X انجام پروژه های نرم افزار های مهندسی مکانیک
کاربرد فنر در خودرو - وبلاگ مهندسی مکانیک
مهندسی مواد, مقالات حرارت و سیالات // ٤:۱۸ ‎ب.ظ - جمعه ۱٩ آذر ۱۳۸٩

کاربرد فنر در خودرو

کاربرد فنر در خودرو
 
 

کاربرد فنر در خودرو :

 

 فنر بندی برای خودروهایی که با شتاب نسبی زیادی حرکت می کنند به دلایل زیر ضروری میباشد

الف: جذب ضربات چرخ که از جاده وارد می شود و کاستن انتقال ان به اتاق و سرنشینان

ب: استهلاک ضربات چرخ ها و جلوگیری از انتقال ان ها به اتصالات و مفصل ها

ج:فشردن دائم چرخ ها به سطح زمین و نتیجه افزایش نیروی کششی چرخ ها محرک

د: تماس چرخ های جلو با سطح جاده و تسلط راننده بر هدایت و کنترل بهتر خودرو

وزن فنر بندی شده : وزن قسمت هایی از خودرو که روی فنرها قرار دارد را گویند

وزن فنر بندی نشده : وزن قسمت هایی از خودرو که زیر فنرها قرار دارد

فنر سخت شونده : فنری که با نیروی کم تغییرات طولی زیادی داشته باشد و با افزایش نیرو تغییرات طولی ان کاهش یابد فنر سخت شونده گویند این فنر
در خودروهای سنگین کاربرد دارد

فنر نرم شونده : فنری که ابتدا در مقابل بار کم دارای تغییرات طولی کم و سپس با افزایش بار دارای تغییرات طولی زیادی باشد فنر نرم شونده گویند

انواع فنر :
الف : فنرهای فولادی : این نوع فنر از فولادهایی با الیاژ منگنز . سیلیسیم . کرم و غیره می باشد فنرهای فولادی به صورت شمشی و مارپیچی و پیچشی در تعلیق خودروها به کار می رود

ب: فنرهای غیر فولادی : فنرهای غیر فولادی به صورت لاستیکی . پنوماتیکی . روغنی و گازی میباشد

فنر


یک خودرو باید در مقابل تغییر مقدار بار وارده و تغییر نقطه ثقل، انعطاف پذیر بوده و توانایی مواجهه با آنها را داشته باشد. سیستم تعلیق علاوه بر دفع ضربات و جلوگیری از انحراف و چپ شدن خودرو تواناییهای دیگری نظیر ؛ نگهداری میزان تنظیم چرخها در حالت صحیح، نگهداشتن ارتفاع خودرو در میزان ثابت ، پشتیبانی از وزن خودرو و تنظیم نحوه پخش آن ، نگهداشتن تایرها در تماس با جاده و ... را نیز داراست .
یک سیستم تعلیق دارای اجزاء بسیاری است، اما اصلی‌ترین اجزای آن فنر و کمک فنر می‌باشند:
فنر: قسمتی از سیستم تعلیق می‌باشد که وزن خودرو را پشتیبانی کرده ، ارتفاع خودرو را در حد استانداردش ثابت نگه داشته و ضربات جاده را نیز دفع می‌کند . فنرها که اغلب میله‌ها یا حلقه‌های فولادی انعطاف‌پذیری هستند، به شاسی و اتاق خودرو اجازه می‌دهند تا بدون اخلال در حرکت خودرو، دست‌اندازها را یکی پس از دیگری پشت سر بگذارد .
کمک فنر: در صورتی که خودرویی تنها مجهز به فنر باشد، زمانی که باری اضافه روی فنرها اعمال شود یا وسیله نقلیه با یک دست‌انداز روبرو شود، فنر با جمع شدن آن را جذب می‌کند، اما زمانی که یک فنر جمع می‌شود، مقداری انرژی در خود ذخیره می‌کند که برای تخلیه این انرژی، فنر باز شده و انرژی وارده را به شکلی غیر قابل کنترل رها می‌سازد و از آنجائی که فیزیک یک فنر با نوسان و ارتعاش آمیخته است پس از باز شدن دوباره جمع شده و سپس دوباره باز می‌شود و این حرکت تا زمان تخلیه کامل انرژی ادامه می‌یابد، البته هر بار با فرکانسی کمتر از بار قبل. این سیکل باعث جدا شدن چرخ از سطح جاده، خارج کردن کنترل خودرو از دست راننده و از بین بردن نرمی و راحتی سواری و ایجاد حالتی مشابه قایق سواری، می‌شود. آنچه این مشکل را حل می‌کند چیزی نیست جز کمک فنر؛ کمک فنری که در شرایط مناسب قرار داشته باشد به سیستم تعلیق اجازه می‌دهد تا نوسان به وجود آمده را به یک یا دو سیکل تقلیل داده، حرکت بیش از حد را تعدیل کرده و وزن وارد بر چرخها را در حالت تعادل و چسبیده به جاده قرار دهد. با کنترل فنر و حرکات سیستم تعلیق، اجزاء دیگر سیستم نظیر Tie Rod ها نیز در وضعیت درست خود فعالیت خواهند کرد و همین امر تنظیم چرخها را نیز به صورت ثابت در حالت صحیح خود، نگه می‌دارد.
کمک فنر عموما شامل یک پیستون با سوراخهای ریز می‌باشد که در درون یک استوانه حاوی سیال هیدرولیکی حرکت می‌کند که عبور تحت فشار سیال از سوراخها، منجر به حرکت ملایم پیستون در استوانه می‌شود .
انواع کمک‌فنرها عبارتند از: دو تیوپه، تک تیوپه، با مخزن بیرونی
دو تیوپه: در این مدل از کمک فنر که همان نوع بررسی شده در بالاست، یک تیوپ اصلی وجود دارد که پیستون در آن حرکت می‌کند و تیوپ دوم که تیوپ ذخیره نام دارد، در گرداگرد تیوپ اصلی قرار گرفته تا سیال مازاد را در خود جای دهد.
کمک‌های دو تیوپه انواع متنوعی دارند که برخی از لحاظ تکنولوژی منحصر به یک یا چند کارخانه بوده و دارای قیمتهای بالا و کارآییهای خاصی نیز هستند، اما انواع متداول آن به شرح زیر می باشند:
دو تیوپه گازی: گسترش کمک‌فنرهای گازی باعث ایجاد برتری عمده‌ای در رانندگی با خودروهای مجهز به این نوع کمک فنر شده است. این نوع از کمک فنر به مشکلات موجود در کنترل و هدایت خودروهایی که مجهز به شاسی و بدنه یکپارچه هستند یا فاصله چرخهایشان کم است یا نیاز به فشار بالای باد تایرها دارند، خاتمه بخشیده است. این کار تنها با افزودن مقداری گاز نیتروژن با فشار کم در تیوپ ذخیره انجام می‌گیرد. این در حالی است که تصور عامه بر این است که در کمک‌های گازی تنها از نوعی گاز استفاده می‌شود و از روغن خبری نیست . اما چنین نیست، در این نوع کمک فنر، گاز (نیتروژن) تنها حجم بسیار کمی از حجم مواد موجود در کمک را شامل می‌شود . فشار نیتروژن درون تیوپ ذخیره نیز بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ psi می‌باشد .
یکی دیگر از محاسن نیتروژن جلوگیری از ایجاد کف در کمک فنر است. این کف ( Foam ) که حاصل ترکیب شدن روغن با هوا (در کمک فنرهای دو تیوپه هیدرولیکی بجای نیتروژن ، هوا وجود دارد) است، قابل فشرده شدن می‌باشد، از اینرو باعث اخلال در کار کمک شده و نرمی و راحتی رانندگی را از بین می‌برد همچنین واکنشهای کمک فنر را با تاخیر مواجه می‌کند. در انواع گازی، نیتروژن تحت فشار قابلیت ترکیب شدن با روغن را دارا نیست. در صورتی هم که مقادیر کمی هوا در پروسه تولید یا در حین کارکرد کمک وارد آن شده باشد، به دلیل وجود فشار نیتروژن تنها به صورت حباب در روغن پخش می‌شود .
دیگر مزیت کمک فنرهای گازی، بازگشت جزئی آنها پس از فشرده شدن است، این امر که به دلیل بیشتر بودن سطح مقطع زیر پیستون نسبت به سطح بالای پیستون (به دلیل وجود میله) و وجود فشار بالای نیتروژن وارد بر سطح بزرگتر ( زیر پیستون) اتفاق می‌افتد، باعث بالا رفتن ضریب فنر شده و تا حدی از پایین رفتن سر خودرو هنگام ترمزگیری، پایین رفتن عقب خودرو در هنگام شتاب‌گیری و چپ شدن و انحراف خودرو جلوگیری می‌کند.
دو تیوپه هیدرولیکی: عینا مشابه نوع گازی می‌باشند، با این تفاوت که در آنها به جای نیتروژن تحت فشار کم، از هوا در فشار معمولی استفاده می‌شود که مشکلاتی نظیر ایجاد کف در آنها اجتناب‌ناپذیر است (نوع هیدرولیکی، نسل اول کمک فنرهای دو تیوپه محسوب می‌شوند که اکنون جای خود را به انواع گازی سپرده‌اند) .
دو تیوپه Foam Cell: در این نوع به جای اینکه اجازه داده شود گاز نیتروژن در تماس با سیال هیدرولیکی (روغن) قرار گیرد، سلولهایی از نیتروژن اشباع شده به کار می‌رود. این نوع نیز همانند نوع گازی، از ایجاد کف هوا و روغن جلوگیری می‌کند، اما در صورتی که در دماهای بسیار بالا قرار گیرد (کارکرد در جاده‌های با دست‌انداز بسیار زیاد در مدت زیاد) پس از سرد شدن دیگر کیفیت اولیه خود را باز نخواهد یافت.

موضوعات

صفحات