تحقیق مقاله کاربرد فنر در صنعت

فنرها

 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 فنردر 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 وگازی میباشد

  فنر شمشی یا برگه ای               

بیشتر در خودرو های  سنگین  و سواری مثل پیکان  و اریا که اکسل ان ها یک پارچه  است در جهتطولی نصب میشود و مقداری از وزن  را تحمل می نماید  برای زیاد کردن  نیروی فنر از چند شمش که روی هم بسته می شوند استفاده می کنند البته تعداد شمش ها تابع نیروی است  که به محور جلو یا عقب خودرو  وارد  میشود بزرگترین فنر را شاه فنر گویند که دو سر ان قوس بیشتری دارند

 از این رو برای بستن ان ها روی هم باید نیروی زیاد تری  مصرف کرد و توسط یک پیچ و مهره بلندی به نام سنتر بولت یعنی پیچ وسط و بست ها یا گیره های مخصوص در طرفین  مهار می شوند برای نصب این  نوع فنرها  در قسمت جلو به شاسی از طریق قامه فنر و یک پیچ و مهره و بوش قامه فنرکه از  جنس  برنج است  استفاده می شود و در طرف دیگر توسط گوشواره به رام وصل می گردد  برای جلوگیری از سایش اتصالات گریس کاری می شوند وظیفه گوشواره این است که امکان تغییر طول فنر در اثر نوسانات خودرو را فراهم می کند بین لایه های فنر ها فیلمی  از روغن گرافیت قرار می دهند  تا لایه ها  به راحتی  بتوانند روی  هم  بلغزند و  خاصیت  نوسان  گیری  ان زیاد  شود  و همچنین  از زنگ  زدگی  فنر ها  جلوگیری  می شود  اخیرا  به جای گریس  با  گذاشتن  ورقه هامخصوص از جنس پلاستیک بین لایه های فنرها این کار را  انجام می دهند

فنر مارپیچی یا لوله ای             

این فنرها در بیشتر  خودرو های  سواری  کاربرد دارند  زیرا به خاطر این که فضای کمتری را اشغال می کنند همچنین وزن کم انها کمتر به  مراقبت و نگهداری  دارند تنها عیبی  که این فنرها دارند این

است  که  نیروی کششی یا  فشاری را  نمی توانند منتقل نمایند به این جهت باید حتما در سیستم تعلیق به کار  رود که  در ان نیروهای  عرضی به  کمک طبق  با اهرمی به شاسی منتقل شوند دو انتهای فنرهای مارپیچی مسطح اند تا در بشقابک های  مخصوص  در طبق یا محل خود بهتر مستقر شوند فنرهای مارپیچی فاقد خاصیت ضربه گیری هستند و باید مکمل ان یک کمک فنر باشد تا بتواند

نوسانات خودرو را به سرعت گرفته و راحتی سفر را فراهم نماید 

فنر پیچشی                                                        

 این نوع  فنر معمول ا با پیچش حول  محور طولشان تغییر فرم می دهد و به شکل میله یا تسمه ای هستند در خودروهایی مثل فولکس واگن کاربرد دارند به این صورت است که فنر داخل یک پوسته ای یاتاقان شده که از یک طرف به کمک  هزار خاری  محکم  میشود و از  طرف دیگر به کمک اهرمی به چرخ متصل و نهایتا موجب پیچش فنر میگردد فنرهای جلوی فولکس واگن به شکل تسمه ای هستند

 که داخل دو پوسته محکم شده اند و این فنرها درجهت  عرضی خودرو قرار گرفته اند ولی میتوان انها را در جهت طولی هم به کار برد

 کاربرد فنر پیچشی :    الف :  به  صورت فنر بندی عادی در خودروها استفاده میشود    ب:  از این فنرها برای اهرم های طولی و عرضی وپانارد و ضد غلتش استفاده  میکنند اهرم ضد غلتش که به غلط به ان موج گیر می گویند وقتی که خودرو در حال پیچیدن است در اثر نیروی گریز از مرکز چرخهای خارج پیچ به فرو رفتن در زمین و چرخ های داخل پیچ  به بلند شدن از زمین  متمایل می شوند یک سر  میله ضد غلتش به یک  طبق  و  سر دیگر ان با  میله ی  قابل  تنظیمی بر  طبق دیگر وصل  می شود وسط میله به وسیله ی بوش  به زیر شاسی طوری وصل می شود  که امکان چرخش را به  ان  بدهد وقتی  که چرخ  پیچ  از روی زمین  بلند  می شود در این  میله انرژی  پتانسیل  ذخیره می شود و  با  برخاستن  میله مخالفت می کند این  نیروی  بالا برنده که باعث مقاومت پیچشی  در میله ی  ضد غلتش  می شود در سر  دیگر ان نیروی پایین اورنده تولید  می کند و بدنه را که تمایل  نزدیک شدن  به زمین را دارد  از زمین  بلند  می کنداز معایب فنر پیچشی این است که برای  نرم عمل کردن فنر باید طول فنر  بلند انتخاب شود  لذا گشتاور زیادی در تکیه گاه فنر ایجاد  میشود و به کف سازی  نیرومندی نیاز است

        فنر پنوماتیکی

  از خاصیت تراکم پذیری هوا و گازها ی دیگر  به جای فنر در تعلیق خودروها  استفاده می شوداین  روش که بیشتر در  خودروهای سنگین  و گاهی هم در خودروهای سبک کاربرد دارد  دارای نرمش خوبی است دستگاه فنر هوایی  از  کمپرسور و محفظه  با کیسه هوایی  و لوله  های انتقال هوا و رگلاتور تنظیم فشار  تشکیل شده  است  طرز کار این سیستم به این شرح میباشد که اهرم  متصل به شاسی نسبت به ارتفاع ان بالا و پایین  میرود  با حرکت اهرم  رگلاتور به بالا یا پایین  سوپاپ های رگلاتور باز و   بسته  می شود با حرکت  اهرم سوپاپ  ورودی  باز شده  هوای  فشرده  از  مجرا به کیسه های فنر  ارسال می شود  وقتی که اهرم در جهت مخالف حرکت کند سوپاپ  ورودی  بسته  و سوپاپ  خروجی  باز  می شود در  این  موقع  باد کیسه  فنر تا حدی  خالی می شود که اهرم در  حالت وسط قرار  بگیرد بنابراین نسبت به افزایش  بار خودرو فشار باد  در کیسه های هوایی زیاد می شود و با کاهش بار فشار هوای فنر کاهش پیدا می کند با این وصف می توان فنرهای هوایی

را نوع ایدال دانست زیرا در حالت سبک بودن  شاسی فنر نرم است  و  در حالت سنگین بودن مانند فنر سخت عمل می کند  برای  اندازگیری فشار  موثر  باد  فنرها  از رگلاتور  تنظیم فشار استفاده می کنند رگلاتور  روی شاسی بسته شده  اهرم ان به محور  خودرو وصل می شود با افزایش  بار خودرو شاسی به طرف محور چرخ نزدیک می شود در این  حالت  شیر هوای  فشرده  به کیسه باز می شود تا ارتفاع  مجازی  که رگلاتور را  تنظیم  کرده اند  شاسی  را  بالا ببرد  وقتی  شاسی  به  اندازه ای  لازم  بالا رفت رگلاتور  شیر را می بندد در هنگام خالی شدن باد  خودرو شاسی از محور چرخ دور می شود  در این اهرم  شیر دیگری را باز کرده  مقداری  از هوای کیسه ی فنر را به خارج باز می کند

کمک فنر(میرا کننده) دو وظیفه ی مهم بر عهده دارد:

الف. ایمنی خودرو را افزایش می دهد.

ب. ارامش و راحتی راننده و سرنشینان را تامین می کند.

اولین وظیفه ی کمک فنر نگه داشتن لاستیک در حد استاندارد روی سطح جاده است مشروط بر این که باد لاستیک ها بر اساس نظریه ی سازنده ی خودرو باشد و دومین وظیفه ان نوسانات بدنه ی خودرو روی فنرها را مهار و تقریبا تابت نگه می دارد تا هدایت خودرو خصوصا در سر پیچها بهتر انجام گیرد. همچنین هنگام ترمز کردن از شیرجه رفتن جلوگیری می کند و کنترل خودرو نیز بهتر خواهد شد در نتیجه استهلاک فنرها و بدنه ی خودرو کمتر می شود.همانطوری که می دانید حرکت کمک فنر در جهت عکس حرکت فنر می باشد. مثلا اگر خودرو از روی برامدگی جاده عبور کند فنر فشرده می شود و کمک فنر در جهت حرکت فنر مقاومت می کند یعنی از فشردگی سریع فنر جلوگیری می کند. همچنین اگر خودرو در حین حرکت به داخل گودالی فرو رود نیروی عکس العمل وزن خودرو که در تماس چرخها با سطح جاده است باعث کشیدگی عادی فنر شده و بلافاصله فنر در جهت باز شدن عمل می کند. در این حالت نیز کمک فنر در جهت عکس حرکت فنر کار کرده و انرژی ذخیره شده در فنر با تبدیل به گرما در سیستم کمک فنر  مستهلک می شود.

برگرفته از کتاب شاسی  و جلوبندی خودرو تالیف مهندس سید محمود صافی

در شکل زیر طرز کار و قطعات یک کمک فنر تلسکوپی ساده را مشاهده میکنید.

2- تاریخچه کمک فنر

آثار بوجود آمدن سیستم تعلیق به بیش از پنج هزار سال پیش به سومریان می رسد و از هنگامی شروع می شود که چرخ اختراع گردید و از آن وقت تا به امروز سیر تکاملی خود را طی کرد. مجسمه زیر با قدمت سه الی چهار هزار سال پیش از سرزمین هند از این کشف مهم خبر می دهد.

در کشور خود ما نیز در تخت جمشید گوشه ای از این اختراع مربوط به 2500 سال پیش دیده می شود. ایرانیان اولین مردمانی بودند که چرخ را بهینه کرده و بر آن "آج" زدند.
در طی این پنج هزار سال این سیستم دچار تحولات زیادی شده است تا بصورت مدرن امروزی در آمده است. در قرن هشتم بعد از میلاد سیستم تعلیق با زنجیر آهنی اختراع گردید. پس از آن سیستم تعلیق فنری بر روی درشکه ها به وجود آمد. فنر تا حدودی می توانست ضربات ناشی از دست انداز ها را بگیرد، ولی با بالا رفتن سرعت وسایل نقیله سیستم دیگر کاملا راحت و متعادل نبود.

با بوجود آمدن وسایل نقلیه موتوری و بالا رفت سرعت تنها فنر سیستم تعلیق جوابگوی سیستم تعلیق نبود.

و با افتادن خودرو در دست اندازها امکان واژگونی خودرو موجود بود، لذا نیاز به وسیله ای بود که بتواند انرژی بوجود آمده در دست انداز ها را مستهلک کند، لذا کمک فنر اختراع گردید.

اولین کمک فنر ها در سال 1904 بر روی درشکه ها با فنر تخت نصب گردید و باعث نرمی و سرعت این وسیله گردید، قبل از آن این وسیله نقلیه چندان راحت نبود.
در سال 1915 کمک فنر چرمی پیچیده شده برروی فنرمتصل به بلوک چوبی اختراع گردید.

در حالی که کمک فنر های با اصطکاک خشک تا سال 1930 رواج داشتند، کمک فنر های هیدرولیک از اوایل قرن بیستم به تدریج ساخته شدند.

• برتری فوق العده سیستم های سیستم های کمک فنری هیدرولیک نسبت به زیان سیستم های اصطکاگی کلمبی خصوصا در جاده های صاف امروزی مشهود است.
• عمر کمک فنر ها افزایش یافته با آبندی بهتر و کیفیت بهتر سطوح پرداخت شده در سطوح اصطکاکی،

• بواسته کنترل کیفی بهتر امروزی کیفیت افزایش یافته،
• هزینه ها نسبت به انواع قدیمی کمتر بحرانی است ور در حالتی بصورت تولید انبوخ ساخته می گردد و توسط ابزار مدرن تولید می گردد.
کمک فنر های هیدرولیک دارای انواع مختلفی زیادی می باشند، که آنها را می توان به 5 گروه تقسیم کرد:
1. کمک فنر های اهرمی مخزنی،
2. کمک فنر های اهرمی با سیلندر های خطی( in line )،
3. کمک فنر های اهرمی با سیلندر های موازی( Parallel )،
4. کمک فنر های اهرمی پیستون و میل پیستون دار،
5. کمک فنر های تلسکوپی،
در شکل های زیر نمونه هایی از این نوع کمک فنر ها دیده می شود:
کمک فنرهای اهرمی مخزنی راست 1933 چپ 1951
کمک فنر اهرمی پیستونی 1951
کمک فنر اهرمی پیستونی با سیلندر موازی 1951
کمک فنر اهرمی پیستونی 1933
کمک فنر اهرمی پیستونی با تخلیه در دوسر 1951
کمک فنر اهرمی با عملکرد دو طرفه 1935
اجزا کمک فنر سنتی تلسکوپی پترسون 1953
کمک فنر استاندارد تلسکوپی با دو سیلندر 1953