سيستم تعليق چيست؟
مروزه راحتی سرنشينان مهم ترين هدف سازندگان خودرو
است.يكی از مهم ترين عوامل راحتی سرنشينان جلوگيری از انتقال ارتعاشات حاصل
از محيط خارج به سرنشينان است. اين ارتعاشات ميتواند ناشی از عوامل متعددی
مانند ترمز كردن ،حركت در پيچ و ناهمواريهای جاده و …. باشد.
برای تحقق اين هدف ،بين چارچوب شاسی و چرخهای خودرو سيستم تعليق را كار گذاشته اند.
سيستم تعليق ،مجموعه فنرها،كمك فنرها و تمام سازوكارهايی است كه برای ایجاد راحتی سفر و فرمانپذيری خودرو به كار ميروند.
هر سيستم تعليق دو هدف كلی دارد:
۱-راحتی سرنشينان
۲-فرمايپذيری و كنترل خودرو
هدف اول به واسطه جدا كردن سرنشينان از ناهمواريهای
جاده فراهم ميشود. كه اين وظيفه به وسيله اجزای انعطاف پذير مانند فنر و
عضو ميرا كننده (كمك فنر)انجام ميپذيرد.در واقع اكثر كار سيستم را فنرها
انجام ميدهند،از كمك فنرها نيز همان طور كه اشاره شد برای ميرا كردن نوسان
فنرها بعد از برخورد با ناهمواريها در جاده استفاده ميشود.به طوری كه اگر
كمك فنر استفاده نشود ،اتومبيل بعد از برخورد با ناهمواريها به دفعات و با
دامنه نسبتا زياد نوسان ميكند و اين برای سرنشينان ناخوشايند است.
هدف دوم نيز به وسيله جلوگيری از غلط خوردن و پرتاب
شدن خودرو و حفظ تماس چرخها با جاده ميسر ميشود.اين وظيفه با استفاده از
بازوهای مكانيكی كه اتصال اكسل يا چرخها به بدنه يا شاسی را ممكن
ميسازد،انجام ميشود.
خواص يك سيستم تعليق كه برای ديناميك خودرو اهميت
زياد دارد در رفتار حركتی و پاسخ ان به نيروها و ممنتوم های است كه از
تايرها به شاسی انتقال ميابد.
در واقع سيستم تعليق يكی از اجزای واحد شاسی در هر
خودرو سبك و سنگين است كه در ناحيه ای بين محور عرضی انتقال قدرت چرخها و
قسمت بدنه خودرو قرار ميگيرد.
اجزای سيستم تعليق:
قبل از بررسی اجزای تشكيل دهنده سيستم تعليق و سازو
كارهای ان بايد به خاطر داشته باشيم كه يك خودرو در حال حركت چيزی بيش از
چرخش چرخهاست، به طوری كه با چرخش چرخها و حركت اتومبيل ،سيستم تعليق در هر
لحظه در وضعيت تعادل ديناميكي ميباشد. يعنی به طور مداوم اتومبيل را با
شرايط متغير جاده تطبيق ميدهد.
اصلی ترين اجزای سيستم تعليق عبارت است از:
۱-فنرها (spring)
2-كمك فنرها (shock absorber)
۳-ستونهای نگهدارنده(struts)
۴-تاير(tire)
اين اجزا وديگر جزييات تشكيل دهنده سيستم تعليق به منظور ايفای شش نقش زير طراحی ميشوند.
۱-ثابت نگه داشتن ارتفاع خودرو در حال حركت
۲-كاهش اثرات نيروهای حاصل از ضربه
۳-حفظ مسير صحيح چرخها
۴-تحمل وزن خودرو
۵-حفظ تماس چرخها با جاده
۶-كنترل مسير حركت خودرو
نقش فنرها در سيستم تعليق:
فنرها اجزای انعطاف پذيری هستند كه وزن بدنه و
چارچوب و همچنين بار اضافی انومبيل را تحمل ميكند و ارتفاع ان را در حين
حركت ثابت نگه ميدارد.همچنين با نوسان كردن از انتقال ارتعاشات شديد حاصل
از برخورد با موانع به بدنه و چارچوب به طور نسبی جلوگيری ميكند.
بهترين فنرها به سرعت ارتعاشات به وجود امده توسط
جاده را جذب ميكنند و به ارامی به حالت نرمال برميگردند.فنرهايی كه خيلی
نرم و انعطاف پذير هستند نوسانات بيشتری را برای قسمت فوقانی اتومبيل باعث
ميشوند،در صورتی كه فنرهای سخت اجازه ارتعاش زياد را به اجزای اتومبيل
نميدهند.در واقع فنرها اتصال انعطاف پذير بين چرخها و بدنه ايجاد ميكنند.
در ضمن برای درك بهتر سازوكار فنرها در سيستم تعليق خودرو اشنايی با در مفهوم زير ضروری به نظر ميرسد.
sprung weight:قسمتهايی از خودرو كه وزن انها به وسيله فنرها ساپورت ميشود.مثل:بدنه،گيربكس،موتور،…
unsprung weight:قسمتهايی از خودرو كه وزن ان به وسيله ی فنرها ساپورت نميشود.مثل:تايرها،مجموعه ترمز،اكسل،…
يكی از متداول ترين فنرها ميباشد.امروزه تقريبا تمامی
ماشينهای سواری ازcoil spring استفاده ميكنند.تعداد زيادی از ماشينهای
باركش نيز از اين نوع فنر استفاده ميكنند،البته به دليل بارگذاری زياد در
اين نوع ماشينها فنرهای تخت (leaf spring) را در سيستم تعليق قسمت عقب به
كار ميبرند.
سرعت جهش فنر(spring rate):
كه به ان deflection rate هم گفته ميشود و معياری برای
اندازه گيری سختی فنر است.سرعت جهش فنر مقدار نيرويی است كه بايد وارد شود
تا فنر ۱ اينچ تغيير شكل دهد(منبسط يا متراكم شود)،به فرض اگر برای فشرده
شدن فنر به اندازه ۱ اينچ،۱۰۰ پوند نيرو لازم باشد ميتوان نتيجه گرفت كه
برای متراكم شدن ان به اندازه ۳ اينچ بايد۳۰۰ پوند نيرو اعمال كرد.
spring rate به عوامل زير بستگی دارد:
تعداد حلقه های فنر،قطر حلقه ها،قطر سيمی كه فنر از ان ساخته شده است.
به طوری كه سختی فنر با قطر سيم نسبت مستقيم و با تعداد حلقه ها نسبت عكس دارد.
همچنين ميتوان اين نوع فنرها را طوری ساخت كه سختی
متغير داشته باشند،اين سختی متغير عمدتا از طريق تغيير در پارامترهايی
همچون،ضخامت در طول سيم،فواصل بين حلقه ها،و قطر حلقه ها ايجاد ميشود.اين
نوع فنرها در شرايط بدون بار يا كم بار سختی كمتری از خود نشان ميدهند و در
نتيجه حركت نرم و هموار را برای اتومبيل ايجاد ميكنند.اما تحت شرايط
بارگذاری شده سختی انها بيشتر است كه نتيجه ان توانايی در تحمل بار و كنترل
خودرو در شرايط متغير جاده است.
با توجه به گفته های بالا ميتوان نتيجه گرفت كه طراحی
فنر در كنترل و فرمانپذيری خودرو نقش بسزايی دارد،به بيان ديگر هر چه فنر
انرژی بيشتری جذب كند راحتی سفر خودرو بيشتر است.
فنر تخت (leaf spring):
اين نوع فنرها بيشتر در ماشينهای سنگين مورد استفاده قرار ميگيرد و به دو صورت طراحی ميشود:
۱-چند لايه (multi-leaf spring) كه اغلب از استيل ساخته ميشود.
۲-يك لايه (mono-leaf spring) كه اغلب از الياژ ساخته ميشود.
نوع اول متشكل از چندين لايه با طول متفاوت است كه در
بين لايه ها از پلاستيك يا نوعی لاستيك برای سهولت انعطاف استفاده
ميشود.هنگام برخورد با ناهمواريها لايه های فلزی با خم شدن و سر خوردن بر
روی يكديگر ارتعاشات را جذب ميكنند.
نوع دوم اين فنرها تنها از يك لايه تشكيل شده است كه در وسط نسبت به دو انتها ضخامت بيشتری دارد.
دو انتهای اين نوع فنرها (leaf spring)به شكل حلقه
خم شده تا بتوان از اين طريق ان را به چارچوب اتصال داد،كه البته يكی از
اين اتصال ها ازاد است تا فنر بتواند به راحتی خم شود.
فولادهای ساختمانی
1- رده بندی :
گروه : فولادهای سازه آی.
زیرگروه : فولادهای ساختمانی عمومی
بخش : ورق وتسمه
شاخه : نورد سرد
2- استانداردهای مرتبط
DIN 1623-PART1
DIN 10020
DIN 10027
DIN 10130
DIN 10139
DIN 10002-PART1
DIN 50125
ASTM E290
3- نمونه های شاخص :
St12 , St13 , St14 , St37 , St44 , St52 , St70 ,
تبصره 1: حروف اضافه شده به علائم پایه بالا نشانگر گروه کیفی فولاد بوده و از استاندارد های DIN قابل استخراج است
4- کاربردهای عمومی :
1- ساخت قطعات با تغییر شکل بالا ( کشش عمیق).
2- قطعاتی که تحت سایش یا تنش بالا نباشند .
3- قطعاتی که نباز به سخت کاری نداشته باشند.
4- قطعاتی که پیچیدگی شکلی بالایی دارند.
5- قطعاتی که نیاز به جوشکاری داشته باشند.
6- قطعاتی که نیاز به سطوح پرداخت و بدون عیب دارند (پوششهای تزیینی).
تبصره
2 :بصورت تجربی می‌توان استحکام برخی از فولادهای با گرید بالاتر این رده
مانند ST52 یا ST70 را با عملیات حرارتی کوئنچ آب ارتقا داد.
5- خواص مکانیکی: (DIN 1623 PART 1 & 2)
Grade شماره ماده Max%C استحکام کششی
(N/mm 2) تنش تسليم
(N/mm 2 ) الانگيشن%
(min) سختی (max)
6/0 HRBm HR 30T
St12 1.0330 0.12 410-270 280 28 65 60 94
USt13 1.0333 0.10 370-270 250 32 57 55 90
RRSt13 1.0347 0.10 370-270 240 34 55 53 88
St14 1.0348 0.08 350-270 210 38 50 50 86
6- ابعاد تحویل :
a. ابعاد ورق :
ورق استاندارد با ابعاد(mm) 1000*2000 , 1250*2500 , 1500*3000 , 2000*6000 عرضه می‌گردد.
در صورتی که ورق بصورت کویل باشد عرض کویل استاندارد (mm) 1000,1250,1500,2000 عرضه می‌گردد.
ضخامتهای استاندارد (mm)
0.25 , 0.35 , 0.4 , 0.5 , 0.6 , 0.7 , 0.8 , 0.9 , 1.0 , 1.2 , 1.5 , 2.0 , 2.5 , 3.0
b. ابعاد تسمه :
پهنای تسمه‌ها از 10mm تا 60mm می‌باشد. ضخامتهای استاندارد ، پهناها و تلرانس آنها بر اساس جدول 2 و 3 می‌باشد:
7- کیفیت سطحی :
کیفیت
سطحی در رده فولادهای نورد سرد بایستی بالا بوده و با شناسه O3و حداقل رده
matt را بر اساس استانداردهای DIN 1623-PART 1&2 را کسب نماید و فاقد
خوردگی ، اکسیدهای سطحی و تخلخل باشد .
تبصره 3: معمولا سطح این فولادها با لایه‌ای نازک از روغن ( حاصل از فرآیند نورد سرد ) پوشیده شده است.
8- بسته بندی :
بسته
بندی این گروه از فولادها بصورت بندیل و کلاف (کویل) می‌باشد. بصورت معمول
وزن بسته بندی 10 و20 تن است اما می تواند در مقادیر کمتر نیز بسته‌بندی
انجام شود.
9- روش بازرسی و تست:
در این رده از فولادها خواص مکانیکی از اولویت ویژه‌ای برخوردار است آزمونهای زیر جهت بازرسی و تست انجام می‌پذیرد :
a)
آزمون کشش : حداقل 2 نمونه تست کشش یکی در جهت نورد و دیگری عمود به جهت
نورد ، براساس استاندارد DIN 50125 تهیه شده و آزمون کشش بر اساس استاندارد
DIN 10002 انجام می‌شود . استحکام تسلیم ، نهایی و میزان ازدیاد طول تا
شکست اندازه‌گیری و ثبت می‌گردد.
تبصره 4: جهت تعیین رده فولاد ، نتایج بدست آمده با جدول خواص مکانیکی بخش 5 مقایسه می‌گردد.
تبصره
5 : تست کشش ورقها وتسمه‌های با ضخامت کمتر از 2mm در این رده فولادی
می‌تواند در آزمایشگاه شرکت نیلپر انجام شود . ضخامتهای بالاتر لازم است
توسط آزمایشگاههای خارج از شرکت مورد آزمون قرار می‌گیرد.
b) تست خمش
:تست خمش بر اساس استاندارد ASTM E290 و مطابق TYPE 1 – FREE BEND انجام
شده و حداکثر شعاع خم می‌تواند برابر با 0.5t (نصف ضخامت) باشد.(برخی از
مقادیر شعاع خم در جدول خواص مکانیکی بخش 5 قابل دسترس می‌باشد ). حداقل 2
نمونه تست خمش یکی در جهت نورد و دیگری عمود به جهت نورد بایستی تهیه گردد.
c)
تست سختی : روش سختی سنجی بر اساس روش برینل و مطابق با استاندارد DIN EN
6506-PART1 انجام می‌شود. معمولا در این رده از فولادها سختی زیر عدد 266HB
قرار می‌گیرد . (برخی از اعداد سختی در جدول خواص مکانیکی بخش 5 قابل
دسترس می‌باشد ).
تبصره6 : در صورت استفاده از روشهای دیگر سختی سنجی ،
مانند راکول (ها) یا ویکرز ، بایستی معادل عدد برینل آن از جداول استخراج و
ثبت گردد .
d) تعیین ترکیب شیمیایی : تعیین ترکیب شیمیایی توسط
آزمایشگاه خارج از شرکت نیلپر صورت می‌گیرد و بازرس موظف است قطعه ورق به
ابعاد 50*50mm2 از محموله استخراج نموده و جهت تعیین ترکیب شیمیایی به
آزمایشگاه ارسال نماید . نمونه بایستی از محلی از ورق جدا گردد که حداقل
50mm ازلبه‌های ورق(تسمه) فاصله داشته باشد . در صورتی که ابعاد تسمه یا
ورق بگونه‌ای باشد که نمونه کمتر از 50mm با لبه‌ها فاصله داشته باشد ،
نمونه از محلی استخراج می‌گردد که بیشترین فاصله را تا لبه داشته باشد.
ترکیب شیمیایی برخی از فولادهای این رده به شرح جدول 4 است :
تبصره
7: در صورت تامین ورق یا تسمه از تولید کننده و یا تامین کننده معتبر صورت
گیرد ، برگه مشخصات (CERTIFICATE) جهت تعیین ترکیب شیمیایی فولاد کفایت
می‌نماید
تبصره 8 : در صورتی که رده فولاد خریداری شده مشخص نباشد ، جهت تعیین رده فولاد ، آزمونهای زیر به ترتیب بایستی انجام شود:
1- تست سختی
2- تست خمش
3- تست کشش
4- تعیین ترکیب شیمیایی.
تبصره9
: در این رده از فولادها ، در صورتی تعیین ترکیب شیمیایی انجام می‌شود که
با توجه به آزمونهای سختی سنجی ، خمش و کشش ، بازرس قادر به تعیین رده
فولاد نگردد.
10- فولادهای هم رده :
فولادهای هم رده با این رده بندی ، در جدول 3 قابل دسترسی می‌باشند.
تبصره
10: در صورت خرید فولاد با رده‌بندی مشابه در استاندارهای دیگر ، بایستی
کلیه تستها و نتایح آن منطبق با برگه مواد اولیه فوق باشد
زیرگروه : فولادهای ساختمانی عمومی
بخش : ورق وتسمه
شاخه : نورد سرد
DIN 1623-PART1
DIN 10020
DIN 10027
DIN 10130
DIN 10139
DIN 10002-PART1
DIN 50125
ASTM E290
3- نمونه های شاخص :
St12 , St13 , St14 , St37 , St44 , St52 , St70 ,
تبصره 1: حروف اضافه شده به علائم پایه بالا نشانگر گروه کیفی فولاد بوده و از استاندارد های DIN قابل استخراج است
4- کاربردهای عمومی :
1- ساخت قطعات با تغییر شکل بالا ( کشش عمیق).
2- قطعاتی که تحت سایش یا تنش بالا نباشند .
3- قطعاتی که نباز به سخت کاری نداشته باشند.
4- قطعاتی که پیچیدگی شکلی بالایی دارند.
5- قطعاتی که نیاز به جوشکاری داشته باشند.
6- قطعاتی که نیاز به سطوح پرداخت و بدون عیب دارند (پوششهای تزیینی).
تبصره
2 :بصورت تجربی می‌توان استحکام برخی از فولادهای با گرید بالاتر این رده
مانند ST52 یا ST70 را با عملیات حرارتی کوئنچ آب ارتقا داد.
Grade شماره ماده Max%C استحکام کششی
(N/mm 2) تنش تسليم
(N/mm 2 ) الانگيشن%
(min) سختی (max)
6/0 HRBm HR 30T
St12 1.0330 0.12 410-270 280 28 65 60 94
USt13 1.0333 0.10 370-270 250 32 57 55 90
RRSt13 1.0347 0.10 370-270 240 34 55 53 88
St14 1.0348 0.08 350-270 210 38 50 50 86
a. ابعاد ورق :
ورق استاندارد با ابعاد(mm) 1000*2000 , 1250*2500 , 1500*3000 , 2000*6000 عرضه می‌گردد.
در صورتی که ورق بصورت کویل باشد عرض کویل استاندارد (mm) 1000,1250,1500,2000 عرضه می‌گردد.
ضخامتهای استاندارد (mm)
0.25 , 0.35 , 0.4 , 0.5 , 0.6 , 0.7 , 0.8 , 0.9 , 1.0 , 1.2 , 1.5 , 2.0 , 2.5 , 3.0
b. ابعاد تسمه :
پهنای تسمه‌ها از 10mm تا 60mm می‌باشد. ضخامتهای استاندارد ، پهناها و تلرانس آنها بر اساس جدول 2 و 3 می‌باشد:
کیفیت
سطحی در رده فولادهای نورد سرد بایستی بالا بوده و با شناسه O3و حداقل رده
matt را بر اساس استانداردهای DIN 1623-PART 1&2 را کسب نماید و فاقد
خوردگی ، اکسیدهای سطحی و تخلخل باشد .
تبصره 3: معمولا سطح این فولادها با لایه‌ای نازک از روغن ( حاصل از فرآیند نورد سرد ) پوشیده شده است.
8- بسته بندی :
بسته
بندی این گروه از فولادها بصورت بندیل و کلاف (کویل) می‌باشد. بصورت معمول
وزن بسته بندی 10 و20 تن است اما می تواند در مقادیر کمتر نیز بسته‌بندی
انجام شود.
9- روش بازرسی و تست:
در این رده از فولادها خواص مکانیکی از اولویت ویژه‌ای برخوردار است آزمونهای زیر جهت بازرسی و تست انجام می‌پذیرد :
a)
آزمون کشش : حداقل 2 نمونه تست کشش یکی در جهت نورد و دیگری عمود به جهت
نورد ، براساس استاندارد DIN 50125 تهیه شده و آزمون کشش بر اساس استاندارد
DIN 10002 انجام می‌شود . استحکام تسلیم ، نهایی و میزان ازدیاد طول تا
شکست اندازه‌گیری و ثبت می‌گردد.
تبصره 4: جهت تعیین رده فولاد ، نتایج بدست آمده با جدول خواص مکانیکی بخش 5 مقایسه می‌گردد.
تبصره
5 : تست کشش ورقها وتسمه‌های با ضخامت کمتر از 2mm در این رده فولادی
می‌تواند در آزمایشگاه شرکت نیلپر انجام شود . ضخامتهای بالاتر لازم است
توسط آزمایشگاههای خارج از شرکت مورد آزمون قرار می‌گیرد.
b) تست خمش
:تست خمش بر اساس استاندارد ASTM E290 و مطابق TYPE 1 – FREE BEND انجام
شده و حداکثر شعاع خم می‌تواند برابر با 0.5t (نصف ضخامت) باشد.(برخی از
مقادیر شعاع خم در جدول خواص مکانیکی بخش 5 قابل دسترس می‌باشد ). حداقل 2
نمونه تست خمش یکی در جهت نورد و دیگری عمود به جهت نورد بایستی تهیه گردد.
c)
تست سختی : روش سختی سنجی بر اساس روش برینل و مطابق با استاندارد DIN EN
6506-PART1 انجام می‌شود. معمولا در این رده از فولادها سختی زیر عدد 266HB
قرار می‌گیرد . (برخی از اعداد سختی در جدول خواص مکانیکی بخش 5 قابل
دسترس می‌باشد ).
تبصره6 : در صورت استفاده از روشهای دیگر سختی سنجی ،
مانند راکول (ها) یا ویکرز ، بایستی معادل عدد برینل آن از جداول استخراج و
ثبت گردد .
d) تعیین ترکیب شیمیایی : تعیین ترکیب شیمیایی توسط
آزمایشگاه خارج از شرکت نیلپر صورت می‌گیرد و بازرس موظف است قطعه ورق به
ابعاد 50*50mm2 از محموله استخراج نموده و جهت تعیین ترکیب شیمیایی به
آزمایشگاه ارسال نماید . نمونه بایستی از محلی از ورق جدا گردد که حداقل
50mm ازلبه‌های ورق(تسمه) فاصله داشته باشد . در صورتی که ابعاد تسمه یا
ورق بگونه‌ای باشد که نمونه کمتر از 50mm با لبه‌ها فاصله داشته باشد ،
نمونه از محلی استخراج می‌گردد که بیشترین فاصله را تا لبه داشته باشد.
ترکیب شیمیایی برخی از فولادهای این رده به شرح جدول 4 است :
7: در صورت تامین ورق یا تسمه از تولید کننده و یا تامین کننده معتبر صورت
گیرد ، برگه مشخصات (CERTIFICATE) جهت تعیین ترکیب شیمیایی فولاد کفایت
می‌نماید
تبصره 8 : در صورتی که رده فولاد خریداری شده مشخص نباشد ، جهت تعیین رده فولاد ، آزمونهای زیر به ترتیب بایستی انجام شود:
1- تست سختی
2- تست خمش
3- تست کشش
4- تعیین ترکیب شیمیایی.
تبصره9
: در این رده از فولادها ، در صورتی تعیین ترکیب شیمیایی انجام می‌شود که
با توجه به آزمونهای سختی سنجی ، خمش و کشش ، بازرس قادر به تعیین رده
فولاد نگردد.
10- فولادهای هم رده :
فولادهای هم رده با این رده بندی ، در جدول 3 قابل دسترسی می‌باشند.
تبصره
10: در صورت خرید فولاد با رده‌بندی مشابه در استاندارهای دیگر ، بایستی
کلیه تستها و نتایح آن منطبق با برگه مواد اولیه فوق باشد
