شود

•         هدرز ها نسبت به شکل، طراحی، و جنسهای انها باعث افزایش قدرت از ۵٪ الی ۱۵٪ در موتور می شود

نمودارتفاوت بین هدرز کوچک و بزرگ (از لحاظ طول هدرز)

تزریق اب در منیفولد ورودی

•         استفاده از سیستم  پاشش اب در مانیفولد ورودی:

  در بسیاری از موتورهای  با نسبت تراکم بالا در حالت تمام بار موتور”WOP” ) دریچه گاز کاملا باز(  سیستم آبپاش وارد مدار میشود و با تزریق مقادیری آب به صورت اسپری شده در داخل مانیفولد ورودی موتور مخلوط سوخت وهوا را خنکتر می کند و در نتیجه  چگالی مخلوط بالا می رود و راندمان حجمی موتور بهبود می یابد و نسبت تراکم بالاتری در موتور ایجاد خواهد شد.

کار برد تزریق آب در موتور هایست که در آنها از سیستم پر خوران استفاده شده است
 تزریق آب به طور غیر مستقیم هم چگالی هوا را بالا برده و هم قدرت موتور را افزایش میدهد

تزریق اب در موتور باعث افزایش راندمان حجمی  و ورود مقدار بیشتری هوا به داخل موتور می شود اما این کار هم باعث مقدار کمی الودگی و هم اسیب به موتور می شود اما این کار برای کسانی که دوست داران سرعت و شتاب هستند کاربرد دارد

بیست توصیه مهم در مورد کاهش مصرف سوخت

توصیه 1مرتب چیدن بار
بار روی باربند را از کوچک به بزرگ چیده و روی آنرا بپوشانید تا کمترین مقاومت را در مقابل فشار باد ایجاد کند

توصیه 3
برای مسیرهای کوتاه از خودرو استفاده نکنیم
مسیرهای کوتاه را میتوانیم با دوچرخه طی کنیم. این کار باعث سلامت جسم کاهش الودگی هوا و صرفه جوی در مصرف سوخت خواهد شد.

توصیه 4
در سفرها از حمل بار اضافی خودداری کنیم
در سفرها از همراه بردن وسال غیر ضروری خودداری کنیم .حمل بار اضافی باعث استهلاک خودرو و افزایش مصرف سوخت میشود.

توصیه5 بنزین سرمایه ملی
آیا لازم است باک بنزین را تا این حد پر کنیم؟
سرریز بنزین،افزون بر آنکه اتلاف سرمایه  های ملی است،موجب آلودگی هوا نیز خواهد شد.

توصیه 6
هوای تمیزتر،مصرف سوخت کمتر،باوسیله نقلیه عمومی
بااستفاده از وسایل نقلیه عمومی علاوه بر کاهش هزینه های شخصی و صرفه جویی در مصرف سوخت به بهبود ترافیک و پاکیزگی هوای شهر کمک خواهیم کرد.

توصیه7   تنظیم باد چرخها: کاهش مصرف سوخت افزایش عمر لاستیک
عدم رعایت فشار استاندارد باد لاستیکها موجب افزایش مصرف سوخت و کاهش عمر لاستیک ها میشود.

توصیه 8
تنظیم بموقع موتور:کاهش مصرف سوخت،پاکیزگی هوا
با تنظیم بموقع موتورمیتوانیمبیش از 50 درصد گازهای آلاینده خروجی از اگزوز را کاهش داده و در حدود15 درصد در مصرف سوخت صرفه جویی کنیم.

توصیه 9
از ساسات فقط برای روشن کردن خودرو استفاده کنیم.از ساسات فقط برای روشن کردن خودرودر هوای سرد استفاده کنیم و پس از روشن شدن خودرو آن را به حالت اولیه برگردانیم.رعایت نکردن این امر باعث افزایش آلودگی هوا و مصرف بیهوده سوخت خواهد شد

توصیه 10
سیاه شدن مبنای تعویض روغن نیست
روغن موتور دارای مواد افزودنی پاک کننده ای است که از رسوب گذاری در قسمتهای مختلف جلوگیری کرده و ناخالصی ها را بصورت معلق درون خود نگه می دارد مبنای تعویض روغن موتور تغییرات ظاهری نیست بلکه کیلومتر کارکرد استاندارد آن است.

توصیه 11
تعویض زود هنگام روغن موتور:اتلاف سرمایه ملی هدر دادن وقت و هزینه شخصی در کشور ما بدلیل تعویض زود هنگام روغن موتور سالانه میلیونها لیتر روغن تولیدی هدر میرود با رعایت کارکرد استاندارد روغن موتور میتوانیم علاوه بر صرفه جویی در وقت و هزینه شخصی از هدر رفتن میلیاردها تومان سرمایه ملی جلوگیری کنیم.

توصیه 12
باز کردن ترموستات خودرو: افزایش آلودگی هوا افزایش مصرف سوخت
باز کردن ترموستات خودرو حتی در تابستان نیز کار اشتباهی است چرا که بدون ترموستات موتور خودرو به درجه حرارت لازم نمی رسد و بدین ترتیب سوختن ناقص انجام یافته ، مصرف بنزین و الودگی هوا افزایش میابد.

توصیه 13
درجا کار کردن روش مناسبی برای گرم کردن موتور نیست
 برای گرم کردن خودرو بجای درجا کار کردن و گاز دادن بیمورد چند کیلومتر اول را به آهستگی و در دنده پایین برانیم . با این کار موتور خودرو سریعتر گرم شده و استهلاک کمتری خواهد داشت همچنین سیستم انتقال دهنده نیرو مانند جعبه دنده و دیفرانسیل نیز هماهنگ با موتور گرم می شود.

توصیه 14
فیلتر هوا را بموقع تعویض نماییم استفاده از فیلتر هوای استاندارد و تعویض به هنگام آن تاثیر قابل توجهی در افزایش توان موتور کاهش مصرف سوخت و جلوگیری از نشر گازهای آلاینده خروجی از اگزوز دارد.

توصیه 15
به هنگام توقف، خودرو را خاموش کنیم
با خاموش کردن اتومبیل خویش در توقفگاهها از آلودگی هوا و اتلاف سوخت جلوگیری کنیم.

توصیه 16
تردد غیر ضروری خودروهای تک سر نشین:ترافیک سنگین ، افزایش آلودگی هوا، افزایش مصرف سوخت برای رسیدن به مقصدهای مشترک با چند همسفر، می توانیم از یک خودرو استفاده کنیم.

توصیه 17
هرچه سرعت بیش ، مصرف بیشتر
سرعت بهینه برای بیشتر خودروها به لحاظ مصرف سوخت در دنده 4 حداکثر 80 کیلومتر  در ساعت میباشد با افزایش سرعت ، مصرف سوخت بطور تصاعدی بالا مرود.بطوری که در سرعت 125 کیلو متر در ساعت مصرف سوخت تقریبا دو برابر می شود.

توصیه 18
تنظیم سرعت خودرو با سرعت خودرو با سرعت ترافیک کاهش مصرف سوخت ، بهبود ترافیک جلوگیری از استهلاک سرعت زیاد و ترمزهای پیاپی ،مصرف سوخت را تا حدود 50 درصد افزایش میدهد سعی کنیم با پرهیز از حرکت شتابان بطور یکنواخت و در بین خطوط رانندگی کنیم.

توصیه 19
برنامه ریزی برای سفرهای درون شهری :صرفه جویی در وقت و هزینه شخصی ، کاهش ترافیک و آلودگی هوا قبل از حرکت کارهای خود را مشخص و ردیف کنیم با انتخاب مسیرهای کوتاه و کم ترافیک می توان علاوه بر صرفه جویی در وقت و هزینه شخصی در مصرف سوخت نیز صرفه جویی کرد.

توصیه 20 در هنگام توقف های طولانی خودرو را خاموش نمائیم.با خاموش کردن خودرو در توقفهای طولانی (بیش از دو دقیقه) از افزایش آلودگی هوا و اتلاف سوخت جلوگیری کنیم

توصیه 2
از سفرهای غیر ضروری پرهیز کنیم
سفرهای غیر ضروری خودروها موجب آلودگی هوا و افزایش مصزف سوخت میشود.بسیاری از امور را میتوان از طریق پست ،تلفن،دورنگار ،اینترنت وسایر وسایل ارتباطی انجام داد.

حل المسائل انتقال حرارت مهندسی مکانیک

کتاب حل المسائل انتقال حرارت
رشته مهندسی مکانیک
نوشته هولمن
به کوشش محمد سمیع پور
صفحه : 176
حجم : 10.2 mb

کتاب حل المسائل درس انتقال گرما ( حرارت ) رشته دانشگاهی مهندسی مکانیک با راه حل های آسان و ساده که 110 عدد می باشد


مسئله 77 : یک صفحه افقی با ابعاد 100 * 10 در یک منطقه وسیعی در عمق 2 متری مدفون و در دمای 50 درجه سانتیگراد نگه داری می شود
دمای غشاء 10 سانتی گراد و ضریب هدایت گرمایی آن k = 1.5 w/m.c است . اتلاف گرمایی صفحه را حساب کنید


دانلود

تحلیل حرکت قایق های بادبانی در آب

چگونه یک قایق بادبانی می تواند خلاف جهت باد حرکت کند؟

     باد یکی از انرژی های سبز است، انرژی تجدید ناپذیر و بدون آلودگی(پاک).این انرژی، از گذشته های دور، مورد توجه انسان واقع شد و تا امروزه کاربرد بسیاری دارد.استفاده از باد برای حمل و نقل، سابقه زیادی دارد.دراین بین کشتی ها و قایق های بادبانی، نقش مهمی را ایفا می کنند.در پهنه ی دریاها و اقیانوس ها، باد بدون وجود مانعی می وزد  کشتی بادبانی نیروی باد را به وسیله بادبان های پهنش  گرفته ، این نیرو به دکل منتقل می شود و کل کشتی را حرکت می دهد .

شکم دادن: این کلمه از اصطلاحاتی است که در مقاله زیاد استفاده شده است.

اگر بادی نوزد که به بادبان فشار وارد کند،بادبان شکم می دهد مانند شکل1:

اما اگر نسبت به بادبان، بادی وجود داشته باشد، آنگاه شکم نمیدهد مانند شکل2:

    

 برای حل مسئله باید از ساده ترین حالت ممکن شروع کرد .فرض کنید قایقی با بادبان کاملا برافراشته در دریاچه ای عظیم با آب راکد قرار دارد در صورتی که اصطکاک آب در مقابل حرکت قایق صفر باشد حالت های زیر را بررسی می کند

حالت اول:همراه با باد

      قایق مستقیما در جهت وزش باد حرکت می کند سرعت باد V

است.و کاملا عمود بر بادبان می وزد بیشینه (ماکزیمم)سرعتی که قایق می تواند به دست آورد همان سرعت باد V است و هیچ گاه تند تر از باد حرکت نخواهد کرد زیرا اگر قایق با سرعت باد حرکت کند باد دیگر به بادبان فشار وارد نمی کند پس بادبان  شکم نمی دهد هنگامی که قایق با سرعت باد حرکت کند نسبت به بادبان بادی وجود نخواهد داشت.

          

حالت دوم :باز هم همراه با باد

      قایق مستقیما در جهت وزش باد حرکت می کند اما این بار بادبان را از یک طرف به داخل می کشیم به گونه ای که زاویه ان با امتداد بدنه قایق 90درجه نباشد با این کار سرعت قایق کم می شود ای مسئله دو دلیل دارد

  اولاً:به خاطر موقعیت بادبان زیرا باد کمتری به آن برخورد می کند.

  ثانیاً:راستای نیرو برخورد با راستای قایق یکی نیست.

     هرگاه شاره ای اعم از گاز یا مایع با سطح همواری برخورد کند نیروی بر خورد برآن سطح هموار عمود است بنابراین بردار نماینده این نیرو چنانچه در شکل می بینید بر سطح عمود است این بردار نه تنها از بردار بیشینه سرعت باد (حالت اول)کوچکتر است بلکه تنها کسری از آن در جهت حرکت قایق اثر می کند همین مؤلفه از سرعت باد است که قایق را به پیش می راند مؤلفه جانبی فقط در جهت واژگون کردن قایق عمل می کند و هیچ گونه سهمی در حرکت روبه جلو آن ندارد بنابراین باز هم قایق پیش می رود اما با نیرویی کمتر.

     هر چه بادبان بیشتر به داخل کشیده شود از بزرگی بردار نیرو کاسته و مؤلفه پیشبرنده قایق کوچکتر می شود وقتی بادبان کاملا به داخل کشیده می شود و در امتداد بدنه کشتی قرار می گیرد هیچ نیرویی از طرف باد به آن وارد نمی شود  و نیروی پیشران در این حالت صفر است.

                 

حالت سوم:عمود بر جهت وزش باد

فرض کنید زاویه بادبان با امتداد بدنه ی قایق برابر زاویه نظیر در حالت دوم است و قایق بجای اینکه مستقیم در جهت وزش باد حرکت کند سمتگیریش را چنان انتخاب می کند که عمود به راستای وزش باد حرکت کند.سرعت نسبت به حالت دوم بیشتر خواهد بود.

همانندحالت قبل بردار نیروی عمود بر سطح بادبان را می توان به دو مؤلفه تجزیه کرد.یکی در راستایی که قایق حرکت می کند (مؤلفه پیشران قایق)

و دیگری عمود بر حرکت قایق که اثری در پیش رفتن آن ندارد.اگر بردار نیروی اصلی(باد بر بادبان) در این حالت از بردار نیروی حالت قبل بزرگتر نبود،سرعت قایق با سرعت آن در حالت دوم برابر بود.اما بردار نیرو در این حالت بزرگتر است زیرا بادبان به سرعت باد نمی رسد و شکم نمی دهد.حتی هنگامی که قایق با سرعت باد حرکت می کند باز هم باد به بادبان فشار می آورد این امر سبب می شود که قایق در این  حالت از باد تند تر حرکت کند هنگامی قایق به سرعت نهایی می رسد که "باد نسبی"(برآیند باد "طبیعی" و باد "مصنوعی" ناشی از حرکت قایق )در امتدا بادبان بوزد و هیچ اثری برآن نداشته باشد وقتی که زاویه باد نسبی با زاویه بادبان نسبت به امتداد بدنه قایق برابر باشد باد به بادبان فشار نمی آورد.

حالت چهارم:در خلاف جهت باد

برای اینکه بتوانید این حالت را بهتر درک کنید باید سه حالت قبل را فهمیده باشید. وضع قایق در این حالت چندان با حالت3 تفاوت نمی کند از روی شکل مشاهده می شود که بردار نیرو مؤلفه ای در جهت رو به جلو دارد این مؤلفه قایق را با زاویه مشخص به طرف باد و در خلاف جهت آن به پیش می راند این قایق می تواند تند تر از قایق حالت 3 پیش برود زیرا هر چه قایق تندتر حرکت کند اثر نیروی باد بر آن بیشتر می شود بنابراین بیشینه سرعت قایق معمولا در  زاویه ای خلاف جهت باد بدست می آید قایق نمی تواند مستقیما خلاف جهت باد پیش برود بنابراین برای رسیدن به محلی که برای رفتن به سوی آن باید خلاف جهت وزش باد مستقیما پیش برود به طور زیگزاگ به عقب و جلو حرکت می کند این حرکت را در قایق رانی باد عوض کردن می گویند .

                  

         

خط کش هوشمند

اکثر اوقات با کمک انگشتان دست سعی می کنیم فاصله و یا اندازه ای تقریبی را به کسی نشان دهیم. گاهی اوقات هم دلمان می خواهد که وجب هایمان مدرج بود تا می توانستیم چیزی را به صورت دقیق اندازه بگیریم.

این طرح یک خط کش هوشمند است که Smart Finger نام دارد. این خط کش از دو قطعه تشکیل شده که انگشت دست همانند انگشتانه خیاطی به راحتی در آن فرو می رود.

برای استفاده از این خط کش کافی است که این قطعات را بپوشید. حالا فاصله مورد نظر به طور اتوماتیک بین دو قطعه که در واقع فاصله بین دو انگشت دست است در مقیاس متریک و یا مقایس های دیگر محاسبه می شود. ضمنا می تواند هر قطعه را در یک دست پوشید و فواصل بزرگ تر را هم با آن اندازه گیری کرد.

فاصله اندازگیری شده بر روی یک صفحه نمایشگر OLED نمایش داده می شود و با یک دکمه مقادیر محاسبه شده در حافظه ذخیره می شود. این اطلاعات قابل انتقال به کامپیوتر نیز می باشند.

این دو قطعه به یکدیگر متصل می شوند و شارژ خود را از طریق یک پورت USB تامین می کنند. جداره داخلی هر قطعه دارای یک لایه سیلیکون و جداره خارجی آن از پلاستیک سبک است.

این خط کش هوشمند فعلا به صورت یک طرح ارائه شده اما می توان از آن به عنوان یکی از کاربردی ترین وسایل مورد نیاز نجاران، نقشه کشان و خیاط ها نام برد.

پلاستیکها و لاستیکها

 پلاستیکها و لاستیکها

لاستیکها

از ویژگی برجسته لاستیکها مدول الاستیسیته پایین آنها است همچنین  مقاومت شیمیایی و سایشی و خاصیت  عایق بودن آنها باعث کاربردهای بسیار در زمینه خوردگی میگردد . مثلا لاستیکها با اسید کلریدریک سازگارند و به همین دلیل لوله ها و تانکهای فولادی با روکش لاستیکی سالهاست مورد  استفاده قرار میگیرند .

نرمی لاستیکها نیز یکی دیگر از دلایل کاربرد فراوان  این مواد میباشد مانند شیلنگها، نوارها و تسمه ها ، تایر ماشین و …

لاستیکها به دو دسته تقسیم میشوند :

1.  لاستیکهای طبیعی                     2.  لاستیکها ی مصنوعی

بطور کلی لاستیکهای طبیعی دارای خواص مکانیکی بهتری هستند مانند مدول الاستیسیته پایینتر ، مقاومت در برابر بریدگی ها  و توسعه آنها  اما در مو رد مقاومت خوردگی  لاستیکهای مصنوعی دارای شرایط بهتری هستند.

لاستیکها ی طبیعی

لاستیک دارای مولکولهای از ایزوپرن ( پلی ایزوپرن ) می باشد و به صورت یک شیره مایع از درخت  گرفته می شود ، ساختمان کویل شکل آن باعث  الاستیسیته بالای این ماده می شود (100 تا 1000 درصد انعطاف پذیری).

محدودیت حرارتی لاستیک نرم حدود 160 درجه فارنهایت است ، این محدودیت با آلیاژ سازی تا حدود 180 درجه فارنهایت افزایش می یابد. با افزایش گوگرد و حرارت دادن لاستیک سخت تر و ترد تر می شود. اولین بار در 1839 چارلز گودیر این روش را کشف کرد و آن را ولکا نیزه کردن نامید ، حود 50% گوگرد باعث  جسم سختی بنام ابونیت میگردد که برای ساخت توپ بولینگ مورد استفاده قرار می گیرد . مقاومت خوردگی معمولا با سختی نسبت مستقیم دارد .

مدول الاستیسیته برای لاستیکها ی نرم و سخت بین 500 تا 500000 پوند بر اینچ متغیر است.

لاستیکها ی مصنوعی

در جنگ جهانی دوم وقتی منابع اصلی لاستیکها بدست دشمن افتاد نیـاز شدیدی برای جایگزینی آن توسط یک ماده  مصنوعی احساس می شد. در اوایل دهه 1930 نئوپرن توسط دوپنت بدست آمد ،این ماده پنجمین ماده استراتژیک در جنگ جهانی بود.

امروزه لاستیکها ی مصنوعی زیادی شامل ترکیباتی با پلاستیکها وجود دارند.

فیلرهای نرم کننده و سخت کننده مختلفی برای بدست آوردن خواصی چون  الاستیسیته ، مقاومت در برابر خوردگی و  مقاومت در برابر حرارت با هم ترکیب می شوند که در ادامه به معرفی چند تا از این مواد میپردازیم :

1 . نئوپرن و لاستیک نیتریل  در مقابل نفت و گاز مقاومند. یکی از اولین کاربردهای آن در شیلنگهای پمپ بنزین است .

2 . لاستیک بوتیل  :  خاصیت برجسته این لاستیک عدم نفوذ پذیری در مقابل گازهاست این خاصیت باعث استفاده آن در لوله های داخلی و تجهیزات  کارخانجات مواد شیمیایی  مثلا آبندی تانکرهای  حمل  گاز می باشد. همچنین این لاستیک مقاومت خوبی در برابر محیطهای اکسید کننده مانند هوا و اسید نیتریک رقیق دارد .

3 . لاستیک سیلیکون : مقاومت حرارتی این لاستیک  در حدود 580 درجه فارنهایت می باشد .

4 . پلی اتیلن کلرو سولفاته شده : دارای مقاومت عالی در محیطهای اکسید کننده مثل 90% اسید نیتریک در درجه حرارت محیط میباشد .

لاستیکهای نرم در مقابل سایش بهتر عمل می کنند . روکشها می توانند از لایه های سخت و نرم تشکیل شوند.

پلاستیک ها

در 15 سال اخیر کاربرد پلاستیک ها  بشدت افزایش یافته است . یکی از انگیزه های اولیه برای بدست آوردن این مواد جایگزینی توپهای عاجی بیلیارد بوسیله یک ماده ارزانتر بود.

پلاستیک ها توسط ریختن در قالب ، فرم دادن ، اکستروژن و نورد تولید می شود و به صورت قطعات توپر، روکش، پوشش، اسفنج، الیاف و لایه های نازک وجود  دارند  . پلاستیک ها مواد آلی با  وزن  مولکولی  بالا  هستند که می توانند  به شکلهای مختلف در آیند .بعضی از آنها به صورت طبیعی یافت می شوند ولی اکثر آنها به صورت مصنوعی به دست می آیند .

بطور کلی پلاستیک ها در مقایسه با فلزات و آلیاژها خیلی ضعیفتر ، نرمتر ، مقاومتر در برابر یونهای کلر و اسید کلریدریک ، مقاومت کمتر در برابر یونهای اکسید کننده مثل اسید نیتریک  ، مقاومت کمتر در برابر حلالها و دارای محدودیت حرارتی پایینتر می باشد . خزش در درجه حرارتهای محیط یا سیلان سرد از نقطه ضعفهای پلاستیک ها بویژه ترموپلاستها می باشد.  

ترموپلاست ها                                 

 : پلاستیک ها    

ترموست ها                                                 

ترموپلاست ها با افزایش درجه حرارت نرم می شوند و موقعی که سرد می شوند به سختی اولیه باز می گردند . اکثر آنها را می توان ذوب نمود .

ترموست ها با افزایش درجه حرارت سخت می شوند و با سرد شدن سختی خود را حفظ می کنند و با حرارت دادن تحت فشار شکل می گیرند و تغییر شکل مجدد آنها ممکن نیست ( قراضه آن قابل استفاده نیست ) .

خواص پلاستیکها را می توان با افزودن مواد نرم کننده ، سخت کننده و فیلر بطور قابل ملاحظه ای تغییر داد .  پلاستیکها مانند فلزات خورده نمی شوند .

در جداول زیر به مقایسه ترموپلاست ها و ترموست ها از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی میپردازیم.

وزن مخصوص	مدول الاستیسیته	سختی راکول	انعطاف پذیری %	استحکام کششی	نام ماده
4/1	400	110	20 -  2	6000	Pvc سخت
14/1	400	110	45	10000	نایلون
13/2	60	70	250-100	2500	فلورو کربنها
19/1	420	220	5	8000	متیل متا اکرپلات
91/0	200	90	700-10	5000	پلی پروپیلن

ترمو پلاستها

وزن مخصوص	مدول الاستیسیته	سختی راکول	انعطاف پذیری %	استحکام کششی	نام ماده
1/1	1000	90	0	10000	اپوکسی
4/1	1000	125	0	7500	فئولیکها
1/1	1000	100	0	4000	پلی استر ها
25/1	1200	89	0	3500	سیلیکونها
48/1	1500	115	0	7000	اوره

  ترموستها

حال به توضیح سه مورد از هر جدول میپردازیم

1 . ترمو پلاستها

1.      فلورو کربنها :

تفلون و کل اف  و فلورو کربنها فلزات نجیب پلاستیکها هستند به این معنی که تقریبا در تمام محیطهای خورنده تا دمای 550 درجه فارنهایت مقاوم هستند . اینها از کربن و فلور ساخته شده اند اولین تترا فلوراتیلن توسط دوپنت تولید شد و تفلون نام گرفت .تفلون علاوه بر مقاومت خوردگی  ، دارای ضریب اصطکاک کمی است که می تواند مانند یک روغن کار سطح فلزاتی که بر روی هم سایش دارند   از خورده شدن در اثر اصطکاک (خوردگی فیزیکی) محافظت کند.

2.      پلی ونیل کلراید(پی .وی .سی )  :

این ماده اساسا سخت است ولی با اضافه کردن مواد نرم کننده و وینیل استات میتوان آنرا نرم نمود . کاربرد این ماده در لوله ها و اتصالات ، دودکشها ، هواکشها، مخازن و روکشها می باشد .

3.      پلی پروپیلن :

پلی پروپیلن ، پرو فاکس و اسکان برای اولین بار در ایتالیا بوجود آمدند و دارای مقاومت حرارتی و خوردگی  بهتری نسبت به پلی اتیل بوده و همچنین از آن سخت تر هستند .برای ساخت والو ها ، بطریهایی که توسط حرارت استریل  می شوند و لوله و اتصالات به کار می رود.

 2 . ترموستها

4.      سیلیکونها :

سیلیکونها دارای مقاومت حرارتی بسیار خوبی هستند . خواص مکانیکی با تغییر درجه حرارت تغییر کمی میکند .یکی از مواد تشکیل دهنده این ماده سیلیسیم است که دیگر پلاستیکها چنین نیستند. سیلیکونها بعنوان  ترکیبات قالبگیری ، رزینهای ورقه ای  و بعنوان عایق در موتورهای برقی استفاده           می شود اما مقاومت آنها در مقابل مواد شیمیایی کم است.

5.      پلی استرها  :

پلاستیکهای پلی استر ، داکرون ، دیپلون و ویبرین  دارای مقاومت خوردگی شیمیایی  ضعیفی هستند .مورد استفاده اصلی پلی استر ها در کامپوزیتها بصورت الیاف  می باشد . مثلا کامپوزیت پلی استر تقویت شده و شیشه دارای   چنا ن مقاومتی میشود که در بدنه اتومبیل و قایق مورد استفاده می گردد.

6.      فنولیکها :

مواد فنولیکی(باکلیت) ،دارز ، رزینوکس از قدیمی ترین و معروفترین پلاستیکها هستند .این مواد عمدتا بر اساس فنول فرم آلدئیدها هستند.

کاربردهای آن عبارتند از : بدنه رادیو ، تلفن ، پریز  ، پمپ ، سر دلکو و غلطکها.

سوگند نامه مهندسی

من با آگاهی کامل از نقش و تاثیر مهندسی در سازندگی و توسعه پایدار جهان، رفاه و آسایش انسان، حفظ جهان هستی از آلودگی های زیست محیطی و تامین شادی پایدار و دراز مدت خود و دیگران، اینک که به عنوان مهندس خدمت خود را آغاز می کنم به پروردگار جهان سوگند یاد می کنم که:

همواره در سراسر زندگی شغلی، حرفه ای و اجتماعی خود بدین سوگند وفادار باشم.

به انسان، به عنوان یک موجود صاحب خرد و شگفت انگیزترین پدیده آفرینش بیاندیشم، صدیق و واقع بین باشم و به هیچ اقدامی که به انسان و انسانیت آسیب رساند، مبادرت نورزم.

دانش مهندسی و تجربه حرفه ای خود را که میراث مشترک بشری است، مغتنم دانم و کوشش کنم تا آن را به روز نگهدارم و در حد توان خود به گنجینه دانش و تجربه های سودمند بشری بیفزایم.

ایران زادگاه من است که در آن زاده و پرورده شده ام، کوشش خواهم کرد که دین خود را به سرزمینم، مردمانم، نیاکانم، و آیندگان ادا کنم.

در طول زندگی حرفه ای خود تلاش کنم تا نقش موثری در توسعه پایدار کشورم داشته باشم.

در حد توان به دانشگاه که مربی علمی و فنی من است و به کسانی که پس از من در این مکان مقدس پرورش خواهند یافت، خدمت کنم.

سرمایه های هستی، چون ماده، انرژی، محیط زیست و نیروی کار را سرمایه های تمام بشر بدانم، و در حفظ و کاربرد درست و بهسازی آنها کوشش نمایم.

در تمام فعالیتهای مهندسی خود صداقت، دقت، نظم، عدالت، سرعت عمل، حفظ منابع اجتماع و حقوق دیگران را مراعات کنم و سلامت، ایمنی و آینده نسلها را در نظر داشته و به آنان مهربان، دلسوز و متعهد باشم و همواره سود خویش را در منافع عام جستجو کنم، رشوه خواری و سایر رذایل اخلاقی را طرد و برای زحمات خود ارزش مادی ای در حد معقول و متعارف طلب کنم.

در تمام کوشش های مهندسی خود از دانش روز و آخرین یافته های فنی آگاه شوم و آنها را با ابتکار، خلاقیت و نو آوری در طراحی، برنامه ریزی و اجرا بکار بندم.

در تمام کوشش های مهندسی خود استانداردهای را مراعات و تنها در حیطه دانش و توانایی خود کار قبول کنم و تنها مدارکی را امضا کنم که به آنها احاطه فنی کامل دارم. در مواردی که منع قانونی و حق مالکیت اختصاصی وجود ندارد، دانش خود را آزادانه و به صورت رایگان منتشر کنم و در اختیار دیگران قرار دهم.

در ادای وظایف حرفه ای محول شده، متعهد، مسئولیت پذیر، مشارکت پذیر و رازدار باشم.

محیطی پر از محبت و صفا و عشق و علاقه به خدمتگذاری بی ریا به مردم و وطنم را بوجود آورم و همکاران خود را بدون توجه به ملیت، نژاد، مذهب، جنسیت، سن و عقیده دوست بدارم و ارزش های انسانی را در خود و در آنان پرورش دهم.

در کوششهای مهندسی خود همیشه فردی متواضع باشم و موفقیتهای به دست آمده را علاوه بر سعی و کوشش خود مرهون تاش همکاران و نظام آفرینش بدانم و از آنان قدردانی و سپاسگذاری کنم.

در تمام کوششهای مهندسی خود جویا و پذیرای نقد و اظهار نظر صادقانه همکاران باشم و از لطمه زدن به حیثیت، شهرت، دارایی یا اشتغال دیگران پرهیز و از اقدامات بد خواهانه برای آنان خوداری کنم.

از کوشش های فرهنگی و فعالیتهای اجتماعی که به منظور توسعه رفاه عمومی انجام می گیرد، استقبال و در آنها شرکت کنم.

همکاران خود را به رعایت اصول اخلاق مهندسی و وجدان حرفه ای تشویق کنم

مهندسی معکوس چیست؟

اگر سابقه ی صنعت و چگونگی رشد آن در کشورهای جنوب شرقی آسیا را مورد مطالعه قرار دهیم به این مطلب خواهیم رسید که در کمتر مواردی این کشورها دارای ابداعات فن آوری بوده اند و تقریبا در تمامی موارد، کشورهای غربی (‌آمریکا و اروپا) پیشرو بوده اند. پس چه عاملی باعث این رشد شگفت آور و فنی در کشورهای خاور دور گردیده است؟

در این نوشتار به یکی از راهکارهای این کشورها در رسیدن به این سطح از دانش فنی می پردازیم.

در صورتی که به طور خاص کشور ژاپن را زیر نظر بگیریم، خواهیم دید که تقریبا تمامی مردم دنیا از نظر کیفیت، محصولات آنها را تحسین می کنند ولی به آنها ایراد می گیرند که ژاپنی ها از طریق کپی برداری از روی محصولات دیگران به این موفقیت دست یافته اند.

این سخن اگر هم که درست باشد و در صورتی که کپی برداری راهی مطمئن برای رسیدن به هدف باشد چه مانعی دارد که این کار انجام شود.این مورد، به خصوص درباره ی کشورهای در حال توسعه ویا جهان سوم به شکاف عمیق فن آوری بین این کشورها و کشورهای پیشرفته  دنیا، امری حیاتی به شمار می رود و این کشورها باید همان شیوه را پیش بگیرند(البته در قالب مقتضیات زمان و مکان و سایر محدودیت ها) به عنوان یک نمونه، قسمتی از تاریخچه ی صنعت خودرو و آغاز تولید آن در ژاپن را مورد بررسی قرار می دهیم:

تولید انبوه خودرو در ژاپن قبل از جنگ جهانی دوم ودر سال 1920 بوسیله ی کارخانه های "ایشی کاواجیما" آغاز شد که مدل ژاپنی فورد آمریکایی را کپی کرده و به شکل تولید انبوه به بازار عرضه نمود.

همچنین شورلت ژاپنی AE جزو اولین خودرو های کپی شده آمریکایی توسط ژاپنی ها بود که به تعداد زیاد تولید می شد. سپس با تلاش های فراوانی که انجام شد(آنهم در شرایط بحرانی ژاپن در آن دوره) مهمترین کارخانه‌ی خودرو سازی ژاپن یعنی "تویوتا" درسال 1932 فعالیت خود را با ساخت خودرویی با موتور "کرایسلر" آغاز نمود ، در سال 1934، نوع دیگری از خودرو را با موتور"شورلت" ساخته و وارد بازار نموده و از سال 1936، اولین تلاش ها برای ساخت خودروی تمام ژاپنی آغاز شد. البته تا مدت ها ژاپنی ها مشغول کپی برداری از اتومبیل های آمریکایی و اروپایی بودند.

آنها خودروی پاکارد و بیوک آمریکایی و رولزرویس، مرسدس بنز و فیات اروپایی را نیز تولید کردند که همین تولیدها  زمینه ساز گسترش فعالیت خودروسازی ژاپن شد و سرانجام در دهه ی 1960 میلادی پس از سعی و کوشش فراوان ، اولین اتومبیل تمام ژاپنی که ضمنا دارای استاندارد جهانی بود، تولید و به بازار عرضه شد.

در تمامی مطاب فوق رد پای یک شگرد خاص و بسیار مفید به چشم می خورد که "مهندسی معکوس"(Reverse Engineering ) نام دارد.

مهندسی معکوس روشی آگاهانه برای دستیابی به فن آوری  حاضر و محصولات موجوداست. در این روش، متخصصین رشته های مختلف علوم پایه و کاربردی از قبیل مکانیک، فیزیک و اپتیک، مکاترونیک، شیمی پلیمر، متالورژی،الکترونیک و ...جهت شناخت کامل نحوه ی عملکرد یک محصول که الگوی فن آوری مذکور می باشد تشکیل گروه های تخصصی داده و توسط تجهیزات پیشرفته و دستگاه های دقیق آزمایشگاهی به همراه سازماندهی مناسب تشکیلات تحقیقاتی و توسعه های R&D "سعی در به دست آوردن مدارک و نقشه های طراحی محصول فوق دارند تا پس از مراحل نمونه سازی (Prototyping) و ساخت نیمه صنعتی (Pilot plant) در صورت لزوم ، تولید محصول فوق طبق استاندارد فنی محصول الگو انجام خواهد شد . همان گونه که اشاره شد استفاده از روش مهندسی معکوس برای کشورهای در حال توسعه یا عقب مانده روش بسیار مناسبی جهت دسترسی به فن آوری ، رشد و توسعه ی آن می باشد. این کشور ها که در موارد بسیاری از فن آوری ها در سطح پایینی قرار دارند، در کنار روش ها و سیاست های دریافت دانش فنی، مهندسی معکوس را مناسب ترین روش دسترسی به فن آوری تشخیص داده و سعی می کنند با استفاده از روش مهندسی معکوس، اطلاعات و دانش فنی محصولات موجود ، مکانیزم عمل کرد و هزاران اطلاعات مهم دیگر را بازیابی کرده و در کنار استفاده ار روش های مهندسی مستقیم (Forward Engineering) و روش های ساخت قطعات ، تجهیزات ، تسترهای مورد استفاده در خط مونتاژ و ساخت مانند قالب ها ،گیج و فیکسچر ها و دستگاههای کنترل، نسبت به ایجاد کارخانه ای پیشرفته و مجهز جهت تولید محصولات فوق اقدام نمایند. همچنین ممکن است مهندسی معکوس، برای رفع معایب و افزایش قابلیت های محصولات موجود نیز مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال در کشور آمریکا ، مهندسی معکوس توسط شرکت "جنرال موتور" بر روی محصولات کمپانی "فورد موتور" و نیز برعکس، برای حفظ وضعیت رقابتی و رفع نواقص محصولات به کار برده شده است.

بسیاری از مدیران کمپانی های آمریکایی، هر روز قبل از مراجعت به کارخانه، بازدیدی از جدیدترین محصولات عرضه شده در فروشگاه ها و نمایشگاه های برگزار شده انجام داده و جدیدترین محصولات عرضه شده مربوط به محصولات کمپانی خود را خریداری نموده و به واحد تحقیق و توسعه (R&D) تحویل می دهند تا نکات فنی مربوط به طراحی وساخت محصولات مذکور و آخرین تحقیقات ، هر چه سریع تر در محصولات شرکت فوق نیز مورد توجه قرار گیرد.

جالب است بدانید که مهندسی معکوس حتی توسط سازندگان اصلی نیز ممکن است به کار گرفته شود . زیرا به دلایل متعدد، نقشه های مهندسی اولیه با ابعاد واقعی قطعات (مخصوصا زمانی که قطعات چندین سال پیش طراحی و ساخته و به دفعات مکرر اصلاح شده اند)مطابقت ندارد برای مثال جهت نشان دادن چنین نقشه هایی با ابعاد واقعی قطعات و کشف اصول طراحی و تلرانس گذاری قطعات، بخش میکروسویچ شرکت(Honywell) از مهندسی معکوس استفاده نموده و با استفاده از سیستم اندازه گیری CMM (Coordinate Measuring Machine)  با دقت و سرعت زیاد  ابعاد را تعیین نموده و به نقشه های مهندسی ایجاد شده توسط سیستم CAD منتقل می کنند.

متخصصین این شرکت اعلام می دارند که روش مهندسی معکوس و استفاده از ابزار مربوطه، به نحو موثری زمان لازم برای تعمیر و بازسازی  ابزارآلات ، قالب ها و فیکسچرهای فرسوده را کم می کند و لذا اظهار می دارند که "مهندسی معکوس زمان اصلاح را به نصف کاهش می‌دهد."

مهندسین معکوس، اضافه بر اینکه باید محصول موجود را جهت کشف طراحی آن به دقت مورد مطالعه قرار دهند، همچنین باید مراحل بعد از خط تولید یعنی انبارداری و حمل و نقل را از کارخانه تا مشتری و نیز قابلیت اعتماد را در مدت استفاده ی مفید مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. چرا که مثلا فرایند آنیلینگ مورد نیاز قطعه،ممکن است برای ایجاد مشخصات مورد نظر در هنگام عمل کرد واقعی محصول یا در طول مدت انبارداری و حمل و نقل طراحی شده و لزوم وجود آن تنها در هنگام اجرای مراحل مذکور آشکار خواهد شد.

چه بسا که بررسی یک پیچ بر روی سوراخی بر بدنه ی محصول(که به قطعات و اجزای دیگر متصل نشده) ، متخصصان مهندسی معکوس را ماه ها جهت کشف راز عملیاتی آن به خود مشغول کند، غافل از اینکه محل این پیچ، امکانی جهت تخلیه ی هوا، تست آب بندی یا امکان دسترسی به داخل محصول جهت تست نهایی می باشد. از سوی دیگر مهندسین معکوس باید عوامل غیر مستقیمی را که ممکن است در طراحی و تولید محصول مذکور تاثیر بگذارند، را به دقت بررسی نمایند. به دلیل اینکه  بسیاری از این موارد با توجه به خصوصیات و مقتضیات زمانی و مکانی ساخت محصول مورد نظر، توسط سازندگان اصلی توجیه پذیر باشد اما ماجرای آن به وسیله ی مهندسین معکوس فاجعه ساز باشد. مثلا فرایند تولید قطعات تا حدود قابل توجهی بستگی به تعداد محصولات مورد نیاز و ... دارد . اگر تعداد محصولات مورد نیاز جهت کشور ثانویه در بسیار کمتر از کشور اصلی که در حد جهانی و بین‌المللی فعالیت نموده ، باشد پس به عنوان مثال تعیین فرایند یک قطعه با باکالیتی (نوعی مواد پلیمری) از طریق ساخت قالب های چند حفره ای با مکانیزم عملکرد خود کاربا توجه به معضلات پخت قطعه در داخل قالب ، می تواند برای مجریان مهندسی معکوس فاجعه ساز باشد ( اگر که  این مهندسان از فرایند های ساده تر با توجه به تیراژ تولید محصول و نیز خصوصیات تکنولوژیکی کشور خود استفاده نکنند.) بنابراین، مرحله ی بعد از کشف طراحی، تطبیق طراحی انجام شده بر مقتضیات زمانی و مکانی کشور ثانویه می‌باشد که باید به دقت مورد توجه متخصصین مهندسی معکوس واقع شود.

خلاصه اینکه مهندسی معکوس ممکن است یک کاربرد غیر معقول و نامناسب از کاربرد هنر و علم مهندسی به نظر برسد، اما آن یک حقیقت از زندگی روزمره ی ما به شمار می رود.

بررسی عوامل خستگی و انواع شکست در چرخدنده ها

در این مقاله عوامل خستگی و شکست دندانه های چرخدنده مورد بررسی قرار گرفته است. عواملی که باعث خستگی دندانه و در نهایت شکست آن می شوند عبارتند از : 1ـ شکست حاصل از ممان های خمشی 2ـ سایش 3ـ کندگی 4ـ خراش که هر یک از عوامل خود به چند دسته تقسیم می شوند.
این عوامل ممکن است بر اثر نقص هایی باشد که در خود دندانه وجود دارد یا ممکن است بوسیله عملکرد سایر قطعاتی که در مجموعه چرخدنده ای بکار رفته اند ایجاد شوند. وقتی با یک دندانه آسیب دیده مواجه می شویم براحتی نمی توان در مورد علت آسیب قضاوت کرد زیرا این امر مستلزم تجربه کافی و تحقیقات دقیق می باشد. با این حال در این مقاله سعی شده است بصورت کلی با این پدیده ها آشنا شویم.
واژه های کلیدی :
سایش، خستگی سطحی، تغییر شکل پلاستیک، شکست
  
مقدمه :
طراحان چرخدنده همیشه از این موضوع تعجب می کنند که چرا بعضی از چرخدنده ها بهتر و بیشتر از آنچه در فرمول های طراحی انتظار می رفت کار می کنند در حالیکه تعدادی دیگر حتی وقتی در داخل محدوده طراحی، بارگذاری  شده اند ناگهان دچار شکست می شوند.
به همین دلیل لازم است که عوامل خستگی چرخدنده به دقت بررسی شود.

انجمن چرخدنده سازان آمریکا (AGMA) خستگیهای چرخدنده را به 5 دسته کلی زیر تقسیم می نماید:

1ـ سایش (wear)

2ـ  خستگی سطحی

3 ـ تغییر شکل پلاستیک (plastic flow)

4ـ شکست دندانه

5ـ شکست های خستگی که 2 یا چند عامل فوق را با هم دارند.

هر یک از این دسته ها خود به چند نوع و شکل مختلف تقسیم می شود که در نهایت یک مهندس که  در  زمینه  چرخدنده  کار  می کند  با  18 شکل مختلف از خستگی چرخدنده مواجه می شود. به همین دلیل در مواجه با یک  چرخدنده آسیب دیده باید تلفیقی از علم و هنر آنالیز صحیح را بکار برد. اگر آنالیز خستگی بطور صحیحی انجام نشود ممکن است علت خستگی چیزی غیر از علت اصلی تشخیص داده شود که در این صورت طراح را به سمت ساخت یک مجموعه چرخدنده ای بزرگتر از آنچه که نیاز است هدایت می کند در حالیکه طراحی جدید نیز ممکن است دارای همان عیب قبلی باشد زیرا عامل اصلی تخریب هنوز تصحیح نشده است. به عنوان مثال یک چرخدنده که در سرعت بالا کار می کند ممکن است برای ماهها دارای ارتعاش قابل قبولی باشد اما ناگهان علائم ارتعاش با دامنه بالا پدیدار می شود. تحقیقات دقیق روشن می کند در مدتی که چرخدنده کار می کرده دندانه ها دچار سایش شده اند و در نتیجه فاصله بین دندانه ها افزایش یافته که همین عامل باعث افزایش دامنه ارتعاش چرخدنده شده است. پس مشکل اصلی سایش دندانه ها است نه ارتعاش و ارتعاش باید به عنوان یک عامل ثانویه در نظر گرفته شود. نکته مهم دیگری که باید در نظر گرفته شود این است که گاهی طراحی چرخدنده صحیح است ولی چرخدنده بر اثر رفتار سایر قطعاتی که در مجموعه چرخدنده ای شرکت دارند یا سایر عوامل (محیط، خطای نصب و استقرار و …) دچار خستگی ناخواسته می شود. به عنوان مثال فرض کنید محور یک توربین توسط یک اتصال کوپلینگ به محور پینیون وصل شده است، در صورتیکه این اتصال در انتقال نیرو دارای خطای زیادی باشد یعنی نیرو را طوری انتقال دهد که نیروهای شعاعی و محوری بیشتر از آنچه در طراحی در نظر گرفته شده به پینیون وارد شود در آنصورت پینیون و یاتاقان محور آن به سرعت دچار سایش یا حتی شکست می شوند. بنابراین راه حل طراحی مجدد پینیون یا تعویض یاتاقان محور آن نیست بلکه باید در وضعیت اتصال (coupling) تجدید نظر کرد.

با این مقدمه به سراغ انواع خستگی هایی که در یک چرخدنده رخ می دهد می رویم. تذکر این نکته ضروری است که منظور از شکست خستگی در یک چرخدنده، گسیختگی (جدا شدن) دندانه نمی باشد بلکه هر عاملی که باعث شود چرخدنده از شرایط کاری مطلوب خارج گردد به عنوان یک نوع شکست خستگی محسوب می شوند. لذا سایش نیز برای چرخدنده نوعی شکست خستگی محسوب می شود.
 
1ـ سایش (wear) :
از نقطه نظر یک مهندس چرخدنده، سایش عبارتست از زدوده شدن یکنواخت یا غیر یکنواخت فلز از روی سطح دندانه.
علل اصلی سایش دندانه‌، تماس فلز به علت نامناسب بودن ضخامت لایه روغن، ذرات ساینده موجود در روغن که با شکستن لایه روغن باعث سایش سریع یا ایجاد خراش می گردند و سایش شیمیایی به علت ترکیب روغن و مواد افزوده شده است به آن می باشند. سایش باعث کم شدن ضخامت دندانه و تغییر شکل پروفیل آن می گردد که در نتیجه شکل پروفیل دندانه از حالت مطلوب (مثلا منحنی اینولوت) خارج شده و خواص آن از بین می رود. سایش بخصوص در چرخدنده هایی که باید برای مدت نامحدود با سرعت بالا کار کنند یک پدیده بسیار مهم است. البته سایش همیشه یک عامل منفی نیست بلکه وجود مقدار بسیار ظریفی سایش باعث اصلاح دندانه های درگیر با هم و هماهنگ شدن آنها می شود. پولیش کــــردن (polishing) که یک نوع عملیات پرداخت بسیار ظریف است نیز به معنای سائیدن قطعه به مقدار بسیار کمی می باشد.

در شکل 1 مراحل رشد سایش در دندانه های چرخدنده ای با سختی قابل ماشینکاری نشان داده شده است. در مرحله اول سایش در حد پرداخت دندانه ها می باشد که کمترین مقدار آن در حدود  خط گام رخ می دهد. علاوه بر آن کندگیهای ریزی در نزدیک ریشه دندانه مشاهده می شود. در مرحله دوم در سردندانه تغییر شکل پلاستیک که البته مقدار آن بسیار کوچک است آغاز می گردد. علاوه بر اینکه سایش و کندگی در نزدیک ریشه بیشتر شده است و این روند تا مرحله چهارم ادامه می یابد. همانطور که مشاهده می کنید در تمامی این مراحل منطقه نزدیک خط گام از کمترین سایش برخوردار است. (زیرا از نظر تئوری در نقطه گام غلتش محض و از نظر عملی مقدار ناچیزی لغزش وجود دارد) به همین علت در مرحله چهارم، منطقه خط گام بیشتر بار را انتقال خواهد داد که این عمل باعث افزایش تنش های تماسی در منطقه خط گام و اغلب منجر به کندگی این ناحیه می گردد. در نتیجه چرخدنده دچار شکست شده و از حالت کاری مطلوب خارج خواهد شد. کاهش بار انتقالی و افزایش کیفیت روغنکاری برای بهبود این وضعیت بسیار مفید خواهد بود. توجه کنید که سایش را می توان مقدمه ظهور سایر شکست ها در دندانه دانست. بر اثر سائیده شدن دندانه ضخامت آن کاهش می یابد. لذا علاوه بر کاهش مقاومت خمشی، در آغاز درگیری ضربه زیادی بر دندانه وارد می شود که ممکن است باعث شکست دندانه شود. علاوه بر آن تغییر شکل پروفیل دندانه باعث تمرکز تنش در بعضی نقاط روی سطح دندانه می شود که ممکن است باعث کندگی و یا شکست دندانه شود. در صورتی که علت سایش وجود مواد خارجی مانند براده های ماشین کاری ، باقیمانده های سنگزنی و یا موادی که به طریقی وارد فضای کاری چرخدنده ، شده اند باشد به این سایش، اصطکاک ساینده (abrasive wear)  گویند. اما در صورتی که عامل سایش مواد شیمیایی موجود در روانساز یا مواد آلوده کننده ای مانند آب، نمک رطوبت محیطی و … باشد به آن اصطکاک خورنده (corrosvie wear) گویند. اما شاید مهمترین سایش، سایشی باشد که ناشی از شکسته شدن موضعی لایه روغن به علت حرارت بیش از حد، می باشد که باعث تماس فلز با فلز و اصطکاک چسبنده به شکل یک جوش و یا پارگی و یا خراش می شود که اصطلاحا به این نوع سایش scuffing گویند که خود به چند نوع نقسیم می شود.  بطور کلی مستعدترین مکان ها برای این نوع سایش، سر و ته دندانه می باشد. (برای توضیحات بیشتر به منبع دوم مراجعه نمائید.) از روش های جلو گیری از این نوع سایش می توان افزایش ویسکوزیته روغن، افزایش سختی چرخدنده، پرداخت خوب سطح دندانه و در بعضی مواقع اصلاح پروفیل دندانه و تاج گذاری دندانه (crowing) که در این روش وسط دندانه به صورت یک برآمدگی، بالا می آید و بدین ترتیب بیشتر بار توسط این قسمت منتقل می شود را نام برد.

2ـ تغییر شکل پلاستیک (plastic flow) :
این نوع شکست وقتی حاصل می شود که سطوح تماس تسلیم شده و تحت بار سنگین تغییر شکل دهند. معمولا این نوع شکست در نوک و در دو انتهای (طرفین) دندانه رخ می دهد. اما در مواقعی که نیروهای لغزشی در سطح دندانه زیاد باشند تغییر شکل در سراسر دندانه مشاهده می شود. بطوریکه سطح دندانه بصورت موج موج در می آید. (به این نوع تغییر شکل پلاستیک rippling گویند) برای جلو گیری از تغییر شکل دندانه می توان بار اعمالی را کم کرده یا بر سختی دندانه افزود. نوع دیگری از تغییر شکل پلاستیک که به علت سرعت لغزشی بالا در حلزون ها و چرخ حلزون ها و چرخدنده های هیپوئید مشاهده می شود شیار شیار شدن سطح دندانه است که به این نوع تغییر شکل Ridging (شیار شیار شدن یا چروک شدن) گویند.

3ـ شکست دندانه :
شکست دندانه چرخدنده، شکستی است که در آن تمام یا قسمت قابل توجهی از یک دندانه بر اثر بارگذاری بیش از حد، ضربه یا اغلب بر اثر تنش های خمشی مکرری که بیش از مقدار حد دوام ماده چرخدنده است، از چرخدنده جدا می شود. این نوع از شکست حاصل خستگی خمشی دندانه تحت بار خمشی وارد بر آن می باشد.

در بررسی شکست دندانه بررسی چند موضوع ضروری است :

1ـ3ـ نقطه کانونی :
نقطه کانونی، نقطه ای است که شکست از آنجا آغاز می شود. این نقطه ممکن است یک شیار یا پارگی در ناحیه منحنی ریشه (Root fillet) ، یکی از ترکهایی که بر اثرعملیات  حرارتی در سطح قطعه بوجود می آید و یا نقطه اتصال بین منحنی ریشه دندانه به منحنی پروفیل دندانه (این نقطه از نظر تئوری ضعیف ترین نقطه در مقابل تنش های خمشی است) باشد.

2ـ3ـ خورندگی مخرب (Fretting corrosion) :
در طول زمانی که ترک در حال رشد است روغن به درون آن نفوذ کرده و هر گاه دندانه وارد درگیری می شود فشار هیدرولیکی زیادی تولید می کند که این فشار باعث تخریب و اشاعه ترک به زیر سطح دندانه چرخدنده می شود.

3ـ3ـ شکست براثر بارگذاری بیش از حد مجاز (over load Breakage) :
اگر شکست دندانه به علت بارگذاری بیش از حد مجاز یا بر اثر ضربه رخ داده باشد معمولا سطح شکسته شده به صورت ریش ریش است، حتی اگر دندانه کاملا سخت شده باشد. با این حال سطح شکست شبیه رشته های یک ماده پلاستیکی است که جدا جدا پیچانده شده اند.

4ـ3ـ موقعیت شکست :
معمولا شکست دندانه های چرخدنده از ناحیه منحنی ریشه بخصوص در منطقه پیوستن منحنی ریشه به منحنی پروفیل دندانه، آغاز می شود. (یک تیر یک سردرگیر در تکیه گاه دارای ضعیف ترین مقطع است). گاهی اوقات کندگی خط گام به قدری شدید است که باعث شروع شکست دندانه از خط گام می شود. گاهی اوقات نیز انطباق تداخلی ناخواسته ای که بین دندانه های درگیر رخ می دهد یا تنش های پسماند عملیات حرارتی باعث می شود که شکست در ناحیه ریشه در وسط دو دندانه آغاز شود. در برخی موارد نیز نقص های ساختاری که در عملیات آهنگری (forging) قطعه ایجاد شده باعث می شود که دندانه از نقطه ای غیر قابل پیش بینی بشکند.

4ـ کندگی در دندانه های چرخدنده (pitting) :
کندگی عبارتست از شکست خستگی حاصل از تنش های تماسی (hertzian stresses) که باعث می شود قسمت هایی از سطح دندانه چرخدنده بصورت حفره کنده شود. بر اساس شدت خسارتی که به سطح خورده است می توان کندگی را به سه دسته تقسیم کرد:

1ـ4 ـ کندگی اولیه :
در این کندگی، قطر حفره ها بسیار کوچک و در حد 0.4 تا 0.8 میلیمتر می باشد. این کندگی در نقاطی رخ می دهد که تنش از حد مجاز تجاوز نماید و بدین وسیله تمایل دارد تا با کندن این نقاط از روی سطح، بار را دوباره پخش نماید. بدین ترتیب با پخش هموارتر بار، عمل کندگی کاهش یافته و در نهایت متوقف می شود. به همین دلیل  به این نوع کندگی، کندگی تصحیح کننده (corrective pitting) نیز گویند.

2ـ4 ـ کندگی مخرب (destructive pitting) :
این نوع کندگی نسبت به کندگی اولیه شدیدتر و قطر حفره های کندگی نیز بزرگتر است و وقتی بوجود می آید که تنش سطحی در مقایسه با حد دوام ماده بزرگ باشد. در این نوع کندگی در صورتی که بار کاهش نیابد کندگی بطور پیوسته ادامه می یابد تا جائی که چرخدنده باید از سرویس خارج شود.

3ـ4 ـ کندگی خرد کننده (spalling) :
این نوع کندگی حالت شدیدتر کندگی مخرب است که کندگی ها دارای قطر بزرگتری بوده و ناحیه قابل توجهی را در برمی گیرد. کندگی خرد کننده معمولا پس از کندگی مخرب روی می دهد و علت آن خستگی سطحی سطوح باقیمانده (سطوح کنده نشده توسط کندگی مخرب)‌ و یا راه یافتن حفره های حاصل از کندگیهای مخرب به یکدیگر می باشد.

وقوع کندگی مخرب یا خرد کننده حاکی از عدم تحمل تنش های تماسی توسط سطح می باشد در بعضی موارد افزایش سختی ماده یا استفاده از موادی که کربوره یا نیتریده شده اند به جای مواد فعلی می تواند این مشکل را حل کند در غیر این صورت یک طراحی مجدد باید انجام شود که در آن ضخامت دندانه یا فاصله مراکز دو چرخدنده افزایش می یابد (افزایش فاصله مراکز بار انتقالی را کاهش می دهد)در درگیری میان چرخدنده و پینیون، پینیون از استعداد بیشتری برای کندگی برخوردار است زیرا معمولا ‌به علت کوچکتر بودن نسبت به چرخدنده، تعداد دور بیشتری می زند و در نتیجه بیشتر در معرض تنش های سطحی قرار می گیرد. ثانیا در صورتی که پینیون به عنوان راننده (driver) بکار رود (که اغلب چنین است) جهت نیروهای لغزش از خط گام به سمت طرفین خط گام می باشد که این عامل باعث می شود ماده در ناحیه خط گام تحت کشش قرار گرفته و آماده ترک شود. (برای توضیحات بیشتر به منبع دوم مراجعه فرمائید)

نتیجه :
با توجه به مباحث فوق،‌ نمودار تجربی نشان داده شده در شکل 6  را به عنوان حاصل بحث مورد توجه قرار دهیم. این نمودار حاصل آزمایش و انجام تستهای تجربی بر روی یک چرخدنده نوعی می باشد که نتایج آن  برای سایر چرخدنده ها نیز قابل تعمیم است. در این نمودار که برحسب گشتاور و سرعت خطی گام رسم شده 5 ناحیه مختلف را مشاهده می کنید. در ناحیه اول، از آنجا که سرعت چرخدنده آن قدر زیاد نیست که بتواند لایه روغن هیدرو دینامیکی را تشکیل دهد. لذا این ناحیه اغلب با خستگی سایشی مواجه می شود. در ناحیه سوم با اینکه سرعت برای تشکیل یک لایه روغن مناسب است اما سرعت به قدری بالا است که حرارت ناشی از آن باعث شکسته شدن لایه روغن  شده و در نتیجه پدیده خراش (scoring) یا جوش خوردگی رخ می دهد. در ناحیه چهارم کندگی رخ می دهد. این پدیده از آنجا که یک نوع شکست خستگی است لذا وابسته به زمان و بار اعمالی می باشد و در صورتی که نتش های تماسی بیش از حد دوام ماده باشد در هر سرعتی بالاخره رخ خواهد داد. لذا این ناحیه در تمامی نواحی بالای حد دوام مشاهده می شود. در ناحیه پنجم دندانه بیشترین استعداد را برای شکسته شدن دارد. علت اصلی شکست در این ناحیه ضعیف شدن سطح مقطع دندانه بر اثر سایش، تغییر شکل پروفیل دندانه و تمرکز تنش در برخی نقاط بخصوص در ناحیه‏ ریشه بر اثر سایش یا شوک و ضربه وارد به دندانه بر اثر سایش و بالاخره خستگی خمشی می باشد. بنابراین طراح باید سعی کند برای یک عمر نامحدود، شرایط کاری چرخدنده را در ناحیه دوم قرار دهد

نرم افزار مهندسی معکوس چزخ دندها

این نرم افزار با چند اطلاعات ساده از روی چرخ دنده قادر است تمام اطلاعات مهندسی چرخ دنده را محاسبه کند .

این نرم افزار را خودم نوشته ام .

از لینک زیر دانلود کن .

مهندسی معکوس چرخ دنده

نرم افزار انتخاب یاتاقان

اینم یه نرم افزار هست که با اطلاعات اولیه یاتاقان را انتخاب میکند.

از لینک زیر دانلود کن حالشو ببر .

یاتاقان

ماشین حساب مهندسی

اینم یه ماشین حساب مهندسی خوب و قابل برنامه نویسی.

از لینک زیر دانلود کن .

ماشین حساب

محاسبه گر افت فشار در شبکه های انتقال هوای فشرده

اینم یه نرم افزار برای محاسبه گر افت فشار در شبکه های انتقال هوای فشرده .

از اینک زیر دانلود کن

افت فشار

حلال طراحی اجزا شیگلی

سلام اینم حلال طراحی اجزا شیگلی .

از لینک زیر دانلود کن

حلال طراحی اجزا شیکلی