تحقیق مقاله فنر ها

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 و گازی 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 جهت طولی 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 فنر که 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 های مخصوص 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 اینفنرها 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 چرخ های 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

فرایند Stress-Peeningدر ساخت فنرهای کششی

 فرایند دیگری که لازم است در مورد آن توضیح داده شود، فرایند Stress-Peening یا اصطلاحا تنش زنی با وجود یک تنش کششی قبلی است. در شرایطی که قطعات تنها در یک جهت تحت تنش قرار دارند، فرایند تنش زنی بکار می رود و در آن قطعاتی که تحت یک کشش قبلی قرار دارند  فنرهای کششیمی شوند. در طی این فرایند، تنش فشاری درونی بسیار بیشتر از  فنرهای کششیمعمولی ایجاد شده و در حقیقت درست تا حد سیلان تنش فشاری درونی ماده پیش می رود. تنش زنی، صرفه جویی بیشتر در وزن و افزایش عمرکاری را در پی دارد. این افزایش عمر کاری در قطعات مختلف متفاوت می باشد، مثلا برای چرخ دنده ها و فنرهای مارپیچی بیش از ۱۰۰۰ درصد، درزهای جوش ۲۰۰ درصد و برای میله های تحت تنش پیچشی بین ۱۴۰ تا ۶۰۰ درصد است.

به منظور افزایش مقاومت و دوام قطعه و اجتناب از ترک خوردگی تنشی(SCC)، باید تمام سطوح بحرانی و حساس کاملا  فنرهای کششیشوند. برای کنترل این موضوع می‌توان از عدسی با بزرگنمایی x۱۰ استفاده کرد یا مایع خاصی را روی سطح قطعه پاشید یا رنگ کرد؛ در طی فرایند خشک کردن این مایع به شکل الاستیک در آمده و تنها توسط شکست سطح کنده می شود. برای کنترل این موضوع که آیا تمام سطحی که باید  فنرهای کششیشود، با فیلم نازک پوشیده شده است یا نه، می توان از تابش پرتو فرابنفش استفاده کرد.

یک دستگاه  فنرهای کششیمعمولا‌ از اجزاء زیر تشکیل شده است:

چرخ دوار پرتاب کننده ساچمه، بخش جداکننده ساچمه که ساچمه های ساییده و فرسوده و خرد شده را از ساچمه های قابل استفاده جدا می کند، و جمع کننده گرد و غبار که برای تکمیل کار بخش قبلی ذرات ریز موجود در انبوه ساچمه ها را می گیرد.

برای رسیدن به شدت مورد نیاز در  فنرهای کششی نیازمند اجزاء مناسب در دستگاه هستیم. اصل کار  فنرهای کششیبا کمک چرخهای دوار پرتاب کننده ساچمه بر مبنای استفاده از انرژی جنبشی بالای ساچمه ها قرار دارد؛ این انرژی از سرعت و جرم ساچمه ناشی می شود. بنابراین عملکرد دستگاه  فنرهای کششیبه مقدار زیادی به بازدهی چرخ های پرتاب بستگی دارد. معمولا این چرخهای دوار بصورت Patent بوده و در انحصار سازندگان اندک خود قرار دارند. استفاده از یک یا چند چرخ بر روی ماشین، مزیت های بیشماری را در پی دارد، مانند: ضربه با انرژی زیاد، کنترل جهت و سطح پاشش، توان عملیاتی بالای ساچمه های ساینده، پاشش یکنواخت با شدت بهینه، و زمان مناسب پرداخت سطحی.

بهبود استحکام خستگی: می دانیم که در فناوریهای جدید پرداخت سطحی و عملیات مربوط به سطح،  فنرهای کششی از طریق پرتاب ساچمه بر روی قطعات با استفاده از چرخهای بزرگ دوار جایگزین دیگر فرایندهای گران قیمت و زمان بر شده است و امروزه به اثبات رسیده است که این عملیات در جهت افزایش استحکام خستگی فنرها موثر است. این فرایند هم از لحاظ زیست محیطی و هم از لحاظ اقتصادی مناسب بوده و همانطور که گفته شد امکان طراحی قطعات سبکتر و با هزینه کمتر را فراهم می آورد.

این فرایند تاثیر اندکی بر روی قطعات تحت تنشهای پیچشی و فشاری غیر متناوب (مستقیم) دارد، اما برای قطعاتی که تحت تنش های خمشی یا پیچشی متناوب قرار دارند، مثل شیرها، سیستمهای تعلیق، فنرهای کلاچ، فنرهای مارپیچی بسیار مناسب هستند.

چگونه خواص خستگی فنرها بهبود می یابد؟ در فرایندهای ساخت فنرهای کششی، به منظور دستیابی به توزیع موضعی تنشهای فشاری و کششی، قبل از آنکه فنرها تحت هیچ تنشی قرار بگیرند ساچمه های ساینده روی سطح فنرها پاشیده می شوند.

ساچمه های ساینده که گاها با سرعت تا ۱۰۰ مایل بر ثانیه به سطح آنها برخورد می کنند، باعث به وجود آمدن دندانه های کروی شکل دائمی برروی آنها می شوند. سطح فلز زیر سطوح  فنرهای کششیشده تغییر شکل می یابند. موازنه نیروها تنشی فشاری را در فلز ایجاد می کند. فرورفتگی ایجاد شده روی سطح بالایی مماسی و عمود بر سطح است. اما در لایه های زیرین کشش باعث تغییر شکل دائمی می شود. در نتیجه فنرهای  فنرهای کششیشده قبل از آنکه در شرایط کاری واقعی قرار بگیرند، تحت تنشهای اولیه ای قرار می گیرند. تنشهایی که فنرها در طول عمر کاری خود آنها را تحمل می کنند، مشابه تنشهای اولیه ای هستند که در اثر  فنرهای کششیدر قطعه ایجاد می شوند. به ویژه در شرایطی که تنش کششی داریم، فشار سطحی که از قبل ایجاد شده، قله های کشش (تنشهای کششی ماکزیمم در سیکل خستگی) را کاهش می دهد و به این ترتیب استحکام خستگی فنر با  فنرهای کششیافزایش می یابد.

اتوماسیون خطوط ریخته گری: در صنایع ریخته گری امروز، مدرنیته کردن فرایند تمامکاری و پرداخت سطحی قطعات ریختگی، به دلیل تراکم بالای نیروی کار و هزینه بالایی که برای تمیزکاری قطعه صرف می شود، از اهمیت بالایی برخوردار است. فرایند تمامکاری و پرداخت سطحی قطعات ریختگی شامل مراحل زیر می باشد:

ساخت فنرهای کششی، سنگ زنی، بریدن لبه‌های زائد، فرزکاری، مته کاری و تست کیفیت.

هنگام طراحی سیستمهای پیشرفته تمامکاری در ریخته گری، موارد زیر باید در نظر گرفته شوند:

●زمان تمیزکاری

▪جریان مواد درون خط :

 در کارگاه یا کارخانه ریخته گری، باید جریان مواد متناسب با نیازمندیهای انواع تولیدات مختلف (مثلا آهن، آلومینیم، سری قطعات کوچک یا بزرگ) باشد و این مسئله منجر به بروز تنگناها و مشکلاتی در هنگام مراحل مختلف تمامکاری قطعات ریختگی می شود.

کیفیت تمامکاری: کیفیت تمامکاری امروزه با دقت بالا بدست می آید و اگر دقت کار در حین انجام مراحل متغیر باشد (مانند حالتی که تمیزکاری بطور دستی انجام می‌شود)، کنترل کیفیت دچار مشکل می شود.

زبازیافت برگشتی ها: برای برگرداندن مقادیر بالای برگشتی ها به فرایند ذوب، قطعه برگشتی نباید برنده و دارای لبه های نوک تیز باشد. در ماشینکاری مکانیکی، میزان تراشه های تولید شده می تواند بسیار راحتتر از تمیزکاری دستی کاهش پیدا کند.

▪انعطاف پذیری:

 تغییرات سریع امروزه در برنامه ها و طراحی‌های خطوط تولید و زمانهای کوتاه تولید نیازمند تغییرات سریع در میان محصولات مختلف است.