|
نگاهی به مهندسی مکانیک توسط دانشجویان مهندسی مکانیک واحد تهران علوم و تحقیقات 
درباره وبلاگ مطالب اخیر  آرشیو وبلاگ نویسندگان پیوندهای روزانه
پیوندها صفحات جانبی  
آمار وبلاگ
دستگاه های CNC قبل از شروع ابتدا بگویم که شاید روزگاری شما تصمیم بگیرید کتابی را در مورد دستگاه های CNC را به زینت طبع بیارائید پس بهمین خاطر برای شما در ابتدا توضیحاتی در مورد روند چاپیدن این کتاب ها میدهم . ابتدا باید یک مقدمه طولانی بنویسید که نصف حجم کتاب را در بگیرد مثلا اگر کتاب 100 صفحه است 50 صفحه اش مقدمه باشد و تاریخچه این دستگاه ها،بهتر است کمی با آب و تاب تعریفش کنید مثلا بگوئید جک(JACK) که حسابی کلافه بود راه افتاد و رفت MIT و گفت برای من دستگاهی بسازید که ال و بل باشد و الخ بعد هم لازم نیست برای بقیه متن کتاب نگران باشید بروید کاتلوگی بروشوری را ترجمه کنید و همینطور کد هایش را در جداول طولانی بگذارید و یک مثال چپ اندر قیچی هم بزنید و تمام. حالا شما یک کتاب در مورد ماشین های CNC دارید 99.9 درصد کتابهای فنی موجود در بازار ایران متاسفانه از چنین فرمولی را برای طبعشان استفاده شده است. در نوشته ای که در زیر می آید سعی می شود معرفی ساده از این دستگاه صورت گیردCNC مخفف computer numerical control می باشد در ایران این ماشین ها CNC خالی خوانده میشوند ولی نام آنها به فارسی ماشین های (دستگاه های ) کنترل عددی ترجمه می شود. نسل اول این دستگاه ها NC ها بوده اند یعنی کامپیوتر را نداشته است و دستگاه طبق منطقی خاص دستورات را درک می کرده مثلا با استفاده از کارت های پانچ شده. به عنوان مثال در دستگاه تراش برای دستور پیشروی بدین صورت عمل می شود که قسمت ساپورت دستگاه را بوسیله دسته چرخان به جلو میبریم در ماشین های NC این کار توسط یک سری دستورات پانچ شده بر روی نوار پانچ صورت می گرفت در دستگاه های CNC امروزین اینکار توسط یک کد صورت می گیرد . پس یک دستگاه CNC عملا همان همان دستگاه دستی ساده می باشد که قابلیت فرمان پذیری از طریق کد ها و منطق ریاضیاتی را دارد در این دستگاه حضور کاربر (اپراتور) برای کار با دستگاه محدود به ایستادن این فرد پشت بخش کنترل کننده دستگاه می باشد و نوشتن برنامه های حرکتی آنهم فقط برای یکبار ، دیگر دستگاه این عمل را بصورت خودکار هر چند بار که بخواهیم تکرار می نمایدالبته بدون حضور کاربر. بدنه این دستگاه تقریبا شبیه دستگاه های دستی می باشند یک CNC فرز عملا همان بدنه سخت افزاری فرز دستی را دارد همینطور برای CNC تراش و CNC سنگ و... تنها تفاوت اضافه شدن بخش کنترل گر میباشد (البته این تفاوت بصورت عام می باشد ولی به صورت خاص مطمئنا بخش الکترونیکی هم تغییر کرده است ) اما بخش کنترلگر ،این بخش ،بخش اصلی یک دستگاه CNC می باشد در صنعت این بخش با نام کنترلر CONTROLER خوانده می شود یک دستگاه CNC از هر نوع (تراش،فرز ،سنگ،ابزار تیز کن،تزریق ،پرس ،و...)بیشتربا نوع کنترلرش شناخته شده است مطمئنا آموزشی که به افراد داده میشود در اصل براساس کنترلر این دستگا ه ها می باشد کنترلر های مختلفی برای دستگاه های CNC موجود میباشد مانند فانوک – هایدن هاین، زیمنس – C39 - 2P22 –C15 – فاگورو میتسوبیشی و... زیمنس و هایدن هاین از مارک هایی می باشند که در ایران فراوان استفاده می شوند اما تفاوت های اینها به چگونه است منطق در یافت اطلاعات بصورت کد هائی می باشد که با G شروع می شوند به عنوان مثال کد G01 حرکت خطی است G02 و G03 حرکت دورانی می باشند و G90 نوع مختصات را از نظر مطلق بودن یا نسبی بودن مشخص می نماید . کدهای عنوان شده کدهای عمومی می باشند و در کدهای خاص با توجه به نوع کنترلر شاید شماره کد فرق تماید به عنوان مثال G20 در زیمنس منظور انتخاب سیستم اندازه گیری متریک می باشد ولی این در هایدن هاین کد G70 این کار را امجام میدهد پس همانطور که گفته شد آموزش کدها باید با توجه به نوع کنترلر صورت گیرد خدا را شکر که استاد بنده در دانشگاه کد نویسی را تحت زیمنس و مدل های بالای این مارک به ما یاد داد. ولی واقعا باید در دانشگاه چه چیزی را از این دستگاهها باید اموخت · اصول اولیه از بدنه دستگاه و فرمت آنها · اصول اولیه ای از کدها به عنوان مثال کدها چگونه عمل می نمایند ساده ترین مثال باز هم کد G01 می باشد مثلا در خط فرمان دستگاه تراش تایپ می شود G01 X20 Z-30 F10 S100 M7 دستگاه ابزار را به این نقطه ،با سرعت 10 با هر واخد از پیش تعیین شده با سرعت اسپیندل هزار و...می برد · آشنائی اولیه با منطق ها مثلا باید انتخاب شود که سیستم اندازه گیری مطلق باشد یا نسبی و یا حتی قطبی متریک باشد یا نه کدهای جانبی برای مشخص کردن سرعت و غیره · چگونه زیر گروه کاری انتخاب می شود مثلا برنامه ای نوشته شود که دستگاه باید به نقاط مختلف برود و بعد از انجام عملیات در ان محل یک عمل با یک گروه عمل خاص را تکرار کند مثلا برای این کار یک زیر برنامه نوشته میشود که باید هربار دستگاه در ان موقعیت آنها را انجام دهد · معرفی M کدها که کارهای جانبی مانند روشن کردن پمپ ماده خنک کننده و .. · حل چند مثال از قطعات مختلف در تراش و فرزو حتی الامکان در یک دستگاه دیگر نظیر سنگ یا پرس،مثال ها باید به گونه ای باشد که کاربر به سادگی درکی از نحوه انجام کار بدست بیاورد.
نوع مطلب : برچسب ها : Fundamentals of Machine Component Design.......MARSHEK کتاب مارشک به زبان اصلی http://s3.picofile.com/file/7368038602/Marshek.rar.html ----------------------------------------------------------------------------------- فصل13 مارشک http://s3.picofile.com/file/7368500963/ch13.pdf.html فصل 14 مارشک http://s3.picofile.com/file/7368504729/ch14.pdf.html فصل 15 مارشک http://s3.picofile.com/file/7367841070/ch15.pdf.html فصل 16 مارشک http://s3.picofile.com/file/7368509030/ch16.pdf.html فصل 17 مارشک http://s3.picofile.com/file/7368528381/ch17.pdf.html فصل 18 مارشک http://s3.picofile.com/file/7368538488/ch18.pdf.html دانشجویان علوم و تحقیقات حق دارند این فایل ها را به طور رایگان دریافت نمایند جهت دریافت رمز عبور به ایمیل زیر به همراه نام خانوادگی مراجعه فرمایید
نوع مطلب : برچسب ها : این قسمت به دلیل تست نمودن 100روز دیگر اعلام میشود
نوع مطلب : برچسب ها : این قسمت تکمیل خواهد شد
نوع مطلب : برچسب ها : این قسمت تکمیل خواهد شد
نوع مطلب : برچسب ها : در ساده ترین تعریف می توان موشک آبی را یک بطری نوشیدنی گازدار معرفی کرد که به صورت وارونه قرار گرفته و در انتهای آن دماغه (نوک) موشک نصب شده است. درون بطری موشک تا حد معینی آب وجود دارد که این آب نقش سوخت موشک را ایفا خواهد کرد. در پایین موشک (دهانه بطری) نیز می توان از نازل استفاده کرد. استفاده از بال هم جهت پرواز بهتر و پایداری بیشتر توصیه می شود.
دماغه یا نوک موشک قسمتی است که وظیفه شکافتن هوا و آئرودینامیک کردن جریان روی بطری نوشابه را دارد. بعلاوه اگر قرار باشد موشک شما مجهز به چتر فرود باشد و یا باری را حمل کند؛ این قسمت بهترین گزینه است.
بعد از رسیدن فشار هوای درون موشک به مقدار مطلوب، با استفاده از یک ضامن ، ناگهان در بطری باز می شود و هوای درون بطری که فشار بیشتری از فشار اتمسفر دارد راه خروج پیدا می کند. اما از آنجا که آب موجود در بطری راه خروج هوا را مسدود کرده است، به جای هوا، آب با فشار زیاد از زیر موشک خارج می شود که همین امر باعث ایجاد نیروی پیشران برای موشک می شود.
- روش دیگر آن است که موشک را با یک زاویه خاص پرتاب کنیم. با انتخاب یک زاویه پرتاب مناسب ، موشک مسافت زیادی را به صورت افقی طی خواهد کرد. یک موشک ساده ولی دقیق می تواند بردی معادل 20 تا 30 متر داشته باشد.
سکوی پرتاب شیب دار
سکوی پرتاب لوله ای (میله ای)
بخش دوم : یک بطری نوشیدنی گازدار( حباب دار): که بدنه اصلی موشک را تشکیل میدهد. مطمئن باشید که حتماً از یک بطری نوشیدنی گازدار استفاده کنید. بطریهایی که شامل نوشیدنیهای راکد مثل (نوشیدنیهای مقوی، شیر و غیره) میباشند برای این کار مناسب نیستند. بطری نوشیدنی های گازدار از پلى اتیلن ترفنات، یک پلاستیک فوقالعاده قوی ساخته شده است که برای ساخت اینگونه موشک ها مناسب است. یک توپ تنیس یا یک توپ لاستیکی (یا هر جسم دیگر) حدوداً به وزن 60 گرم، که قسمت اصلی نوک موشک را تشکیل میدهد. تعدادی مقوای نازک موج دار یا پلاستیک موج دار (نوع بدون موج هم مناسب است) که برای ساخت بال ها و دماغه از آنها استفاده میشود. نوار چسب خوب (و چسب آب بند در صورتی که موشک چند تکه باشد) قیچی یا چاقو زمان: بین 30 الی 40 دقیقه شکل شماتیک و شکل واقعی موشک هایی که با این روش ساخته می شوند اینگونه است:
پرهها باید محکم چسبانده شوند تا در حین پرتاب پاره یا جدا نگردند. مسلماً پرهها هنگام فرود آمدن موشک آسیب خواهند دید اما تعمیر آنها کار مشکلی نیست. نکات مهم درباره پرهها: همه پرهها باید مشابه یکدیگر باشند. آنها باید در عقب موشک قرار داده شوند. باید به صورت متقارن در اطراف موشک قرار داده شوند.( مثلا 3 پره با زاویه 120 درجه و یا 4 پره با زاویه 90 درجه) از بالا که به آنها نگاه میکنید باید نازک باشند.
متن انتقادی :
بخش چهارم: بهینه سازی طرح موشک
برای اینکه موشک شما مثل یک موشک پرواز کند نه مثل یک بطری، مرکز جرم باید در نیمه جلوی موشک باشد. اگر چه به طراحی پرهها در داشتن یک پرواز پایدار آئرودینامیکی بسیار بستگی دارد. بنابراین یکی از مهمترین ویژگیهای موشک شما، قرارگیری مرکز جرم یا مرکز گرانش میباشد. پرهها:
در نوک موشک در امتداد کنارهی موشک بر روی پرهها
درگ:
نوک موشک باید مخروطی باشد اما لازم نیست که بیش از اندازه نوکدار شود. لازم است که سنگینی در نوک موشک ایجاد شود. میتوانید از چسباندن نوار در اطراف توپ تنیس استفاده کنید و یا اینکه از طرح های دیگری مانند چسباندن خمیر بازی بر روی مقوا استفاده کنید.
تا حد امکان سطحی صاف داشته باشد. برای حجم موشک گفته شده، موشک نازک و طویل از موشک تخت و کوتاه نیروی درگ کمتری دارد.
پرهها باید نازک و سبک وزن باشند. به طور متقارن در اطراف موشک چیده شده باشند که اغلب از 3 یا 4 پره میتوان استفاده نمود. تا آنجایی کا امکان دارد در انتهای عقب موشک قرار بگیرند.
نازل:
در تکنیک اول ابتدا یک حفره در مرکز انتهای بطری ایجاد می کنیم. حفره ایجاد شده باید حدوداً به قطر 5/12 میلی متر باشد ( به قطر نیم اینچ اندازه بسیار خوبی است). به طور کلی یک مته چوبی بسیار نتیجه بهتری از یک مته قولادی با سرعت بسیار بالا خواهد داشت. اکنون شیر لاستیک ماشین را در انتهای بطری جا میزنیم. قبل از جا زدن شیر به بطری، نیاز است که قسمتهای داخلی شیر بوسیله دم باریک یا چیز مشابهی برداشته شود؛ که یک حفره مستقیم از میان مرکز شیر تقریباً با قطر 3 میلیمتر را نتیجه میدهد. حال باید یک بطری دیگر به شیر وصل کنیم. در ادامه از یک پوشش فلزی برای درزبندی بطری و ایجاد حفرهای که اجازه دهد انتهای شیر تایر برآمدگی خود راداشته باشد استفاده میکنیم (مطابق شکل). اکنون با یک فشار محکم اتصالات را محکم میکنیم. برای این کار ابتدا یک واشر لاستیکی بر روی انتهای شیر قرار میدهیم و آنرا توسط یک مهره در جای خود محکم میفشاریم. سپس تمام اتصالات را با درزگیر سیلیکونی درزگیری کرده و بعد از آن 24 ساعت وقت نیاز است که مونتاژ آماده شود.
گام آخر اضافه کردن فرینگ برای کاهش درگ است. یک روش هوشمندانه برای انجام آن بریدن قسمت مرکزی یک بطری دیگر و چسباندن آن بر محل اتصال بطریهای ترکیب شده است. نوع مطلب : برچسب ها : http://bekhanvabedan.persianblog.ir/post/146/ سایتی دیدنی http://mr-nezamdost.blogfa.com/page/soft-abaqus-ansys اموزش تحلیل مکانیک با نرم افزار ABAQUS http://1405537953496289212-a-1802744773732722657-s-sites.googlegroups.com/site/wesamelshamy/links.htm?attachauth=ANoY7cpLKcSKOFY2A243t2Whit1KBULUqZYUHbOBRcqYyorcY8D6CmDdFz9WwoP3JOtBLlU6j5SJZlcdBWxIotS2jMDGIsjBD82O56OS_8AVgoA8IMD1mPno94v1oFu4CnpRo_83I_VAKTQU-XQYvcEaGiHMimmdK5THb_EH05aUXUCuYyLsGAj1i3-P272S3y2lJma0EuGt&attredirects=0 http://www.bmwusfactory.com/ کارخانه بنوه http://www.civilica.com/article743.html سایت مقالات http://selen1858.blogfa.com/post-28.aspx طراحی مخازن تحت فشار داخلی http://www.petropalamehvar.com/articles_fa.html(دانلود جزوات مکانیک و تاسیسات) نوع مطلب : برچسب ها : سر فصل دروس مکانیک طراحی جامدات http://s1.picofile.com/file/7216681933/23109.pdf. دانلودGOOGLe ESRTHS2012 http://s2.picofile.com/file/7234179351/Google_Earth_6_1_0_5001_New_2012.zip.html دانلود بعضی از کتب http://www.bo2mechanic.ir/post/528 گرفتن کدهای زیبایی قالب http://7rang.ir/webtools/owghat/ سایت دانلود کتب کامپیوتری http://amozeshe-internet.blogfa.com/post-1394.aspx طرز نوشتن کد سایت http://www.neopersia.org/html/basics.xhtml نوع مطلب : برچسب ها :
|
 |
سینماتیک دورانی
جسم صلبی را در نظر بگیرید که حول محوری که بر سطح این جسم عمود است، دوران میکند. برای سادگی فرض میکنیم که محور دوران ثابت میباشد. اگر محل ذرهای بر روی جسم در چارچوب مرجع ما معلوم باشد، میتوانیم وضعیت تمامی جسم در حال دوران را در این چارچوب مرجع مشخص کنیم. لذا برای سینماتیک این مسئله ، کافی است که فقط حرکت یک ذره بر روی یک دایره را در نظر بگیریم. اندازه دوران در هر لحظه به وسیله زاویه θ ، زاویهای که موضع زاویهای ذره نسبت به موضع اولیه میسازد، تعیین میشود. لذا اگر جهت دوران پاد ساعتگرد را مثبت اختیار کنیم، در نتیجه θ هنگام دوران پاد ساعتگرد افزایش و هنگام دوران ساعتگرد کاهش پیدا میکند.دوران جسم صلب
یک جسم صلب جسمی است که شکلش کاملا مشخص است و تغییر نمیکند. حرکت دورانی یک جسم صلب ممکن است بدون انتقال باشد، مانند حرکت چرخ ماشین و ممکن است همراه با حرکت انتقالی باشد، مانند حرکت زمین و ماه در فضا و یک گلوله بر روی یک سطح. دو جرم مختلف M1 و M2 که به دو سر میلهای نصب شدهاند و دستگاه حول محور قائم که از نقطه گرانیگاه میگذرد در سطح افقی میچرخد. حرکت آن منظم است، بدیهی است که اگر دستگاه حول محوری که از گرانیگاه نمیگذرد (مثلا حول محوری که از وسط میله میگذرد) بچرخد نظم حرکت بهم میخورد و به اصطلاح لنگی پیدا میکند.گشتاور نیرو
گشتاور نیرو عاملی است که سبب چرخش جسمی حول یک محور میشود، گشتاور نیرو برداری است. اگر اثر آن در خلاف جهت حرکت عقربه ساعت باشد گشتاور مثبت و اگر در جهت حرکت عقربه ساعت باشد گشتاور منفی است. واحد گشتاور نیرو نیوتن است و با ابعاد کار و انرژی یکی است.
فاصله نقطهای واقع بر محور دوران تا نقطه اثر نیرو و 
نیروی وارده است: 
سرعت زاویهای ω
آهنگ تغییرات جابهجایی زاویهای ذره (θ) نسبت به زمان به عنوان سرعت زاویهای متوسط تعریف میشود. در واقع اگر تغییرات زاویهای را با θ∆ و مدت زمان این تغییر را با t∆ نشان دهیم، در این صورت سرعت زاویهای با نسبت θ/∆t∆ برابر است. حال اگر چنانکه از این عبارت هنگامی که t∆ به سمت صفر میل میکند، حد بگیریم کمیت حاصل سرعت زاویهای لحظهای خواهد بود. با توجه به تعریف مشتق در واقع میتوان گفت که سرعت زاویهای با مشتق زمانی جابجایی زاویهای θ برابر است. یکای سرعت زاویهای عکس یکای زمان است و معمولا یکاهای آن را رادیان بر ثانیه یا دور بر ثانیه انتخاب میکنند.شتاب زاویهای α
اگر سرعت زاویهای تغییر بکند، این تغییر سبب ایجاد شتاب میگردد. این شتاب ، شتاب زاویهای نام دارد. اگر و
به ترتیب سرعتهای زاویهای لحظهای در زمانهای 
و 
باشند، در این صورت شتاب زاویهای متوسط که با \bar α نشان میدهیم، به صورت زیر خواهد بود:
حال اگر از این عبارت هنگامی که t∆ به سمت صفر میل میکند، حد بگیریم، در این صورت کمیت حاصل را شتاب زاویهای لحظهای میگویند. چون سرعت زاویهای (ω) برای تمام ذرات جسم صلب یکسان است، لذا شتاب زاویهای (α) نیز برای تمام ذرات یکسان خواهد بود. یکای شتاب زاویهای عکس مجذور زمان است و یکاهای آن را معمولا رادیان بر مجذور ثانیه یا دور بر مجذور ثانیه تعریف میکنند.
زاویه کل چرخش
زاویه کل چرخش یک جسم دوار در زمان معین t به کمک سرعت زاویهای متوسط محاسبه میشود، سرعت زاویهای متوسط از رابطه w=(w + w0)/2 بدست میآید که زاویه پیموده شده θ = w - t است. در نتیجه:E=1/2αt2 + w0t نظیر رابطه در حرکت مستقیم الخط است.
 |
دینامیک دورانی
وقتی بر یک جسم صلب که میتواند حول یک محور ثابت بچرخد گشتاور نیروی معینی اثر کند، جسم شتاب میگیرد و سرعت زاویهای آن مرتبا افزایش پیدا میکند. جرم کوچک m را که به سرنخی بسته شده است این جسم در اثر گشتاور نیروی که بر صفحه عمود است میچرخد و بنا به قاونون دوم نیوتن 
، با مقایسه این دو رابطه گشتاور ماند جرم m نسبت به محور دوران بدست میآید، نقش گشتاور ماند در حرکت دورانی نظیر نقش m در حرکت خطی است. انرژی جنبشی دورانی
انرژی جنبشی کل یک جسم صلب که با سرعت زاویهای w حول یک محور ثابت میچرخد مساوی با مجموع انرژی جنبشی تمام ذراتی است که این جسم را تشکیل میدهند. وقتی گلولهای یا حلقهای روی سطح میغلتد انرژی جنبشی کل آن مساوی با مجموع دو انرژی جنبشی دورانی و انتقالی است. زیرا جسم هم به دور مرکز تقارن هندسی خود میچرخد و هم این مرکز تقارن در راستای یک خط دارای حرکت انتقالی است.E = 1/2Iw2 + 1/2mv2
حرکت دورانی یکنواخت
اگر متحرکی بر روی یک دایره ، قوسهای مساوی را در زمانهای مساوی طی کند حرکتش دورانی یکنواخت است. این حرکت سادهترین حرکت دو بعدی است و در عین حال چون حرکت متحرک در زمانهای مساوی بدون کوچکترین تغییری تکرار میشود سادهترین حرکت تناوبی هست.سرعت خطی
اندازه قوس طی شده در هر ثانیه سرعت خطی نامیده میشود، سرعت خطی اندازه ثابت بردار سرعت متحرک است که امتداد آن در هر لحظه مماس بر مسیر است و جهت آن همان جهت دوران است، بنابراین سرعت خطی از نظر راستا و جهت دائما در حال تغییر است.فاز در حرکت تناوبی
فاز عبارت است از زاویه مشخص کننده مکان متحرک بر روی مسیر نسبت به مبدا مکان در هر لحظه ، فاز را با θ نشان میدهیم و برحسب رادیان بیان میکنیم، فاز در سه حالت بررسی میشود.- حرکت متحرک در مبدا زمان در مبدا مکان قرار داشته باشد اندازه فاز θ = wt است.
- هر گاه متحرک در مبدا زمان در نقطهای باشد که شعاع حامل با شعاع حامل مبدا مکان یک زاویه مثبت θ0 بسازد فاز برابر θ= wt + θ0 است. θ0 اندازه فاز در مبدا زمان (فاز اولیه) است. در این حالت میگویند متحرک به اندازه θ0 تقدم فاز دارد.
- هر گاه متحرک در مبدا زمان در نقطهای باشد که شامل حامل با شعاع مبدا ، مکان یک زاویه منفی θ0- بسازد فاز برابر است با θ=wt - θ0 ، در این حالت میگویند متحرک به اندازه θ0 تأخیر فاز دارد. تفاوت بین مقادیر فاز در دو حرکت تناوبی اختلاف فاز نامیده میشود.
 |
معادله حرکت دورانی یکنواخت
اگر مسافت طی شده در هر یک از سه حالت را با S نشان دهیم S= Rθ معادله حرکت دورانی است، در واقع چون مسافت S متناظر با فاز θ است. و با آن نسبت مستقیم دارد، میتوان هر یک از روابط فاز را در حالت خود معادله این حرکت دانست.نیروی جانب مرکز
در حرکت دورانی یکنواخت به علت تغییر جهت سرعت و شتاب بوجود میآید که راستای آن را در هر لحظه بر شعاع حامل متحرک منطبق و جهت آن همواره متوجه مرکز دایره است. این شتاب را در قلاب سنگ ، کشش ریسمان ، در حرکت ماه به دور زمین نیروی جاذبه زمین بر ماه و در حرکت دایرهای اتومبیل در سطح افقی نیروی اصطکاک میان چرخها و زمین بوجود میآورد. در تمام این حالتها نیروی بوجود آورنده این شتاب را نیروی جانب مرکز مینامند.مقایسه حرکت دورانی حول محور ثابت و حرکت انتقالی
دوران ذره (یا جسم صلب) حول یک محور ثابت با حرکت انتقالی ذره (یا جسم صلب) در یک امتداد ثابت همخوانی صوری دارد. متغیرهای سینماتیک در حالت اول θ (جابجایی زاویهای) ، ω (سرعت زاویهای) و α (شتاب زاویهای) هستند، اما در حالت دوم x (جابهجایی خطی) ، v شتاب خطی) هستند. این کمیتها دو به دو متناظرند. البته اینها از لحاظ یکا با هم اختلاف دارند. هرگاه در حرکت انتقالی محدودیت مربوط به حرکت در امتداد خط راست را حذف کنیم و حالت کلی حرکت سه بعدی را بر روی مسیر منحنی در نظر بگیریم، متغیرهای خطی a ، v ، x به صورت مولفههای اسکالر بردارهای سینماتیکی ظاهر میشوند، اما در صورت حذف محدودیت دوران حول محور ثابت ، متغیرهای سینماتیک دوران به این سادگی به بردار تبدیل نمیشوند.با استفاده از تناظری که اشاره شد، به راحتی میتوان معادلات حرکت را در حرکت دورانی حول یک محور ثابت بدست آورد. فقط کافی است متغیرهای سینماتیکی حرکت انتقالی در امتداد ثابت را با متغییرهای سینماتیکی حرکت دورانی جایگزین کنیم.
نمایش برداری کمیتهای دورانی
جابجایی ، سرعت و شتاب خطی کمیتهای برداری هستند. کمیتهای زاویهای متناظر آنها نیز میتوانند بردار باشند، چون علاوه بر بزرگی باید جهتی نیز برای آنها در نظر گرفت. به عنوان مثال ، اگر محور دوران ثابت نباشد، در این صورت نمیتوان گفت که کمیتهای α ، ω ، θ باز هم حالت اسکالر دارند، اما نمیتوانیم این کمیتها را بردار تصور کنیم. به عنوان مثال ، جابجایی زاویهای θ نمیتواند بردار باشد، چون به صورت برداری با هم جمع نمیشوند. از ریاضیات میدانیم که حاصل جمع دو بردار خاصیت جابجایی دارد، یعنی وقتی که دو بردار A و B را باهم جمع میکنیم، فرقی ندارد که A + B بنویسیم یا B + A. در صورتی که در مورد θ که زاویه دوران است، چنین نیست، اما اگر جابجایی زاویهای بینهایت کوچک باشد، میتوان آن را برداری در نظر گرفت.رابطه سینماتیک خطی و زاویهای
هرگاه جسم صلبی حول یک محور ثابت بچرخد، هر ذره از آن بر روی یک مسیر دایرهای حرکت میکند. لذا میتوانیم حرکت این ذره را با متغیرهای خطی یا متغیرهای زاویهای توصیف کنیم. با استفاده از رابطه میان متغیرهای خطی و زاویهای میتوانیم از توصیف یکی توصیف دیگری را نتیجه بگیریم و اگر سرعت خطی را با v و سرعت زاویهای را با ω و فاصله نقطه مورد نظر از جسم صلب از محور دوران را با r نشان دهیم. در این صورت v = ω r خواهد بود. در حرکت دایرهای دو نوع شتاب میتواند وجود داشته باشد. یکی شتاب مماسی است که از تغییر سرعت خطی v حاصل میشود و دیگری شتاب زاویهای است که از تغییرات سرعت زاویهای ω بوجود میآید.حرکت دورانی حول محوری که حرکت انتقالی دارد.
دوران حول یک محور ثابت حالت خاصی از حرکت دورانی است، اما اگر محور دوران ثابت نباشد، در این صورت شرایط فرق میکند. به عنوان مثال ، استوانهای که بر روی یک سطح افقی میغلتد، نمونهای از این نوع حرکت است. حرکت غلتان این جسم را میتوان ترکیبی از حرکتهای انتقالی و دورانی در نظر گرفت. در مورد استوانه در هر لحظه نقطه تماس استوانه و سطح در حال حرکت است، چون جسم نمیلغزد. بنابراین در این حالت میتوان حرکت را ترکیب حرکت انتقالی مرکز جرم و حرکت دورانی حول محوری که از مرکز جرم میگذرد، دانست که هم ارز است با یک حرکت دورانی محض با همان سرعت زاویهای حول محوری که از نقطه تماس جسم غلتان میگذرد.دوران جسم صلب حول محور دلخواه
در کلیترین حالت دوران جسم صلب حول محوری که ثابت نبوده و حرکت دورانی دارد، مورد بحث قرار میگیرد. در این حالت برای بررسی حرکت جسم صلب به صورت زیر عمل میکنیم:دو سیستم مختصات که یکی در خارج از جسم ثابت بوده و دیگری در روی جسم صلب قرار داشته و به همراه آن میچرخد، در نظر میگیریم. سیستم مختصات متصل به جسم را با پریم مشخص میکنیم. در این صورت سه محور چارچوب ثابت و چارچوب متصل به جسم با هم زاویه میسازد که این زوایا را زوایای اویلر میگویند. به بیان دیگر ، میتوان گفت که با سه دوران پیدرپی به اندازه این زاویهها دو چارچوب پریمدار و بدون پریم بر هم منطبق میشوند.
بنابراین چارچوب برای نشان دادن جهت گیری جسم صلب در فضا نسبت به چارچوب ساکن در نظر گرفته میشود، اما در مورد جسم صلب میتوان سه محور عمود بر هم چنان انتخاب کرد که حاصلضرب ممانهای اینرسی صفر شوند. لازم به توضیح است ممان اینرسی جسم صلب ، در حالت کلی ، به صورت یک ماتریس خواهد بود که اعضای قطر اصلی ، ممان اینرسی اصلی و سایر عناصر را حاصلضرب ممانهای اینرسی میگویند. بنابراین چارچوب سومی در نظر گرفته میشود که سه محور آن محورهای اصلی جسم صلب هستند.
به این ترتیب معادلات حرکت جسم صلب تنظیم میگردد و در مورد نحوه حرکت و تعادل جسم صلب بحث میشود. بدیهی است که در این حالت کمیتها به صورت تانسوری در نظر گرفته میشوند. به عنوان مثال ، اندازه حرکت خطی به صورت L = Iω بیان میشود که دراین جا I تانسور اینرسی است که نمایش آن به صورت یک ماتریس مربعی است و ω به صورت یک ماتریس ستونی میباشد. به خاطر پیچیدگیهای ریاضی از ارائه معادلات حرکت خودداری میشود.
حرکت دورانی با شتاب متغیر
اگر نیروی مؤثر در ایجاد حرکت دورانی در راستای شعاع حامل حرکت نباشد در این صورت حرکت دورانی کند شونده یا تند شونده خواهد بود، در حالی که نیروی در جهتی اثر کند که با پیشرفت متحرک در جهت مثبت دوران مخالف باشد حرکت دورانی کند شونده است. نوع مطلب :
برچسب ها :
نام ونام خانوادگی:سید خشایار خاتون آبادی
مدرک تحصیلی:دانشجوی کارشناسی مکانیک طراحی جامدات
وضعیت تاهل: مجرد
زمینه کاری:----------------- khashayar_09@yahoo.com
نوع مطلب :
برچسب ها :
http://srbiau.ac.ir/fa/news/3/bodyView/1357/0/پنجمین.دوره.انتخابات.انجمن.علمی.هوافضا.واحد.علوم.و.تحقیقات.برگزار.می.شود.htm
http://srbiau.ac.ir/fa/news/3/bodyView/1312/0/ باشگاه.پژوهشگران.جوان.واحد.علوم.و.تحقیقات.در.کشور.برتر.شد.html
http://srbiau.ac.ir/fa/news/3/bodyView/1304/0/نمایی.از.برخی.آزمایشگاههای.واحد.علوم.و.تحقیقات.دانشگاه.آزاد.اسلامی.html
http://srbiau.ac.ir/fa/news/3/bodyView/1093/0/ درخشش.واحد.علوم.و.تحقیقات.در.کشور.چین. .html
http://srbiau.ac.ir/fa/news/3/bodyView/1074/0/ راکت.موتور.سوخت.جامد.توسط.دانشجویان.واحد.علوم.و.تحقیقات.ساخته.شد.html
http://srbiau.ac.ir/fa/news/3/listView/All/30/index.html
http://srbiau.ac.ir/fa/news/3/bodyView/857/0/مدیر.مجموعه.های.ورزشی.فتح.خبر.داد:.گسترش.فعالیت.رشته.های.ورزشی.در.مجموعه.فتح.واحد.علوم.و.تحقیقات.تهران.html
http://mechanic.srbiau.ac.ir//fa دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا(واحد علوم و تحقیقات)
لیست دروس مکانیک جامداتhttp://webedu.srbiau.ac.ir/download/381-1.pdf
http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%B1%D8%AA%D8%A8%D9%87%E2%80%8C%D8%A8%D9%86%D8%AF%DB%8C_%D8%A2%DA%A9%D8%A7%D8%AF%D9%85%DB%8C%DA%A9_%D8%AF%D8%A7%D9%86%D8%B4%DA%AF%D8%A7%D9%87%E2%80%8C%D9%87%D8%A7%DB%8C_%D8%AC%D9%87%D8%A7%D9%86
http://www.usrbpr.com/Site/Newsletteer/peyk.htm پیک علوم(واحد علوم و تحقیقات)http://up98.org/upload/server1/01/z/eggxk2ml8p8sappdqkf2.jpg تقویم اموزشی نیمسال دوم 90-91
http://srbiau.ac.ir/Files/mechanic/jadval_doros_tarahijamedat.jpg (لیست دروس مکانیک طراحی جامدات ورودی 89به قبل)
http://srbiau.ac.ir/Files/mechanic/jadval_termi_havafaza.jpg (لیست مهندسی هوافضا)
http://srbiau.ac.ir/Files/mechanic/jadval_doros_hararatsayalat.jpg (لیست مهندسی مکانیک حرارت وسیالات)
http://srbiau.ac.ir/Files/mechanic/mechanic.pdf (لیست دروس مهندسی مکانیک)
نوع مطلب :
برچسب ها :
ریشه لغوی
کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال 1892 نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل مینامند.
دید کلی
موتورهای دیزل ، به انوع گستردهای از موتورها گفته میشود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی میتوانند ماده سوختنی را شعلهور سازند. در این موتورها برای شعلهور ساختن سوخت از حرارتهای بالا استفاده میشود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا میبرند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط میکنند.
همانگونه که میدانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر میشود و سپس بوسیله پیستون فشرده میگردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا میگردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده میشود که در نتیجه آن سوخت شعلهور میشود.
تاریخچه
در سال 1890 میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم میگردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیشرس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق میشد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده میشد.
در سال 1892 دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شدهای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی ، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام میگرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود میآمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.
طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل ، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قایقهای مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده میشد. این موتورها سنگین ، کم سرعت ، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.
پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل ، تا توسعه سیستمهای پیشرفته تزریق سوخت در دهه 1930 طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپهای سوختپاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپهای سوختپاش (پمپهای انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.
موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شدهبودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تا کنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.
تقسیمات
موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقهبندی هستند. مثلا میتوان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیمبندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان میگردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم بندی میکردند و ...
ساختمان
ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتورهای اشتعال جرقهای تفاوت میکند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد.
- _پمپ انژکتور :__ وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
- انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق میشوند.
- فیلترهای سوخت : باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت میشوند.
- لولههای انتقال سوخت : میبایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.
- توربوشارژر : باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر میشوند.
طرزکار
همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای 4 زمانه و 2 زمانه تقسیم میشوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام میگردد که عبارتند از مکش یا تنفس - تراکم - انفجار و تخلیه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.
سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه
- زمان تنفس :
پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایینترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت میکند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد میشود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر میگردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس میگردد.
- زمان تراکم :
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت میکند و در حالیکه هر سوپاپ بستهاند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم میگردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر میرسد. فشار داخل سیلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا میرود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود 600 درجه سانتیگراد میرسد.
- زمان قدرت :
در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بستهاند و پیستون به نقطه مرگ بالا میرسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده میشود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق میگردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پیدا میکند.
فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین میراند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میللنگ منتقل میشود و موجب گردش میللنگ میگردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به 2000 درجه سانتیگراد میرسد و فشار داخل سیلندر تا حدود 80 اتمسفر افزایش مییابد.
- زمان تخلیه :
با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز میشود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه میدهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت میکند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر میراند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت میکند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز میگردد.
سیکل موتور دوزمانه دیزل
در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه ، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر ، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را میبندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میللنگ اتفاق میافتد.
- زمان اول :
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت میکند. در این زمان پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تاحد معینی متراکم میسازد. در طول این زمان سوپاپ تخلیه که در قسمت فوقانی سیلندر و در داخل سه سیلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.
- زمان دوم :
در انتهای زمان اول مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به صورت پودرشده به درون هوای متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده میشود و ذرات سوخت محترق میگردد. فشار زیاد گازهای محترق شده پیستون را به طرف پایین میراند. پیستون در مسیر حرکت روبه پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز میکند. در این موقع هوای تازه به شدت وارد سیلندر میگردد. در همین حال سوپاپ تخلیه نیز باز میگردد و گازهای حاصل از احتراق بوسیله هوای تازه از سیلندر خارج میگردند. پس از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سیکل جدیدی آغاز میشود.
پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایینترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت میکند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد میشود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر میگردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس میگردد.
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت میکند و در حالیکه هر سوپاپ بستهاند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم میگردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر میرسد. فشار داخل سیلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا میرود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود 600 درجه سانتیگراد میرسد.
در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بستهاند و پیستون به نقطه مرگ بالا میرسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده میشود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق میگردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پیدا میکند.
فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین میراند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میللنگ منتقل میشود و موجب گردش میللنگ میگردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به 2000 درجه سانتیگراد میرسد و فشار داخل سیلندر تا حدود 80 اتمسفر افزایش مییابد.
با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز میشود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه میدهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت میکند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر میراند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت میکند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز میگردد.
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت میکند. در این زمان پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تاحد معینی متراکم میسازد. در طول این زمان سوپاپ تخلیه که در قسمت فوقانی سیلندر و در داخل سه سیلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.
در انتهای زمان اول مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به صورت پودرشده به درون هوای متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده میشود و ذرات سوخت محترق میگردد. فشار زیاد گازهای محترق شده پیستون را به طرف پایین میراند. پیستون در مسیر حرکت روبه پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز میکند. در این موقع هوای تازه به شدت وارد سیلندر میگردد. در همین حال سوپاپ تخلیه نیز باز میگردد و گازهای حاصل از احتراق بوسیله هوای تازه از سیلندر خارج میگردند. پس از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سیکل جدیدی آغاز میشود.
نوع مطلب :
برچسب ها :
موتورهای درون سوز (موتورهای احتراق داخلی)
البته معیارهای دیگری نیز برای طبقه بندی این موتورها به کار میرود. مثلا اگر نحوه آرایش سیلندرها را معیار در نظر بگیریم میتوانیم موتورها را به انواع: موتورهای خطی ، موتورهای V شکل یا خورجینی و موتورهای شعاعی تقسیم بندی کنیم و یا اینکه میتوان برای طبقه بندی موتورها از حجم آنها استفاده کرد که عبارت است از حجم کل پیستونهای آنها زمانیکه در نقطه مرگ پایین باشند. روش دیگر برای طبقه بندی این موتورها ، نحوه مشتعل شدن سوخت در این موتورها است. بر این اساس موتورهای احتراق داخلی به دو دسته تقسیم می شوند.
نوع مطلب :
برچسب ها :
ریشه لغوی
موتور درون سوز یا موتور احتراق داخلی ترجمه عبارت انگلیسی Intrer combustion Engine است. و به موتورهایی گفته میشود که سوخت در داخل محفظه موتور سوزانده میشود.نگاه اجمالی
یک موتور احتراق داخلی وسیله است که انرژی محبوس در سوختهای فسیلی نظیر بنزین ، گازوئیل و یا نفت ، گاز مایع LPG را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و آنرا در انتهای شفت میل لنگ ، خارج از پوسته موتور ، به صورت چرخش صفحه فلایویل در اختیار مصرف کننده میگذراد.تاریخچه
اولین تجربه کارآ و قابل ذکر در زمینه ساخت موتوهای احتراق داخلی در سال 1876میلادی اتفاق افتاد. در این سال یک مخترع آلمانی به نام «ان.ای.اتو» موفق شد که یک موتور احتراق داخلی ، چهارزمانه را به ثبت برساند که اصول کار موتور در حال حاضر اصول کار موتورهای رایج است. از آن تاریخ به بعد تحول چندانی در ساختمان این موتوها از لحاظ کارکردی اتفاق نیافتاده است. بلکه مدلهای مختلف و انواع پیشرفتهتری ساخته شدهاند که با نمونه اولیه بسیار مشابهند. البته در سال 1957 موتوری توسط «وانکل» ساخته شد که اگرچه اصول موتورهای اتو را به کار میبرد لیکن ساختمان آن متفاوت است.انواع موتورهای احتراق داخلی
این موتورها را به دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دوزمانه میتوان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوتهای ساختاری اندکی متفاوت است.- موتور چهارزمانه :
این موتورها در واقع همان موتورهایی هستند که توسط اتو اختراع شدند و وجه تسمیه آنها اینست که این موتورها برای هر انفجار (مرحله تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) میبایست چهار مرحله مکش ، تراکم ، انفجار و تخلیه را انجام دهند.
- موتورهای دوزمانه :
مخترعین هم عصر اتو اعتقاد داشتند که وجود تنها یک مرحله توان در دو دور چرخش موتور ، زیان بزرگی است. بنابراین توجه خود را به موتوری معطوف کردند که در هر دور چرخش دارای یک انفجار بود. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم به عنوان مرحله بعدی صورت میگیرد.
معیارهای دیگر جهت طبقه بندی موتورهای احتراق داخلی
روش دیگر برای طبقه بندی این موتورها (اعم از دوزمانه یا چهار زمانه) ذکر کردن تعداد سیلندرهای این موتورهاست. در این موتورها سیلندرها که در واقع واحدهای تولید انرژی مکانیکی میباشند در کنار یکدیگر قرار میگیرند. بر این اساس موتورهای متنوعی ساخته شدهاند که انواع متداول آنها میتوانند یک سیلندر ، دو سیلندر ، سه سیلندر ، چهار سیلندر ، شش سیلندر ، هشت ، ده و دوازده و در مواردی بیست وچهار سیلندر باشد.البته معیارهای دیگری نیز برای طبقه بندی این موتورها به کار میرود. مثلا اگر نحوه آرایش سیلندرها را معیار در نظر بگیریم میتوانیم موتورها را به انواع: موتورهای خطی ، موتورهای V شکل یا خورجینی و موتورهای شعاعی تقسیم بندی کنیم و یا اینکه میتوان برای طبقه بندی موتورها از حجم آنها استفاده کرد که عبارت است از حجم کل پیستونهای آنها زمانیکه در نقطه مرگ پایین باشند. روش دیگر برای طبقه بندی این موتورها ، نحوه مشتعل شدن سوخت در این موتورها است. بر این اساس موتورهای احتراق داخلی به دو دسته تقسیم می شوند.
- موتور اشتعال جرقهای :
این موتورها ، برای سوزاندن ماده سوختنی از سیستم برقی تولید کننده جرقه استفاده می کنند.
- موتورهای دیزل :
این موتورها برای مشتعل کردن سوخت از حرارت بالای خود سیلندر استفاده میکنند.
طرز کار
نحوه کار موتورهای احتراق داخلی را به شکل خلاصه میتوان انگونه بیان کرد.- مکش :
مخلوط آزمایشهای مربوط به هوا و سوخت (در موتورهای دیزل فقط هوا) به درون سیلندر مکیده می شود. - تراکم :
مخلوط مذکور (هوای وارد شده در موتورهای دیزل) توسط پیستون فشرده میشود. - توان :
مخلوط آزمایشهای مربوط به هوا و سوخت محترق شده و انرژی آزاد میکند که باعث حرکت پیستون به سمت پایین میشود.
- تخلیه :
گازهای ناشی از احتراق از محفظه سیلندر تخلیه میشود.
ساختمان
موتورهای احتراق داخلی برای درست کار کردن به سیستم های مختلفی نیازمندند که همگی میبایست به دقت و نحو مطلوب وظیفه خود را انجام دهند. اجزا و سیستمهای تشکیل دهنده یک موتور احتراق داخلی را میتوان به شرح زیر برشمرد.- سیلندر :
قسمت اصلی موتور است که محل بالا و پایین رفتن پیستون میباشد. - سرسیلندر :
بر روی سیلندر قرار میگیرد و محل قرار گیری سوپاپها ، شمعها و ... میباشد. - پیستون :
قطعه متحرکی است که در داخل سیلندر بالا و پایین میرود و به میل لنگ متصل است. - میل لنگ :
تبدیل کننده حرکت رفت و برگشتی به حرکت چرخشی است. - سیستم هوارسانی :
به ساختارهایی گفته میشوند که محفظه سیلندر را به هوای بیرون مربوط میکند. - سیستم سوخت رسانی :
وظیفه رساندن و تنظیم میزان سوخت مصرفی را بر عهده دارد. - سیستم خنک کننده :
وظیفه کنترل دمای کاری موتور را به عهده دارد. - سیستم روغن کاری :
جهت کم کردن سایش و انتقال حرارت موتور به کار میرود. - سیستم برقی :
جهت اشتعال سوخت و ایجاد جرقه کاربرد دارد. (موتورهای دیزل فاقد این سیستم میباشد) - سیستم سوپاپها :
جهت زمان بندی ورود آزمایشهای مربوط به هوا و خروج دود به کار میروند. (موتورهای دوزمانه فاقد این سیستم اند) - سایر قطعات :
رینگهای پیستون ، میل بادامک ، چرخ لنگر یا فلاپویل ، یاتاقانها ، کاورنر ، و وزنههای تعادل.
کاربردها
موتورهای احتراق داخلی امروزه گستردهترین و پراستفادهترین انواع موتورها میباشند. و بیشترین کاربرد این موتورها در اتومبیلها ، کامیونها و سایر وسایل نقلیه است. البته در کارهای ایستا نظیر پمپ کردن آب یا آسیابها هم از این موتورها استفاده میشود. شاید زمانی که برق منطقهای قطع شده است مشاهده میکنید که یک مغازه یا کارخانه یا مجتمع مسکونی و ... دارای برق است. این برق را با استفاده از انرژی جنبشی یک موتور احتراق داخلی و استفاده از یک ژنراتور تولید میکنند. و ...نقش موتورهای درون سوز در زندگی ما
طیف وسیع و گستردهای از وسایل متحرک اطراف ما برای تامین حرکت خود به موتورهای احتراق داخلی وابستهاند. تصور کنید اگر تنها یک شبکه حمل و نقل (که 100 درصد به موتورهای احتراق داخلی وابسته است) از کار بیافتد زندگی روزمره به چه شکلی در خواهد آمد؟
نوع مطلب :
برچسب ها :
|
- هدف
- الف – گرایش مکانیک در طراحی جامدات
- ب – گرایش مکانیک در حرارت و سیالات
- ج - گرایش مکانیک در ساخت و تولید
- گرایش مهندسی دریا
- آینده شغلی ، بازارکار، درآمد:
- تواناییهای مورد نیاز و قابل توصیه :
- وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر:
- مصاحبه با دانشجوی مشغول به تحصیل
- وضعیت نیاز کشور به این رشته
- نکات تکمیلی
هدف
در حقیقت رشته مکانیک بخشی از علم فیزیک است که با استفاده از مفاهیم پایه علم فیزیک و به تبع آن ریاضی به بررسی حرکت اجسام و نیروهای وارد بر آنها میپردازد و میکوشد تا با توجه به نتایج بررسیهای خود ، طرحی نو در زمینه فنشناسی و صنعت ارائه دهد و در راه پیشرفت انسان گامی به جلو بردارد.به عبارت دیگر رشته مکانیک، رشته پیاده کننده علم فیزیک است چون برای مثال بررسی حرکت خودرو و عوامل موثر بر روی آن برعهده فیزیک است. اما این که چگونه حرکت آن تنظیم گردد بر عهده مکانیک میباشد.
دکتر آریا الستی استاد مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف در معرفی این علم میگوید:
«علم مکانیک به تحلیل حرکت و عوامل ایجاد کننده حرکت مانند نیروها و گشتاورها و شکل حرکت میپردازد. اما مهندسی مکانیک تا حدودی با علم مکانیک تفاوت دارد چرا که یک مهندس مکانیک علاوه بر علم مکانیک باید بسیاری از علوم دیگر را یاد گرفته و بعضی از هنرها را نیز کسب کند. شاید بتوان گفت که رشته مهندسی مکانیک ، رشته تحلیل و طراحی سیستمهای دینامیکی و استاتیکی است.»
دکتر محمد دورعلی یکی دیگر از اساتید مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف نیز در معرفی این رشته میگوید:
«رشته مهندسی مکانیک را شاید بتوان از نقطهنظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامعترین رشته مهندسی به شمار آورد. چون رشته مهندسی مکانیک در برگیرنده تمامی علوم و فنونی است که با تولید ، تبدیل و استفاده از انرژی، ایجاد و تبدیل حرکت و انجام کار، تولید و ساخت قطعات و ماشینآلات و به کارگیری مواد مختلف در ساخت آنها و همچنین طراحی و کنترل سیستمهای مکانیکی، حرارتی و سیالاتی مرتبط میباشد.
به عبارت دیگر محاسبات فنی، مدلسازی و شبیهسازی ، طراحی و تهیه نقشهها ، تدوین روش ساخت ، تولید و آزمایش تمامی ماشینآلات و تاسیسات موجود در دنیا ، با تکیه بر تواناییهای مهندسان مکانیک انجام میگیرد.»
گرایشهای مقطع لیسانس:
رشته مهندسی مکانیک دارای سه گرایش «طراحی جامدات ، حرارت و سیالات، ساخت و تولید» در مقطع لیسانس میباشد که البته دانشگاه صنعتی شریف دارای گرایشهای دیگری نیز هست.
در شروع آموزش مهندسی در ایران ، مهندسی مکانیک با برق یکی بود و «الکترومکانیک» نامیده میشد. اما این دو رشته حدود 45 سال پیش از هم جدا شدند و به مرور رشتههای دیگری مانند مهندسی شیمی و مواد نیز از مهندسی مکانیک جدا شد و مهندسی مکانیک به عنوان رشته مهندسی مکانیک عمومی ارائه گردید. ولی با پیشرفت صنعت و نیاز صنایع به تخصصهای مختلف در این زمینه، از مهندسی مکانیک عمومی دو گرایش «طراحی جامدات» و «حرارت و سیالات» و بعد از آن «ساخت و تولید» بیرون آمد و بالاخره باید به مهندسی دریا اشاره کرد که هنوز در دانشگاه صنعتی شریف به عنوان یکی از گرایشهای مهندسی مکانیک ارایه میشود. ما در اینجا به معرفی اجمالی هر یک از گرایشهای فوق میپردازیم.
الف – گرایش
مکانیک در طراحی جامداتهدف تربیت آزمایشگاهی متخصصانی است که بتوانند در مراکز تولید و کارخانهها اجزاء و مکانیزم ماشینآلات مختلف را طراحی کنند. دروس این دوره شامل دروس نظری، آزمایشگاهی، کارگاه و پروژه و کارآموزی است. فارغالتحصیلان میتوانند در کارخانجات مختلف نظیر خودروسازی ، صنایع نفت، ذوب فلزات و صنایع غذایی و غیره مشغول شوند و برای این دوره امکان ادامه تحصیل تا سطح کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور وجود دارد. موفقیت داوطلبان به آگاهی آنها در دروس جبر و مثلثات، هندسه ، فیزیک و مکانیک همچنین آشنایی و تسلط آنان به زبان خارجی بستگی فراوان دارد. از جمله دروس این دوره میتوان دروس مقاومت مصالح، طراحی و دینامیک را نام برد. در این رشته زمینه اشتغال و بازارکار خوب وجود دارد و مطالب ارائه شده در طول تحصیل برای دانشجویان محسوس و قابل لمس است.
ب – گرایش
مکانیک در حرارت و سیالاتاین رشته در به کاربردن علوم و تکنولوژی مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سیستمهایی که اساس کار آنها مبتنی بر تبدیل انرژی ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان کارآیی لازم را میدهد و آنها را جهت فعالیت در صنایع مختلف مکانیک در رشته حرارت و سیالات (نظیر مولدهای حرارتی، انتقال سیال نیروگاههای آبی، موتورهای احتراقی و ... ) آماده میسازد. فارغالتحصیلان این دوره قادر به طراحی و محاسبه اجزا و سیستمها در بخشهای عمدهای از صنایع نظیر صنایع خودروسازی ، نیروگاههای حرارتی و آبی، صنایع غذایی، نفت، ذوب فلزات و غیره هستند.
فارغالتحصیلان این دوره میتوانند تا مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور ادامه تحصیل دهند. داوطلبان این رشته باید در دروس ریاضی و فیزیک تسلط داشته و با یک زبان خارجی آشنا باشند. دروس این رشته شامل مطالبی در زمینههای حرارت و سیالات ، میباشد.
نظر دانشجویان: با توجه به اینکه اصولا تحصیلات دانشگاهی به خصوص در زمینههای مهندسی نیاز صد در صد به علاقهمندی داوطلب دارد، بنابراین عدم داشتن علاقه و همچنین عدم تقویت دروس اساسی و پایهای در بخش مکانیک مانند ریاضی، فیزیک – مکانیک ، شیمی ، رسم فنی (تجسم بالا داشتن) و هوش نسبتا خوب و عدم روحیه تجزیه و تحلیل در مسائل باعث دلسردی و از دستدادن انگیزه تحصیل و رکورد شدید در تحصیلات خواهد شد.
ج - گرایش
مکانیک در ساخت و تولیدهدف تربیت کارشناسانی است که با به کاربردن تکنولوژی مربوط به ابزارسازی، ریختهگری ، جوشکاری، فرم دادن فلزات ، طرح کارگاه یا کارخانههای تولیدی آماده کار در زمینه ساخت و تولید ماشینآلات صنایع (کشاورزی ، نظامی، ماشینسازی، ابزارسازی ، خودروسازی و ... ) باشند. فارغالتحصیلان این دوره قادر خواهند بود در صنایعی مانند ماشینسازی، ابزارسازی، خودروسازی ، صنایع کشاورزی، صنایع هوایی و تسلیحاتی به ساخت و تولیدی ماشینآلات، طراحی کارگاه و یا کارخانه تولیدی بپردازند و نظارت و بهرهبرداری و اجرای صحیح طرحها را عهدهدار شوند. داوطلبان این رشته باید در دروس ریاضی، فیزیک و مکانیک از آگاهی کافی برخوردار باشند. دروس این دروه شامل مطالبی در مورد نحوه تولید، طراحی قالبهای پرس، طراحی قید و بندها، کار و برنامهریزی با ماشینهای اتوماتیک، اصول کلی و نحوه کار با ماشینهای دستی و تعمیر و نصب تمام سرویسهای صنعتی می باشد و درصد نسبتا بالایی از آنها به صورت عملی ارائه میگردد. داوطلب باید سالم باشد تا بتواند کارهای کارگاهی را به خوبی انجام دهد و استعداد کارهای فنی را داشته باشد. با توجه به خودکفایی صنایع کشور این رشته دارای بازار کار خوبی است.
گرایش مهندسی دریا
یکی از گرایشهای مهندسی مکانیک که تنها در دانشگاه صنعتی شریف ارائه میگردد، مهندسی دریا (کشتیسازی) است چرا که در دانشگاههای دیگر از جمله دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشگاه خلیج فارس و دانشگاه سیستان و بلوچستان، مهندسی دریا به عنوان یک رشته مستقل با سه گرایش مهندسی کشتیسازی ، مهندسی کشتی و دریانوردی ارائه میشود.
اما چرا دانشگاه صنعتی شریف، مهندسی دریا را به عنوان یکی از گرایشهای مهندسی مکانیک ارائه میدهد؟
دکتر الستی در پاسخ به این سوال میگوید:
«مهندس دریا گرایش کشتیسازی مسائلی از قبیل طراحی بدنه، استحکام بدنه، سیستمهای پیشرانه (موتور گیربکس) ، پایداری کشتی در مقابل امواج کناری جانبی کشتی و طراحی مربوط به ناوبری (مسیریابی کشتی) را مطالعه میکند که همه این مسائل در گرایشهای دیگر مکانیک نیز مطرح میشود و فقط مهندسی کشتیسازی این مسائل را به صورت تخصصی در ارتباط با کشتی و سازههای دریایی مثل اسکلهها و سکوهای نفتی متحرک مطالعه میکند. به عبارت دیگر یک مهندس دریا ، مهندس مکانیکی است که در کاربردهای دریایی مشغول به کار میباشد.»
گفتنی است که در دانشگاه صنعتی شریف، رشته مهندسی هوا و فضا نیز در دانشکده مکانیک ارائه میگردد و اساتید این دانشکده ، مهندسی هوا و فضا را یکی از گرایشهای مکانیک به شمار میآورند.
آینده شغلی ، بازارکار، درآمد:
در حال حاضر دانشجوی توانمند مهندسی مکانیک پس از فارغالتحصیلی مشکل کاریابی ندارد چرا که به گفته دکتر دورعلی توسعه سختافزاری و رشد مسایل مهندسی ، گرایش به سمت تولید داخل و ایجاد تکنولوژی تولید تجهیزات و وسایل در داخل کشور و روی آوردن به خدمات مهندسی در داخل کشور به علت محدودیتهای ارزی و کاهش درآمدهای نفتی، باعث رشد چشمگیر بازارکار مهندسان مکانیک در ایران شده است.
دکتر دورعلی در ادامه میگوید:
- «یک مهندس مکانیک در حال حاضر در زمینههای مختلفی فعالیت میکند که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد
:طراحی و ساخت تمامی ماشینآلات و قطعات آنها، اعم از ماشینآلات تولیدی تمامی صنایع، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی.
:طراحی و ساخت تجهیزات مکانیکی نیروگاههای فسیلی، اتمی ، خورشیدی ، بادی و آبی.
:طراحی و ساخت تجهیزات و سیستمهای انتقال و تصفیه آب، سیستمهای مکانیکی و کنترلی پالایشگاهها و کارخانجات شیمیایی.
:طراحی و ساخت تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمانها و اماکن، بالابرها و آسانسورها و سیستمهای حمل و نقل.
:ساخت ماشینآلات تغلیظ و بازیافت مواد مثل کارخانجات قند، کاغذسازی ، سیمان ، نساجی ، نمک و کنسانتره .
:طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی.
:ساخت تجهیزات دفاعی مانند تانک، راکت، اژدر و پلهای متحرک
:ساخت روباتها ، بازوهای مکانیکی و سیستمهای تولید.
در ضمن یک مهندس مکانیک میتواند به عنوان کارشناس و مشاور فنی در بانکها ، شرکتهای سرمایهگذاری و بیمه و شرکتهای بازرسی و نظارت امور بینالمللی فعالیت بکند.»
دکتر الستی نیز در این زمینه میگوید:
«در همه جای دنیا یک فارغالتحصیل مهندسی مکانیک مثل یک موم خام است که دانش کافی دارد و در هر زمینهای که کار کند میتواند در آن زمینه متخصص بشود.
برای مثال میتواند در تحلیل و طراحی خودرو، در طراحی و ساخت ماشینهای ابزار و حتی در تدوین و تولید برنامههای کامپیوتری فعالیت بکند. یعنی رشته مکانیک زمینه کار و زمینه انتخاب بسیار گستردهای را در مقابل فارغالتحصیلان این رشته قرار میدهد.»
دکتر قرشی نیز در مورد فرصتهای شغلی، گرایش مهندسی دریا میگوید:
«بدون شک چون مهندسی دریا نسبت به گرایشهای دیگر رشته مکانیک تخصصیتر است، فرصتهای شغلی آن نیز محدودتر میباشد اما با این وجود فارغالتحصیلان این گرایش میتوانند در کارخانههای کشتیسازی کشور مثل کارخانه کشتیسازی «صدرا» در بوشهر ، کارخانه «نکا» در شمال و «اروندان» در خلیج فارس مشغول به کار گردند و یا در سازمان بنادر و کشتیرانی وظیفه ساخت سکوهای شناور را بر عهده بگیرند.»
تواناییهای مورد نیاز و قابل توصیه :
«مکانیک بهشت ریاضیات است.» این جمله زیبا از «لئونارد اولر» ریاضیدان بزرگ سوئیسی، بیانگر ارتباط تنگاتنگ ریاضیات با مکانیک است. در واقع مهندسی مکانیک بخصوص در گرایش حرارت و سیالات از مباحث و مسایل ریاضی بسیار استفاده میکند. از سوی دیگر همانطور که پیش از این گفتیم مکانیک بخشی از علم فیزیک است و حتی دانشآموزان دوره متوسطه نیز با علم مکانیک در کتاب فیزیک خود آشنا میشوند و این علم بخصوص در گرایش طراحی جامدات اهمیت بسیاری دارد. به همین دلیل دانشجوی مهندسی مکانیک باید در دو درس ریاضی و فیزیک قوی بوده و همچنین از هوش، استعداد و قدرت تجسم خوبی برخوردار باشد.
دکتر الستی در مورد تواناییهای لازم برای دانشجوی این رشته میگوید:
«فعالیت در رشته مهندسی مکانیک بسیار متنوع است و در نتیجه هم دانشجوی علاقهمند به کارهای تئوریک میتواند جذب این رشته شده و در بخشهای نظری و تئوری فعالیت کند و هم دانشجوی خلاق و علاقهمند به طراحی و ساخت وسایل و دستگاههای مختلف میتواند این رشته را انتخاب نماید. اما بدون شک یک مهندس مکانیک موفق کسی است که به یاری دو بال علم و عمل پیشرفت کند. به همین خاطر من در دانشگاه ، دانشجویان را تشویق میکنم که پروژههای تحقیقاتیشان تلفیقی از کار تئوریک و عملی باشد.»
دانشجوی این رشته باید از نظر جسمی آمادگی کار در محیطهای پرجمعیت و کارخانجات دور از شهر را داشته باشد.
وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر:
امکان ادامه تحصیل در مقاطع کارشناسی ارشد و دکترای تخصصی میسر میباشد. در دوره کارشناسی ارشد 32 واحد و در دوره دکترا 48 واحد درسی ارایه میگردد.
رشتههای مشابه و نزدیک به این رشته :
رشته مهندسی مکانیک به عنوان جامعترین رشته مهندسی دارای دروس مشترک با اغلب رشتههای مهندسی دیگر نظیر مهندسی دریا ، مهندسی شیمی، مهندسی هوا فضا و ... میباشد.
مصاحبه با دانشجوی مشغول به تحصیل
مهندسی مکانیک جامعترین رشته مهندسی است که در آن با اصول اساسی طراحی تمامی سیستمهای محیط پیرامون آشنا میشویم . دروس این رشته غالبا کاربردی بوده و در ارتباطی تنگاتنگ با دروس ریاضیات و فیزیک است. دانشجوی این رشته باید فردی خلاق و دارای قدرت تجسم کافی باشد تا بتواند در طراحی مکانیزمها موفق باشد.
وضعیت نیاز کشور به این رشته
دانش مکانیک دانش زندگی است . در هر مجتمع و کارگاه صنعتی نیاز به فارغالتحصیلان این رشته امری ضروری و مشهود است و با توجه به حرکتهای صنعتی این چندساله اخیر کشور مهندسین مکانیک بیش از پیش در گرداندن چرخ صنعت دخیل شدهاند و راه همواره برای رشد و ترقی آنها گشاده است.
نکات تکمیلی
رشته مهندسی مکانیک دارای واحدهایی ملموس و کاربردی است ولی داشتن شناخت کافی نسبت به این رشته قبل از انتخاب آن ضروری است. اغلب واحدهای این رشته دارای ریاضیات دیفرانسیلی پیچیده و تجسم فیزیکی هستند که منجر به سختشدن این واحدها میشوند. ضمنا واحدهای کارگاهی و فعالیت در واحدهای تولیدی نیز از ویژگیهای این رشته میباشد که داوطلبان آن را با محیطهای صنعتی آشنا کرده و پیوند میزند.
نوع مطلب :
برچسب ها :
ریشه لغوی
کویل یک کلمه انگلیسی است که به صورت دست نخورده به زبان ما وارد شده است. و به همین شکل هم مورد استفاده قرار میگیرد. معنی آن «سیم پیچ» میباشد و به کلافی از سیم که حالت پیچشی داشته باشد اتلاق میگردد.
دیدکلی
تصور کنید که یک رشته سیم را در پیرامون یک خودکار بپیچید و سپس خودکار را از میان آن خارج کنید. سیم به جا مانده حالا دیگر یک سیم پیچ شده است. یا آنکه دانش آموزان معمولا تجربه ساختن زنگ اخبار را با استفاده از یک میخ آهنی و یک سیم که بدور آن میپیچند را دارند. سیم استفاده شده در زنگ اخبار یک سیم پیچ است.
معنای کاربردی
اما کلمه «کویل» در زبان فارسی و گفتگوهای روزمره در معنای سیم پیچ بکار نمیرود. بلکه در معنای خاصی به کار میرود. کویل به یکی از قطعات اتومبیل گفته میشود. این قطعه در محفظه موتور اتومبیلها جای دارد و در سیستم برقی آنها برای مشتعل کردن سوخت بکار گرفته میشود.
چنانکه میدانید خودروها با استفاده از سوختهای مختلفی کار میکنند. به عنوان مثال اتومبیلهای سواری با سوزاندن بنزین یا گاز ، و کامیونها و ماشینهای بزرگ از طریق سوزاندن گازوئیل (که همگی از مشتقات نفت خام هستند) تولید نیرو میکنند. اتومبیلهای سواری برای سوزاندن بنزین یا گاز به جریان برق نیاز دارند. در حالی که کامیونهایی که بوسیله گازوئیل کار میکنند، برای سوزاندن گازوئیل نیاز به الکتریسته ندارند. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که کویل تنها در سیستم برقی ماشینهای بنزینی و گازی کاربرد دارد.
نحوه عمل
در موتورهایی که سوخت آنها بنزین یا گاز مایع است برای مشتعل ساختن مخلوط سوخت و اکسیژن موجود در سیلندر موتور از یک جرقه الکتریکی استفاده میشود. این جرقه الکتریکی که در دهانه شمع ماشین ایجاد میشود به مقدار زیادی انرژی الکتریکی نیازمند است که میبایست بوسیله منبع جریان الکتریکی ماشین یعنی باطری تامین شود.
میزان جریان الکتریکی ایجاد جرقه
در این نوع ماشینها ( که دارای موتور اشتعال جرقهای هستند) برای ایجاد یک جرقه الکتریکی حدودا به 12000 ولت اختلاف پتانسیل نیاز است. در حالی که اختلاف پتانسیل خود باطری ماکزیمم 12 ولت است. برای افزایش دادن این ولتاژ (تقریبا افزایش 1000 برابری) از کویل استفاده میشود.
ساختمان کویل
راز این افزایش 1000 برابری ولتاژ را میبایست در ساختمان کویل جستجو کرد. بدین منظور ساختمان داخلی کویل را به صورت اجمالی بررسی میکنیم. در داخل کویل دو سری سیم پیچ وجود دارد که عبارتند از سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه. سیم پیچ اولیه همان سیم پیچی است که ولتاژ را به کویل وارد میکند و به باطری اتومبیل متصل است. و سیم پیچ ثانویه همان سیم پیچی است که ولتاژ را به محل ایجاد جرقه میبرد. اما این دو سیم پیچ از یکدیگر جدا نیستند. و هر دو به دور یک هسته آهنی نرم پیچیده شدهاند. افزایش ولتاژ ایجاد شده در کویل به دلیل ساختار این سیم پیچها است. سیم پیچ اولیه کلفتتر بوده و دارای تعداد دورهای معدودی میباشد. لیکن سیم پیچ ثانویه دارای تعداد دورهای بسیار زیاد بوده و البته نازکتر است.
نحوه ایجاد ولتاژ بسیار بالا
ولتاژ بوجود آمده در سیم پیچ ثانویه (که عامل ایجاد جرقه در دهانه شمع است) از طریق پدیده القا متقابل بوجود میآید. یعنی سیم پیچ اولیه که به باطری متصل است، دارای یک جریان میشود که این جریان برقرار شده باعث تشکیل یک میدان مغناطیسی در اطراف هر دو سیم پیچ میشود. (لازم به ذکر است هر سیم دارای جریان الکتریکی بدور خود یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند). این میدان بوجود آمده در اطراف سیم پیچها باعث القا شدن یک جریان الکتریکی در سیم پیچ ثانویه میگردد. جریان القا شده در سیم پیچ ثانویه بطور مستقیم متناسب است با تعداد دورهای این سیم پیچ. یعنی هرچه تعداد دورهای سیم پیچ ثانویه بیشتر باشد، جریان القا شده در این سیم پیچ نیز بیشتر خواهد بود.
اما کار به اینجا ختم نمیشود. چرا که ولتاژ القا شده در سیم پیچ ثانویه هنوز برای ایجاد جرقه کافی نیست. تا آنکه جریان موجود در سیم پیچ اولیه به طریقی قطع شود (توسط پلاتین) به محض قطع شدن جریان گرفته شده از باطری ، میدان مغناطیسی ایجاد شده در اطراف سیم پیچها متلاشی میشود و به شکل جریان الکتریکی در سیم پیچها القا میگردد. لیکن هر کدام از سیم پیچها متناسب با تعداد دورهای خود مقداری از این القا جریان را برخود اختصاص میدهند و از آنجا که تعداد دورهای سیم پیچ ثانویه بسیار بیشتر از سیم پیچ اولیه است. بنابراین ولتاژ القا شده در سیم پیچ ثانویه به مراتب بزرگتر از ولتاژ اولیه گرفته شده از باطری خواهد بود. که این ولتاژ افزایش یافته برای ایجاد جرقه الکتریکی در یک موتور اشتعال جرقهای کفایت میکند
نوع مطلب :
برچسب ها :
گرایش طراحی جامدات
گرایش طراحی جامدات به بررسی انواع نیروها، حرکتها و تاثیر آنها بر اجزاء مختلف ماشین میپردازد. در واقع مهندس طراحی جامدات با توجه به نیازهای جامعه ، دستگاهها و ماشینهای مختلف را طراحی میکند.
محمد رضوی مهندس مکانیک گرایش طراحی جامدات در معرفی این گرایش میگوید:
«هر ماشین از دو قسمت متحرک و ثابت تشکیل شده است. حال بررسی این مطلب که حرکت مورد نیاز ماشین از چه راهی تامین شده و چگونه از منبع تولید به جایگاه مورد استفاده انتقال پیدا کند و بالاخره چگونه از این حرکت استفاده گردد تا بیشترین بازدهی را داشته باشد، در حیطه وظایف مهندسی طراحی جامدات است. همچنین ابداع و پیشبینی دستگاه تنظیم ماشینآلات نیز از مسایل مطرح در این گرایش میباشد.
در واقع مهندس طراح جامدات باید تمامی نیروها و گشتاورهایی را که به هر عضو ماشین وارد میشود بررسی کرده و بهترین حالت قطعه مورد نظر را برای تمامی آن نیروها و گشتاورها و همچنین در برای داشتن بهترین کارایی به دست آورده و کارایی مناسب آن قطعه را در زمان طولانی تضمین کند.»
دکتر الستی در معرفی این گرایش میگوید:
« طراحی سیستم ، طراحی ماشینهای تراش، فرز، چاپ و قسمتهای تعلیق ، سیستمهای انتقال قدرت و دینامیک یک خودرو، توسط مهندسان این گرایش طراحی میشود. همچنین یک هواپیما قسمتهای مربوط به فرود، پرواز، کنترل پرواز به نحوی مربوط به طراحی جامدات میگردد.»
دکتر قرشی استاد دانشگاه صنعتی شریف نیز در معرفی این گرایش میگوید:
«گرایش طراحی جامدات به طراحی ماشینآلات و اجزای آنها، ارتعاشات ماشینآلات، دینامیک آنها و کنترل سیستمها میپردازد.»
گفتنی است که دو گرایش طراحی جامدات و حرارت و سیالات بسیار نزدیک به هم هستند و تنها در 20 واحد درسی با یکدیگر تفاوت دارند. بنابراین فارغالتحصیلان آنها نیز تواناییهای مشترک زیادی دارند.
نوع مطلب :
برچسب ها :
گرایش طراحی جامدات به بررسی انواع نیروها، حرکتها و تاثیر آنها بر اجزاء مختلف ماشین میپردازد. در واقع مهندس طراحی جامدات با توجه به نیازهای جامعه ، دستگاهها و ماشینهای مختلف را طراحی میکند.
محمد رضوی مهندس مکانیک گرایش طراحی جامدات در معرفی این گرایش میگوید:
«هر ماشین از دو قسمت متحرک و ثابت تشکیل شده است. حال بررسی این مطلب که حرکت مورد نیاز ماشین از چه راهی تامین شده و چگونه از منبع تولید به جایگاه مورد استفاده انتقال پیدا کند و بالاخره چگونه از این حرکت استفاده گردد تا بیشترین بازدهی را داشته باشد، در حیطه وظایف مهندسی طراحی جامدات است. همچنین ابداع و پیشبینی دستگاه تنظیم ماشینآلات نیز از مسایل مطرح در این گرایش میباشد.
در واقع مهندس طراح جامدات باید تمامی نیروها و گشتاورهایی را که به هر عضو ماشین وارد میشود بررسی کرده و بهترین حالت قطعه مورد نظر را برای تمامی آن نیروها و گشتاورها و همچنین در برای داشتن بهترین کارایی به دست آورده و کارایی مناسب آن قطعه را در زمان طولانی تضمین کند.»
دکتر الستی در معرفی این گرایش میگوید:
« طراحی سیستم ، طراحی ماشینهای تراش، فرز، چاپ و قسمتهای تعلیق ، سیستمهای انتقال قدرت و دینامیک یک خودرو، توسط مهندسان این گرایش طراحی میشود. همچنین یک هواپیما قسمتهای مربوط به فرود، پرواز، کنترل پرواز به نحوی مربوط به طراحی جامدات میگردد.»
دکتر قرشی استاد دانشگاه صنعتی شریف نیز در معرفی این گرایش میگوید:
«گرایش طراحی جامدات به طراحی ماشینآلات و اجزای آنها، ارتعاشات ماشینآلات، دینامیک آنها و کنترل سیستمها میپردازد.»
گفتنی است که دو گرایش طراحی جامدات و حرارت و سیالات بسیار نزدیک به هم هستند و تنها در 20 واحد درسی با یکدیگر تفاوت دارند. بنابراین فارغالتحصیلان آنها نیز تواناییهای مشترک زیادی دارند.
نوع مطلب :
برچسب ها :
ریشه لغوی
این عبارت ترجمه عبارت انگلیسی Four-cycle-Engiue است و به موتورهایی اتلاق میشود که کار خود را در چهار کورس پیستون انجام میدهند. (حرکت پیستون از بالاترین مکان خود در سیلندر تا پایینترین جای خود در سیلندر را یک کورس پیستون میگویند). در بیان فنی این موتورها را موتورهای با چرخه چهار مرحلهای میگویند که معادل عبارت Four-Stroke-cycle-Engiue است.
دید کلی
بطور کلی موتورهای احتراق داخلی بر مبنای دفعات توان در هر دور چرخش موتور به دو دسته کلی موتورهای دو زمانه و موتورهای چهار زمانه تقسیم میشوند. موتورهای دوزمانه از لحاظ ساختاری سادهترند لیکن موتوهای چهارزمانه کارایی بیشتری دارند.
تاریخچه
اولین قدم مهم برای توسعه موتورهای چهارزمانه در اواسط قرن نوزدهم میلادی انجام گرفت. در این زمان یک مهندس فرانسوی به نام «بودور شا» چهار اصل اساسی را برای کار کردن موتورهای احتراقی ارائه کرد. که در واقع توسعه این اصول و بکارگیری آنها باعث ساخته شدن موتورهای چهارزمانه گردید. این اصول به قرار زیرند:
- اتاقک احتراق باید کوچکترین نسبت سطح به حجم ممکن را داشته باشد.
- فرآیند انبساط باید تا حد ممکن سریع انجام شود.
- تراکم در ابتدای مرحله انبساط باید تا حد امکان زیاد باشد.
- کورس انبساط میبایست تا حد امکان زیاد باشد.
پس از تلاشهای فراوانی که برای محقق کردن این اصول در ساخت موتورها انجام گرفت در سال 1876 یک مهندس آلمانی به نام «ان.ای.اتو» توانست موتوری را به ثبت برساند که همان چرخه چهارزمانه را به کار میبست. این چهار عمل عبارتند از :
که در اکثر موتورهای امروزی بکار میروند.
انواع موتورهای چهار زمانه
موتورهای چهار زمانه به دو دسته کلی تقسیم میشوند که عبارتند از :
- موتورهای اشتعال جرقهای :
در این موتورها برای مشتعل ساختن سوخت از یک جرقه استفاده میشود.
- موتورهای دیزل :
در این موتورها برای مشتعل ساختن سوخت از حرارت ایجاد شده در محفظه سیلندر و اتاقک احتراق استفاده میشود (این حرارت بالا به علت فشردگی زیاد سیال ایجاد میشود).
-
تفاوت موتورهای اشتعال جرقهای و موتورهای دیزل در اینست که در موتورهای اشتعال جرقهای در مرحله مکش مخلوط هوا سوخت (که اغلب بنزینی یا گاز طبیعی است) وارد سیلندر میشود و پس از آنکه در مرحله تراکم این مخلوط در اتاقک احتراق فشرده شد در یک زمان مناسب (زمان بندی اشتعال )عمل انفجار مخلوط مذکور بوسیله یک جرقه انجام میگیرد.
در حالیکه در موتورهای دیزل در مرحله مکش هوای خالی به داخل محفظه سیلندر مکیده میشود و در مرحله تراکم نیز فقط هوای خالی در اتاقک انفجار فشرده میشود لیکن میزان فشردگی در موتورهای دیزل بیشتر از موتورهای اشتعال جرقهای است. این فشردگی بالا باعث ایجاد حراست زیادی میگردد که به محض ورود سوخت در مرحله توان باعث احتراق آن میگردد.
ساختمان موتور چهارزمانه
موتورهای چهارزمانه خود گروهی از موتورهای احتراق داخلی هستند. موتورهای احتراق داخلی برای کار کردن به یک سری قطعات و سیستمها نیازمندند. نظیر سیستم سوخت رسانی ، بدنه موتور ، سیستم سوپاپها ، سیستم خنک کننده و ... لیکن موتورهای چهارزمانه دارای مکانسیمهایی میباشند که انجام چهار مرحله مکش ، تراکم ، توان و تخلیه را به صورت مجزا ممکن میسازد (در موتورهای دوزمانه مراحل مکش و توان و تخلیه و تراکم با هم انجام میشوند) این مکانسیمها عبارتند از:
- سیستم سوخت رسانی و تنظیم سوخت
- سیستم سوپاپها:که عمل ورود و خروج گازها را بطور دقیق کنترل می کند
- مانیفولد هوا و مانیفولد دود
- سیستم زمان بندی اشتعال
طرز کار
طرز کار هر دو نوع موتورهای چهارزمانه یعنی موتورهای اشتعال جرقهای و موتورهای دیزل تا حد زیادی شبیه به هم است. لیکن در مواردی نیز با یکدیگر تفاوت دارد در ذیل اصول کلی کار موتورهای چهارزمانه را ذکر میکنیم.
- مرحله اول (مرحله مکش) :
در این مرحله سوپاپ ورودی هوا همزمان با حرکت رو به پایین پیستون درون سیلندر باز میشود. با این عمل مخلوط هوا و سوخت (در موتورهای اشتعال جرقهای) و هوای خالی (در موتورهای دیزل) وارد محفظه سیلندر شده و آنجا را پر میکند.
- مرحله دوم (مرحله تراکم) :
این مرحله از لحظهای شروع میشود که پیستون از پایینترین نقطه مکانی خود شروع میکند به حرکت رو به بالا. در این مرحله هر دو سوپاپ هوا و دود بستهاند. پیستون سیال موجود در محفظه سیلندر را در داخل اتاقک احتراق واقع در سه سیلندر فشرده میکند.
- مرحله سوم (مرحله توان) :
در این مرحله سیال موجود در اتاقک احتراق منفجر میگردد (در موتورهای اشتعال جرقهای اینکار بوسیله یک جرقه الکتریکی و در موتورهای دیزل بواسطه تزریق سوخت انجام میشود) در این مرحله نیز سوپاپها بستهاند. انرژی آزاد شده از سوختن مواد فسیلی باعث ایجاد نیروی فشارندگی پیستون میگردد که باعث پایین رفتن پیستون میشود.
- مرحله چهارم (مرحله تخلیه) :
در این مرحله گازهای ناشی از سوختن سیال تمام محفظه سیلندر را پر کردهاند در این مرحله سوپاپ دود باز میشود تا گازهای داغ ناشی از احتراق را از طریق مانیفولد دود از موتور خارج کند. حرکت رو به بالای سیلندر نیز به عمل تخلیه گازها کمک میکند.
پس از طی شدن این چهار مرحله که در دو دور چرخش میل لنگ انجام شده است. یک چرخه موتور چهار زمانه انجام شده است. و برای ادامه یافتن تولید توان این چرخه دوباره به ترتیب فوق و از مرحله اول از سر گرفته میشود. لازم به ذکر است که اکثر موتورهای امروزی بیش از یک سیلندر دارند که درکنار یکدیگر قرار گرفتهاند. لیکن این مراحل در همه آنها بصورت همزمان اتفاق نمیافتد. مثلا هیچ وقت ممکن نیست که در دو سیلندر عمل انفجار صورت گیرد. این امر به خاطر شکل بخصوص میل لنگ و نیز .... کار کردن موتور است.
کاربرد
موتورهای چهارزمانه امروزه پرکاربردترین موتورهای احتراقی هستند که در طیف وسیعی از خودروها به کار میروند. و علت آن نیز شتاب بالای این موتورها و نیز کارآیی و انعطاف پذیری زیاد این موتورهاست.
نوع مطلب :
برچسب ها :