PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : آموزشی مقدمه ای بر بیرینگها و یاتاقانها



ریپورتر
25th March 2009, 10:03 AM
نيروي اصطكاك علي الرغم فوايدي كه در برخي موارد براي انسان داشته است در مواردي هم بعنوان مانع در سر راه انسان بوده و باعث اتلاف مقدار بسيار زيادي از انرژي مي شود. بطور مثال از حرارت ناشي از سوخت در خودرو 35 درصد از طريق سيستم اگزوز و 33 درصد از طريق آب و 7 درصد از طريق انتشار در هوا به بيرون از سيستم منتقل مي شود و تنها 25 درصد از كل حرارت توليد شده براي انجام كار مفيد باقي مي ماند كه همه اين هدر رفتن انرژي حرارت ناشي از وجود اصطكاك در بخشهاي مختلف خودرو مي باشد.
در تكيه گاه شفت بروي ديواره ها نيز نيروي اصطكاك بين شفت و ديواره باعث اتلاف انرژي مي گردد. بمنظور كاهش اصطكاك در تكيه گاه شفتهاي دوار از ياتاقانها استفاده مي شود. در يك تعريف كلي به هر تكيه گاهي كه اصطكاك را كاهش دهد ياتاقان مي گويند. در واقع نيروي اصطكاك مزاحم كار تكيه گاهي ياتاقان مي باشد.
يافتن روشهاي مناسب براي غلبه بر اصطكاك از دير باز در سرلوحه كارهاي بشر بوده است. بيشتر افراد از چرخ بعنوان بزرگترين اختراع در طول اعصار ياد مي كنند، در صورتيكه اين چنين نيست. بلكه نوآوري واقعي در قراردادن محور چرخ در ياتاقان (تكيه گاه مدور) شكل گرفت. مداركي دال بر استفاده از سطوح مدور براي كاهش نيروي لازم بمنظور جابجايي اجسام سنگين در زمانهاي قديم وجود دارد. براي مثال مصريان از الوار (تنه درخت) استفاده مي كردند. ياتاقان هايي كه با چرخ ها و محورهاي اوليه به كار مي رفت، از نوع محوري بود كه در آنها محور با لقي اندكي درون سوراخ ياتاقان قرار مي گيرد.
در هر حال اختراع چرخ پديده مهمي بوده است ولي اين ياتاقانها بودند كه باعث چرخش اجسام مي شوند. در ابتدا رومي ها، بلبيرينگ ضد اصطكاك اوليه را در دوران حضرت مسيح (ع) بكار مي بردند. باقيمانده هاي يك كشتي رومي در درياچه «نمي» حكايت از وجود سه نوع اوليه بلبيرينگ يعني كروي، استوانه اي و مخروطي (شيبدار) داشت، هر چند در اين جستجو مورد استفاده آنها نامشخص ماند.
در دوران رنسانس لئوناردوداوينچي يك ياتاقان ضد اصطكاك را طراحي كرد اما قصد وي از ساختن آن همچنان نامعلوم است. با پيشرفت انقلاب صنعتي در قرن هجدهم و بكار گيري نيروي بخار بجاي نيروي باد، استفاده از ياتاقان ها بسيار گسترش يافت. هر چند كه بيشتر آنها از نوع ياتاقان هاي محوري بودند و از نوع ياتاقان هاي ضد اصطكاك كمتر استفاده مي شد.
در قرن هجدهم يكي از مشكلات بزرگي كه مانع سفرهاي دور و دراز مي شد «طول جغرافيايي» بود. بعلت عدم توانايي در اندازه گيري طول جغرافيايي هنگاميكه دريانوردان از خشكي به حدي دور مي شدندكه قادر به ديدن آن نبودند، به احتمال زياد گم مي شدند. جان هريسون اين مشكل را بكمك يك ساعت دريانوردي، كه «كرنومتر» ناميده مي شد، حل كرد. در يكي از نمونه هاي اوليه آن يك بلبرينگ محصور بكار رفته بود. در ادامه براي كوچكتر كردن كرنومتر اين نوع اوليه بلبيرينگ هاي ضد اصطكاك را با ياتاقان هاي محوري خيلي ريز ساخته شده از جواهرات عوض كرد. بطور كلي مي توان گفت صنعت ساخت ياتاقان هاي ضد اصطكاك (ياتاقانهايي شامل عناصري كه داراي حركت دوراني هستند) از دهه هشتاد قرن نوزدهم (1890-1880) شروع شد. وقتي كه فردريش فيشر در آلمان راهي براي ساخت و توليد توپهاي كروي، به تعداد زياد و بصورت اقتصادي و مقرون به صرفه پيدا كرد، در قرن نوزدهم راه آهن، وسايل الكترونيكي، تلگراف، نيروي برق، تلفن و دوچرخه هم پديد آمدند.
در بيشتر موارد، يك پيشرفت در توليد، كليد موفقيتي براي ساخت محصولات بهتر خواهد بود. بلبيرينگها ابتدا در دوچرخه ها بكار مي رفت و با روي كار آمدن صنايع خودرو سازي كه در اوايل قرن بيستم به وجود آمد، صنعت ساخت بلبيرينگ نيز به صنعت پيشرفته اي تبديل شد.
در همين سالها صنعت خودروسازي به سرعت گسترش يافت. بطور مثال پلاك گذاري وسايل نقليه در ايالات متحده از حدود يك هزار دستگاه در سال 1898 به ده هزار دستگاه در سال 1900 رسيد و در سال 1906 بيش از صدهزار خودرو شماره گذاري شد.
اين رقم هنگامي كه هنري فورد در سال 1913 تحولي در صنعت خودرو سازي ايجاد كرد به بيش از يك ميليون در سال رسيد. او با ايجاد خط توليد و ابداع قطعات تعويض پذير باعث شد كه خودرو براي افراد معمولي نيز قابل خريد باشد و تا سال 1922 ده ميليون خودرو در ايالات متحده نمره گذاري شود.
امروزه تعداد اتومبيل هاي جهان در حدود 800 ميليون دستگاه تخمين زده مي شود. صنايع خودرو ساي نياز به جاده هاي بهتر و ابزار مناسبتر دارند و اين يك چرخه بي انتها براي رشد و اشتغال زايي است. همچنين فورد با بكارگيري صنعت خودرو سازي در كشاورزي باعث ابداع تراكتور فوردسان شد.
در شروع قرن بيستم يك كشاورز آمريكايي غذاي 2/5 نفر را تامين مي كرد، در صورتيكه امروزه هر كشاورز آمريكايي براي بيش از 100 آمريكايي و 32 نفر در كشورهاي ديگر غذا توليد مي كند. اين انقلاب باعث آزادي عمل بقيه جمعيت مي شود تا پيگير پيشرفت هاي فكري، فرهنگي و اجتماعي شوند و از آ‹ مي توان به عنوان چيزي ياد كرد كه باعث بوجود آمدن جوامع نوين شده است. كشاورزي مكانيزه را مانند توليد انبوه مي توان از عواملي دانست كه زمينه را براي ديگر پيشرفتهاي قرن بيستم فراهم آورده اند.
در نيمه اول قرن بيستم لوله هاي خلاء، راديو، هواپيما، نايلون و آنتي بيوتيك ابداع شدند و در نيمه دوم آن انقلابي در وسايل الكترونيكي بوجود آمد كه در حد قابل توجهي توانايي ما را در ارتباطات بالا برد و بازدهي توليد را در صنايع توليدي و خدماتي افزايش داد. در اين قرن سفرهايي هوايي براي گروهي از مردم مقرون به صرفه شد. همچنين انسان بعد از يك دهه كار دشوار در دهه (1970-1960) بر روي سطح ماه گام گذاشت.
فناوري موجود در عصر فضا سبب ايجاد ماهواره هاي ارتباطي، تلفن همراه، اينترنت و انقلاب در صنايع كامپيوتري شد. در سال 1985 يك ابر كامپيوتر ibm سه ميليون دلار قيمت داشت. امروزه يك كامپيوتر خانگي هزار و پانصد دلاري كار همان ابر كامپيوتر را صد برابر سريع تر انجام مي دهد. مواد مركب پيچيده اي نيز توليد شده است و ما قرن بيستم را با شروع تحقيقات ژنتيكي به پايان رسانديم كه زمينه را براي گامهاي بلندي در زمينه علوم پزشكي فراهم كرده است.
در اين ميان سرعت تغييرات در حد قابل توجهي چشمگير بوده است. پنج هزار سال طول كشيد تا اختراع يك چرخ ساده به ابداع راه آهن برسيم ولي در يك دوره 66 ساله (معادل عمر انسان) ما از پرواز اولين انسان به اولين قدم انسان بر روي سطح ماه رسيديم.
در قرن اخير نه تنها فن آوري ياتاقان هاي ضد اصطكاكي بهبود يافته و نقش مهمي در جابجايي مطلوب مردم بازي مي كنند، بلكه صنعت ياتاقان سازي نيز بطور متقابل از فن آوري هاي جديد سود مي برد. امروزه عملكرد ياتاقانها تحت تاثير دقت هندسي، كيفيت و خصوصيات فولادي استكه براي ساخت آن بكار مي رود. در دهه 1960-1970 محققان دريافتند كه سفرهاي فضايي بدون داشتن علوم پايه اي در مورد وسايل ضد اصطكام در محيط خلا فضا غيرممكن است. در اين باره اي ان. گروبين از موسسه مركز تحقيقات علمي و فناوري مهندسي مكانيك در مسكو با دو نفر انگليسي به نامهاي دي. داوسون از دانشگاه ليدز و جي. آر. هيگينسون از دانشكده علوم دانشگاه نظامي شيرونهام، تئوري روغنكاري الاستورهيدروديناميك را مطرح كردند كه طرز كاري براي ياتاقان ها و چرخ دنده ها ارائه مي داد. همانطور كه نام اين تئوري نشان مي دهد با در نظر گرفتن تغيير شكل قطعات پلاستيكي در تماس، مي توان به ضرورت وجود لايه ضخيم تري از روان كننده بين قطعات متحرك پي برد. از سوي ديگر تنش بسيار زيادي كه در سطح تماس به وجود مي آيد باعث مي شود كه روان كننده (يا روغن) به يك شبه جامد، كه از نظر غلظت و چگالي به آسفالت مي ماند، تبديل شود. در نتيجه مانع تماس فلز با فلز در قسمتهاي متحرك و شيارها و ديواره ها مي شود.
پيشرفت در زمينه علوم الكترونيك وسايلي در اختيار صنعت ياتاقان سازي قرار داده است تا اين تئوري ها را بررسي و اصول پايه اي ديناميك ماشين ابزار را درك كرده و در نتيجه بتواند دقت سنگ كاري (سمباده زني) را افزايش دهد.
همچنين تجهيزات فراصوتي را پيشرفت دهند تا به اين وسيله بتوانند كيفيت و خصوصيات فولاد را بهبود بخشند. در اويل دهه 1980-1970 شركت اينتل يك ريز پردازنده اختراع كرد و در نتيجه دقيق و مداوم ماشين ابزار و فرآيند توليد فولاد بطور كامل اقتصادي شد. نتيجه نهايي اين است كه در طول 20 سال گذشته ياتاقانهايي با قطر داخلي كمتر از 100 ميلي متر طول عمرشان 10 برابر شده و ياتاقانهايي با قطر داخلي بيش از 200 ميليمتر عمرشان 20 برابر شده است. در مقابل، دقت زياد ابزار مكانيكي، توليد قطعات خيلي كوچك تر و ظريف تر از وسايل الكترونيكي را ميسر كرده است.
به هر حال ياتاقانها، فقط يكي از قسمت هاي سامانه هاي مكانيكي به كار رفته در جعبه دنده و محورهاي انتقال قدرت هستند. طراحي و انتخاب چرخ دنده نياز به بررسي دقيق تري دارد. چون نه تنها در معرض شكست تماسي (در اثر تماسي دو لبه) قرار دارند بلكه در معرض شكست خمشي و سايش نيز قرار دارند. در طراحي جعبه دنده ها و محورهاي انتقال قدرت بايد تمام سامانه را با هم در نظر گرفت.
طراحي و انتخاب دقيق ياتاقان ها، چرخ دنده ها، روان كننده ها و گردگير پوسته نيز براي موفقيت طرح، لازم و ضروري است.
در 20 سال گذشته با تركيب آخرين روش هاي طراحي كامپيوتري و نتيجه به دست آمده از پيشرفت بلبيرينگها و عملكرد چرخ دنده ها، انتقال قدرت به حدي ارتقاء پيدا كرده است كه با استفاده از همان فضاي قبلي مي توانيم تا 3 برابر توان را انتقال دهيم.
از هنري تيمكن، مخترع رولربيرينگ هاي مخروطي اين جمله نقل شده است: «كسي كه بتواند چيزي بسازد كه اصطكاك را بطور اصولي كاهش دهد به پديده واقعاٌ ارزشمندي دست يافته است.»
بعنوان يك كار مهيج اجتماعي در سال 1930 در شيكاگو، سه زن با كفش هاي پاشنه بلند، يك لوكوموتيو 323 تني را كه براي شركت تيمكن ساخته شده بود و با بلبيرينگ هاي ساخت همين شركت غلت مي خورد، به زحمت كشيدند

استفاده از تمامی مطالب سایت تنها با ذکر منبع آن به نام سایت علمی نخبگان جوان و ذکر آدرس سایت مجاز است

استفاده از نام و برند نخبگان جوان به هر نحو توسط سایر سایت ها ممنوع بوده و پیگرد قانونی دارد