قطعات مان.اسکانیا.ولو.اتوبوس.کمنز.پرکینز
 
 
مان.اسکانیا.ولو.اتوبوس.کمنز.پرکینز.هیتاچی.فوتون.ایسوز.جک.کاماز.رنو.کاترپیلار.الوند.کاویان.البرز.بادی
 

در يك كلاچ اتومبيل ، يك فلایویل به موتور متصل مي شود و يك صفحه كلاچ به محور انتقال متصل مي شود . مي توانيد ببينيد كه در شكل زير چطور به نظر مي رسند .

نگاهی به کار يك كلاچ

وقتي پاتيان را از كلاچ بر مي داريم ، فنرها فشار را به ديسك كلاچ منتقل مي كنند كه در عوض به فلایویل فشار مي آورد . اين موتور را به شفت ورودي انتقال قفل مي كند كه باعث مي شود در همان زمان با سرعت یکسان بچرخند .

مقدار نيروي كلاچ مي تواند به اصطكاك صفحه كلاچ و فلایویل و اينكه فنر چه ميزان نيرو به صفحه فشار وارد مي كند بستگي دارد . نيروي اصطكاك در كلاچ دقيقا مانند بلوكهاي در بخش اصطكاك چگونه ترمزها كار مي كنند توصيف شده است مگر اينكه فشارهاي فنر روي صفحه كلاچ در عوض فشار وزن بلوك به درون زمين باشد .

كلاچ چگونه ( منتقل شده ) و آزاد مي شود

وقتي پدال كلاچ فشرده شود ، يك كابل يا پيستون هيدروليك به چنگك آزادسازي فشار مي آورد كه بخش بيرون انداختن را در برابر وسط فنر ديافراگم فشار مي دهد . همان طور كه وسط فنر ديافراگم فشرده مي شود يك مجموعه از پين هاي نزديك خارج فنر باعث مي شوند كه فنر صفحه فشار را از ديسك كلاچ دور مي كند . ( به عقب مي كشد ) ( شكل زير را ببينيد ) . اين كلاچ را از موتور چرخشي جدا مي كند . فنرها را در صفحه كلاچ به ياد داشته باشيد . اين فنرها به جداسازي ( محور ) انتقال از شوك آزاد شدن كلاچ كمك مي كند .

اين طراحي معمولا به خوبي كار مي كند اما بازگشت به عقب هاي كمي دارد . ما به مشكلات متداول كلاچ و ديگر كاربردهاي كلاچها در بخشهاي بعدي خواهيم پرداخت .

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 16:34  توسط ایرج ترکان نژاد   | 

تا به اینجا، در این مقاله بحث بر سر تعلیق خودروهای دیفرانسیل جلو و عقب معمولی بوده – خودروهایی که در جاده های عادی و در شرایط رانندگی متعارف استفاده می شوند. ولی در مورد تعلیق خودروهای ویژه نظیر خودروهای تقویت شده، مسابقه ای و یا خودروهای مسابقات خارج از جاده چه؟ در حالی که تعلیق خودروهای ویژه از همان ویژگی های پایه بهره می برند، آنها از خصوصیات برتری نیز، بسته به شرایط رانندگی که در آن قرار دارند، برخوردار هستند. در ادامه یک بررسی را از چگونگی طراحی این سیستم برای سه نوع خودروی ویژه – فولکس باجا، خودروهای مسابقه ای فرمول یک و خودروهای کلاسیک تقویت شده آمریکایی – ارائه می دهیم.

طراحی فولکس قورباغه ای مشخصاً برای تبدیل شدن به یک خودروی مطلوب برای طرفداران مسابقات خارج از جاده انجام شده بود. با یک مرکز ثقل پایین و قرار گرفتن موتور بر اکسل عقب، فولکسِ تک دیفرانسیل، به راحتی خودروهای دو دیفرانسیل با شرایط غیر جاده ای کنار می آید. البته فولکس قورباغه ای با تجهیزات اولیه (کارخانه ای) خود، با شرایط غیر جاده ای هماهنگ نمی باشد. اکثر فولکس ها به یک سری تغییرات و تبدیل ها نیازمند هستند تا بتوان از آنها در شرایط سخت مسابقات صحرایی باجا کالیفرنیا استفاده نمود.

یکی از مهمترین تغییرات، در سیستم تعلیق به وجود می آید. با برداشتن سیستم تعلیق میله پیچشی، تجهیزات استانداردی که در جلو وعقب اکثر فولکس های سال های 1936 تا 1977 وجود داشته، می توان فضا را برای چرخ ها و لاستیک های سنگین و مخصوص خارج از جاده باز نمود. کمک فنرهای بلندتری جایگزین کمک های استاندارد شده تا بدنه را بالاتر ببرد و فضای بیشتری را به چرخ ها برای جابه جایی دهد. در بعضی موارد دیده شده که میله های پیچشی را به کل برداشته و با سیستم های فنری فشرده جایگزین می کنند، قطعاتی که شامل فنر و کمک در یک واحد قابل تنظیم قرار دارند. نتیجه این تغییرات، خودرویی است که به چرخ ها اجازه جا به جایی عمودی در حدود 20 اینچ (50 س م) با بیشتر را می دهد. چنین خودرویی به راحتی می تواند از مناطق سخت عبور نموده و اغلب به نظر می آید که پستی و بلندی ها را "نادیده" می گیرد، مانند سنگی که روی آب می جهد.

خودروی مسابقه ای فرمول یک، اوج تکامل و ابداع را در صنعت اتومبیل به نمایش می گذارد. وزن کم، بدنه های ترکیبی، موتورهای ده سیلندر قدرتمند و فرم ایرودینامیک پیشرفته، منجر به پدید آمدن خودروهایی سریع تر، امن تر و قابل اعتمادتر شده است.

برای بالا بردن مهارت راننده به عنوان فاکتور و هدف کلیدی در یک مسابقه، ملزومات و قوانین سختی بر طراحی خودروی مسابقه فرمول یک حاکم می باشد. برای مثال، قوانین مربوط به نظم بخشیدن به طراحی سیستم تعلیق بیان می کند که همه خودروهای فرمول یک بایستی به شیوه معمول فنربندی شوند، و اجازه استفاده از تعلیق های پویا (که توسط کامپیوتر کنترل و تنظیم شده اند) نمی دهد. با در نظر گرفتن این مطلب، خودروها دارای یک سیستم تعلیق چند اتصالی می شوند، که از یک مکانیزم چند میله ای استفاده می کند، همانند سیستم دوجناغی.

یاد آور می شویم که یک طرح دوجناغی از دو بازوی کنترل جناغ شکل استفاده می کند، تا حرکت بالا و پایین هر چرخ را کنترل نماید. هر بازو سه نقطه اتصال دارد – دو تا به شاسی و یکی در توپی چرخ – و هر اتصال دارای لولا است تا بتواند حرکت چرخ را کنترل کند. در همه خودروها فایده اولیه تعلیق دوجناغی، کنترل می باشد. هندسه بازوها و حرکت پذیری اتصالات به مهندسان، نهایت کنترل را بر زوایای چرخ و دیگر حرکات خودرو نظیر بلند شدن، نشست و یا پرش می دهد. هر چند بر خلاف خودروهای خیابانی و جاده ای، در خودروی فرمول یک، کمک ها و فنرهای پیچشی مستقیماً به بازوهای کنترل متصل نمی شوند. در عوض آنها به صورت افقی در طول خودرو قرار می گیرند و به وسیله یک سری میله و میل لنگ از دور کنترل می شوند. با چنین تنظیماتی، میله ها و میل لنگ ها حرکات بالا و پایینی چرخ را به حرکت عقب و جلویی تجهیزات فنری و تقلیل دهنده تبدیل می کنند.

دوره خودروهای کلاسیک تقویت شده آمریکایی از سال 1945 تا حدود 1965 می باشد. مانند فولکس های قورباغه ای، خودروهای کلاسیک تقویت شده، نیاز به تغییرات مشخصی از طرف صاحبانشان داشتتند. هر چند بر خلاف فولکس های قورباغه ای که بر روی شاسی فولکس ساخته شده اند، خودروهای تقویت شده بر روی انواع مختلفی ازمدل های قدیمی و اغلب تاریخی سوار بودند: خودروهایی که قبل از سال 1945 در خط تولید قرار داشتند، خوراک مناسبی برای تبدیلات تقویتی بودند، زیرا بدنه و شاسی های آنها اغلب در حالت خوبی قرار داشت، در حالی که موتورها و گیربکس هایشان (بخش انتقال نیرو) نیاز به جایگزینی کامل داشت. برای طرفداران و علاقه مندان خودروهای تقویتی کلاسیک، این دقیقاً همان چیزی بود که آنها می خواستند؛ زیرا به آنها اجازه نصب موتورهایی بس پر قدرت تر و قابل اطمینان تر می داد، نظیر فورد هشت سیلندر سر تخت و یا شورلت هشت سیلندر.

1923 T-bucket

یک نمونه ی خودروی تقویت شده مردمی T-Bucket نام داشت، زیرا بر پایه فورد مدل T ساخته شده بود. فرم معمول تعلیق، در جلوی فورد مدل T شامل یک اکسل I شکل یک تکه (تعلیق یکپارچه) یک فنر U شکل کالسکه ای (فنر تخت) و یک میله ی جناغی شکل (شعاعی) با توپی در میانه آن، که در یک کاسه که به گیربکس متصل بود، می چرخید. مهندسان فورد، مدل T را برای سواری در سطح بالاتر و همراه با حرکات بسیار زیاد سیستم تعلیق ساختند، تا مدلی ایده آل برای جاده های سخت و ابتدایی دهه 1930 باشد. ولی پس از جنگ جهانی دوم، خودروهای تقویتی شروع به تجربه موتورهای بزرگتری نظیر کادیلاک یا لینکلن بر روی خود کردند، واین بدین معنی بود که میله شعاعی جناغی-شکل، دیگر قابل استفاده نبود. و به جای آن، توپ مرکزی را حذف نموده و دو سر آن را به میله های شاسی جوش دادند. این طرح "جناغ دو تکه"، اکسل جلویی را حدود 1 اینچ (2.5 س م) پایین تر آورد و قدرت هدایت را بهبود بخشید.

پایین آوردن اکسل بیش از 1 اینچ، نیازمند یک طراحی کاملاً نوین بود؛ کاری که توسط شرکت بل اوتو انجام گردید. در طی دهه های 1940 و 1950، شرکت بل اوتو "اکسل های لوله ای پایین آمده" را معرفی کرد که خودرو را 5 اینچ کامل (13 س م) پایین آورد. اکسل های لوله ای از لوله های استیل نرم ساخته شده بودند و قدرت را همراه با ایرودینامیک در تعادل نگاه می داشتند. همچنین سطح استیلی، روکش کرومی را بهتر از اکسل های میله ای I شکل قبول می کرد؛ بنابراین تقویتی بازان اغلب، آنها را به خاطر کیفییات زیبایی شناختی شان ترجیح می دادند.

هر چند، برخی تقویتی بازان معتقد بودند که کنترل خوب فشارهای رانندگی، بر سختی اکسل های لوله ای و ناتوانی آنها در انعطاف پذیری نمی چربد. برای مرتفع ساختن این مشکل، تقویتی بازان، "تعلیق چهار میله ای" را معرفی کردند که دو اتصال آن بر روی اکسل و دو تای دیگر بر روی شاسی بود. در هر نقطه اتصال، انتهای میل های مدل-هواپیمایی، حرکات بسیاری را در تمام زوایا فراهم می نمودند. نتیجه؟ سیستم چهار میلی، کارکرد تعلیق در همه نوع شرایط رانندگی را بهبود بخشید.

آینده سیستم های تعلیق

در حالی که فنرها و کمک هایشان دستخوش تغییرات و بهبودهایی گردیده اند، طرح اصلی تعلیق خودرو در طی سال ها، دچار تحول مهمی نشده است. ولی همه این سیستم، با معرفی یک طراحی کاملاً جدید از شرکت Bose در حال تغییر می باشد – همان Bose که برای نوآوری هایش در فناوری صوتی شناخته شده است. بعضی حرفه ای ها، تا بدین حد پیش رفته اند که می گویند سیستم تعلیق Bose، بزرگترین پیشرفت در سیستم تعلیق اتومبیل، از زمان معرفی یک طراحی کاملاً جداگانه، می باشد.

Bose® Suspension Front Module

چگونه کار می کند؟ سیستم Bose، به جای یک سیستم سنتی فنر و کمک، از یک موتور الکترومغناطیسی خطی (LEM) در هر چرخ بهره می برد. تقویت کننده ها، برای موتورها الکتریسیته فراهم می آورند، به طوری که با هر بار فشردگی سیستم، نیروی آنها جایگزین می شود. فایده اصلی موتورها این است که آنها مانند تقلیل دهنده های سنتی که بر پایه سیالات بودند، توسط اینرسی محدود نمی شوند. در نتیجه، یک LEM می تواند با سرعت بسیار بالاتری باز و بسته شود که به صورت مجازی، همه لرزش ها در کابین سرنشین را خنثی می سازد. حرکت چرخ نیز به خوبی کنترل می گردد، به طوری که بدنه خودرو در یک سطح باقی می ماند؛ بدون توجه به اتفاقاتی که برای چرخ می افتد. LEM همچنین می تواند حرکت خودرو را هنگام شتاب گرفتن، ترمز کردن و یا پیچیدن خنثی نموده و به راننده حس کنترل بسیار بهتری دهد.

متاسفانه این تغییر الگوی تعلیق، تا سال 2009 میسر نمی باشد، زمانی که این سیستم نوین برای یک یا چند خودروی اشرافی گران قیمت به کار گرفته می شود. تا آن زمان، رانندگان باید به متودهای آزمون و خطای سیستم های تعلیق، که جاده های پر دست انداز را در طول قرن ها رام کرده اند، اعتماد کنند.

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 16:32  توسط ایرج ترکان نژاد   | 

هنگامی که مردم در مورد کارایی اتومبیل فکر می کنند، معمولاً کلماتی نظیر: اسب بخار، گشتاور و شتاب صفر تا صد به ذهن شان خطور می کند. ولی اگر راننده نتواند خودرو را کنترل کند، همه قدرتی که توسط موتور ایجاد می گردد، بدون استفاده است. به همین دلیل، مهندسین خودرو تقریباً از هنگامی که به فناوری موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه دست پیدا کردند، توجهشان به سیستم تعلیق معطوف گردید.

کار تعلیق خودرو، در به حداکثر رسانیدن اصطکاک بین لاستیک و سطح جاده، برای فراهم آوردن هدایت پایدار، دست فرمان خوب و اطمینان از اینکه سرنشینان در راحتی به سر می برند، خلاصه می شود. در این مقاله ما به کاوش چگونگی کارکرد سیستم تعلیق می پردازیم، و اینکه در طول سال ها چگونه متحول شده، و اینکه طراحی سیستم های تعلیق در آینده به کدام جهت سوق پیدا می کند.

اگر جاده ها کاملاً صاف بودند و بدون هیچ دست اندازی، ما نیازی به سیستم تعلیق نداشتیم. ولی جاده ها از صاف بودن فاصله زیادی دارند. حتی جاده هایی هم که به تازگی آسفالت شده اند، دارای ناصافی هایی جزئی هستند که می توانند بر چرخ های خودرو تاثیر بگذارند. این ناصافی ها بر چرخ ها نیرو وارد می کنند و طبق قوانین حرکت نیوتن، همه نیروها جهت و اندازه دارند. یک دست انداز باعث می شود تا چرخ به صورت عمودی بر سطح جاده بالا و پایین برود. البته نیرو به بزرگی و کوچکی دست انداز بستگی دارد. در عین حال، چرخ خودرو هنگامی که از نا هم سطحی عبور می کند، یک شتاب عمودی را نیز به دست می آورد.

بدون یک نظام مداخله کننده، همه انرژی عمودی چرخ، به شاسی که در همان جهت در حال حرکت است انتقال می یابد. در چنین شرایطی، ممکن است که چرخ ها به طور کامل ازجاده جدا شده و سپس، تحت نیروی جاذبه، مجدداً با سطح جاده برخورد کنند. چیزی که شما نیاز دارید، سیستمی است که انرژی چرخ را (که دارای شتاب عمودی است) در حال عبور از دست انداز، جذب کرده و به شاسی و بدنه اجازه دهد تا به راحتی حرکت کنند.

مطالعه نیروهای موجود در یک خودروی متحرک را دینامیک خودرو می نامند، و برای درک بهتر ضرورت وجود یک سیستم تعلیق، در وحله اول، نیاز به دانستن بعضی مفاهیم می باشد. اکثر مهندسان اتومبیل، دینامیک خودروی متحرک را از دو دیدگاه بررسی می کنند:

● سواری – توانایی خودرو برای به نرمی عبور کردن از یک جاده پر دست انداز.

● دست فرمان – امنیت خودرو در شتاب، ترمز و در پیچ ها و دورها.

این دو خصیصه را می توان به صورت عمیق تری در سه بخش مهم توضیح داد – ایزولاسیون جاده، نگهدارندگی جاده و پیچ. جدول زیر این اجزاء را توضیح داده و به این می پردازد که مهندسان چگونه سعی بر حل این مشکلات، به صورت جداگانه و بسته به نوع خودشان دارند:

بخش

تعریف

هدف

راه حل

ایزولاسیون جاده

توانایی خودرو برای جذب یا جداسازی شوک جاده از قسمت سرنشین.

به بدنه خودرو این اجازه را بدهد تا به راحتی روی جاده های خراب حرکت کند.

انرژی را از دست اندازها گرفته و آن را آزاد کند، بی آن که بر خودرو تکان اضافی وارد سازد.

نگهدارندگی جاده

درجه ای که خودرو در آن تماس خود با سطح جاده را در طی تغییرات مختلف جهت و آن هم در یک خط مستقیم، تنظیم می نماید. (مثال: هنگامی که راننده ترمز می کند، وزن خودرو از لاستیک های عقب به لاستیک های جلو منتقل می گردد. به خاطر نزدیک شدن نوک ماشین به سطح جاده، این نوع از حرکت را "شیرجه" می نامند. اثر مخالف –نشست- در هنگام شتاب گرفتن رخ می دهد، و وزن خودرو از لاستیک های جلو به عقب هدایت می شود.

نگهداشتن لاستیک ها در تماس با زمین، زیرا این اصطکاک بین لاستیک ها و جاده است که بر توانایی خودرو برای فرمان گرفتن، ترمز کردن و شتاب گرفتن تاثیر می گذارد.

به حداقل رسانیدن انتقال وزن خودرو از طرفی به طرف دیگر و از جلو به عقب، که این انتقال وزن، از چسبندگی لاستیک ها به جاده می کاهد.

پیچ

توانایی یک خودرو برای طی یک مسیر پیچ دار.

به حداقل رساندن چرخش خودرو، که بر اثر وارد شدن نیروی گریز از مرکز به مرکز ثقل خودرو در حین دور زدن، و سپس بلند کردن یک طرف و پایین آوردن طرف مقابل.

انتقال وزن خودرو در هنگام دورزدن از طرف بالای خودرو به طرف پایین تر.

سیستم تعلیق یک خودرو، با تمام قطعات مختلفش، زمینه تمامی این راه حل ها را فراهم می آورد. بگذارید به قسمت هایی از یک سیستم تعلیق استاندارد نگاهی بیندازیم. کار را از شاسی شروع کرده و به ترتیب پایین می رویم و به اجزای مشخصی که سیستم تعلیق را تشکیل می دهند، می پردازیم.

شاسی:

سیستم تعلیق یک خودرو در حقیقت بخشی از شاسی است که شامل تمام سیستم های مهمی که در زیر بدنه قرار دارند، می شود.

این سیستم ها شامل بخش های زیر می شوند:

● شاسی(فریم)- قطعه ساختاری و حامل بار که بدنه موتوردار خودرو را حمل می کند، پس در نتیجه توسط سیستم تعلیق پشتیبانی می شود.

● سیستم تعلیق – تشکیلاتی که وزن را تحمل می کند، شوک و فشار را جذب کرده و کاهش می دهد و تماس لاستیک را کنترل می کند.

● سیستم هدایت – مکانیزمی که راننده را قادر می سازد تا وسیله را هدایت کرده و جهت بدهد.

● چرخ ها و لاستیک ها – اجزایی که حرکت خودرو را، با درگیری (اصطکاک) با سطح جاده، میسر می سازند.

پس تعلیق، یکی از سیستم های اصلی در خودرو می باشد.

با مرور این شمای کلی در ذهن، نوبت پرداخت به سه قطعه بنیادین هر سیستم تعلیق می رسد: فنرها، کمک فنرها و میل موج گیر.

فنرها:

سیستم فنرهای امروزی بر پایه ی یک طرح از چهار طرح کلی می باشند:

● فنرهای پیچشی – رایج ترین نوع فنر بوده و در اصل یک میله فلزی سخت و محکم می باشد که حول یک محورپیچیده است. فنر پیچی ها باز و بسته می شوند تا جا به جایی چرخ ها را جذاب کنند.

● فنرهای تخت – این نوع از فنر از لایه های مختلف فلزی تشکیل شده که به یکدیگر متصل می شوند تا به عنوان یک واحد عمل کنند. فنرهای تخت، اول بار در کالسکه های اسب کش استفاده شدند و تا سال 1985 بر روی اکثر اتومبیل های آمریکایی به کار گرفته می شدند. امروزه نیز هنوز بر روی اکثر کامیون ها و خودروهای سنگین استفاده می شوند.

● میله های پیچشی – میله های پیچشی از خواص پیچش یک میله استیل استفاده می کند تا کارایی همانند فنر پیچشی را ایجاد کند. طریقه کارش به این صورت می باشد که یک سر میله به بدنه خودرو قلاب و متصل شده. انتهای دیگر به یک جناغ متصل است که مانند اهرمی عمل می کند که با زاویه º 90 نسبت به میله پیچشی حرکت می کند. هنگامی که چرخ با یک دست انداز برخورد می کند، حرکت عمودی به جناغ انتقال یافته و سپس، در طی عمل هم سطح سازی، به میله پیچشی می رسد. پس از آن میله پیچشی به دور محورش می پیچد تا نیروی فنری ایجاد نماید. خودروسازان اروپایی از این سیستم به صورت گسترده ای استفاده کردند، و نیز در ایالات متحده، پاکارد و کرایسلر در طول سال های 1950 تا 1960 این کار را انجام دادند.

● فنرهای بادی – فنر بادی که شامل یک محفظه سیلندری هوا می باشد، بین چرخ و بدنه خودرو قرار گرفته، و از خواص فشرده سازی هوا استفاه می کند تا لرزش های چرخ را بگیرد. طرح آن بیش از یک قرن قدمت دارد و می توان آن را در کالسکه های اسب کش یافت. فنرهای بادی در آن دوران از کیسه های چرمی پر از هوا درست می شدند، بسیار شبیه به کیسه های سازهای بادی؛ در سال 1930 فنرهای بادی چرمی-قالبی جایگزین این کیسه ها شدند.

با توجه به محلی که فنرها در خودرو قرار دارند – که همان بین چرخ ها و بدنه می باشد – مهندسان، اغلب صحبت درباره جرم معلق و جرم نامعلق (= جرمی که در تماس با جاده می باشد) را مناسب می دانند.

فنرها: جرم معلق و نامعلق

جرم معلق، جرم خودرو بر فنرها است، حال آنکه جرم نامعلق به صورت جداگانه، جرم بین جاده و فنرهای سیستم تعلیق تعریف می شود. خشکی فنر، بر عکس العمل جرم معلق در هنگام رانندگی تاثیر می گذارد. خودروهایی که دارای جرم معلق ضعیفی هستند، نظیر خودروهای اشرافی (مانند خودروی شهری لینکلن) می توانند دست اندازها را به راحتی هضم کرده و یک سواری فوق العاده نرم و راحت را فراهم آورند؛ هر چند، این چنین خودرویی از شیرجه و نشست، در هنگام ترمز کردن و شتاب گرفتن رنج می برد و در سر پیچ ها و دورزدن ها، تمایل بیشتری به تجربه موج یا پیچش بدنه نشان می دهد. خودروهایی که دارای فنرهای سخت می باشند، مانند خودروهای اسپرت (مثل Mazda Miata) نسبت به جاده های پر دست انداز، خشونت بیشتری نشان می دهند. ولی این نوع اتومبیل، به خوبی حرکت بدنه را به حداقل می رساند؛ واین بدان معناست که آنها قابلیت سواری به صورت دیوانه وار را دارا هستند، حتی در سر پیچ ها.

پس در حالی که فنرها به خودی خود، قطعاتی ساده به نظر می آیند، طراحی و به کارگیری آنها بر روی یک خودرو به منظور تعادل بین راحتی سرنشین و کنترل خودرو، فرآیند پیچیده ایست. و برای پیچیده تر ساختن مسئله، همین کافی است که فنرها به تنهایی نمی توانند یک سواری کاملاً نرم را فراهم آورند. چرا؟ زیرا آنها در جذب انرژی بسیار عالی عمل می کنند، ولی در رهاسازی اش به آن خوبی نیستند. قطعات دیگری، به عنوان کمک فنر نیاز هستند تا این کار به خوبی انجام پذیرد.

سیستم های تعلیق تاریخی

در قرن شانزدهم تلاشی در حل مشکل انتقال بد همه نیرو از دست انداز به گاری و واگن ها انجام گردید. آنها توسط چهار کیسه چرمی پر از باد که به چهار ستون شاسی متصل بودند، بدنه گاری را (که شبیه به یک میز وارونه بود) معلق نمودند، و چون بدنه گاری از شاسی معلق بود، سیستم، به عنوان یک "سیستم تعلیق" شناخته شد – اصطلاحی که امروزه نیز به انواع راه حل ها اطلاق می شود. سیستم "بدنه معلق"، یک نظام فنری کامل نبود، ولی چرخ ها و بدنه را قادر می ساخت تا به صورت آزاد حرکت کنند.

فنرهای نیمه بیضوی، که با نام "فنرهای گاری" نیز شناخته می شوند، به سرعت جایگزین تعلیق کیسه های چرمی شدند. فنرهای نیمه بیضوی به صورت عمومی در انواع واگن ها، گاری ها و ... استفاده می شدند. اغلب، هم بر روی اکسل عقب و هم بر روی اکسل جلو به کار می رفتند. هرچند، این سیستم باعث به وجود آمدن موج رو به جلو و عقب می شد و مرکز ثقل بسیار بالایی داشت.

با ورود و ازدیاد خودروهای موتوری، سیستم های فنری متفاوت و موثرتری گسترش یافتند که سواری را بر سرنشینان راحت تر می کردند.

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 16:31  توسط ایرج ترکان نژاد   | 

شاید معمولترین نوع دیفرانسیل لغزش محدود نوع کلاچی LSD باشد.

اين نوع ديفرانسيل همه اجزاي ديفرانسيل آزاد را دارد. اما مازاد بر آنها يك دسته فنر و يك سري كلاچ را دارا مي‌باشد. بعضي از آنها يك كلاچ مخروطي را هم دارند درست مانند هماهنگ كننده در سيستم انتقال قدرت دستي.

فنر چرخدنده های کناری را که به محفظه متصلند به کلاچ ها می فشارد، وقتی که چرخها با سرعتهای برابر حرکت می کنند هر دو چرخدنده کناری همراه با محفظه می چرخند و به کلاچها نیازی نیست. تنها وقتی که عاملی باعث شود که یکی از چرخها نسبت به دیگری با سرعت بیشتر بچرخد به کلاچها نیاز است و آنها وارد عمل می شوند. مانند زمانی که اتومبیل می پیچد کلاچها چرخها را وادار می کنند که با سرعت های برابر بچرخند. اگر یکی از چرخها بخواهد که سریعتر بچرخد باید ابتدا بر کلاچها غلبه کند. سختی فنرهایی که با اصطکاک کلاچها همراهند تعیین کننده مقدار گشتاوری است که برای غلبه بر کلاچها لازم است.

اگر به موقعیتی که یکی از چرخها روی یخ است و دیگری اصطکاک کافی برای حرکت دارد برگردیم: با دیفرانسیل لغزش محدود ، گرچه چرخی که روی یخ است قادر نیست که گشتاور زیادی را به زمین منتقل کند، چرخ دیگر همجنان گشتاور مورد نیاز برای حرکت را دریافت خواهد کرد. گشتاور انتقالی به آن برابر با مقدار گشتاور مورد نیاز برای غلبه بر کلاچها است. نتیجه آن است که شما قادر به حرکت خواهید بود، هرچند که از تمام قدرت اتومبیلتان استفاده نمی کنید.

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 16:30  توسط ایرج ترکان نژاد   | 

ديفرانسيل باز همواره گشتاورهاي برابري را به هركدام از چرخها منتقل مي‌كند. دو عامل تعيين كننده بر مقدار گشتاور اعمالي به چرخها وجود دارد: تجهيزات و اصطكاك. در محيط هاي خشك كه به مقدار كافي اصطكاك وجود دارد، مقدار گشتاور اعمالي به چرخها به وسيله موتور و چرخدنده‌ها محدود مي‌شود. در محيط‌هايي كه اصطكاك كم است مانند رانندگي برروي يخ گشتاور اعمالي به بيشترين مقدار گشتاوري كه از لغزيدن چرخ در اين شرايط جلوگيري كند محدود است. بنابراين اگرچه موتور ماشين قابليت توليد توان بيشتري را دارد اما بايد اصطكاك كافي براي انتقال آن به زمين موجود باشد. اگر بعد از اينكه چرخها شروع به لغزيدن كردند بيشتر گاز بدهيد فقط چرخها با سرعت بيشتري مي‌چرخند.

حركت روي لايه نازك يخ

اگر تا به حال برروي يخ رانندگي كرده باشيد، شايد حقه‌اي را كه به وسيله آن شتاب گيري آسان‌تر است فهميده باشيد. اگر به جاي دنده يك با دنده دو و يا حتي دنده سه شروع به حركت كنيد به دليل عملكرد چرخدنده‌ها در سيستم انتقال قدرت گشتاور كمتري به چرخها منتقل مي‌شود و اين امر امكان حركت و شتاب گيري بدون لغزش چرخها را فراهم مي‌آورد.

حال اگر يكي از چرخها به اندازه كافي اصطكاك داشته باشد اما چرخ ديگر روي يخ باشد چه روي خواهد داد؟ اين جايي است كه مشكل ديفرانسيل باز، خود نمايي مي‌كند.

به خاطر بياوريد كه ديفرانسيل باز گشتاور برابري را به هركدام از چرخها منتقل مي‌كند و حداكثر مقدار گشتاور محدود به بيشترين مقداري است كه چرخها نلغزند. گشتاور بالايي براي لغزيدن چرخ روي يخ لازم نيست؛ با اين شرايط چرخ با اصطكاك مناسب همان مقدار گشتاور كم را كه به چرخ ديگر منتقل مي‌شود دريافت خواهد كرد كه براي به حركت درآمدن آن كافي نيست پس ماشين شما حركت نخواهد كرد.

جدا شدن چرخها از زمين

يكي ديگر از مشكلات ديفرانسيل باز زماني بروز مي‌كند كه چرخهاي اتومبيل از جاده جدا شوند. اگر شما يك كاميون كه قدرت به چهار چرخ اعمال مي‌شود يا يك داشته باشيد كه هم محور عقب و هم محور جلو ديفرانسيل باز داشته باشند. به ياد بياوريد همانطور كه قبال گفته شد ، ديفرانسيل آزاد همواره گشتاورهاي برابري را به چرخها منتقل مي‌كند. اگر يكي از چرخهاي عقب و يكي از چرخهاي جلو از زمين جداشوند، اين چرخها فقط در هوا به دور خود مي‌چرخند، پس قادر به حركت نخواهيد بود.

راه حل اين مشكل ديفرانسيل لغزش محدود است كه به آن پزيتركشن (positraction) نيز مي‌گويند. ديفرانسيل لغزش محدود از مكانيزم‌هاي گوناگوني براي انجام عمل ديفرانسيل هنگام پيچيدن اتومبيل استفاده مي‌كند. وقتي كه يكي از چرخها ليز مي‌خورد اين ديفرانسيل اين امكان را فراهم مي‌كند كه گشتاور بيشتري به چرخي كه نمي‌لغزد منتقل شود.

در قسمتهاي بعدي بعضي از انواع ديفرانسيل لغزش محدود را تشريح خواهيم كرد. كه شامل نوع كلاچي LSD ، كوپلينگ چسبناك، ديفرانسيل قفل شدني و تورسن (torsen) است.

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 16:30  توسط ایرج ترکان نژاد   | 
تایر :

نحوی فرمان دادن و هدایت و شتاب گیری و ترمز کردن مطلوب خودرو به سطح جاده و اج لاستیک بستگی دارد وقتی سرعت خودرو کم و بار ان ناچیز و سطح جاده عادی باشد کیفیت لاستیک چندان محسوس نیست اما در سرعت های زیاد و بار زیاد و در جاده های کم اصطکاک مثلا یخ زده و لغزنده کنترل و هدایت مطمئن خودرو به لاستیک خوب بستگی دارد لاستیک باید به اندازه ی کافی پهن باشد تا نیروی وارد شده از طرف جاده و وزن شاسی را تحمل کند و نیز نرم و الاستیک عمل نماید تا ضربات اولیه جاده را مانند فنر جذب کند نیروهای وارد شده بر تایر خودرو عبارتند از
الف نیروی کششی وارد بر تایر :
که در هنگام شتاب گیری از طرف تایر بر سطح جاده وارد می شود و باعث برطرف کردن نیروی اصطکاک جاده می شود
ب نیروی فشاری وارد بر تایر :
این نیرو در هنگام ترمز کردن از طرف جاده و شاسی بر تایری که نیروی منفی دارد یا همان نیروی مخالف حرکت بدنه این نیرو به ان وارد شده و ان را تحت فشار قرار داده
ج نیروی جانبی وارد بر تایر :
نیروی است که در اثر چسبندگی در موقع پیچیدن در تایر به وجود می اید و عکس العمل نیروی جانب به مرکز است نیروی جانب به مرکز تمایل دارد بدنه ی خودرو را به خارج از پیچ منحرف کند نیروهای عکس العمل در چرخ ها به صورت نیروی چسبندگی اج ها به کف جاده ظاهر شده از لغزیدن چرخ به طور عرضی جلوگیری می کند وقتی تایر فاقد اج باشد در مقابل نیروهای مختلف مثلا نیروهای شتاب و ترمز و جانبی و غیره نیروی چسبندگی کم تری دارد بنابراین در ان لغزش به وجود می اید وقتی در تایری لغزش ایجاد شود نیروی کششی موثر ان کاهش یافته قدرت مفید و موثر در چرخ ها تلف می شود تایر و چرخ یک مجموعه هستند که خرابی هر یک بر چگونگی استفاده ی صحیح از ان تاثیر می گذارد
ساختمان تایر :

 

تایر از روی هم گذاری ورقه های لاستیک در قالب های فلزی به وجود می اید برای ساختن لاستیک ورقه ها را روی قالب قرار داده ان ها را در فشار و درجه ی حرارت بالا پرس می کنند برای ایجاد استحکام زیاد دو حلقه سیمی انتخاب می کنند و لایه ها را به دور انها می پیچانند این حلقه ها روی تکیه گاه رینگ قرار گرفته سبب اسقرار لاستیک در رینگ می شود لاستیک با حرارت و فشار زیاد و افزودن مقداری گوگرد شکل می گیرد و سختی استحکام و نرمش لازم را بدست می اورد به این عمل ولکانیزه می گویند برای خودروهای سواری دو نوع تایر ساخته می شود که عبارت اند ازتیوب دار و بدون تیوب در تایرهای تیوب دار یک لاستیک بیرونی و یک لاستیک تویی هر دو بر روی رینگ قرار گرفته سپس داخل لاستیک تویی را با هوای فشرده پر می کنند در همه خودروهای سنگین وموتور سیکلتها و سواری ها از نوه تیوب دار استفاده می کنند اما اخیرا نوع بدون تیوپ ان بنام تیوب لس متدوال شده است در تایر تیوپ لس تویی داخلی به کار نمیرود و هوای فشرده بین لاستیک رویی و رینگ چرخ نگه داشته می شود میزان باد تایر بر حسب نوع تایر و مقدار نیروی که بر ان وارد می اید تعیین می شود این فشار در سواری ها به 22 تا 36 پوند بر اینچ مربع یا 1.55 تا 2.53 اتمسفر و در کامیونها و اتوبوسها تا 100 پوند بر اینچ و حدود 7 اتمسفر می رسد
لایه گذاری تایر

تعداد لایه های تایر به نوع و مقدار بار روی ان بستگی دارد مثلا در خودروهای سبک بین 2 تا 6 لایه و در خودروهای سنگین بیش از 14 لایه به کار می رود لاستیک های رویی در سه نوع لایه گذاری می شود الف لایه های مورب متقاطع ب لایه های مورب متقاطع منجید دار ج لایه گذاری رادیال
الف لایه گذاری مورب متقاطع :
در این روش یک لایه با زاویه 25 تا 40 درجه نسبت به محور قرار می گیرد و لایه ی دیگر با زاویه مشابه و قرینه روی لایه ی اول گذاشته می شود به همین ترتیب لایه ی بعدی یکی در میان با زاویه روی هم چیده می شوند
ب لایه گذاری مورب متقاطع منجید دار :
این روش لایه گذاری عینا مانند روش مورب متقاطع است با این تفاوت که قسمت تکیه گاه ان را که با سطح جاده تماس می گیرد به وسیله منجید های با زاویه 20 تا 35 درجه تقویت می کنند این عمل مقاومت و استحکام تایر را بالا می برد
ج لایه گذاری رادیال :
این روش لایه گذاری با دو نوع دیگر تفاوت دارد در این روش لایه ها از یک تکیه گاه به تکیه گاه دیگر با زاویه 90 درجه نسبت به محور کشیده می شوند برای ایجاد استحکام و تقویت تایر در این روش هم منجید گذاری می کنند که زاویه ان نسبت به خط مرکزی بین 10 تا 30 درجه است
خصوصیات لایه گذاری های مختلف تایرها

در روش مورب متقاطع به علت زاویه نسبتا کوچکی که بین نخ های لایه گذاری شده و محور وجود دارد نیروی اصطکاک کمی بین لایه ها و اج لاستیک ایجاد می شود و در نتیجه گرمای تولید شده درلاستیک چندان زیاد نیست از این رو برای خودروهای پر سرعت مناسب است افزون بر ان مقاومت جانبی تایر نیز نسبتا زیاد است و تنها عیب ان استهلاک نسبی زیادی است که در اج های لاستیک وجود دارد در روش رادیال به علت زاویه 90 درجه ای که بین نخ های لایه ها نسبت به محور لاستیکوجود دارد مقاومت و استحکام خیلی زیادی در لاستیک به وجود می اید در لایه گذاری مورب متقاطع دیواره ی جانبی لاستیک بسیار محکم تر از رادیال می شود این استحکام را می توان در هنگام زیر بار قرار گرفتن تایر مشاهده کرد تایر رادیال دارای دیواره ای نرم و ارتجاعی و لاستیک مورب متقاطع دارای دیواره ای سخت است به علت نرمش زیاد لاستیک رادیال تمایل ان به متورم شدن در زیر بار زیاد است این حالت یکی از معایب لاستیک های
رادیال محسوب می شود بهترین مزیت لاستیک رادیال ان است که با غلتش چرخ در روی جاده نخهای عرضی به سهولت در کنار هم می لغزند و کوچکترین مقدار ضریب اصطکاک در لایه ها ایجاد می شود و در نتیجه گرمای تولیدی ان در سرعت زیاد کم است باید دانست که لاستیک خنک میل به غلتش بهتری نسبت به لاستیک گرم دارد ثانیا نیروی اصطکاک کم تری را در برابر نیروی موتور تولید می کند و نیز سوخت مصرفی موتور پس از طی یک صد کیلومتر کاهش پیدا می کند.

مواد ساختمانی تایر

مواد مختلفی در ساختمان تایرها به کار می رود که عبارت است از الیاف نخ و فایبر گلاس و فولاد با لاستیک طبیعی یا مصنوعی الیاف نخ ابریشمی با نام تجاری dynacor یا tyrex و نخ های نایلونی با اعداد معرفی می شوند مثلا عدد 6 یا 66 که در روی تایر نوشته می شود معرف داشتن نخ های نایلونی در بین لاستیک است الیاف پلی استر که رایج ترین ماده است با نام تجاری vitacord و Dacron و kodel معرفی میشوند نخ های فایبرگلاس در لایه های لاستیک مقاومت زیادی نسبت به سایر نخ ها در ان تولید می کند اما در حالت ارتجاعی ان را می کاهد از الیاف فولادی در بین منجید های لاستیک رادیال استفاده می کنند تا مقاومت لاستیک در مقابل ضربه افزایش پیدا کند.
علاوه بر الیاف گفته شده از لاستیک که ترکیبی از الاستومر طبیعی یا مصنوعی است استفاده می شود برای به دست امدن خواص مورد نظر مواد شیمیایی مختلف به لاستیک اضافه می کنند برای مثال افزایش دوده به لاستیک مقاومت سایش ان را بالا می برد باید دانست که لاستیک سخت دارای مقاومت سایشی نسبتا خوبی است اما ضریب اصطکاک زیادی دارد و لاستیک نرم دارای ضریب اصطکاک کم و مقاومت سایشی اندکی است بنابراین برایهر نوع کاربرد لاستیک مناسب تهیه می شود و عمر مفیدی برای هر یک در نظر گرفته می شود دوام لاستیک ها نسبت به درجه حرارت و سنوات کارکرد تعیین می شود مثلا در یک تراکتور دوام لاستیک در حدود 20 سال و در یک کامیون 130000 کیلومتر و در یک خودرو 80000 کیلومتر و در یک خودروی مسابقه 800 کیلومتر است.
مزیت تایر با مواردی همچون : طرح اج و زیبایی و دقت قالب گیری و مواد به کار رفته در ساختمان ان معین می شود.
طراحی اج های تایر

اج تایر در جاده ی خشک تاثیر چندانی ندارد نمونه بسیار روشن ان صاف بودن تایرها در خودروهای مسابقه است که برای چسبندگی بهتر تایر با سطح جاده ان را صاف طراحی می کنند نقش اج تایر وقتی ظاهر می شود که تایر در جاده ی شنی یخ زده برفی یا مرطوب و خیس حرکت کند برای چرخ های جلو که فرمان بر روی ان قرار دارد اجی مناسب است که همان اج در چرخ های عقب کارایی کم تری دارد اما وقتی چرخ کشنده همان چرخ فرمان پذیر هم باشد یعنی محرک جلو نوع استفاده از ان متفاوت می شود اج راه را ه برای خودروهای سواری از سال 1940 میلادی به کار گرفته شده و کارایی نسبتا خوبی داشته است اگر به راه راه های اج توجه کنید ملاحضه خواهید کرد که اج ها با خطوط عرضی قطع شده اند و برجستگی وسط بدون بریدگی است این برش ها برای دفع اب باران یا یخ از وسط تایر به اطراف و پیوستگی در خط میانی برای شکستن و بریدن مقدار اب به دو قسمت و پخش کردن ان به وسیله ی اج های کناری است البته این نوع اج برای حرکت در روی برف و گل چندان مناسب نیست وحتی در هنگام نو بودن نیز در روی برف و گل می لغزد زیرا گل و برف بین شیار اجها را پر کرده لاستیک را به شکل لاستیک بدون اج در میاورد به همین دلیل برای حرکت بر روی برف و گل ساخته شده است.
در این طرح اج ها به صورت جدا از هم هستند و لبه های ان تیز بوده باعث شکسن لایه های برف وگل و پراکندگی ان از زیر تایر می شود این تایر را نباید در جاده های خشک و معمولی به کاربرد زیرا به سهولت فرسایش پیدا می کنند.
برخی لاستیک ها از نوع چهار فصل هستند این نوع لاستیک از سال 1978 میلادی در خودروهای سواری به کار گرفته شد خصوصیات ان در حد دو نوع لاستیک یاد شده است اج های بازکناری ان از پر شدن شیارها جلوگیری می کند این نوع لاستیک با علامت MS نشان داده می شوند از سال 1987 میلادی به بعد اکثر سازندگان تایر طرح چهار فصل را برگزیده اند
عمل اج های تایر در جاده های بارانی
تماس چرخ با جاده ی پوشیده از اب کاهش می یابد کار تایر مطلوب کنار زدن اب های زیر تایر و پراکندن ان به اطراف است مقدار ابی که در زیر تایر باقی می ماند به وسیله گودهای اج جذب شده به پشت چرخ پرتاب می شود در سرعت های زیاد توده ی اب جمع شده در زیر تایر امکان پخش شدن پیدا نمی کند مانند گره ای چرخ را از جاده بلند می کند این پدیده در تایرهای کهنه شدیدتر ظاهر میشود چنین تایری نمی تواند به خوبی شتاب بگیرد ترمز کند و یا تحت کنترل فرمان خودرو در اید
لاستیک های با شیار عرضی پهن چسبندگی بهتری با سطح جاده پیدا می کنند بر عکس لاستیک فرسوده و لاستیک صاف در جاده ی مرطوب بسیار ضعیف عمل می کنند. عمق متوسط اج در تایر نو سه هشتم اینچ و تا عمق یک شانزده هم اینچ ایمنی تایر پذیرفتی است عمق اج ها را با عمق سنج اندازه می گیرند.
تعویض نوبتی محل چرخ های خودرو

برای سائیدگی متناسب تایرها با پیمودن هر 8 تا 10 هزار کیلومتر راه محل انها را باید با الگویی مناسب تعویض کرد.
مشخصات تایرها

در روی تایرها اعداد یا حروفی نوشته می شود که مفاهیم زیادی را بیان مهم ترین مشخصه ی تایرها عبارت است از اندازه تایر و ظرفیت تحمل بار و مقدار باد تایر و نحوه ی کاربرد ان و ظرفیت
بار ان

اولین مشخصه ی تایر اندازه ی رینگ ان است مهم ترین مشخصه ی رینگ اندازه ی قطر ان است سپس یهنای رینگ مورد توجه است رینگ پهن نیاز به لاستیک پهن دارد و لاستیک پهن تحمل بیش تری در زیر بار از خود نشان می دهد مقدار ظرفیت تحمل بار را با حروف نشان می دهند ظرفیت کم را با حرف A مشخص می شود
برای مثال FR78-15
F یعنی تحمل بار از A تا N کد گذاری می شود
R یعنی رادیال
78 یعنی نسبت شکل از 60 و 70 و 78
15 قطر رینگ

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 16:29  توسط ایرج ترکان نژاد   | 
بزرگ ترین فایده ی سوپر شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک سوپر شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.

اما چه اگر کسی بخواهد میان سوپر شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی سوپر شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.

سوپر شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. سوپر شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی سوپر شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال سوپر شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما سوپر شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.

نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما سوپر شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.

در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن سوپر شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای سوپر شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.

سوپر شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن سوپر شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.

یک سیستم ابتدابی برای یک هواپیما همراه یک سوپر شارژر مرکز گریز یا کمپرسور

سوپر شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای سوپر شارژ شده را نشان می دهد.

اول بار سوپر شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور سوپر شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 15:17  توسط ایرج ترکان نژاد   | 

مقاومت قطعه ای است که از جنس کربن ساخته می شود و بمنظور کم نمودن ولتاژ و جریان مورد استفاده قرار می گیرد . واحد مقاومت اُهم  است .

هر هزار اهم برابر با یک کیلو اُهم و هر میلیون اُهم برابر با یک مگا اُهم است .

محاسبه مقدار اُهمی یک مقاومت :

در مقاومتهای با وات پائین معمولاً مقدار اُهمی مقاومت بصورت کدهای رنگی و بر روی بدنه ان چاپ می شود ولی در مقاومتهای با وات بالا تر مثلاً 2 وات یا بیشتر ، مقدار اُهمی مقاومت بصورت عدد بر روی آن نوشته می شود .

 محاسبه مقدار اُهم مقاومت های رنگی بر اساس جدول رمز مقاومتها و بسیار ساده انجام می شود . بر روی بدنه مقاومت معمولاً 4 رنگ وجود دارد . برای محاسبه از نوار رنگی نزدیک به کناره شروع می کنیم و ابتدا شماره دو رنگ اول را نوشته و سپس به میزان عدد رنگ سوم در مقابل دو عدد قبلی صفر قرار می دهیم . اینک مقدار مقاومت بر حسب اُهم بدست می اید .

کد رنگی مقاومتها

رنگ

شماره

سیاه

0

قهوه ای

1

قرمز

2

نارنجی

3

زرد

4

سبز

5

آبی

6

بنفش

7

خاکستری

8

سفید

9

 

 درصد خطای یک مقاومت :

رنگ چهارم درصد خطای مقاومت ( تولرانس ) را نشان می دهد .  در زیر میزان خطا برای رنگ های قهوه ای ، قرمز ، طلائی و نقره ای نشانداده شده است .

قهوه ای  ±1%

قرمز  ±2%

طلائی  ±5%

نقره ای  ±10%

 

مختصر نویسی مقدار مقاومتها :

در نقشه ها معمولاً بمنظور تند نویسی و مختصر نویسی ممکن است از عبارات مخففی نظیر R  استفاده شود . در زیر مثالهائی برای اطلاع علاقمندان آورده شده است .

560R means 560 ohm
2K7  means 2.7 kohm = 2700 ohm
39K  means 39 kohm
1M0 
means 1.0 Mohm = 1000 kohm

 

مقاومت های وات بالا :

 

جنس این مقاومت ها معمولاً  از کرم نیکل است و معمولاً دارای یک روکش گچی یا آجری می باشند و به همین دلیل به مقاومتهای گچی یا آجری نیز معروف هستند . ظرفیت اُهمی و توان این مقاومتها بصورت عدد بر روی آنها چاپ می شود .

 
 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 12:8  توسط ایرج ترکان نژاد   | 
مقدمه

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.



img/daneshnameh_up/4/44/electromotor.jpg





اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهای DC

یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسط مایکل فارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آب نمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.

سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.
اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور ، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

موتورهای میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر ، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

موتورهای یونیورسال

یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود.

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای AC در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی که گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.

موتورهای AC

  • موتورهای AC تک فاز:

معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.


  • موتورهای AC سه فاز:

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز ، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش ، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله‌ای

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی تو

سط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند

 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 12:5  توسط ایرج ترکان نژاد   | 
این روزها در مجلات,روزنامه ها,تلویزیون وغیره از همه چیز میشنویم ولی بیشتر از همه فعالیت های صلح آمیزوغیر صلح آمیز هسته ای است که ذهنمان را مشغول میسازد.در اینجا سعی بر آن است که مطالب حتی الامکان به صورت عامه فهم وبه گونه ای که حق مطلب ادا شود,برای شما توضیحاتی پیرامون بمب های هسته ای ,تشعشعات هسته ای ونیروگاههای هسته ای عنوان شود.

قبل از اینکه به اصل موضوع بپردازیم خدمت دوستان خوبم باید عرض کنم که این مطالب ممکن است برای عده ای از دوستان بسیار پیش پا افتاده وساده باشه به هر حال شما به بزرگی خودتون ببخشید و اینو هم در نظر بگیرید که مخاطب های این وبلاگ ممکنه از هر قشری باشند پس ما هم مجبوریم که ملاحظه حال اونا رو هم بکنیم....

و اما اصل موضوع....

میدانیم که دنیای اطرافمان از 92 عنصر موجود در طبیعت ساخته شده است. به این شکل که عناصر از اتم ها ساخته شده اند وتشکیل مولکول آن عنصر را میدهند و اگر این مولکولها در کنار یکدیگرقرار گیرند ماده بوجود می آید. بسیاری از مواد از عناصر مختلف تشکیل شده اند بنابراین اتم های مختلفی در آنها وجود دارد. لازم به ذکر است قطر اتم 10 به توان منفی ده متر میباشد واندازه هسته در مرکز اتم0001/0 بزرگی اتم کوچکتر است و یا به عبارتی دقیقتر قطر کامل هسته به طور میانگین 10به توان منفی 15 متر میباشد.

ابتدا به تشریح ساختمان اتم میپردازیم:

در داخل هر اتم سه ذره وجود دارد:الکترون با بار منفی , پروتون با بار مثبت و نوترون خنثی. بارهای همنام یکدیگر را دفع و بارهای غیر همنام یکدیگر را جذب میکنند بجز نوترون که هیچ عکس العملی ندارد.

هسته اتم هر عنصر از پروتون و نوترون تشکیل شده است که مجموع تعداد آنها را عدد اتمی آن عنصر ,وبه آنها نوکلئون میگویند. لازم به ذکر است جرم نوترون 675/1ضربدر 10 به توان منفی 27 کیلوگرم ,وجرم پروتون 673/1ضربدر 10 به توان منفی 27 میباشد.

پروتون های تشکیل دهنده هسته اتم چون دارای بار مثبت هستند پس طبیعی است که یکدیگر را دفع کنند برای جلوگیری از این اتفاق نوترون ها مانند چسبی از متلاشی شدن هسته جلوگیری میکنند.الکترون ها نیز در مدارات بیضی شکل و نامنظم در اطراف هسته با سرعت بسیار زیاد در حال گردشند وهر چه این الکترون ها به لایه والانس نزدیکتر میشوند تعلق آنها به هسته کاهش میابد(بر اساس مدل اتمی بور).

اما اگر بخواهیم علمی تر بحث کنیم باید بگوئیم تقریبا سه نیرو در هسته هر اتم وجود داردکه یکی از آنها سعی در انهدام هسته و دو تای دیگر سعی در پایداری هسته دارند. اولی نیروی کولنی یا همان دافعه پروتونی میباشد , دومی نیروی گرانش ناشی از جاذبه بین ذرات جرم دار است وسومی که مهمترین دلیل جلوگیری از متلاشی شدن هسته میباشد همان نیروی هسته ای است. دقت کنید نیروی کولنی بسیار ناچیز است و نمیتواند به تنهایی هسته را متلاشی کند و نیروی گرانش ذرات نیز بسیار کم میباشد و توانایی در تعادل نگه داشتن هسته را ندارد,در واقع این نیروی هسته ای است که اتم را در تعادل نگه داشته و از واپاشیده شدن نوکلئون ها جلوگیری میکند. برای توضیح این نیرو باید گفت اگر فاصله بین پروتون و نوترون از 5 ضربدر 10 به توان منفی 15 متر(5فمتو متر) بیشتر شود نیروی هسته ای وجود ندارد , بر عکس اگر این فاصله از مقدار یاد شده کمتر شود نیروی هسته ای بیشترمیشود بدین طریق هسته از متلاشی شدن نجات میابد.

سال 1905 در یک آپارتمان کوچک در شماره 49 خیابان کرامر گاسه در برلین (منزل مسکونی اینشتین)اتفاق بزرگی افتاد ; کسی چه میدانست با کشف فرمول معروف نسبیت خاص E=mc2 میتوان جان هزاران نفر را در هیروشیما و ناکازاکی گرفت و یا اینکه برای میلیون ها نفر در سرار جهان برق و انرژی تولید کرد ؟!

فرمول E=mc2 به ما میگوید که اندازه انرژی آزاد شده برابر است با تغییرات جرم جسم تبدیل شده در مجذور سرعت نور. به این معنی که اگر ما جسمی به جرم مثلا یک کیلوگرم را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به حرکت درآوریم انرژی معادل 9ضربدر10به توان 16 ژول خواهیم داشت که رقم بسیار وحشتناکی است ولی واقعیت این است که چنین چیزی غیر ممکن است !!! چرا ؟

چون بر اساس همان فرمول نسبیت حرکت با سرعت نور برای اجسام غیر ممکن است. برای درک بهتر موضوع فرمول را به شکل دیگری مینویسیم : m=E/C2 اگر C2 ثابت فرض شود به روشنی پیداست که انرژی و جرم نسبت مستقیم با یکدیگر دارند ,حال اگر ما بخواهیم جسمی به جرم m را با سرعت نور © به حرکت درآوریم طبیعتا باید به آن انرژی بدهیم و از آنجا که m و E با یکدیگر نسبت مستقیم دارند پس هر چه انرژی بیشتر شود m نیز بزرگتر میشود ودر واقع قسمت اعظم انرژی صرف ازدیاد جرم میشود تا سرعت دادن به جسم . پس تقریبا به بی نهایت انرژی نیاز داریم واین همان چیزی است که حرکت با سرعت نور را برای اجسام غیر ممکن میکند.

قبل از اینکه توضیحات بیشتری داده شود لازم است کمی هم در مورد راههای آزاد کردن انرژی هسته ای بگوئیم.

به طور کلی انرژی موجود در هسته به دو روش آزاد میشود :

1 - روش شکافت هسته ای که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم تبدیل به دو اتم سبکتر میشود . ویا به عبارتی دیگر وقتی که هسته ای سنگین به دو یا چند هسته با جرم متوسط تجزیه میشود میگویند شکافت هسته ای رخ داده است و وقتی هسته ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود , مقداری از جرم آن ناپدید وبه انرژی تبدیل میشود(طبق قانون نسبیت).

2 - روش همجوشی (گداخت هسته ای) ; که در آن دو اتم سبک مانند هید روژن تبدیل به یک اتم سنگین مانند هلیم میشود. درست همانند اتفاقی که در حال حاضر در خورشید می افتد, که در هر دو حالت انرژی قابل توجهی آزاد می شود.

در حال حاضر اکثر بمب های هسته ای ونیروگاههای هسته ای بروش شکافت هسته عمل میکنند .

حال دوباره به توضیحات مربوط اتم بر میگردیم . در اینجا لازم است نکاتی را در مورد پایداری و ناپایداری توضیخ دهیم...

اگرما 13 پروتون را با 14 نوترون ترکیب کنیم هسته ای خواهیم داشت که اگر 13 الکترون در اطراف آن گردش کنند یک اتم آلومینیوم را میسازند .حال اگر میلیاردها عدد از این اتم ها را در کنار هم قرار دهیم آلومینیوم را می سازیم(AL27) که با آن انواع وسایل نظیر قوطی ها و درب وپنجره ها و غیره... را میتوان ساخت.

حال اگر همین آلومینیوم را در شیشه ای قرار دهیم ! وچند میلیون سال به عقب برگردیم این آلومینیوم هیچ تغییری نخواهد کرد ,پس آلومینیوم عنصری پایدار است . تا حدود یک قرن پیش تصور بر این بودکه تمام عناصر پایدار هستند. مساله مهم دیگر اینکه بسیاری از اتم ها در اشکال متفاوتی دیده می شوند . برای مثال : مس دو شکل پایدار دارد , مس 63 ومس 65 که به این دو نوع ایزوتوپ گفته می شود .هر دوی آنها 29 پروتون دارند اما چون در عدد اتمی 2 واحد فرق دارند به سادگی می توان فهمید که تعداد نوترون های اولی 34 ودیگری 36 است وهر دوی آنها پایدار هستند.در حدود یک قرن پیش دانشمندان متوجه شدند گه همه عناصر ایزوتوپ هایی دارند که رادیواکتیو هستند.مثلا : هیدروژن را در نظر بگیرید , در مورد این عنصر سه ایزوتوپ شناخته شده است.

1 - هیدروژن معمولی یا نرمال (H1) در هسته اتم حود یک پروتون دارد وبدون هیچ نوترونی. البته واضح است چون نیازی نیست تا خاصیت چسبانندگی خود را نشان دهد چرا که پروتون دیگری وجود ندارد.

2 - هیدروژن دوتریم که یک پروتون ویک نوترون دارد و در طبیعت بسیار نادر است. اگرچه عمل آن بسیار شبیه هیدروژن نوع اول است برای مثال میتوان از آن آب ساخت اما میزان بالای آن سمی است.

هر دو ایزوتوپ یاد شده پایدار هستند اما ایزوتوپ دیگری از هیدروژن وجود دارد که ناپایدار است !

3 - ایزوتوپ سوم هیدروژن (تریتیوم) که شامل دو نوترون و یک پروتون است. همان طور که قبلا گفته شد این نوع هیدروژن ناپایدار است . یعنی اگر مجددا ظرفی برداریم واین بار درون آن را با این نوع از هیدروژن پر کنیم و یک میلیون سال به عقب برگردیم متوجه میشویم که دیگر هیدروژنی نداریم و همه آن به هلیم 3 تبدیل شده است (2 پروتون و یک نوترون) واین ها همه توضیحاتی ساده در مورد پایداری و ناپایداری بود.

در یک پاراگراف ساده میتوان گفت که هر چه هسته اتم سنگین تر شود تعداد ایزوتوپ ها بیشتر میشود و هر چه تعداد ایزوتوپ ها بیشتر شود امکان بوجود آمدن هسته های ناپایدار نیز بیشتر خواهد شد و در نتیجه احتمال وجود نوع رادیواکتیو نیز بیشتر میشود.

در طبیعت عناصر خاصی را میتوان یافت که همه ایزوتوپ هایشان رادیو اکتیو باشند.برای مثال دو عنصر سنگین طبیعت که در بمب ها ونیروگاههای هسته ای از آنها استفاده می شود را نام میبریم : اورانیوم و پلوتونیوم.

اورانیوم به طور طبیعی فلزی است سخت,سنگین,نقره ای و رادیواکتیو,با عدد اتمی 92.سالهای زیادی از آن به عنوان رنگ دهنده لعاب سفال یا تهیه رنگهای اولیه در عکاسی استفاده میشد و خاصیت رادیواکتیو آن تا سال 1866 ناشناخته ماند و قابلیت آن برای استفاده به عنوان منبع انرژی تا اواسط قرن بیستم مخفی بود.

خصوصیات فیزیکی اورانیوم

اورانیوم طبیعی (که بشکل اکسید اورانیوم است) شامل3/99% از ایزوتوپ اورانیوم 238 و7/0% اورانیوم 235است. که نوع 235 آن قابل شکافت است و مناسب برای بمب ها ونیروگاههای هسته ای است. این عنصر از نظر فراوانی در میان عناصر طبیعی پوسته در رده 48 قراردارد. از نظر تراکم و چگالی باید گفت 6/1 مرتبه متراکم تر از سرب است.وهمین تراکم باعث سنگین تر شدن آن می شود.برای مثال اگر یک گالن شیر وزنی حدود 4 کیلوگرم داشته باشد ,یک گالن اورانیوم 75 کیلوگرم وزن دارد!!!

انواع اورانیوم

اورانیوم با غنای پایین که میزان اورانیوم 235 آن کمتر از 25% ولی بیشتر از7/0% است که سوخت بیشتر راکتورهای تجاری بین 3 تا 5 درصد اورانیوم 235 است.

اورانیوم با غنای بالا که در اینجا بیشتر از 25% وحتی در مواردی آن را تا98% نیز غنی میکنند و مناسب برای کاربردهای نظامی وساخت بمب های هسته ای است.

و اما منظور از غنی سازی اورانیوم چیست؟

بطوربسیار خلاصه غنی سازی عبارت است از انجام عملی که بواسطه آن مقدار اورانیوم 235 بیشتر شود و مقدار اورانیوم 238 کمتر. که پس از جمع آوری اورانیوم 238 ,آن را زباله اتمی می نامند.

غنی سازی اورانیوم به روشهای مختلفی انجام می شود که چند مورد از آن را خدمت شما یادآور می شویم: 1-استفاده از اصل انتشار گازها 2-استفاده از روش فیلترینگ 3-استفاده از میدانهای مغناطیسی 4- استفاده از دستگاه سانتریفوژ که در حال حاضر روش چهارم متداولترین,باصرفه ترین و مطمئن ترین روش به شمار میآید.

در اواخر سال 1938 هان,مایتنر و اشتراسمن به اکتشافی دست یافتند که دنیا را تحت تاثیر قرار داد ,آنها متوجه شدند که میتوان کاری کرد که هسته های اورانیوم 235 شکسته شوند.

فرض کنید که نوترونی در اطراف یک هسته اورانیوم 235 آزادانه در حال حرکت است,این هسته تمایل زیادی دارد که نوترون کند را به درون خود بکشاند وآن راجذب کند.هسته اورانیوم پس از گیر اندازی این نوترون,دیگر هسته ای پایدار نیست وناگهان از هم شکافته می شود این هسته در طی فرآیند شکافت به دو یا چند هسته با جرم کوچکتر ,یعنی به صورت هسته های عناصر نزدیک به مرکز جدول تناوبی تجزیه می شود.به طور کلی در فرآیند شکافت اگر یک نوترون به هسته اصابت کند به طور میانگین 5/?نوترون در اثر شکافت آزاد می شود حال اگر ما تعداد نوترون های آزاد شده را 3 عدد فرض کنیم و مدت زمان لازم برای تحقق هر شکافت 01/0 ثانیه باشدمقدار اورانیوم مصرف شده در طی زمان یک ثانیه در حدود 10به توان 23 کیلوگرم خواهد بود !!! واضح است که واکنش زنجیره ای شکافت میتواند مقادیر قابل توجهی از اورانیوم را در مدت زمان ناچیزی به انرزی تبدیل کند.با توجه به توضیحات داده شده به وضوح مشخص است که ما نیازی به تولید مستمر نوترون نداریم بلکه با اصابت اولین نوترون به هسته وآزاد شدن نوترون های ناشی از فرآیند شکافت ما میتوانیم نوترون مورد نیاز خود را بدست آوریم که مسلما این تعداد نوترون بسیار بیشتر از نیاز ما خواهد بود. لازم به ذکر است که به حداقل مقدار اورانیومی که برای فرآیند شکافت لازم است جرم بحرانی یا مقدار بحرانی می گویند واز به هم پیوستن دو یا چند جرم بحرانی یک ابر جرم بحرانی حاصل می شود.

حال اگر بخواهیم واکنش زنجیره ای ادامه پیدا کند,حفظ یک اندازه بحرانی برای ماده اولیه اورانیوم ضرورت دارد .در صورتی که مقدار اورانیوم را خیلی کمتر از جرم بحرانی بگیریم ,بیشتر نوترون های تولیدی فرار خواهند کرد زیرا این فرار به عواملی چون : شکل فیزیکی اورانیوم و جرم آن وابسته است و در نتیجه واکنش متوقف می شود. از سوی دیگر اگر مقدار اورانیوم را فوق العاده زیاد بگیریم مثلا به اندازه یک ابر جرم بحرانی,تمام نوترون های تولیدی در واکنش های بعدی شرکت خواهند کرد وانرژی آزاد شده در یک فاصله زمانی کوتاه آنچنان زیاد خواهد شد که نتیجه ای جز انفجار نخواهد داشت!! بین این دو حالت یک خط فاصل وجود دارد:اگر بزرگی کره اورانیومی شکل را درست برابر اندازه بحرانی بگیریم آنگاه از هر شکافت فقط یک نوترون برای شرکت در شکافت بعدی باقی می ماند در این صورت واکنش با آهنگ ثابتی ادامه می یابد. از خاصیت حالت سوم برای توجیح عملکرد نیروگاههای هسته ای استفاده می کنند. حال اگر به اندازه کافی اورانیوم 235 در اختیار داشته باشیم به آسانی می توانیم یک بمب ساده بسازیم !!!!! به این شکل که دو نیم کره از اورانیوم 235 را که هر کدام به اندازه جرم بحرانی است در دو انتهای یک استوانه قرار میدهیم و این دو قطعه را بوسیله ساز وکاری که خود طراحی کرده ایم ناگهان به یکدیگر متصل می کنیم که در این حالت ابر جرم بحرانی تشکیل می شود,حال اگر توسط دستگاه نوترون ساز نوترونی به هسته نزدیک کنیم وقوع انفجار حتمی است!!

در عمل برای آنکه انفجاری بزرگ و موثر حاصل شود ریزه کاری های زیادی را باید رعایت کرد.

در هر حال برای توضیح عملکرد نیروگاههای هسته ای لازم به ذکر است راکتورهای هسته ای را چنان طراحی میکنند که در آنها واکنش شکافت در شرایطی نزدیک به حالت بحرانی تحقق یابد. قلب راکتور اساسا متشکل است از سوخت(در این مورد اورانیوم 235) که در استوانه های مخصوص در بسته ای جا سازی شده اند. این استوانه ها در ماده ای که کند کننده نامیده می شوند غوطه ورشده اند.کند کننده به منظور کند سازی و باز تاباندن نوترونهایی که در واکنش شکافت تولید میشوند مورد استفاده قرار میگیرد که متداول ترین آنها عبارتند از:آب,آب سنگین وکربن. که در اینجااگر در آب معمولی (H2O) به جای ایزوتوپ هیدروژن معمولی از ایزوتوپ هیدروژن دوتریم استفاده شود آب سنگین بدست می آید.

سرعت واکنش را نیز می توان به کمک چند میله کنترل کرد که این میله ها در قلب راکتور قرار می گیرند. این میله ها معمولا از ماده ای مانند کادمیوم که نوترون ها را بخوبی جذب میکند ساخته می شوند. برای آنکه آهنگ واکنش افزایش یابد میله ها را تا حدودی از قلب راکتور بیرون می آورند ,برای کاستن از سرعت واکنش و یا متوقف ساختن آن,میله ها را بیشتر در قلب راکتور فرو میبرند.در نهایت واکنش صورت گرفته در راکتور به صورت گرمای بسیار زیادی ظاهر می شود بنابراین طبیعی است که راکتور ها همانند یک کوره عمل کنند وسوختش به جای گاز,نفت ویا ذغال سنگ ,اورانیوم 235 باشد. گرمای تولید شده را به کمک جریان سیالی که از قلب راکتور میگذرد به محفظه مبادله کننده گرما که در آن آب وجود دارد منتقل میکنند و درآنجا آب داخل مبادله کننده را تبخیر میکنند ;بخار متراکم شده پس از به گردش درآوردن توربین ژنراتورهای مولد برق,مجددا به داخل محفظه مبادله کننده باز میگردد.البته سیال گرم شده چون از قلب راکتور می گذرد و درآنجا در معرض تابش پرتوهای رادیواکتیو قرار میگیرد مستلزم مراقبت های ویژه است.

و اما نکاتی جالب در مورد بمب های هسته ای

منطقه انفجار بمب های هسته ای به پنج قسمت تقسیم میشود:1- منطقه تبخیر 2- منطقه تخریب کلی 3- منطقه آسیب شدید گرمایی 4- منطقه آسیب شدید انفجاری 5- منطقه آسیب شدید باد وآتش . که در منطقه تبخیر درجه حرارتی معادل سیصد میلیون درجه سانتیگراد !!! بوجود می آید و اگر هر چیزی از فلز گرفته تا انسان وحیوان در این درجه حرارت قرار بگیر آتش نمیگیرد بلکه بخار می شود!!!!

اثرات زیانبار این انفجار حتی تا شعاع پنجاه کیلومتری وجود دارد و موج انفجار آن که حامل انرژی زیادی است می تواند میلیون ها دلار از تجهیزات الکترونیکی پیشرفته نظیر: ماهواره ها و یا سیستم های مخابراتی را به مشتی آهن پاره تبدیل کند و همه آنها را از کار بیندازد.

اینها همه اثرات ظاهری بمب های هسته ای بود پس از انفجار تا سال های طولانی تشعشعات زیانبار رادیواکتیو مانع ادامه حیات موجودات زنده در محل های نزدیک به انفجار می شود.

رادیو اکتیو از سه پرتو آلفا,بتا و گاما تشکیل شده است که نوع گامای آن از همه خطرناک تر است و با توجه به فرکانس بسیار بالا ,جرم و انرژی بالایی که دارد اگر به بدن انسان برخورد کند از ساختار سلولی آن عبور کرده و در مسیر حرکت خود باعث تخریب ماده دزوکسی ریبو نوکلوئیک اسید یا همان DNA و سرانجام زمینه را برای پیدایش انواع سرطان ها,سندرم ها ونقایص غیر قابل درمان دیگر فراهم می کند وحتی این نقایص به نسلهای آینده نیز منتقل خواهد شد.

و اما کاربرد تشعشعات رادیواکتیو چیست؟

بسیاری از محصولات تولیدی واکنش شکافت هسته ای شدیدا ناپایدارند و در نتیجه ,قلب راکتور محتوی مقادیر زیادی نوترون پر انرژی ,پرتوهای گاما,ذرات بتا وهمچنین ذرات دیگر است. هر جسمی که در راکتور گذاشته شود ,تحت بمباران این همه تابشهای متنوع قرار میگیرد. یکی از موارد استعمال تابش راکتور تولید پلوتونیوم 239 است .این ایزوتوپ که نیمه عمری در حدود24000سال دارد به مقدار کمی در زمین یافت می شود . پلوتونیوم 239 از لحاظ قابلیت شکافت خاصیتی مشابه اورانیوم دارد.برای تولید پلوتونیوم239,ابتدا اورانیوم 238 را در قلب راکتور قرار می دهند که در نتیجه واکنش هایی که صورت می گیرد ,اورانیوم239 بوجود می آید.اورانیوم 239 ایزوتوپی ناپایدار است که با نیمه عمری در حدود 24 دقیقه,از طریق گسیل ذره بتا ,به نپتونیوم 239 تبدیل می شود . نپتونیوم 239 نیز با نیمه عمر 2/4 روز و گسیل ذره بتا واپاشیده و به محصول نهایی یعنی پلوتونیوم 239 تبدیل می شود.در این حالت پلوتونیوم239 همچنان با مقادیری اورانیوم 238 آمیخته است اما این آمیزه چون از دو عنصر مختلف تشکیل شده است ,بروش شیمیایی قابل جدا سازی است.امروزه با استفاده از تابش راکتور صدها ایزوتوپ مفید میتوان تولید کردکه بسیاری از این ایزوتوپ های مصنوعی را در پزشکی بکار میبریم. در پایان باید بگوئیم اثرات زیانبار انفجار های اتمی و تشعشعات ناشی از آن باعث آلودگی آبهای زیر زمینی ,زمین های کشاورزی و حتی محصولات کشاورزی می شود ولی با همه این مضرات اورانیوم عنصری است ارزشمند;زیرا در کنار همه سواستفاده ها می توان از آن به نحوی احسن و مطابق با معیارهای بشر دوستانه استفاده نمود. فراموش نکنید از اورانیوم و پلوتونیوم می توان استفاده های صلح آمیز نیز داشت چرا که از انرژی یک کیلوگرم اورانیوم 235 می توان چهل هزار کیلو وات ساعت ! الکتریسیته تولید کرد که معادل مصرف ده تن ذغال سنگ یا 50000گالن نفت است!!!!!!!!
 |+| نوشته شده در  شنبه 1390/09/26ساعت 12:3  توسط ایرج ترکان نژاد   | 
مطالب جدیدتر
مطالب قدیمی‌تر