PDA

View Full Version : ساختمان موتور( فنی و علمی )



HBN110
11 April 2006, 09:05 PM
قسمتهای ثابت: که شامل سیلندر، سر سیلندر، واشر سیلندر، محفظه میل لنگ و کارتل میشود.

قسمتهای متحرک: که عبارتند از سوپاپها، شاتون، میل سوپاپ، میل لنگ و پیستون.

سیلندر: قسمت اصلی موتور است. جنس آن از چدن سیاه با دانه های گرافیت است که خاصیت اصطکاکی (سایش) آن را کم می کند و پیستون در داخل آن بالا و پائین می رود. همچنین کانالهایی جهت گردش آب و خنک کردن موتور طراحی شده و دارای یک شیر تخلیه آب در بدنه می باشد و کلیه متعلقات به آن بسته می شود.

سر سیلندر (در پوش سیلندر): قطعه ای است که روی سیلندر توسط چند پیچ بسته می شود. جنس سر سیلندر از چدن با آلیاژ آلومینیوم است معمولاً در ماشینهای پر دور سر سیلندر را از آلیاژ آلومینیوم انتخاب می کنند که زودتر گرم شده و بهتر گرما را انتقال میدهد. در این موتورها میتوان فشار تراکم را تا حدی بالاتر برد. در موتورهای سوپاپ آویخته (آی هد) محل نشستن سوپاپها، اسبکها، شمعها روی سر سیلندر هستند که دارای مجاری آب می باشد و برای خنک کردن سوپاپها و محفظه احتراق تعبیه شده است.

لقی بین سیلندر و سر سیلندر: به اندازه مجاز باید باشد اگر کمتر باشد باعث فرسودگی شدید و شکستن رینگها و بیشتر اوقات جام کردن (گیر پاژ کردن) موتور می شود و اگر بیشتر از اندازه مجاز باشد باعث فرار کمپرس از محفظه احتراق و عبور روغن به بالا و روغن سوزی می گردد. که لقی آن را به ازای هر اینچ قطر پیستون 1../. اینچ در نظر گرفته اند و می توان اندازه دقیق آن را از رابطه زیر بدست آورد.

ضریب انبساط آلومینیوم ۲../.


ضریب انبساط چدن ۱../.

کار واشر سر سیلندر: آب بندی و گاز بندی می باشد (جلوگیری از کمپرس یا فرار گازها از محفظه احتراق به بیرون)

انواع واشر سر سیلندر:

1- آزبست فلزی 2- آهنی

3- آستا 4- مسی

5- نسوز

محفظه لنگ: قسمتی از موتور است که با سیلندر یکپارچه ریخته می شود در اینصورت جنس محفظه از جنس سیلندر است. در بعضی از موتورها جنس محفظه میل لنگ از جنس سبکتر انتخاب می شود و توسط پیچ به ته بلوک سیلندر بسته می شود، میل سوپاپ نیز در همین محفظه کنار میل لنگ قرار دارد. جهت رساندن روغن به یاتاقانها و قسمتهای دیگرموتور میل لنگ دارای کانالهایی می باشد.

کارتل (یا محفظه روغن): توسط پیچها با واشر چوب پنبه ای به ته محفظه میل لنگ بسته می شود. جنس آن از ورقه فولادی است که در ته آن پیچی جهت تخلیه روغن کارتل قرار دارد.

پیستون: استوانه ایست که یک سر آن بسته و سر دیگر آن باز است تا شاتون (دسته پیستون) بتواند در آن قسمت باز، بازی داشته باشد. پیستون در داخل سیلندر حرکت می کند و قسمت محفظه احتراق را از قسمت کارتل (و به کمک رینگها) آب بندی می کند. چهار عمل اصلی کار موتور نیز توسط پیستون انجام می شود.

ساختمان پیستون: جنس پیستون از آلیاژ آلومینیوم، چدن یا فولاد است. در موتورهایی که پر دود و پر قدرت می باشند معمولاً از پیستونهای آلیاژ آلومینیومی استفاده می کنند چون انتقال حرارت توسط این پیستونها خوب انجام می شود. در موتورهای سنگین، مانند دیزلها معمولاً از پیستونهای چدنی یا فولادی استفاده می شود.

پیستونهای فولادی توسط پرس آماده می شوند و در مقابل ضربه و حرارت مقاومند و برای از بین بردن اصطکاک بین پیستون و سیلندر، سطح پیستونهای فولادی را با قلع یا گرافیت می پوشانند. تا خاصیت اصطکاکی کم شده و از فرسودگی سیلندر و پیستون جلوگیری نمایند.

در قسمت سطح پیستون کمی پایین تر شیارهایی روی پیستون ایجاد شده، که محل رینگها است این شیارها به تعداد رینگها در موتورها متفاوت است این قسمت از پیستون قطرش کمی کمتر از قسمتهای دیگر پیستون می باشد. در قسمت پایین پیستون محلی وجود دارد برای قرار گرفتن انگشتی (گژنپین) پیستون که دو طرف قطرش کمتر از محور عمود بر گژنپین است و بزرگترین قطر پیستون همان محور عمود بر گژنپین است.

در قسمت سطح جانبی پیستون شیارهایی وجود دارد که از انبساط حرارتی پیستون تا اندازه ای جلوگیری می کند و انتقال حرارت را از سطح پیستون به قسمتهای پایین پیستون کم می کند.

شاتون (دسته پیستون): رابطی بین پیستون و میل لنگ است و جنس شاتون از فولاد بهسازی شده می باشد. در بعضی از موتورها از شاتونهای سبک استفاده می شود که جنس آنها دور آلومین است و برای اینکه شاتون در برابر فشار و ضربات فشار مقاوم باشد آن را به شکل تیر آهنی می سازند.

شاتون از سه قسمت زیر تشکیل شده است:

1- سر:آن قسمت گژنپین که انگشتی پیستون در آن قرار مي گیرد دارای بوشی است از جنس نرم، اگر چنانچه خراب شد برای اینکه به گژنپین آسیبی نرساند این بوشها را توسط پرس مخصوص خارج و تعویض می کنند و داخل آن را برقو زده و به اندازه مجاز در می آورند.

2- بدنه: به فرم تیرآهن است که باید خم بر ندارد و محکم باشد. معمولاً دسته پیستون (شاتون) را کوتاه انتخاب می کنند که بر اثر فشار و خمیدگی مقاومتر باشد.

3- پایه: که یاتاقان متحرک را تشکیل می دهد و معمولاً از دو قسمت تشکیل شده است. قسمت بالایی که به دسته وصل است و قسمت پایینی که با دو پیچ به قسمت بالایی وصل شده و یاتاقان را تشکیل میدهد. معمولاً پیچهایی که در یاتاقانها استفاده می شود پیچهای دنده ریز یا واشر فنری هستند تا از باز شدن پیچ جلوگیری شود و معمولاً پیچهای یاتاقانها را با گشتاور معینی که کارخانه مشخص نموده است توسط آچار گشتاوری یا ترکمتر سفت می کنیم.

در بعضی از موتورها یاتاقان دو تکه نیست و یک پارچه است و از بوش یا بلبرینگ استفاده میشود. برای استفاده در این حالت باید میل لنگ به قسمتهای مختلف تقسیم شده باشد و معمولاً در موتورهای تک سیلندری استفاده می شود و به جای یاتاقانها از بلبرینگ استفاده می شود (بلبرینگ گرد و بلبرینگ استوانه ای شکل)

در قسمت یاتاقان از بوش یاتاقان استفاده شده که آن نیز دو تکه ای است و با کمی فشار در کف یاتاقان جا می شود و باید دقت شود که جاهای آن عوض نشود. بوش یاتاقان از فرسودگی میل لنگ در کف یاتاقان جلوگیری می کند. بوش یاتاقان قابل تعویض است و اگر از حالت فرمی خود خارج شود یاتاقان همان شماره یا کمی بزرگتر روی آنها می اندازند.

HBN110
11 April 2006, 09:08 PM
میل لنگ: مهمترن قسمت موتور میل لنگ است که در محفظه لنگ توسط یاتاقانهای ثابت بسته می شوند و تعداد یاتاقانهای موتور همیشه فرد است و معمولاً یکی بیشتر از تعداد سیلندرهاست. میل لنگ باید کاملاً بالانس باشد و اگر یک قسمت آن بالانس نباشد در اثر نیروی گریز از مرکز آن قسمت از میل لنگ خمش برداشته و باعث ترکیدگی میل لنگ و شکستن آن می شود.

میل لنگها را از فولاد می سازند و قسمت محورها را آب داده سخت می کنند و سنگ می زنند. هر چه تکیه گاههای میل لنگ بیشتر باشند (به تعداد محورهای ثابت) مقاومت میل لنگ در برابر فشار ضربه بیشتر می شود.

در قسمت جلوی میل لنگ دنده میل لنگ با دنده میل سوپاپ درگیر شده و به آن نیرو میدهد و فولی که خارج از سینی جلو است توسط تسمه به واشر پمپ، دینام و قسمتهای متحرک دیگر نیرو میدهد.

قسمت جلوی میل لنگ توسط کاسه نمد (که کارش آب بندی است) و قسمت ته میل لنگ توسط کاسه نمد با روغن برگردان آب بندی می شود. همچنین در داخل میل لنگ سوراخهایی برای روغنکاری یاتاقانهای ثابت، متحرک و گژنپین تعبیه شده است. در قسمتهای ته میل لنگ فلایویل چرخ لنگر و چرخ طیار قرار دارد.

یاتاقانهای ثابت: یاتاقانهای ثابت همانطور که قبلاً گفته شد به ته محفظه لنگ بسته می شود و محورهای ثابت میل لنگ در آن گردش می کنند. یاتاقانهای ثابت همیشه بزرگتر از یاتاقانهای متحرک هستند. یاتاقانهای ثابت یکی بیشتر از تعداد سیلندرها هستند.

یاتاقانهای متحرک: شاتون را به محورهای متحرک میل لنگ وصل می کند. به تعداد سیلندرها یاتاقان و محورهای متحرک داریم.
فلایویل (چرخ لنگر): در قسمت عقب موتور و ته میل لنگ بسته می شود.

سوپاپ: دریچه ورود یا خروج را سوپاپ گاز می گویند. سوپاپها از نظر فرم ساختمانی با یکدیگر فرق دارند.

1- سوپاپ گاز بزرگتر از سوپاپ دود است (نعلبکی آن بزرگتر است) به دلیل اینکه ورود و خروج گاز در داخل سیلندر بهتر باشد.

2- نعلبکی سوپاپ دود ضخیمتراز سوپاپ گاز است چون حرارت بیشتری می بیند و باید تحمل گرما را داشته باشد.

3- جنس سوپاپ دود مقاومتر از سوپاپ گاز است چون گرمای بیشتری می بیند و همچنین از سوخته شدن زود هنگام آن جلوگیری میکند.

در بعضی از مواقع به دلیل اینکه سوپاپ دود همیشه در گرما می باشد و باید خنک شود به طرق مختلف از جمله موارد ذیل آن را خنک می کنند.

- از طریق تماس با نشست روی سر سیلندر.

- سوراخ کردن داخل سوپاپ که در آن سدیم می ریزند. زمانی که سدیم حرارت می بیند از قسمت نعلبکی سدیمها بخار شده و گرما را بالا می برند و از آنجا به گاید (گیت) منتقل می کند و زمانیکه سرد شد به صورت مایع در آمده و پایین می برد. معمولاً زاویه سیت سوپاپ نسبت به بشقابک 40 درجه می باشد.

میل سوپاپ (میل بادامک): دنده ای که در جلوی آن قرار دارد به نام دنده میل سوپاپ موسوم است. که توسط زنجیر با دنده میل لنگ درگیر شده و به گردش در می آید و با گردش خود سوپاپها را فرمان داده باز و بسته می شوند. باز و بسته شده سوپاپها توسط بادامکها انجام می شود و دلکو و اویل پمپ یا پمپ روغن نیز توسط دنده موربی که روی آن قرار دارد به کار انداخته و دارای دایره خارج از مرکزی است که پمپ بنزین را نیز به کار می اندازد.

گاید (راهنمای سوپاپ) یا (گیت سوپاپ): آن قسمتی که ساق سوپاپ در آن حرکت می کند راهنما یا گیت سوپاپ نام دارد که دارای لقی مجازی می باشد تا در اثر انبساط طولی جام نکند و بتواند حرکت کند و لقی آن معمولاً۱../. می باشد. جنس گاید از چدن یا برنز (معمولاً برنز) می باشد.

HBN110
11 April 2006, 09:26 PM
انواع موتور

مقدمه :اولین اشخاصی که موتور چهار زمانه را ساختند اتو و لانگن در سال 1876 بودند. رودلف دیزل شخصی بود که موتور دیزل را در سال 1897 ساخت. موتور به دستگاهی گفته می شود که با دریافت یک نوع انرژی (مثلاً شیمیایی یا الکتریکی) آن را تبدیل به انرژی مکانیکی کند.

موتورهای احتراق داخلی (درون سوز): موتورهایی هستند که ماده سوختنی در بالای پیستون و در داخل سیلندر به حرارت تبدیل می شود و تولید انرژی می کند.

موتورهای احتراق خارجی (برون سوز): ماده سوختی در خارج از موتور می سوزد و توسط دستگاههایی به داخل سیلندر هدایت شده و باعث انجام کار مکانیکی در موتور می شوند مانند ماشینهای بخار و توربینهای گاز.

موتورهای احتراق داخل

1- موتورهای احتراق داخلی اشتعالی: به موتورهایی اطلاق می شود که با سوختهای سنگین مثل گازوئیل، نفت، نفت سیاه کار می کنند و کار آنها آرام است زیرا ماده سوختی در دمای احتراق فرصتی لازم دارد که تمام سوخت مشتعل شود.

2- موتورهای انفجاری: موتورهایی را گویند که از سوختهای سبک مثل بنزین، بنزل، الکل استفاده می کنند و کار آنها توام با ضربه است.

HBN110
11 April 2006, 09:28 PM
طبقه بندی موتورها: معمولاً به ترتیب قرار گرفتن اجزاء ذیل موتورها طبقه بندی می شوند.

1- ترتیب قرار گرفتن سوپاپها 2- تعداد سیلندرها 3- سیکل کار 4- طریقه خنک کردن 5- ترتیب قرار گرفتن سیلندرها

1- از روی ترتیب قرار گرفتن سوپاپها:در موتور آی هد سوپاپهای دود و گاز در سر سیلندر قرار دارند و آویخته اند. در این موتورها محفظه ای احتراق را به حداقل می رساند و حتی در سطح پیستون گودیهایی ایجاد می کند که سوپاپ بتواند در آن گودی باز و بسته شود و با پیستون تماس پیدا نکند.

- موتورهای تی هد: در این موتورها سوپاپهای دود در یک طرف سیلندر و سوپاپهای گاز در طرف دیگر سیلندر به طوری که در حداقل فضا سوپاپهای دود بتوانند باز و بسته شوند. و سوپاپها گاز نیز برای باز و بسته شدن از فضای موجود محفظه احتراق استفاده می نمایند. فضای بالای پیستون و فضای باز سوپاپها حجمی را می سازند که قدرت این موتور را بر اثر کم شدن تراکم (به علت ازدیاد حجم) کم می کند.

- موتورهای اف هد: سوپاپهای گاز در سر سیلندر و سوپاپهای دود در بدنه های سیلندر هستند و در این موتور نیز حداقل فضایی برای باز و بسته شدن سوپاپ دود لازم است که این حجم محدود حداقل برای محفظه احتراق در نظر گرفته شده است و قدرت موتور نیز محدود می گردد.

- موتورهای ال هد: سوپاپهای دود و گاز در این موتور در یک طرف بدنه سیلندر قرار می گیرند و در این موتور نیز سوپاپها برای باز و بسته شدن به حداقل فضایی احتیاج دارند که این حداقل فضا نیز با حداقل فضای حجم اتاق احتراق باعث می گردد که قدرت موتور محدود گردد.

HBN110
11 April 2006, 09:28 PM
2- تقسیم بندی موتورها بر اساس تعداد سیلندرها:

تک سیلندر (موتور سیکلتها) شش سیلندر (آریا و جیپ)

دو سیلندر (ژیان) هشت سیلندر (بیوک)

سه سیلندر (دوئین و دکاوه) ده سیلندر (تراکتور)

چهار سیلندر (اپل و جیپ و پیکان)

3- تقسیم بندی موتورها از لحاظ سیکل کاری: چهار زمانه، دو زمانه یا بنزینی، دیزلی، نیم دیزلی

4- تقسیم بندی موتورها از روی خنک کننده ها: آب و روغن (پیکان)، هوا و روغن (فولکس و ژیان)

5- تقسیم بندی موتورها از روی ترتیب قرار گرفتن سیلندرهای موتور:

- خطی (ردیفی) مثل پیکان - ماشینهای بزرگ دوازده سیلندری

- روبرو مثل ژیان - ستاره ای مانند هواپیما

- خورجینی یا V شکل

HBN110
11 April 2006, 09:29 PM
تفاوت موتورهای چهار زمانه با دو زمانه: در موتورهای دو زمانه چهار عمل در یک دور میل لنگ انجام می شود و در اثر انفجارهای پشت سر هم موتور زود گرم می شود و زودتر خراب می شود. لقی های مجازی که برای پیستون و سیلندر و و قطعات متحرک دیگر در نظر گرفته می شود بیشتر از موتورهای چهار زمانه است. سوپاپ ندارند و با روغن در بنزین عمل روغنکاری انجام می گیرد و نسبت مصرف روغن و بنزین موتورهای دو زمانه بیشتر از موتورهای چهار زمانه است.

HBN110
11 April 2006, 09:30 PM
متالوژي و مواد در موتورهاي فرمول يک
در طي برگزاري يک گراندپري فرمول يک هر اتفاقي که براي اتومبيل رخ بدهد بستگي مستقيم به موادي دارد که در ساختمان آن به کار رفته است. تمام موادي که در موتورهاي خودروهاي فرمول يک به کار ميرود.بدليل نيروها و دماي فوق العاده موتور بايد به دقت انتخاب شوند که حاصل تحقيقات وسيع سازندگان آن هستند. موفقيت در اينگونه تحقيقات دقيق علاوه بر اينکه موتوري پر قدرت و قابل اطمينان را به ارمغان مي آورد زمينه مناسبي براي ساخت موتورهاي بهتر جهت استفاده اتومبيلهاي خياباني را نيز فراهم مي سازد.مهندسان کمپاني هاي سازنده موتور مانند فراري، مرسدس بنز، بي ام و، کاس ورث، هوندا، رنو و تويوتا در مراکز طراحي و ساخت و آزمايش موتورهاي خود همواره در پي دستيابي به توازن بين حداقل وزن و حداکثر استحکام بوده که در نتيجه انتخاب بهترين مواد در موتور به دست مي آيد.از اصلي ترين مواد به کار رفته در موتورهاي گراندپري مي توان به آلومينيوم، منيزيم، تيتانيم، و آلياژهاي فولاد اشاره کرد مواد ديگري مانند سراميکها و ترکيبات کربن در حالتهاي خاص و نسبتاً کمتر مورد استفاده قرار مي گيرند.آلومينيم بيشترين و مهمترين کاربرد را در موتور دارد قطعات مختلفي مانند سرسيلندر بلوک سيلندر و پيستونها با توجه به سبکي سختي و هدايت گرمايي خوبي که اين فلز به طور ذاتي دارد از آلياژهاي پيشرفته آلومينيم مانند (MMC) ساخته می شوند. منيزيم با اينکه سبکتر از آلومينيم بوده ولي از نظر سختي ضعيف تر از آن است و در قطعاتي که کمتر تحت فشار هستند بکار گرفته مي شود. تيتانيم نيز در شاتونها و قطعات سيستم پنوماتيکي سوپاپها بکار مي رود. اين فلز با اينکه کمي سنگين تر از آلومينيم بوده ولي نسبت به آن سخت تر است. آلياژهاي فولاد نيز در قطعاتي مانند ميل لنگ که تحت تنشهاي فراوان قرار دارند و استحکام بالايي را طالب هستند به کار گرفته مي شوند و مواد مرکب مانند کامپوزيتهاي کربن نيز با توجه به قابليتهاي خاص و سبکي در قطعاتي مانند کوئل و ساير قسمتهاي برقي به وفور ديده ميشوند.سراميکها مانند مواد بالا به طور گسترده در موتور مورد استفاده قرار نمي گيرند و هنوز در مرحله تحقيقات قرار دارند. سبکي و عايق بودن آن از موارد مثبت سراميکها بوده ولي ترد و شکننده بودن اين مواد مسئله به کارگيري آنها را در تکنولوژي فرمول يک با مشکل مواجه ميکند البته بعضي از سازندگان موتور سراميکها را در روکش عايق سيستم اگزوز جهت جلوگيري از انتقال حرارت از منيفولدها به سر سيلندر مورد استفاده قرار ميدهند در مواردي نيز روکش لوله هاي اگزوز از اين مواد است. جديداً يک شرکت آلماني که تامين کننده قطعات سراميکي شاتلهاي فضايي بوده بلبرينگهاي مقاوم و سبک وزني از سراميک عرضه کرده که توجه بيشتر تيمهاي فرمول يک را به خود جلب کرده است. خود سيستم اگزوز از سوپر آلياژي به نام «اينکونل» ساخته مي شود که ترکيبي از روي، نيکل و کروم است، اين فلز بسيار سبک و نازک توليد ميشود و قابليتهاي رفتاري آن در مقابل حرارت بسيار عالي است و در دماي 800 تا 900 درجه سانتي گراد و تنشهاي شديد مقاومت فوق العاده اي از خود نشان ميدهد آلياژ اينکونل سالهاست که در ساختمان موتورهاي جت مورد استفاده قرار مي گيرد.تمام اين تلاشها براي اين است که موتور اتومبيل فرمول يک بتواند بيش از 1/5ساعت در مسابقه گراندپري دوام بياورد و طرز بکارگيري صحيح اين مواد است که براي راننده و تيم امتيارات قهرماني را به ارمغان مي آورد.منبع: مجله ماشين- ۲۵۶