بررسی سیستم های ترمز معمول در راه آهن

بررسی سیستم های ترمز معمول در راه آهن

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	14 کیلو بایت
تعداد صفحات	30

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل

ترمز

کمپرسور:

یکی از سیستم های ترمز معمول در راه آهن ترمز هوایی است که از انرژی هوای فشرده جهت تأمین نیروی ترمز استفاده می‌شود تلمبه ای که هوای فشرده جهت ترمز قطارها تهیه می‌نماید کمپرسور نام دارد و برای تهیه هوای فشرده مورد نیاز جهت ترمز و دستگاههایی از قبیل : شن پاش، کلیدهای هوایی مغناطیسی ، برف پاک کن ها و دریچه ها از یکدستگاه کمپرسور سه سیلندر استفاده شده که توسط کوپل انعطاف پذیر به میل‌لنگ موتور متصل می‌گردد کمپرسور دارای پمپ روغن و سیستم روغنکاری منتقل می‌باشد و پس از روشن شدن موتور همزمان شروع به کار می‌کند و با توقف موتور از کار می‌افتد. حال به بررسی مشخصات کمپرسور در لکوموتیوهای GE و ALSTOM می‌پردازیم.

در لکوموتیو GE:

این لکوموتیوها مجهز به یک دستگاه کمپرسور WABCO-3CD از نوع پیستونی دومرحله ای است و دارای آرایش سیلندر w می‌باشد. دو سیلندر جانبی این کمپرسور فشار ضعیف و سیلندر میانی آن فشار قوی می‌باشد. کمپرسور مزبور هوای فشرده مورد نیاز در سیستم ترمز لکوموتیو و قطار، همچنین تجهیزات الکتروپنوماتیکی مانند بوق، زنگ ناقوسی، سیستم شن پاش، برف پاک کن ها و دریچه خنک کننده رادیاتور ، زبانه کنتاکتورهای مارش و نظایر آنها را تأمین می‌کند. این کمپرسور به وسیله هوا خنک می‌شود. از نظر روغنکاری نیز دارای کارتل و پمپ روغن منتقل می‌باشد و ظرفیت روغن آن 5/60 لیتر است. نوع روغن مصرفی از نوع پارس ویژه (بهران 68) و نشان دهنده روغن آن گیج روغن می‌باشد که برای نشان دادن باید شمشیرک را در جای خود پیچاند تا ساچمه عمل کرده و روغن را نشان دهد. قطر سیلندرهای فشار ضعیف بزرگتر است و هر سیلندر مجهز به یک سرسیلندر جداگانه و قابل دمونتاژ می‌باشد که در هر کدام از آنها دو سوپاپ ورود و دو سوپاپ خروج تعبیه شده که عمل باز و بسته شدن آنها در اثر مکش و فشار پیستون ها انجام می‌شود. بر روی سوپاپ های ورودی تجهیزات سیستم بی بار کننده پیاده شده که به شیر مغناطیسی CMV مرتبط می‌گردد. در صورت رسیدن فشار مخازن اصلی به PSI140 کلید هوایی برقی ACPS عمل می‌نماید که در اثر آن جریان فشار ضعیف را برای تحریک نمودن شیر مغناطیسی CMV ارسال می‌کند در نتیجه شیر مزبور باز می‌شود و هوای مخزن اصلی را به سیستم بی بار کننده انتقال می‌دهد. در اثر حرکت پیستون های خلاص کننده و انتقال نیروی حاصل به سوپاپ های ورودی انها را به طور نیمه باز نگه می‌دارد. در این صورت عمل کمپرس انجام نمی‌گیرد و کمپرسور بی بار کار می‌کند و بر عکس وقتی فشار هوا به PSI130 رسید ACPS قطع و تا CMV از تحریک می‌افتد و فشار هوا از پشت سوپاپ های بی بار کننده برداشته می‌شود کمپرسور مجدداً فعال می‌شود. این کمپرسور مستقیماً به میل لنگ موتور کوپل می‌باشد و هوای خود را از صافی های 20 تایی توربوشارژ می‌گیرد.

دبی هوای تولیدی این کمپرسور در دور RPM1050 حدود 236 فوت مکعب در دقیقه می‌باشد این کمپرسور دارای 2 عدد رادیاتور خنک کننده هوا می‌باشد. هوای خروجی از سیلندرهای فشار ضعیف وارد رادیاتور خنک کننده اولیه که توسط یک فن پلاستیکی کوچک خنک می‌شود، شده و پس از خنک شدن وارد سیلندر فشار قوی شده و از آنجا پس از رسیدن به فشار نهایی PSI140 وارد رادیاتور خنک کننده دومین که روی مخزن اصلی هوا زیر پروانه خنک کننده رادیاتور حالت فرستاده و از آنجا به مخازن هوا فرستاده می‌شود.

در لکوموتیو ALSTOM :

این لکوموتیوها مجهز به یک دستگاه کمپرسور مدل WLNAGCE از نوع پیستونی دو مرحله ای است و دارای آرایش سیلندر W می‌باشد. دو سیلندر جانبی این کمپرسور فشار ضعیف و سیلندر میانی آن فشار قوی می‌باشد. کمپرسور مزبور هوای فشرده مورد نیاز در سیستم ترمز لکوموتیو و قطار همچنین تجهیزات الکتروپنوماتیکی مانند بوق، سیستم شن پاش و نظایر آن را تأمین می‌کند. سیال خنک کننده این کمپرسور آب می‌باشد که از طریق یک انشعاب به مدار خنک کننده آب LT ارتباط دارد. از نظر روغنکاری نیز دارای کارتل و پمپ روغن منتقل می‌باشد و ظرفیت روغن آن 40 لیتر است نوع روغن مصرفی از نوع شل کرونا P100 و نشان دهنده روغن آن به دو صورت است: 1- گیج روغن موجود بر روی کمپرسور 2 نشان دهنده سطح روغن کمپرسور بر روی صفحه نمایش اصلی.

قطر سیلندرهای فشار ضعیف بزرگتر است و هر سیلندر مجهز به یک سرسیلندر جداگانه و قابل مونتاژ می‌باشد که در هر کدام از آنها یک سوپاپ ورود و یک سوپاپ خروج تعبیه شده که عمل باز و بسته شدن آنها در اثر مکش و فشار پیستون ها انجام می‌شود بر روی سوپاپ های ورودی تجهیزات سیستم بی بار کننده پیاد شده که طرز کار آنها تفاوت چندانی با سایر لکوموتیوها ندارد و به صورت الکتروپنوماتیکی عمل می‌کند. این کمپرسور مستقیماً به میل لنگ موتور کوپل می‌باشد و هوای خود را از صافی های 4تایی کاغذی می‌گیرد. دبی هوای تولیدی در دور RPM1000 حدود 6500 لیتر بر دقیقه است. محدوده کنترل فشار عادی آن 9-8/7 بار می‌باشد و سوپاپ ایمنی آن در 11 بار عمل می‌کند سازنده این کمپرسور GARDENDENEVER می‌باشد و مجهز به سنسور کنترل فشار روغن کمپرسور می‌باشد و هوای خروجی از آن نیز با آب خنک می‌شود.

مخازن اصلی:

جهت ذخیره هوای فشرده تولیدی کمپرسور از آن استفاده می‌شود و به تعداد 2 عدد در هر لکوموتیو وجود دارد.

در لکوموتیو GE:

این لکوموتیو دارای دو مخزن اصلی می‌باشد. مخزن شماره یک با ظرفیت 600 لیتر در بالا و پشت کمپرسور قرار گرفته و مخزن شماره 2 با ظرفیت 200 لیتر در زیر شاسی قرار گرفته و هوای فشرده مورد نیاز لکوموتیو در این مخازن ذخیره می‌شود. فشار مخزن اصلی هوا معمولاً بین PSI125 تا PSI145 می‌باشد. برای حمل سرد لکوموتیو از مخزن شماره 2 استفاده می‌شود.

دلکوموتیو ALSTOM :

این لکوموتیو مجهز به دو مخزن اصلی هوا می‌باشد. مخزن اصلی (RP) با ظرفیت 400 لیتر در طرف A موتور زیر شاسی و مخزن ذخیره (RCA) با ظرفیت 400 لیتر در طرف‌B موتور زیر شاسی قرار گرفته است. مخزن اصلی مجهز به سیستم تخلیه دستی و اتوماتیک و مخزن ذخیره با روش تخلیه دستی تخلیه می‌شود. لازم به ذکر است برای حمل سرد لکوموتیو ALSTOM از مخزن RCA استفاده می‌شود.

لوله اصلی ترمز:

جهت انتقال هوای فشرده به سرتاسر قطار در زیر شاسی لکوموتیو لوله ای نصب شده است که آن را لوله اصلی هوا می‌گویند. این لوله از جنس فولاد و برای اینکه تحمل فشار زیاد داشته باشد بدون درز در نظر گرفته می‌شود و به وسیله بست های مخصوصی به شاسی متصل می‌شود در طرفین لوله اصلی شیری جهت انسداد و یا انتقال جریان هوا در نظر گرفته شده اگر دسته شیر در حالت موازی با ریل قرار گیرد حالت بازو در صورتیکه به طرف بالا یا عمود به ریل باشد حالت بسته خواهد بود. این شیرها دارای سوپاپی است که در موقع بسته شدن شیر، هوای حبس شده در لوله لاستیکی را خارج می‌نماید.

در لکوموتیو GE :

در هر طرف یک عدد می‌باشد و فشار هوای آن در حدود PSI 70 می‌باشد و در میان لوله های تعادل قرار دارد.

در لکوموتیو ALSTOM :

در هر طرف لکوموتیو دو عدد می‌باشد و فشار هوای آن در حدود PSI70 می‌باشد لازم به ذکر است در لکوموتیو آلستوم این لوله CG نام دارد و طرف تامپون قرار دارد.

لوله تعادل مخزن اصلی هوا (لوله تعادل بزرگ)

لوله توازن هوای مخازن اصلی هوای بین دو لکوموتیو است.

در لکوموتیو GE :

در هر طرف لکوموتیو دو عدد وجود دارد و فشار هوای آن در حدود PSI140 می‌باشد و در دو طرف لوله اصلی هوا قرار دارد.

در لکوموتیو ALSTOM :

در هر طرف لکوموتیو دو عدد وجود دارد و فشار هوای آن PSI 140 می‌باشد در آلستوم به این لوله CP می‌گویند و طرف قلاب قرار دارد.

لوله تعادل سیلندر ترمز (لوله تعادل کوچک)

لوله توازن هوای سیلندر ترمزهای دو لکوموتیو است.

در لکوموتیو GE :

در هر طرف لکوموتیو دو عدد می‌باشد و فشار هوای آن بین PSI 63 تا PSI 72 در لکوموتیوهای سری پایین و سری بالا تفاوت دارد و در هر طرف لوله اصلی هوا قرار دارد.

بررسی پایداری حرارتی الاستومرهای پلی یورتان

بررسی پایداری حرارتی الاستومرهای پلی یورتان

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	119 کیلو بایت
تعداد صفحات	35

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل

پایداری حرارتی الاستومرهای پلی یورتان (1)

Thermal Stability of Polyurethae Elastomers (1)

واژه های کلیدی:

پلی یورتان ها،‌ پایداری حرارتی یورتان ها، ایزوسیانورات، پایداری حرارتی، اثر قسمت‌های سخت و نرم.

الاستومرهای پلی یورتان به دلیل داشتن خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار خوب و عالی همواره مورد توجه در کاربردهای مختلف بوده اند. ضعف عمده این الاستومرها، عدم امکان کاربرد آنها در دماهای بالاست که خواص فیزیکی و مکانیکی عالی خود را از دست می‌دهند، بنابراین مقاومت حرارتی و افزایش این مقاومت در الاستومرهای پلی یورتان موضوع مهمی است که می تواند در به کارگیری آنها در زمینه های گوناگون از جمله تهیه و ساخت تایر اتومبیل مؤثر واقع گردد.

مقدمه

پایداری حرارتی پلیمرها از مسائل خاص و جدیدی است که طی بیست و پنج سال گذشته به عنوان موضوعی مستقل و تحت نام پلیمرهای مقاوم در مقابل حرارت مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. پلیمرها در طول عمر کاربردی خود در معرض عوامل گوناگونی مثل حرارت، اکسیدکننده ها، حلال ها و غیره قرار می گیرند و پایداری آنها در مقابل این نیروها و عوامل تخریب کننده را می توان با اندازه گیری میزان خواص مکانیکی باقیمانده در شرایط خاص و با انجام آزمایش مشخص کرد. به طور کلی پایدرای یک ماده پلیمری عبارت است از اینکه پلیمر مذکور بتواند در دما و زمان معینی، بدون کاهش چشمگیر خواص، دوام بیاورد. تغییرات حاصله در پلیمر معمولاً به یکی از صور زیر انجام می گیرد:

1- تغییرات فیزیکی (برگشت پذیر)

2- تغییرات شیمیایی (برگشت ناپذیر)

تغییرات فیزیکی به طور مشخص شامل تغییرات در دمای انتقال شیشه ای، پدیده های ذوب و بلور شدن و شک شناسی، پلیمر می شود که نشان دهنده حالت گرما نرمی ماده است. مواد این گروه قبل از تجزیه نهایی، ذوب و غیرقابل استفاده می شوند. برای مثال عدم پایداری حرارتی پلی استرین در دماهای 110-70 را می توان در نظر گرفت که نشان دهنده محدودیت کاربدر ان است. در این گستره دمایی، پلیمر نرم و غیر قابل استفاده می شود؛ بدون آنکه تجزیه و تخریب گردد. تغییرات برگشت ناپذیر، در تعیین خواص حرارتی پلیمرهای گرما سخت و دارای پیوند عرضی، اهمیت دارد. در این پلیمرها عمل ذوب صورت نمی گیرد و تغییرات با تجزیه و تخریب در یک دمای معین کمتر باشد پلیمر پایداتر است. چون شکسته شدن پیوندهای شیمیایی و تشکیل مجدد آنها نقش عمده ای در این نوع تجزیه ایفا می کنند، لذا نقش شرایط محیطی حاکم بر پلیمر بسیار حساس و مؤثر خواهد بود. به عنوان مثال تجزیه پلیمر در خلاء و یا اتمسفر بی اثر، با تجزیه ان در محیط دارای اکسیژن متفاوت خواهد بود. همچنین تجزیه پلیمر در یک محیط بسته که در آن گازهای حاصل از تجزیه، در واکنش های دیگری شرکت می کنند. با تجزیه آن در یک محیط باز که در آن گازهای حاصل از تجزیه از محیط عمل خارج می شوند، متفاوت است. نامنظم بودن ساختار پلیمر، شاخه ای بودن آن، وجود پراکسید و ناخالصی های دیگر به عدم ثبات پلیمر می افزایند. در کاربرد پلیمرها همیشه پایداری آنها در مقابل اکسایش و انحلال مورد توجه بوده است، اکسیژن معمولاً یکی از مهمترین عوامل تخریب پلیمرهاست. همچنین پلیمرهایی که دارای گروه های استری، آمیدی، بورتانی و اوره ای هستند نسبت به تجزیه هیدرولیتیکی حساس اند. هر دو عامل الودگی اسیدی و یا قلیایی در این عمل نقش کاتالیزور را ایفا می کنند و حضور آنها پایداری پلیمر را به طور محسوسی کاهش می دهد. خواص مطلوبی را که یک پلیمر در دماهای بالا داشته باشد به طور خلاصه می توان چنین بیان کرد:

1- حفظ خواص مکانیکی و داشتن نقطه ذوب و نرمی بالا.

2- مقاومت زیاد در مقابل گسیختگی حرارتی.

3- مقاومت زیاد در مقاب اثرات شیمیایی مثل اکسایش و هیدرولیز.

نقطه نرم شدن را می توان با افزایش نیروهای بین مولکولی و زنجیرها افزایش داد. افزایش نیروهای بین ملکوی نیز با به کار بردن گروه های جانبی قطبی که امکان ایجاد پیوندهای هیدروژنی را افزایش می دهند، و همچنین با ایجاد شبکه های واقعی در زنجیرها امکانپذیر است. از دیگر روش های افزایش نقطه نرم شدن پلیمر، ایجاد نظم بیشتر در زنجیر پلی مر است که امکان بالابردن درجه تبلور در زنجیر را میسر می سازد. این امر با انتخاب گروه های حجیم حلقوی مخصوصاً آنهایی که در وضعیت «پارا» استخلا می دهند امکانپذیرتر است.

ساده ترین روش افزایش پایداری حرارتی، شامل انتخاب گروهی از مواد است که پیوندهای قوی شیمیایی دارند و در نتیجه موادی که دارای ساختار متراکم و همبست هستند در این گروه قرار می گیرند. به طور کلی جهت بالا بردن پایداری حرارتی یک پلیمر باید:

الف- تنها مواد دارای قوی ترین پیوندهای شیمیایی به کار برده شوند.

ب- ساختار مواد به گونه ای باشد که جابجایی مولکول ها به سادگی امکانپذیر نباشد.

ج- بیشترین حالت رزونانسی در فرمول امکانپذیر باشد.

د- همه ساختارهای حلوقی دارای زوایای پیوندی نرمال باشند.

هـ- تکرار پیوندها تا حد ممکن عملی شود.

پلی یورتان ها از گروه پلیمرهای پیچیده ای هستند که این پیچیدگی نه تنها به نوع ساختاری مواد تشکیل دهنده و میزان استفاده از آنها بستگی دارد، بلکه به دلیل وجود بسیاری از پلیمرهای معروف تجارتی دیگر در ساختار پلیمری آنها نیز هست. به غیر از یورتان که ساختار اصلی پلی یورتان را تشکیل می دهد گروه های دیگری مثل اوره، ایزوسیانورات، آلوفانات، بی اوره، یورتیدیون و کربودی ایمید نیز در ساختار پلی یورتان وجود دارند. این گروه ها در خلال تولید پلی یورتان و در ساختار پلیمری حاصل می شوند. دو گروه مهم دیگر نیز در ساختار پلی یورتان وجود دارند که منشأ یورتانی ندارند، این گروه ها عبارتند از گروه های اتری و گروه های استری.

در زمینه پایداری حرارتی یورتان ها مطالعات خاصی صورت گرفته است که به عنوان مثال می توان از پایداری حرارتی ترکیبات مدل که توسط شیهان و همکارانش مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند، نام برد. بررسی های آنها نشان می دهند که مشتقات-S تری آزین ترکیبات پایدری در مقابل حرارت هستند. بکاس و همکارانش آتش گیر و پایداری حرارتی پلیمرهای بر پایه ایزوسیانات را د مجموعه ای از مدل های پلی یورتان و پلی اوره مورد بررسی و مطالعه قرار دادند. این پلیمرها از واکنش بین MDI یا پلی ایزوسیانات و مواد آلیفاتیک و آروماتیک به دست آمده بودند. باید توجه داشت که ترکیبات مقاوم در مقابل اشتعال از موادی به دست می آیند که یا در مقابل حرارت پایدارند و غیر قابل تبخیر و تجزیه هستند و یا در اثر تجزیه محصولات غیر قابل اشتعال تولید می کنند. عوامل اصلی تعیین کننده پایداری حرارتی پلی یورتان ها عبارتند از: ماهیت مواد تشکیل دهنده واکنش و شرایط و روش تهیه پلیمر مربوطه.

اثر ساختار شیمیایی مواد تشکیل دهنده

پایداری حرارتی الاستومرهای پلی یورتان، به ترکیب شیمیای موادی که در فرمول بندی آنها به کار رفته است بستگی دارد. این موضوع در هر دو مورد پایداری حرارتی فیزیکی (ذوب و یا نرم شدن پلیمر) و پایداری حرارتی شیمیایی (جدایی و تجزیه گروه های یورتان) قابل توجه و بررسی است. قسمت های نرم تشکیل دهنده پلیمر (گروه های اتری و استری) نیز در پایداری حرراتی یورتان ها، سهم دارند. نقطه ذوب پلی یورتان های خطی در بعضی موارد بیش از 200 است. این موضوع نه تنها با ماهیت مواد به کار رفته و نسبت مولی آنها بستگی دارد بلکه به روش سنتز نیز ارتباط پیدا می کند. چون حضور و میزان دمین ها میکروکریستالی به وضعیت سنتز وابسته است. از طرفی افزایش دمین های باعث پایداری گرمایی بیشتر می گردند. ارتباط حرارتی الاستومرهای پلی استریورتان با مواد تشکیل دهنده آنها توسط ماسیولانیس مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس گزارش های وی، برای پلی یورتان هایی که میزان اجزاء سخت در آنها بیش از 30 درصد است، هیدروکینون دی بتاهدروکسی اتیل اتر بهترین زنجیر افزاینده برای مواردی است که پایداری ترمودینامیکی مدنظر است. وی همچنین گزارش کرد که پایداری حرارتی پلی یورتان های بر پایه بیش فنولA، نسبتاً کم است و نشان داد که پایدرای حرارت الاستومرهای تهیه شده از H12MDI در مقایسه با پلیمرهای تهیه شده ازMDI کمتر است. نوع دی ایزوسیانات مصرفی، میزان پیوندهای عرضی، نوع پیوند و وجود ساختارهای حلقوی ایزوسیانورات در زنجیر پلیمرها، اثرات مهمی بر پایداری حرارتی پلی یورتان ها دارند. تعدادی از پارامترهای مهم و مؤثر در پایداری حرارتی یورتان ها عبارتند از:

1- انتخاب نوع دی ایزوسیانات،

2- انتخاب مواد دارای هیدروکسیل،

الف- پلی استر

ب- پلی اتر

ج- زنجیر افزاینده

3- نوع و مقدار پیوندهای عرضی در پلیمر

4- ایجاد پیوندهای غیر یورتانی مقاوم در مقابل حرارت پایدرای حرارتی مشتقات ایزوسیانات به ترتیب زیر است:

اثر قسمت های سخت:

حضور قسمت های سخت، نیروی جاذبه بین ملکولی و پیوندهای عرضی در زنجیر پلیمر باعث تقویت خواص فیزیکی و مکانیکی و دوام پلیمر در دماهای بالا می شود. اگرچه پیوندهای عرضی می توانند هم در قسمت های سخت و هم در قسمت های نرم پلیمر وجود داشته باشند ولی جاذبه های بین مولکوی معمولاً بین قسمت های سخت پلیمر موجودند.

بنابراین همانطور که قسمت های نرم تشکیل دهنده پلیمر می توانند بر خواص آن در دماهای پایین تأثیر زیادی داشته باشند، تصور می شود که ساختار قسمت های سخت نیز اثر قابل توجهی بر خواص پلیمر در دماهای بالا دارد.

قسمت های سخت موجود در زنجیر پلیمر، ممکن است حالت بلوری داشته باشند و این امر در شرایطی که پلیمرها تحت نیروی کشش قرار می گیرند، مشخص تر می شود. حالت های بلوری موجود نقش پیوندهای فیزیکی را در زنجیر پلیمر ایفا می کنند. استحکام، نقطه ذوب و مقاومت در مقابل تنش پلیمر بلوری با افزایش طول، تقارن و تناسب قسمت های سخت که عامل ایجاد و تقویت نیروهای جاذبه بین مولکولی هستند، افزایش می یابند، بنابراین ایزوسیانات های متقارن و گلیکول های فاقد شاخه جانبی احتمالاً در بالا بردن مقاومت حرارت پلیمرها مؤثر خواهند بود. در تحقیقاتی که توسط بریتین درباره الیاف یورتان انجام شده است و نتایج ان در بسیاری از موارد دیگر پلی یوتان ها نیز مصداق دارد، اثر تقارن ساختاری دی ایزوسیانات ها بر روی مقاومت حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است.

یکی از عوامل اصلی تعیین کننده پایداری گرمایی یورتان ها، ماهیت مواد اصلی تشکیل دهنده پلیمر است.

یورتان های حاصل از دی ایزوسیانات های آلیفاتیک در مقایسه با انواع آروماتیک آنها دارای پایداری حرارتی بیشتری هستند. در مورد سه نوع دی ایزوسیانات مهم و تجاری HDI MDI TDI بر اساس اندازه گیری دمای تغییر شکل بین فنیل کاربامیت حاصل از آنها، رابطه ذیل صادق است.

TDI<MDI<HDI

جهت افزایش پایداری حرارتی

با مطالعه پایداری حرارتی ترکیبات مدل یورتان در اتمسفر آرگون، مشاهده شده است که تجزیه حرارتی یورتان ها در دمای پایین تر از 166 صورت نمی گیرد.

در یورتان(A) با فرمول عمومی (فرمول) پایدرای حرارتی با تغییر گروهR به صورت زیر تغییر می کند.

الکیل نرمال› بنزیل› فنیل› پارانیتروفیل› کلروسولفورنیل=R

بوتیل نوع سوم› سیکلوهگزیل›

افزایش پایداری حرارتی

پایداری حرارتی یورتان (A) به نوع ترکیب هیدروکسیل که در تهیه آن به کار رفته است نیز بستگی دارد. در نتیجه با تغییر گروهR پایداری حرارتی به صورت زیر تغییر می کند.

الکیل نوع سوم› الکیل نوع دوم› الکیل نوع اول=R

کاهش پایداری حرارتی

فریش و ماتوساک با پیرولیتز ترکیبات مدل کربامیت ها، یورتان ها و پلی یورتان- اوره ها در فشار اتمسفر و اندازه گیری سرعت ثابت تجزیه حرارتی آنها، با تعیین مقدار دی اکسید کربن متصاعد شده، رابطه پایداری حرارتی ساختارهای شیمیایی را به صورت زیر نشان دادند.

سیکلو آلیفاتیک› آرالکیل› آروماتیک

اثر پلی الها

پلی الهای استر و اتری یکی از قسمت های اصلی و مشخص تشکیل دهنده ساختار پلی یورتان ها می باشند. پلی استرها از پایداری حرارتی بهتری در مقایسه با پلی اترها برخوردارند و مقاومت آنها در مقابل اکسایش نسبتاً خوب است.

برتری پایداری پلی استرها با اندازه گیری رهایی از تنش پلیمرهای مربوطه در هوا و نیتروژن مشخص کرده اند. منحنی نستباً خطی به دست آمده در مورد پلی یوتان های تهیه شده از پلی استرها نشان دهنده ایناست که شکسته شدن زنجیرهای آنها در اثر اکسایش نبوده و لذا برگشت پذیر می باشد و پلیمر مربوطه خواص اولیه اش را کم و بیش حفظ کرده است. در صورتی که در مورد پلی یورتان های تهیه شده از پلی اترها، تجزیه سریع و برگشت ناپذیر آنها در هوا (در نیتروژن چنین نخواهد بود) نشان دهنده گسیختگی زنجیر و ماهیت اکسیدشوندگی این پلیمرها است.

در مورد یوتان هایی که پلی ال تشکیل دهنده آنها پلی اتر است، گروهی که با اکسید پروپیلن تهیه می شوند در مقایسه با آنهایی که با اکسید پلی اتیلن و یا اکسید1و4- بوتیلن ساخته می شوند سریع تر و آسان تر مورد حمله اکسیژن قرا می گیرد و اکسید می شوند. مطالعات رهایی از تنش الاستومرهای دارای پیوندهای عرضی در محیط هوا نیز نشان دهنده مقاومت حرارتی بهتر استریورتان ها نسبت به اتریورتان هاست. بنابراین در مواردی که پایداری بهتری در مقابل اکسایش حرارتی مورد نیاز است تحقیقاً پلی استر یورتان ها انتخاب می شوند.

اثر پیوند عرضی

ایجاد پیوندهای عرضی در الاستومرهای یورتان، با بکارگیری مواد اولیه دارای ظرفیت بیشتر از 2 و استفاده از دی ایزوسیانات اضافی امکان پذیر است. افزایش پیوندهای عرضی در زنجیر الاستومرهای پی یورتان، همانند بسیاری از پلیمرها، باعث افزایش پایداری حرارتی می گردد، زیرا برای تجزیه کامل پلیمر، باید پیوندهای شیمیایی بیشتری شکسته شوند و لذا پلیمر پایدارتر خواهد ماند. به هر حال تکنیک ایجد پیوندهای عرضی به منظور بالا بردن خواص پایداری حرارتی الاستومرها محدودیت انجام دارد، چون بر دیگر خواص مطلوب مورد نظر الاستومرها، مثل کشسانی، کنش تا پارگی غیره اثر منفی می گذارد. پیوندهای عرضی مختلف مؤثر بر پایداری حرارتی که در الاستومرهای یورتان با بکارگیری ایزوسیانات اضافی به وجود می آیند شامل: آلوفانات ها، بی اوره ها و ایزوسیانورات ها هستند که در بین آنها، ایزوسیانورات ها باعث ایجاد بیشترین پایداری حرارتی در پلی یورتان‌ها می شوند. آلوفانات ها و بی اوره ها در دماهای 170-160 درجه به طور کامل تجزیه می شوند ولی ایزوسیانورات ها در دماهای بالاتر از مقادیر ذکر شده پایدارند.

اثر پیوند عرضی ایزوسیانورات

پیوند عرضی ایزوسیانورات علاوه بر افزودن سختی پلیمر دارای ساختاری مقاوم در مقابل گرما بوده و دمای تجزیه آن بالاست، تری مر شدن ایزوسیانات جهت تشکی ایزوسیانورات اولین بار توسط هوفمن گزارش شد. وی تری فنیل ایزوسیانورات را با بکار بردن فنیل ایزوسیانات در مجاورت کاتالیزور تری اتیل فسفین سنتز کرد.

تولید و ایجاد ساختار ایزوسیانورات در پلی یورتان ها جهت بالا بردن پایداری حرارتی آنها به آسانی امکان پذیر است و مواردی نیز در این زمینه گزارش شده است. بنابراین می توان با جانشین کردن قسمتی از پیوندهای یورتانی با گروه های مقاوم در مقابل حرارت، از جمله ایزوسیانورات، پایداری حرارتی پلی یورتان ها را افزایش داد. نمونه های سخت با دانسیته کم از تری مر شدن پیش پلیمر پلی استر-TDI تهیه شده اند که خواص خود را تا دمای 23 به خوبی حفظ می کنند.

چسب های پلی ایزوسیانورات با تری مر شدن پیش پلی مر ایزوسیانات در حضور کاتالیزور آلی فلزی تهیه شده اند که استحکام و چسبندی آنها تا 205 (جهت چسباندن قطعات آلومینیوم- آلومینیوم) حفظ می شود.

ساساکی و همکارانش تهیه الاستومرهای پلی یورتان حاوی حلقه های ایزوسیانورات را گزارش کرده اند. سیستم کاتالیزوری مورد استفاده شامل سدیم سیانید در حلال DMF است. سنتز پلی یورتان الاستومرهای مقاوم در مقابل حرارت با ایجاد حلقه های ایزوسیانورات به روش پلیمر شدن بالک و در حضور کاتالیزور آلی فلزی و به کارگیری دی ایزوسیانات سیکلو آلیفاتیک نیز صورت گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که الاستومرها علاوه بر پایداری حرارتی، دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار خوبی نیز هستند.

بررسی سیستم ترمز سالنهای مسافری - از نظر سوپاپهای سه قلو، سوپاپهای اضافی، EB3، تبدیل فشار، MTZ-SH2 (ضد لغزش)

بررسی سیستم ترمز سالنهای مسافری - از نظر سوپاپهای سه قلو، سوپاپهای اضافی، EB3، تبدیل فشار، MTZ-SH2 (ضد لغزش)

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	168 کیلو بایت
تعداد صفحات	38

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل

مقدمه

ترمز یکی از وسائل مهم و حیاتی در وسائط نقلیه ریلی می باشد.

همانطوریکه برای بحرکت درآوردن یک قطار یا هر وسیلة نقلیة ریلی دیگر نیاز به نیروی زیادی می باشد. این نیرو در قطار باید به گونه ای عمل کند تا کوچکترین صدمه ای به وسائط نقلیه وارد نشود یا پیشرفت صنعت ریلی، ترمزها نیز پیشرفت در سطح بالایی داشته اند.

این تحقیق در مورد سیستم ترمز سالنهای مسافری – از نظر سوپاپهای سه قلو، سوپاپهای اضافی، EB₃ ،‌تبدیل فشار، MTZ-SH₂ (ضد لغزش) – می باشد.

گردآورندگان:

حمیدا… شهرکی

محمد احمدی

تعریف ترمز:

ترمز نیروی مقاومی است در خلاف جهت حرکت، که از آن به منظور تقلیل سرعت و یا توقف وسائط نقلیه استفاده می شود.

ترمز در قطار از نوع ترمز هوایی است که بوسیله لکوموتیو به قطار فرستاده می شود. یکی از تجهیزات مهم لکوموتیو که جهت تهویه هوای قطار می باشد کمپرسور نامیده می شود. که در مدلهای مختلف می باشد. در راه آهن جمهوری اسلامی ایران مدل WXO و WBO در لکوموتیوهای GM و مدل کمپرسور لکوموتیوهای WABCD – 3DCL GE و مدل کمپرسور لکوموتیوهای آلستوم موجود در ایران WLNA9CE میباشد.

مخازن اصلی هوا:

در لکوموتیو این هوای فشرده تهیه شده توسط کمپرسور به مخازن اصلی فرستاده می شود و در آنجا ذخیره می شود. این مخازن در لکوموتیوهای مختلف حجم های مختلفی دارند.

در GM بصورت دومخزن به حجم 400 لیتر در طرفین لکوموتیو می باشد. (GT26CW)

در لکوموتیوهای GE نیز دو عدد بوده که یکی داخل موتور خانه زیر پروانه خنک کننده (عقب لکوموتیو ) و حجم حدود 600 لیتر و دیگری زیر شاسی لکوموتیو سمت لکوموتیوران قرار گرفته و دارای حجم 200 لیتر می باشد.

در لکوموتیوهای Alstom بصورت دو عدد مخزن با حجم 400 لیتر در طرفین لکوموتیو زیرشاسی می باشد. این مخزنها دارای شیرهای ورودی و خروجی بوده و جهت تخلیه آب موجود در مدار ترمز برای هر کدام شیر تخلیه بصورت دستی و اتوماتیک در نظر گرفته شده است.

سیستم ذخیره هوا و انتقال به لوله اصلی لکوموتیو و قطار در لکوموتیوها:

در لکوموتیوهای GM هوا پس از رسیدن به فشار نهایی جهت ذخیره به مخزن اصلی شماره یک وارد می شود و پس از آن جهت ذخیره شدن وارد مخزن اصلی شماره 2 می گردد بین مخزن شماره 1 و 2 یک عدد سوپاپ 150 پوندی جهت کنترل هوای کمپرسور در نظر گرفته شده و در ورودی مخزن شماره 2 یک عدد شیر یک طرفه وجود دارد که هوا از مخزن شماره 2 به سوی مخزن شماره یک برگشت داده نمی شود پس از مخزن شماره 2 هوا جهت گرفته شدن آب روغن موجود در آن وارد قطره گیر و پس از آن جهت پایین آمدن نقطه انجماد و جلوگیری از یخ زدن در زمستان از الکل دادن عبور داده می شود و پس از عبور از الکل دان هوای 10 اتمسفری از دو مسیر تغذیه وارد دستگاه منظم کننده و موازنه می گردد و لکوموتیوران برای تنظیم آن از فلکه منظم کننده استفاده می کند و آن را با توجه به عقربه های سفید فشار سنج ها برای 5 اتمسفر تنظیم می کند و مرحله بعدی تنظیم توسط خود منظم کننده بطور خودکار انجام می شود و فشار خروجی منظم کننده 5 اتمسفر خواهد شد و پس از آن وارد مخزن موازنه و همچنین پشت پیستون دستگاه موازنه شده و پس از وارد آمدن فشار به پیستون موازنه سوپاپ ورود دستگاه موازنه باز و هوای 5 اتمسفری به لوله اصلی لکوموتیو و قطار هدایت می گردد و کلیه قسمتها با هوای 5 اتمسفری هواگیری می شود و در صورت بروز نشتی در قطار دستگاه موازنه مقدار آن را جبران می کند. از نظر تولید ذخیرة هوا و انتقال به لوله اصلی قطار لکوموتیوهای GE و ALSTOM تفاوت چندانی با لکوموتیوهای GM ندارد.

آشنایی به سیستمهای ترمز لکوموتیو و تجهیزات آن:

در لکوموتیوهای موجود در راه آهن صرفنظر از ترمزدستی، سه نوع سیستم ترمز از نظر هوایی و برقی وجود دارد.

1- ترمز دینامیک :‌بصورت برقی عمل می کند که جهت متعادل کردن سرعت بکار رفته و نمی‌توان آنرا به عنوان ترمز لکوموتیو یا قطار محاسبه نمود.

2- ترمز سه دنده:

این ترمز با هوای فشرده عمل نموده و به منظور ترمزگیری در لکوموتیوهایی است که به صورت منفرد یا چند واحد بدون قطار حمل می شود و سریعترین راه ترمز نمودن لکوموتیو می باشد که به نام ترمز مستقل معروف است و برخلاف ترمز اتوماتیک با لوله اصلی ارتباط ندارد ولی بطور غیرمستقیم سوپاپ تخلیه آن در ترمزگیری بوسیلة شش دنده وارد عمل می شود تغذیة آن نیز از هوای مخازن اصلی می باشد.

3- ترمز شش دنده یا ترمز قطار:

دستگاههای ترمز کابین راننده که فرمان ترمز از طریق آنها توسط لکوموتیوران صادر می شود در دیزلهای قدیمی نوع SL 6 و در دیزلهای جدید از نوع –L26 می باشد.

در ساختمان شش دنده نوع SL6 دو صفحه دایره شکل صیقلی تعبیه شده که یکی از آنها ثابت و دیگری متحرک و به دسته شیر مربوط می شود این صفحات دارای منافذ متعددی هستند که حالات مختلف شیر را برحسب موقعیت دستة شش دنده و نیز به کمک پیستون موازنه و مخزن موازنه انجام می دهند. حالات مختلف ترمز شش دنده نوع SL6 به شرح زیر می باشد:

حالت اول: هواگیری سریع «این حالت مسدود شده و استفاده نمی شود»

حالت دوم: هواگیری تدریجی یا آزاد کردن ترمز

حالت سوم: مهیا برای حرکت «این حالت را در شیرهای المانی کشش مضاعف می نامند»

حالت چهارم: خنثی یا قطع رابطه

حالت پنجم: ترمز تدریجی

حالت ششم: ترمز سریع

در دستگاه ترمز شش دنده از تعدادی سوپاپ تشکیل شده و دسته ترمز به محوری متصل است که روی آن بادامکهایی قرار دارد و با حرکت دسته شیر این بادامک ها به حرکت درآمده و هر کدام سوپاپ مقابل خود را برحسب وضعیت دسته شش دنده تحریک نموده و شش حالت مختلف زیر حاصل خواهد شد:

حالت اول: هواگیری تدریجی «آزاد کردن»

حالت دوم: ترمز تدریجی «حداقل ترمز»

حالت سوم: ترمز کامل «حداکثر ترمز»

حالت چهارم: لغو ترمز جریمه «قطع رابطه»

حالت پنجم: خنثی «خارج از سرویس»

حالت ششم: ترمز سریع

جهت ارتباط هوای لوله اصلی از دیزل به واگنها از لوله لاستیکی که در کلگی واگنها نصب گردیده استفاده می شود که از طریق ته پنجه به واگن بسته و ثابت می باشد و واگنها از طریق سرپنجه به هم وصل می شوند و در مقابل فشار هوا، سرما، گرما بسیار مقاوم می باشند. در واگنهای اکسپرس از دو نوع لولة هوا استفاده یکی مربوط به ترمز هوا یکی مربوط به هوای دربها که لوله مخصوص دربها با علامت + روی سرپنجه مشخص شده است و در حالت عادی به هیچ وجه اتصال لوله دربها به لوله ترمز امکان پذیر نیست.

شرح سیلندر ترمز:

ورود هوای فشرده شده به داخل سیلندر کورس پیستون را حرکت داده و اهرمها را به کار انداخته و نیرو را از خودکار به چرخها منتقل می کند و در داخل سیلندر دو فنر قرار دارد که یکی در رابطه با ترمز دستی می باشد که زمانیکه توسط ترمز دستی کورس پیستون سیلندر بیرون آمد و زمان باز شدن ترمز دستی این فنر وظیفة دارد کورس را به داخل سیلندر برگدارند و فنر دیگری در رابطه با ترمز هوا می باشد که پس از تخلیه ترمز باید پیستون را به داخل برگرداند.

انواع سوپاپ سه قلوهای موجود در راه آهن

انواع سوپاپ سه قلوها:

1- سوپاپ سه قلوی KE

2- سوپاپ سه قلوی روسی

3- سوپاپ سه قلوی HIK (هیلد براند کنور)

4- سوپاپ سه قلوی وستینگهاوس آمریکایی

5- سوپاپ سه قلوی وستینگهاوس انگلیسی

سوپاپ سه قلو KE :

یکی از جدیدترین و مهمترین نوع سوپاپ سه قلو موجود در راه آهن سوپاپ سه قلو KE میباشد که ساخت کارخانه کشور آلمان غربی بوده و از 246 قطعه فلزی، واشرهای لاستیکی و مقوائی تشکیل گردیده که عمر معمولی آنها شش سال می باشد که پس از پایان این مدت باید کلیه قطعات مذکور تعویض گردد و اخیراً کارخانه سازنده تغییراتی در قطعات داخلی این سوپاپها داده تا عمر قطعات آنها به ده سال افزایش یابد، قسمتهای سه قلو بشرح زیر می باشد.

1- شیر قطع و وصل که ارتباط هوای لوله اصلی سوپاپ سه قلو را برقرار می کند، در زمانیکه بسته باشد واگن بدون ترمز بوده و واگنهائی که دارای سوپاپ KE می باشد جهت تخلیه مخزن R باید شیر قطع و وصل را بسته تا هوای R تخلیه گردد.

2- اطاق A اساسی ترین کار در سوپاپ سه قلو بعهده اطاق A می باشد و نگهدارنده فشار داخل سیلندر بوده و چنانچه کوچکترین فراری هوا در قسمتهای A وجود داشته باشد باعث افت فشار ترمز می گردد.

3- اطاق انتقال، ‌جهت هماهنگی ترمز بین واگن ابتدا و انتها می باشد و فقط در زمان تدریجی مورد استفاده بوده و مقداری از هوای لوله اصلی را به خارج فرستاده تا کلیه قطار یکنواخت عمل ترمز را انجام دهد.

4- شیر باری، مسافری، چون این نوع سوپاپ سه قلو اکثراً در موارد باری و مسافری مورد استفاده قرار می گیرند، بهمین جهت شیر باری، مسافری که با تغییر دسته زمان ترمز واگن مورد نظر بدست می دهد استفاده می شود.

5- رگلاتور، وظیفه رگلاتور تعیین فشار حد نصاب در سیلندر ترمز و در نتیجه هوای سیلندر می باشد.

6- قسمت CV ،‌تبدیل کننده هوای R به CV و هدایت آن به رگلاتور جهت ارتباط هوای R به سیلندر ترمز می باشد.

7- قسمت مرکزی هوای لوله اصلی در این قسمت قرار دارد و با هوای A تعادل سوپاپ سه قلو را برقرار می کند و زمان ترمز با کسر شدن آن باعث باز شدن هوای R به CV میشود.

اتوماتیک:

هر سوپاپ سه قلوئی که هر روی آن کلمه SL باشد، یعنی سوپاپ تخلیه اطاق A آن اتوماتیک بوده و در زمان ترمز با یک ضربه به دو شاخه اطاق A تخلیه شده و در نتیجه ترمز بحالت آزاد برمیگردد.

بعضی از انواع سوپاپهای سه قلو و مشخصات آنها

1- KE_1asL 2- KE_1CSL 3- KEO_asl 4- KEO_csl 5- KE_2csl 6- KE_2cslA

KE : نماینده سوپاپ اصلی کنور – O : سوپاپ رله یا سوپاپ تخلیه ندارد 1: سوپاپ رله دارد.

2- دارای سوپاپهای اضافی ازجمله سوپاپ تبدیل فشار یا سوپاپهای با بار خالی اتوماتیک می باشد.

:a فشار سیلندر ترمز 6/3 اتمسفر و زمان ترمز در حالت باری 40-30 ثانیه می باشد.

:c فشار سیلندر ترمز 8/3 اتمسفر و زمان ترمز در حالت باری 30-18 ثانیه می باشد.

Sl: سوپاپ تخلیه اطاق A بطور اتوماتیک عمل می کند.

مخازن هوا در واگنها:

چون ترمز هوای فشرده انجام می گیرد جهت این کار مخازنی در زیر واگن برای ذخیره نمودن هوا تعبیه گردیده و حجم آن نسبت به فشار ترمز در واگنها متفاوت می باشد. در واگنهائیکه دارای سوپاپ سه قلو HIK (هیلد براند) هستند از دو مخزن B R استفاده می شود و حجم آن باید متناسب با سوپاپ سه قلو و سیلندر ترمز باشد. در واگنهائیکه دارای سوپاپ سه قلو KE می باشند فقط از یک مخزن R استفاده می شود و حجم مخزن R باید با سیلندر ترمز هماهنگ باشد و سوپاپ سه قلو از نظر هماهنگی نقشی ندارد.

اهرم بندی ترمز:

نیروی حاصل از سیلندر ترمز بوسیله اهرمهای تخت که در طرفین سیلندر ترمز و بطور افقی قرار گرفته است افزایش یافته و بوسیله اهرمهای کشش و خودکار به اهرم بندی بوژی منتقل میشود و اصولاً اهرمها وظایف ذیل را بعهده دارند:

1- ازدیاد نیرو

2- انتقال نیرو

3- تقسیم نیرو

4- تغییر جهت نیرو

اهرمهای عمودی سه سوراخه که بوسیله آویزهای کج روی شاسی مستقر شده است نیروی ترمز را به میله مثلث ها منتقل می نمایند و میله مثلثها این نیرو را بطور مساوی روی چرخها تقسیم می نمایند و انتقال این نیرو بطرف دیگر چرخ از طریق اهرمهای شترگلو یا میله های رابط انجام می شود. اهرم مستطیل شکل دیگری بنام سینی وظیفه دارد نیروی ترمز را به میله مثلثهای چرخ دیگر بوژی منتقل نماید، توضیح اینکه میله مثلثها بوسیله آویز به شاسی بوژی متصل شده و بازدیدکنندگان توجه داشته باشند که سائیدگی بوشها یا والیکهای مربوط به این آویزها و یا نداشتن اشپیل مناسب احتمالاً موجب خارج شدن آنها از محل خود و سقوط میلث مثلث و در نهایت خروج واگن از خط خواهد شد.

کلیه قطعات و اهرمهای ارتباطی بطور مفصلی به یکدیگر متصل شده و در هر مفصل از والیک، پولک، واشر و اشپیل استفاده شده است و همیشه باید بین والیک و سوراخ میله و اهرمها گریسکاری گردد. این عمل باعث کم شدن مقاومتها گردیده و در نتیجه نیروی مؤثر ترمز تا حداکثر میزان پیش بینی شده افزایش خواهد یافت.

خودکار ترمز:

برای ثابت نگه داشتن نیروی ترمز و همچنین ثابت نگه داشتن فاصله کفش و چرخ توسط منظم کننده A بکار می رود. دارای دو نوع می باشد که در ایران مورد استفاده قرار می گیرد.

نوع DA که قدیمیتر و کمتر مورد استفاده قرار می گیرد و نوع DRV که پیشرفته و بیشتر استفاده می شود در نوع DA برای تنظیم با کولیس و صفحه کولیس تنظیم می شود و DRV تنظیم آن بصورت خودکار می باشد.

بررسی میز هیدرولیکی و کاربرد آن

بررسی میز هیدرولیکی و کاربرد آن

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2.475 مگا بایت
تعداد صفحات	88

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول : آشنایی با میز هیدرولیکی....... 3

فصل دوم : جریان عبوری از ونتوری متر..... 9

فصل سوم : جریان عبوری از اوریفیس........ 17

فصل چهارم: برخورد جت.................... 24

فصل پنجم : وسایل اندازه گیری شدت جریان.. 31

فصل ششم : جریان عبوری از سرریزها........ 45

فصل هفتم : افت انرژی در شبکه ها......... 53

فصل هشتم : جریان های گردابی (ورتکس)..... 68

فصل نهم : آزمایش مرکز فشار.............. 82

جزوه حاضر جهت استفاده دانشجویان رشته های مهندسی عمران و مکانیک تهیه شده است در این جزوه 8 آزمایش مهم که در اکثر دانشگاهها تدریس می شود بیان گردیده است و هر آزمایش در یک فصل جداگانه آمده است در این مجموعه ضمن آشنا ساختن دانشجویان با دستگاه مورد آزمایش و روش انجام آزمایش ، بصورت خلاصه در مورد تئوری مربوط به آزمایشات توضیحاتی ارائه شده است هم چنین ضمن بیان اهداف آزمایش ، موارد ارائه نتایج که به صورت جداول یا نمودارها است و می بایست توسط دانشجویان تکمیل شود ذکر گردیده است.

بطور کلی جهت فراگیری و درک عمیق از موضوعات پیچیده علمی ، نمی توان فقط از طریق مطالعه و با شنیدن مطالب به این هدف رسید بلکه می بایست با انجام آزمایشات و از روش های تجربی ، پدیده های مختلف را مشاهده و مورد تجزیه و تحلیل قرار داد دانشجویان با انجام آزمایشات ، ضمن آشنا شدن با وسایل مختلف و روشهای مختلف اندازه گیری با تجزیه و تحلیل داده ها و یافته های آزمایشگاهی ، به شناخت و درک عمیق مطالب خواهند رسید.

توصیه می شود دانشجویان قبل از انجام هر آزمایش ، ضمن مطالعه مطالب مربوط به آن آزمایش و اندیشیدن به مطالب تئوری آن ، در حین آزمایش با قسمتها و جزئیات مختلف دستگاه و همچنین روش انجام آزمایشات آشنا گردند.

پس از انجام آزمایشات ضمن درج داده ها و یافته های آزمایشگاهی در جداول ، با انجام محاسبات لازم و با ارائه نمودارها و رسم منحنی ها به شرح و بسط مشاهدات پرداخته و با روشهای مختلف محاسباتی به تجزیه و تحلیل نتایج و بدست آوردن روابط اقدام نمود پس از این مرحله با تنظیم گزارش آزمایشگاهی و با رعایت روشهای صحیح و استاندارد نتایج کار را ارائه نمود .

فصل اول :

آشنایی با میز هیدرولیکی

اجزاء تشکیل دهنده میز هیدرولیکی

هدف از طرح میز هیدرولیکی ، فراهم نمودن وسیله ای برای انجام یک سری آزمایشات ساده در مکانیک سیالات و هیدرولیک می باشد شکل (1) تصویری از یک میز هیدرولیکی را نشان می دهد.

در شکل (2) دیاگرام قسمت داخلی یک میز هیدرولیکی نمایش داده شده است طبق این شکل یک پمپ کوچک سانتریفوژ ، آب را از منبع S که در قسمت پایینی میز هیدرولیکی قرار گرفته است پمپ نموده و از طریق شیر V به دستگاههای مورد آزمایش منتقل می کند.

در این میز هیدرولیکی یک تانک وزنی W قرار دارد که این تانک به منظور اندازه گیری وزن آبی که از دستگاه مورد آزمایش عبور نموده است و از طریق لوله کوتاه D که از قسمت F به تانک وزنی منتهی می شود بکار می رود تانک وزنی W به یک طرف اهرمی متصل است که در طرف دیگر آن آویزی قرار دارد و می توان وزنه هایی را که وزن هر کدام دو کیلوگرم می باشد بر روی آویز قرار دارد نسبت فاصله تانک وزنی تا محل تکیه گاه این اهرم به فاصله تکیه گاه تا محل اتصال آویز برابر نسبت یک به سه است در کف تانک وزنی W یک شیر خروجی B قرار دارد و بسته به موقعیت اهرم باز یا بسته می باشد.

بر روی محفظه این میز هیدرولیکی ، صفحه ای به عنوان درپوش قرار می گیرد که هر زمان لازم باشد می توان با برداشتن این درپوش ، پمپ و دیگر وسایل موجود در داخل میز هیدرولیکی را مورد بررسی و بازدید قرار داد با توجه به بلند بودن لبه های اطراف این صفحه در صورتی که دستگاه دارای نشت باشد آب جمع آوری شده بر روی آن از طریق سوراخی وارد منبع S می شود دستگاه های مورد آزمایش بر روی صفحه میز هیدرولیکی قرار می گیرد لوله ای لاستیکی از پمپ به دستگاه متصل می گردد که معمولاً یک شیر هم به منظور تنظیم مقدار دبی دستگاه بین پمپ و دستگاه قرار دارد در قسمت خروجی دستگاه هم یک لوله پلاستیکی قرار دارد که آب را از دستگاه پس از عبور از یک شیر کنترل ، جهت اندازه گیری دبی به تانک وزنی منتقل می کند بعد از اینکه مقدار دبی مناسب برای دستگاه تنظیم گردید میزان آن به روش زیر اندازه گیری می شود.

اندازه گیری دبی توسط میز هیدرولیکی

زمانی که انتهای بیرونی اهرم میز هیدرولیکی توسط تیغه نگهدارنده بالا نگه داشته شده است شیرخروجی تانک وزنی باز می باشد و آبی در آن انباشته نمی شود با رها ساختن اهرم بوسیله کنار زدن تیغه نگهدارنده وزن آویز باعث می شود تا انتهای بیرونی اهرم به طرف پایین حرکت کند و در این لحظه شیر خروجی تانک وزنی بسته می شود و آب در تانک وزنی جمع آوری می شود.

پس از چند لحظه اهرم به حالت تعادل می رسد (وضعیت تعادل اهرم وقتی است که میله اهرم با زیر تیغه نگهدارنده تماس می یابد که در این لحظه اهرم به حالت افقی قرار می گیرد ) از این لحظه می توان مقدار آبی که در تانک پس از این لحظه وارد می شود را اندازه گیری نمود بنابراین بلافاصله پس از تعادل اهرم ، کرنومتر را راه اندازی می کنیم وبسته به میزان دبی ، چند وزنه دو کیلوگرمی را بر روی آویز اهرم قرار می دهیم و به محض اینکه اهرم دوباره به حالت تعادل رسید کرنومتر را متوقف کرده و زمان نشان داده شده را یادداشت می کنیم برای حصول دقت مطلوب حتی المقدور ، تعداد وزنه ها را چنان انتخاب کنید که زمان جمع شدن آب کمتر از 60 ثانیه نباشد بعد از اینکه مدت زمان جمع شدن مقدار معینی آب مشخص شد می توان مقدار دبی را محاسبه نمود با توجه به اینکه نسبت طولی میله اهرم از محل اتصال تانک وزنی تا محل تکیه گاه به فاصله آویز اهرم با تکیه گاه مساوی یک به سه است بنابراین هر کدام از وزنه های دو کیلوگرمی معادل شش کیلوگرم آب جمع آوری شده داخل تانک می باشد.

اکنون با تقسیم جرم آب جمع آوری شده بر زمان جمع آوری آن ، میزان دبی جرمی و از روی آن مقدار دبی حجمی (دبی ) را محاسبه می کنیم :

دبی جرمی تعداد وزنه های دو کیلوگرمی روی آویز = n

دبی حجمی = جرم مخصوص سیال/ دبی جرمی

t = زمانی را که کرنومتر نشان می دهد.

موارد زیر جهت عملکرد صحیح و دقیق میز هیدرولیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد:

1- قبل از روشن نمودن پمپ باید مطمئن شد که منبع S تا ارتفاع تقریبی mm 320 از آب پر بوده و شیر فلکه پمپ هم بسته باشد.

2- در صورت وجود هر گونه نشت و با چکانده شدن قطره آب بر روی موتور الکتریکی و یا استارتر ، دستگاه را از برق قطع کرده و تا اطمینان کامل از رفع عیب ، دستگاه را به برق متصل ننمائید نشت آب بر روی صفحه میز هیدرولیکی در صورتیکه مقدار آن کم باشد با توجه به اینکه آب به منبع بر می گردد خیلی حائر اهمیت نیست .

3- در صورتیکه دستگاه تحت فشار کامل باشد و در صورت نیاز ، محل اتصال لوله های پلاستیکی به لوله های فلزی دستگاه را با بست ، محکم ببندید.

4- در تمامی مواقع به جز زمانهایی که مقدار آب اندازه گیری می شود با بالا نگهداشتن انتهای هرم توسط تیغه نگهدارنده ، شیر تانک وزنی را باز نگه دارید البته اگر تانک وزنی پر و سرریز شود با توجه به اینکه آب به منبع S بر می گردد زیاد اشکالی ندارد.

5- در پایان عملیات اندازه گیری دبی برای جلوگیری از وارد آمدن ضربه به دستگاه انتهای بیرونی اهرم را با دست نگاه داشته و به پائین فشار دهید سپس تیغه نگهدارنده را آزاد نموده و انتهای اهرم را به آرامی به بالا هدایت کنید و سپس وزنه ها را از روی آویز بردارید .

6- پس از اتمام آزمایش شیرهای فلکه را بسته و پس از آن پمپ را خاموش می کنیم.

فصل دوم :

جریان عبوری از ونتوری متر

مقدمه

(ونتوری متر وسیله ایست که برای اندازه گیری شدت جریان در لوله ها مورد استفاده قرار می گیرد)

جریان سیال از طریق یک لوله همگرا به مقطعی از لوله که سطح مقطع آن کمتر از سطح مقطع لوله اصلی است هدایت می شود که این کاهش سطح مقطع در گلوگاه باعث افزایش سرعت در آن مقطع خواهد شد بنابر معادله برنولی ، افزایش سرعت در مقطعی از لوله با دبی ثابت باعث کاهش فشار در آن مقطع می شود و چون میزان سرعت و فشا رهر دو به مقدار جریان بستگی دارد بنابراین می توان با اندازه گیری تغییرات فشار در دو مقطع مختلف از لوله ونتوری ، میزان شدت جریان را محاسبه نمود.

هدف از انجام این آزمایش مقایسه جریان عبوری محاسبه شده با کمک دستگاه ونتوری متر با میزان جریان واقعی بدست آمده با استفاده از تانک وزنی میزهیدرولیکی و تعیین ضریب تخلیه (C) جهت این مقایسه می باشد همچنین با کمک دستگاه ونتوری متر که در شکل (1) نشان داده شده می توان توزیع فشار در طول لوله ونتوری را بدست آورده و با توزیع فشار حقیقی (ایده آل ) مقایسه نمود.

شرح دستگاه

همانطور که در شکل (1) نشان داده است دستگاه ونتوری متر تشکیل شده است از یک لوله همگرا- واگرا که آب از قسمت چپ وارد دستگاه شده و پس از گذشتن از قسمت همگرا و عبور از گلوگاه ونتوری وارد قسمت واگرا شده و سپس با عبور از شیر کنترل به تانک وزنی میز هیدرولیکی جهت اندازه گیری دبی واقعی هدایت می شود در طول لوله ونتوری 11 لوله پیزومتر جهت اندازه گیری فشار در مقاطع مختلف نصب شده است دو پیزومتری که یکی در ابتدای لوله ونتوری و دیگری در گلوگاه ونتوری نصب شده است جهت محاسبه میزان دبی عبوری مورد استفاده قرار می گیرد و پیزومترهای دیگر برای مقاصد آزمایشی و مطالعه تغییرات فشار در طول لوله ونتوری نصب شده است تمامی پیزومترها توسط لوله های مانومتری شفاف به یک محفظه هوای متراکم متصل شده و مجموعه ، روی یک تابلو مدرج شده نصب شده است در ضمن قطر لوله در مقاطع مختلف ونتوری در محل اتصال پیزومترها در جدول (1) مشخص گردیده است .

تئوری آزمایش

لوله ونتوری مطابق شکل (2) را در نظر می گیریم که جریان دائم یک سیال تراکم ناپذیر در آن برقرار است .

پیزومترهای (1) و (2) به ترتیب در ابتدا و در گلوگاه ونتوری نصب شده اند و پیزومترهای (n) در مقاطعی دلخواه ونتوری قرار گرفته اند تمامی لوله های پیزومتر به یک محفظه هوا متصل هستند که دارای فشار P می باشد بنابراین با توجه به ارتفاع سیال در لوله متصل به پیزومتر مقطع دلخواه (n) فشار در این مقطع برابر با خواهد بود به موجب معادله برنولی در سیستمی مانند لوله ونتوری مذکور که از افت انرژی در طول لوله صرفنظر شده است در هر مقطع دلخواه (n) از این لوله مقدار عبارتبرابر با مقداری ثابت است و در نتیجه برای مقاطع (1) ،(2) و (n) می توان نوشت :

(1)

در رابطه بالا می باشد.

همچنین با توجه به معادله پیوستگی خواهیم داشت :

(2)

که در معادلات فوق V معرف سرعت جریان و a معرف سطح مقطع می باشد.

با استفاده از معادلات (1) و (2) سرعت در گلوگاه ونتوری از رابطه زیر محاسبه می گردد :

و در نتیجه مقدار شدت جریان را می توان از رابطه زیر محاسبه نمود.

(3)

علت اینکه از دو مقطع (1) و (2) جهت محاسبه شدت جریان استفاده شده است این موضوع می باشد که جریان در لوله ونتوری بین این دو مقطع در جهت جریان همگراست و آزمایشات نشان می دهد که افت انرژی در طول لوله های همگرا ، ناچیز و قابل صرفنظر می باشد اما همین میزان ناچیز افت ، مقدار اندکی تفاوت در دبی محاسبه شده در مقایسه با دبی واقعی می گذارد که با ضریب C که از آزمایش بدست می آید می توان آنرا تصحیح نمود این ضریب را ضریب تخلیه ونتوری گویند که با بکار بردن این ضریب ، دبی واقعی چنین بدست می آید:

(4)

مقدار ضریب C برای شدت جریانهای مختلف متفاوت است و معمولاً بین 92/0 تا 99/0 متغیر می باشد.

با صرف نظر از افت انرژی در طول لوله ونتوری و در نتیجه استفاده از رابطه (1) حاصل از معادله برنولی ، اختلاف هد فشار بین دو مقطع (n) و (1) چنین بدست خواهد آمد :

جهت انجام محاسبات و همچنین مقایسه نتایج حاصل از آزمایش با تئوری می توان مقدار را در رابطه فوق بصورت بخشی از هد سرعت در گلوگاه نوشت:

با استفاده از معادله پیوستگی (رابطه 2) و جایگزین نمودن سطح مقطع ها به جای نسبت سرعت ها در رابطه فوق به رابطه زیر خواهیم رسید :

(5)

روش آزمایش

ابتدا دستگاه را برای انجام آزمایش چنین تنظیم می کنیم :

با روشن کردن پمپ ، شیرهای کنترل و پمپ را کاملاً باز کرده و اجازه می دهیم که مدت کوتاهی ، آب در ونتوری متر جریان داشته باشد تا حبابهای هوا از دستگاه خارج شود اکنون شیر کنترل را به تدریج می بندیم این کار باعث افزایش فشار و بالا رفتن سطح آب در لوله های مانومتریک متصل به پیزومتر ها خواهد شد و هوای داخل محفظه فوقانی مانومترها متراکم شده و سطح آب در لوله های مانومتر در یک تراز افقی قرار می گیرند در این لحظه شیر پمپ را به تدریج بسته و سپس بوسیله پیچهای پایه ، دستگاه را در حالت افقی تراز می کنیم بدینگونه که تمامی قسمتهای تابلوی مدرج یک ارتفاع را برای سطح آب داخل مانومترها نشان دهند.

پس از حصول اطمینان از تراز بودن دستگاه انجام آزمایشات آغاز می گردد بهتراست آزمایشات را با دبی ماکزیمم شروع نمود ماکزیمم دبی زمانی حاصل می شود که مقدار بیشترین مقدار باشد برای این منظور می توان با باز نمودن تدریجی شیرهای پمپ و کنترل ، ارتفاع را در ماکزیمم و ارتفاع را در پایین ترین قسمت خط کش مدرج تنظیم نمود باز نمودن هم زمان شیرها باعث افزایش دبی و همچنین افزایش اختلاف و می شود باز نمودن شیر پمپ باعث بالا آمدن ارتفاع آب در لوله های پیزومتر و باز نمودن شیر کنترل باعث پایین رفتن سطح آب در لوله های پیزومتر می شود در صورت پیش آمدن هر نوع مشکلی برای ایجاد دبی ماکزیمم می توان با وارد کردن هوا به کمک پمپ هوا یا خارج نمودن هوا از قسمت بالای دستگاه به این منظور رسید.

آزمایش را برای 8 الی 10 دبی مختلف انجام داده و علاوه بر وزن نمودن آب توسط تانک وزنی ، ارتفاع آب در لوله های پیزومتر در طول لوله ونتوری یادداشت می گردد.

منحنی های زیر را برای این آزمایش رسم نمائید :

1- تغییرات نسبت به Q

2- تغییرات C نسبت به Q

3- توزیع فشار تئوریک و آزمایش در طول لوله ونتوری برای دو دبی آزمایش .

بررسی وظایف روانکار و انواع آن

بررسی وظایف روانکار و انواع آن

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	100 کیلو بایت
تعداد صفحات	70

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل

1-1 وظایف روانکار⁽¹⁾ و انواع آن

هر گاه بین دو سطح در تماس ، حرکت نسبی رخ دهد مقاومتی در برابر حرکت ایجاد خواهد شد این مقاومت نیروی اصطکاکی یا به بیان ساده تر اصطکاک نامیده می شود در صورت بروز این حالت مطلوب آن است که از اصطحکاک بکاهیم آن را کنترل یا اصلاح نماییم .

به بیان کلی ، هر فرآیندی را که طی آن اصطکاک بین دوجسم متحرک در تماس کاهش یابد روانکاری می نامند به طور سنتی در این تعریف هیچ ابهامی وجود ندارد کاهش اصطکاک با وارد کردن یک ماده جامد یا مایع به نام روانکار درمحل تماس حاصل می شود به موجب آن ، سطوح دارای حرکت نسبی ، با فیلمی از روانکار از یکدیگر جدا می شوند روانکارها ازانواع نسبتا ً کمی از مواد تشکیل شده اند مانند روغنهای طبیعی یا معدنی ، گرافیت ، دی سولفید مولیبدنیوم⁽²⁾ ، و طلق⁽³⁾ ،رابطه بین مواد و فرآیند روانکاری ، کاملا ً واضح و روشن است .

پیشرفتهای تکنولوژیکی اخیر ، تصویر واضح گذشته را قدری مبهم نموده است کاهش اصطکاک ، در حال حاضر به وسیله مایعات ، جامدات ، گازها یا با اصلاح فیزیکی یا شیمیایی خود سطوح ایجاد می شود به اختیار ، اجزای لغزان را می توان از موادی ساخت که برای کاهش اصطکاک طراحی شده اند و روانکار به طور یکنواخت یا غیر یکنواخت در آنها توزیع شده است این سیستمها روانکاری نشده⁽⁴⁾ می نامند که البته این فقط یک اصطلاح است سیستم ممکن است به روشی غیرمعمول روانکاری شده باشد ولی مطمئنا ً روانکاری نشده نیست .

از طرف دیگر روانکاری ممکن است برای اصلاح میزان اصطکاک باشد و نه به طور خاص برای کاهش آن .(مواد مرکب عایق و مخصوص ممکن است از گرافیت یا دی سولفید مولیبدنیوم تشکیل شده باشند درصد این مواد طوری طراحی می شود که بتوان از یکنواختی یا پیوستگی سطوح⁽⁵⁾ اصطکاک اطمینان یافت ) این افزودنیها مشخصا ً روانکار هستند و غیر واقعی خواهد بود اگر ادعا شود که کاربر این مواد عایق ، روانکاری نیست .

این مقدمه ارائه شده تا یک آمادگی ذهنی را در مورد فرآیندهای روانکاری و انتخاب روانکارها ایجاد کند در عمل ، محدوده وسیعی از سیستمها موجودند که هنوز با روغنها یا گریسهای⁽⁶⁾ مرسوم یا با جامدات نسبتا ً قدیمی و غیر مرسوم روانکاری می شوند ولی وقتی به علت برخی ویژگیهای سیستم ، استفاده از روانکارهای ساده ، مشکل باشد یا رضایت بخش نباشد ، باید از روانکارهای ترکیبی استفاده کرد علاوه بر کاربرد اولیه که عبارت است از کنترل یا کاهش اصطکاک ، روانکارها برای کاهش ساییدگی⁽⁷⁾ یا احتمالا ً کاهش حرارت یا خوردگی ⁽⁸⁾ نیز بکار می روند .

در محدوده های وسیع ، مهمترین نوع روانکارها ، مایعات (روغنها) و شبه مایعات (گریسها) هستند از حدود سال 1950 روز به روز بر اهمیت روانکارهای جامد افزوده شده است بویژه در آن شرایط محیطی که کار برای روغنها و گریسها سخت است گازها نیز در موارد مشابهی مثل مایعات کاربرد دارند اما همانطور که در ادامه خواهد آمد لزجت پایین گازها طراحی و ساخت یاتاقانها را مشکل می سازد .

2-1 انتخاب نوع روانکار

اولین اصل مفید در انتخاب طریقه روانکاری انتخاب ساده ترین روشی است که با رضایت کامل کار کند در بسیاری از موارد این موضوع ، شامل وارد کردن مقدار کمی روغن یا گریس در داخل قطعه های مونتاژ شده می باشد بیشتر این روانکارها نه تعویض می شوند ونه سرریز .

برای نمونه می توان از قفلهای در ، لولاها⁽⁹⁾ ، شیشه بالابر اتومبیل ، فیلم پیچ⁽¹⁰⁾ ، ساعتهای دیواری و انواع ساعتهای مچی نام برد .

این سیستم ساده وقتی بارگذاریها یا سرعتها بالا باشد یا طول مدت کار زیاد و پیوسته باشد دیگر رضایت بخش نیست بنابراین لازم است انتخاب روانکار با دقت صورت گیرد یک سیستم پرکردن مجدد⁽¹¹⁾ بکار گرفته شود د وعامل اصلی در انتخاب نوع روانکار عبارتند از سرعت و بار در سرعت بالا انتظار داریم میزان گرمای ناشی از اصطکاک زیاد باشد و در نتیجه ، روانکارهای با لزجت پایین ، اصطکاک لزجی کمتر و انتقال حرارت بهتری را موجب می شوند در بارگذاری زیاد ، روانکارهای با لزجت پایین از محل تماس بیرون رانده می شوند این وضعیت در شکل (1-1) خلاصه شده است .

ارائه راهنمایی دقیق در مورد محدودیتهای بار و سرعت برای انواع مختلف روانکارها مشکل است زیرا تأثیرات شکل ، محیط و تغییرات در هر نوع روانکار ، قابل ملاحظه است شکل (2-1) تا حدی این محدودیتهای تقریبی را مشخص می سازد .

برخی از ویژگی های دیگر یک سیستم نیز گاهی انتخاب نوع روانکار را محدود می سازد برای مثال در ساعتها یا مکانیزمهای ابزار دقیق ، هر روانکاری ، تاب تحمل سرعت و بار را ندارد ولی به دلیل نیاز به اصطکاک کم ، روش معمول انتخاب روغنی با لزجت بسیار کم می باشد برای چرخدنده های باز ، سیم بکسلها یا زنجیرها ، مسأله اصلی ، جلوگیری از خروج روانکار از محل تماس قطعه های متحرک است و استفاده از یک روغن چسبناک قیر مانند⁽¹²⁾ یا گریسی با خواص چسبندگی ویژه ضرورت دارد .

در یک سیستم ، ممکن است شکل سیستم انتخاب نوع روانکار را محدود سازد بدین ترتیب مثلا ً یک یاتاقان غلتشی آب بندی نشده ^{(13 )} باید با گریس روانکاری شود چرا که روغن در درون یاتاقان باقی نخواهد ماند در جایی که نیازمندی روانکاری است یا مسأله اهمیت خاصی دارد لازم است ابتدا نوع روانکار را برگزینیم و سپس یک سیستم مناسب برای آن روانکار طراحی نماییم یکی از اشتباهاتی که بسیار گران تمام می شود حتی در تکنولوژیهای پیشرفته ای مانند مهندسی هوا – فضا این است که سیستمی طراحی و ساخته می شود ولی قابلیت روانکاری ندارد .

3-1 اصول و نیازمندیهای روانکارهای مایع

مهمترین ویژگی یک روانکار مایع ، لزجت آن است شکل (3-1) نشان می دهد که چگونه لزجت یک روانکار ، طبیعت و کیفیت روانکاری را تحت تأثیر قرار می دهد این شکل را معمولا ً منحنی استریبک ⁽¹⁴⁾ می نامند اگر چه تردیدهایی در مورد استفاده استریبک از منحنی به همین شکل وجود دارد .

پارامتر N/Pرا به عنوان عدد سامرفیلد می شناسند که در آن : لزجت روانکار ، N سرعت نسبی بین قطعه های یاتاقان و P فشار متوسطی یا بار خاصی است که باید توسط یاتاقان تحمل شود از میان این سه پارامتر فقط لزجت ، خاصیت مربوطه به روانکار است و اگر N و P ثابت نگه داشته شوند شکل ، مستقیما ، بیانگر رابطه بین ضریف اصطحکاک و لزجت روانکار می باشد .

منحنی مورد بحث را اصولا ً می توان به سه بخش تقسیم کرد در ناحیه 3 سطوح یاتاقان به وسیله فیلم ضخیمی از روانکار مایع ، کاملا ً از یکدیگر جدا شده اند بنابراین، ناحیه فیلم ضخیم یا روانکاری هیدرودینامیکی نامیده می شود و اصطکاک ، کاملا ً اصطکاک لزجی ناشی از برش مکانیکی فیلم مایع است در این حالت هیچ تماس مستقیمی بین سطوح در حال کار وجود ندارد ودر نتیجه هیچ ساییدگی هم بوجود نمی آید .

با کاهش لزجت در ناحیه 3 ، ضخامت فیلم مایع نیز کاهش می یابد تا در نقطه C که این ضخامت فقط برای اطمینان از جدایش کامل سطوح کافی است کاهش بیشتر در لزجت و بنابراین در ضخامت فیلم ، تماسهای اتفاقی بین زبریهای سطوح یاتاقان را به دنبال دارد اصطکاک نسبتا ً زیاد در تماسهای زبر⁽¹⁵⁾ ، کاهش پیوسته اصطحکاک لزجی را جبران می کند ، بطوری که اصطکاک در نقطه B ، کاملا ً با اصطکاک در نقطه C برابر است .

نقطه C ، نقطه ایده آل برای روانکاری است که تقریبا ً کمترین اصطکاک را بدون ساییدگی ایجاد می کند درعمل ، هدف طراحی ، در مجاورت سمت راست نقطه C می باشد تا یک محدوده مطمئن ایجاد شود .

با کاهش بیشتر لزجت از نقطه B افزایش متناسب بار حمل شده به وسیله تماسهای زبر و افزایش سریع اصطکاک تا نقطه A را شاهد خواهیم بود در این نقطه ، تمام بار یاتاقان بوسیله تماسهای زبرتحمل می شود و کاهش بیشتر در لزجت فقط تأثیر کمی بر اصطکاک دارد .

ناحیه 1، قسمت چپ نقطه A ، ناحیه روانکاری مرزی می باشد در این ناحیه خواص فیزیکی و شیمیایی روانکار علاوه بر لزجت حجمی ⁽¹⁶⁾ آن ، وظیفه کنترل کیفیت روانکاری را نیز بر عهده دارند این خواص در بخش (5-1) شرح داده شده اند .

ناحیه 2، بین نقاط A و B ، ناحیه روانکاری مرکب است که در آن بار بطور مشترک هم توسط فیلم روانکار مایع و هم توسط زبریهای یاتاقان تحمل می شود نسبت بار حمل شده بوسیله تماس زبریها ، از 100 درصد در نقطه A تا صفر درصد در نقطه C کاهش می یابد .

شکل (3-1) مربوط به یک یاتاقان لغزشی است که در آن N معمولا ً دور است سایر شکلهای یاتاقان که در آنها برخی صورتهای فیلم روغن هیدرودینامیک بوجود می آید نیز به طریق مشابه قابل توصیف می باشند .

رابطه بین لزجت و ضخامت فیلم روغن ، بوسیله معادله رینولدز داده شده که می توان آن را مطابق رابطه زیر نوشت :

که در آن :

h = ضخامت فیلم روانکار

P = فشار

x z = مختصات

V U = سرعت در راستاهای z x

اطلاعات تکمیلی در مورد تأثیر لزجت روانکار بر یاتاقان لغزشی ساده ⁽¹⁷⁾ در بخش 4 خواهد آمد .

در سیستم های با روانکاری غیریکنواخت ⁽¹⁸⁾ مثل یاتاقانهای غلتشی و چرخدنده ها رابطه بین لزجت روانکار و ضخامت فیلم با دو اثر تکمیل می شود :

1- تغییر شکل کشسان سطوح دیگر

2- افزایش لزجت روانکار در نتیجه فشار بالا .بنابراین رژیم روانکاری ، تحت نام الاستوهیدرودینامیک ⁽¹⁹⁾ شناخته می شود و با معادلات مختلف ریاضی می توان آن را بیان نمود .

یک معادله متداول برای رولربیرینگها ^{(20 )} معادله " داوسون هینگسون " است :

که در آن

= لزجت روغن در ناحیه ورودی

R = شعاع موثر

a = ضریب فشار لزجت

در ایجا U سرعت ، p پارامتر بار و E پارامتر ماده بر مبنای مدول و نسبت پواسون می باشند برای بلبرینگها ⁽²¹⁾ رابطه معادل " آرچارد و کوکینگ ^{(22 )} می باشد :

برای چنین سیستمهای غیریکنواختی ، نموداری مشابه با شکل (3-1) ارائه شده که در آن ناحیه 2 بیانگر روانکای الاستوهیدرودینامیک است یافتن سیستم خاصی که رابطه در آن بطور دقیق بکار رود کار دشواری است اما یک مطلب مهم این است که ضخامت فیلم روانکار و اصطکاک در روانکاری الاستوهیدرودینامیک ، فاصله بین روانکاری هیدرودینامیک با فیلم ضخیم و روانکاری مرزی را پر می کند .

نمونه ای از روانکاری میکروالاستوهیدرودینامیک ^{(23 )} به عنوان مکانیزمی برای روانکاری زبر⁽²⁴⁾ تحت شرایط مرزی پیشنهاد شده است ( بخش (5-1) را ببینید ) اگر این پیشنهاد معتبر باشد فرآیند احتمالا ً د رناحیه روانکاری مرکب ^{(25 )} انجام می شود .

در جایی که روانکاری فیلم کامل سیال ^{(26 )} نیاز است ولی لزجت ، بار ، سرعت و شکل برای ایجاد جدایی هیدرودینامیکی فیلم کامل سیال مناسب نیست روش اعمال فشار خارجی ^{(27 )} می تواند مفید باشد به بیان ساده : وارد کردن سیال پر فشار به درون یاتاقان تا فشار هیدرواستاتیک حاصل ، برای جدایش سطوح درگیر یاتاقان کافی باشد .

یاتاقانهای تحت فشار خارجی ، محدوده سیستمهایی را که فواید جدایی فیلم کامل سیال در آنها قابل دستیابی است را وسعت بخشیده اند و سیالات زیادی را قادر ساخته اند تا با موفقیت تمام ، به عنوان روانکار بکار روند سیالاتی که در شرایطی غیر از این مناسب نبوده اند این سیالات ، شامل سیالات آبی ^{( 28)} و دیگر سیالات کم لزجت می باشند به خاطر داشته باشید که لزجت روانکار که در شکل (3-1) و در معادلات مختلف ضخامت فیلم آمده است لزجتی تحت شرایط مربوط به آن سیستمها و بویژه دما می باشد لزجت تمام سیالات با افزایش دما ، کاهش می یابد این عامل و عوامل دیگر مؤثر بر لزجت در بخش (4-1) بیان شده اند .

لزجت و روانکاری مرزی یک روانکار بطور کامل عملکرد آن روانکار را تعریف می کند اما خواص بسیار دیگری نیز در این مورد مهم اند بیشتر این خواص ، با فساد⁽²⁹⁾ فزاینده روانکار در ارتباطند و در بخش (6-1) بحث خواهند شد .

4-1 لزجت روانکار

لزجت روانکارها به دو صورت تعریف می شود و هر دو تعریف به شکل وسیعی کاربرد دارند .

1-4-1 لزجت دینامیکی 14 لزجت مطلق ^{(30 )}

لزجت دینامیکی یا لزجت مطلق ، عبارت است از : نسبت تنش برشی به نرخ برش ناشی از جریان سیال در سیستم SI لزجت با واحد پاسکال – ثانیه یا نیوتن – ثانیه بر مترمربع اندازه گیری می شود اما در سیستم سانتیمتر ، گرم ، ثانیه ،(cgs) واحد " سانتی پویز " پذیرفته تر می باشد :

1 centipoise (cP) = 10Pa.s = 10N.s/m

سانتی پویز واحد کاربردی لزجت برای محاسباتی است که بر پایه معادلات رینولدز^{(31 )} و معادلات مختلف روانکاری الاستوهیدرودینامیک انجام می شود .

2-4-1 لزجت سینماتیکی ^{(32 )}

لزجت سینماتیکی برابر است با لزجت دینامیکی تقسیم بر چگالی ، در سیستم SI ، واحد آن مترمربع بر ثانیه S/m می باشد اما در سیستم cgs واحد سانتی استوک پذیرفته تر است :

1 cetistoke (cSt) = 1 mm/s

سانتی استوک واحدی است که بیشتر توسط تهیه کنندگان ومصرف کنندگان روانکار بیان می شود .

در عمل ، تفاوت بین لزجتهای سینماتیکی و دینامیکی برای روغنهای روانکاری اهمیت چندانی ندارد زیرا چگالی روغنها در دمای کار بیشتر بین 8/0 و 2/1 می باشد اما برای بعضی روغنهای ترکیبی فلوئوردار با چگالیهای بالا و نیز برای گازها این اختلاف می تواند مهم باشد .

در دمای کار ، لزجتهای بیشتر روغنهای روانکاری بین 10 تا حدود cSt 600 می باشد که بطور متوسط عدد آن حدود cSt 90 می باشد لزجتهای کمتر بیشتر برای یاتاقانها به کار می رود تا برای چرخدنده ها مانند مواقعی که میزان بارها پایین و سرعتها زیادند یا سیستم کاملا ً بسته می باشد برعکس لزجتهای بالاتر برای چرخدنده ها و محلهایی انتخاب می شوند که سرعتها پایین و بارها زیادند یا سیستم ، کاملا ً تمیز است برخی محدوده های متداول لزجت چند نوع روانکار در دمای کار در جدول (1-1) آمده است .

تغییرات لزجت روغن بر حسب دما ، در بعضی سیستمها بسیار با اهمیت است مثل

سیستمی که در آن ، دمای کارکرد در محدوده وسیعی تغییر کند یا با دماهای مرجع بیان شده برای لزجت روغن متفاوت باشد .

روانکار	حدود لزجت (سانتی استوک )
روغنهای ابزار دقیق و ساعتهای دیواری	5-20
روغنهای موتور	10-50
روغنهای رولربرینگ	10-300
روغنهای یاتاق ساده	20-1500
روغنهای چرخدنده با سرعت متوسط	50-150
روغنهای چرخدنده هیپوئید	50-600
روغنهای چرخدنده حلزونی	200-1000

لزجت هر مایع ، با افزایش دما کاهش می یابد اما نرخ کاهش از یک سیال تا سیال دیگر می تواند به طور قابل ملاحظه ای متفاوت باشد شکل (4-1) تغییر لزجت بر حسب دما را برای

جدول (1-1) محدوده لزجت برای موارد معمول مصرف

چند نوع روغن روانکاری نمایش می دهد نمایش ترسیمی از این نوع ، مفیدترین راه برای ارائه این اطلاعات می باشد آنچه بیشتر مرسوم است بیان شاخص لزجت ⁽³³⁾ (VI) می باشد .

شاخص لزجت ، معرف رابطه دما – لزجت برای یک روغن بر روی یک مقیاس اختیاری و در قیاس با دو روغن استاندارد می باشد یکی از این روغنهای استاندارد ، شاخص لزجت صفر دارد که بیانگر سریعترین تغییرات لزجت با دمایی است که معمولا ً برای روغنهای معدنی یافت می شود دومین روغن استاندارد ، شاخص لزجت صد دارد که که مبین کمترین تغییر لزجت با دمایی می باشد که برای روغنهای معدنی بدون افزودنیهای مناسب یافت می شود .

معادله محاسبه شاخص لزجت برای یک نمونه روغن به شکل زیر است :

VI =

که در آن :

U = لزجت روغن نمونه در دمای C40 بر حسب سانتی استوک است .

L = لزجت روغنی با شاخص لزجت صفر در C40 که لزجتش در C100 مشابه لزجت نمونه آزمایشی است و بر حسب سانتی استوک محاسبه می شود .

H = لزجت روغنی با شاخص لزجت 100 در C40 که لزجت آن در C100 مثل لزجت روغن تحت آزمایش است .