عنوانبندی تعاریف اجزای ماشین
آنچه در این بخش خواهید خواند:
- ماشین
- مکانیزم
- تعریف اجزای ماشین
- طبقه بندی اجزای ماشین
- اتصالات دائم
- جوشکاری قوس الکتریکی
- جوش مقاومتی
- لحیم
- چسب
- پرچ کاری
- اتصالات موقت
- پیچ
- پیچ اتصال
- روش های اتصال
- دستهبندی پیچها
- الف) پروفیل دنده
- ب) استاندارد
- پ) جهت گردش
- ت) راه پیچ
- محورها
- اکسل، شافت
- فنر
- کوپلینگ و کلاچ
- چرخ دنده
- الف) چرخ دنده ساده:
- ب) چرخ دنده مارپیچ
- پ) چرخ دنده جناغی
- ت) چرخ دنده مخروطی
- ث) چرخ و پیچ حلزون
- چرخ دندۀ شانه ای
- جنس چرخ دنده
تعاریف اجزای ماشین
آشنایی با چند واژۀ کلیدی، درک ما را از متن افزایش می دهد.
ماشین:
وسیله ای مکانیکی، الکتریکی و یا الکترونیکی است که برای انجام کار مشخصی به کار گرفته میشود. ماشینها از مجموعهای از اجزای مرتبط با یکدیگر تشکیل شدهاند و برای ایجاد حرکت و نیرو و یا انتقال آن و یا برای تبدیل انرژی از گونهای به گونهای دیگر به کار میروند. برای نمونه موتور الکتریکی، ماشینی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی موجب گردش سه نظام ماشین مته یا تراش میشود.
مکانیزم:
مکانیزم مجموعهای است که با آن بتوان حرکت معینی انجام داد. معمولا مکانیزم به تنهایی یک ماشین محسوب نمیشود. مانند مکانیزم چرخ زنجیر و مکانیزم چرخ تسمه. دیده می شود که هیچ کدام به تنهایی نمیتوانند کار کنند.
تعریف اجزای ماشین
ماشین ها هر اندازه از نظر عملکردی با هم تفاوت مجموعه ای از قطعات به هم متصل مانند بلبرینگ، داشته باشند، از نظر ساختمان نقاط مشترک زیادی کوپلینگ و غیره تشکیل شده باشد. به عبارتی دیگر، دارند. همه آنها از اجزای مختلفی تشکیل یافته اند اجزای ماشین قطعاتی هستند که دارای شکلی آشنا، که اجزای ماشین نام دارند. اجزای مکانیکی ماشین و اغلب استاندارد می باشند که در حقیقت همان نقاط می تواند از یک قطعه ساده مانند پیچ و مهره و یا مشترک تمام سازه ها از جمله ماشین ها است.
طبقه بندی اجزای ماشین
ماشین ها از قسمت های مختلفی، از جمله اجزای اتصال، اجزای انتقال دهنده حرکت و نیرو و … تشکیل شدهاند. در حالت کلی اجزای ماشین به سه دسته اساسی تقسیمبندی میشوند:
دسته اول اجزای ساختاری ماشین مانند سازه ماشین که معمولا این نوع اجزا ساده بوده و قطعات زیر مجموعهای ندارند مانند فریمها، محورها، پیچها و …
دسته دوم مکانیزمهای حرکت کننده و اجزای تامینکننده و انتقال دهنده حرکت و نیرو مانند الکتروموتورها، چرخدندهها، و چرخ تسمهها و بلبرینگها و اهرمها و طبلکها میباشند.
دسته سوم اجزای کنترلی ماشین مانند شیرهای کنترلی، مدارهای الکترونیکی و سنسورها و غیره میباشند.
در هر سه دسته بالا از اجزای مکانیکی نیز از اجزای مکانیکی نیز استفاده میگردد که در ادامه برخی از آنها را توضیح دادهمیشود.
الف) اجزای اتصال: دو یا چند قطعه را به همدیگر پیوند میدهند، مانند جوش، لحیم، چسب، پرچ، پین، پیچ، خار و …
ب) اجزای ذخیزهکننده انرژی مکانیکی: این اجزا یک انرژی مشخص را با تغییر شکل خود، ذخیره میکنند و در موقع لزوم پس میدهند، مانند فنر.
پ) اجزای حملکننده: اجزایی هستند که قطعاتی مانند چرخدنده، چرخ تسمه، چرخ زنجیر و نمونه آنها را روی خود حمل میکنند، مانند محورها و اکسلها.
ت) اجزای تکیهگاهی: اجزای تکیهگاهی معمولا اجزایی را که حرکت دورانی دارند، حمایت میکنند، مانند یاتاقانهای لغزشی و غلتشی و سطوح راهنما.
ث) اجزای ارتباط: معمولا میان دو جزء رابطه محوری برقرار مینمایند، مانند کوپلینگها و کلاچ.
ج) اجزای انتقال حرکت و نیرو: این اجزا، بخشهای اساسی ماشین را تشکیل میدهند. آنها انرژی ماشین را برای انجام کار انتقال میدهند مانند مکانیزم چرخهای دندانهدار، مکانیزم چرخ و تسمه، مکانیزم چرخ و زنجیر و چرخهای اصطکاکی.
چ) اجزای خاص: اجزای ماشینهای خاص عبارتاند از: قطعاتی مانند برخی اجزای پمپها، قطعات سیلندر، پیستون، سوپاپ، شیرها و بادامکها که عمومیت کمتری دارند. به نمونهها نگاه کنید.
قطعات تولید شده به روش های ماشین کاری، ریخته گری، آهنگری، نوردکاری و … به کمک اجزای اتصال دهنده به هم وصل می شوند. اتصالات را به دو دسته تقسیم می کنیم.
اتصال دائم: اتصالی است که در صورت نیاز به جداسازی دو قطعه مجبور هستیم وسیلۀ اتصال یا خود قطعه را خراب کنیم، پرچ، جوش، لحیم و چسب از آن جمله اند.
اتصالات دائم
جوش: در این روش دو قطعۀ همجنس به کمک حرارت به یکدیگر وصل می شوند. جوشکاری روش مناسبی برای تولید و تعمیر به شمار می رود. امروزه جوشکاری در کلیۀ سازه های مکانیکی و ماشین آلات جایگاه بالایی دارد. جوش را به دو دستۀ ذوبی و مقاومتی تقسیم می کنند.
الف) جوشکاری قوس الکتریکی:
این نوع جوش جزء دسته جوش ذوبی محسوب می شود. گرمای ایجاد شده از قوس الکتریکی، در محل اتصال موجب ذوب شدن لبۀ دو قطعه و همچنین الکترود شده و درز میان دو قطعه به وسیلۀ مذاب الکترود پر می شود. قطعات پس از سرد شدن کاملاً متصل می شوند.
جوشکاری با گاز اکسی استیلن: در این روش گرمای مورد نیاز جوشکاری، از سوختن گاز استیلن حاصل می شود. با هدایت شعله به محل درز جوش، گرما موجب ذوب لبه های قطعات و سیم جوش شده که پس از سرد شدن اتصال انجام می شود. این روش برای ورق ها مناسب تر است.
ب) جوش مقاومتی:
این جوش در اتصال ورق ها و قطعات نازک به کار می رود.
جریان الکتریسیته هنگام عبور از الکترودهای مسی که به شکل های بوشی، استوانه ای و قرقره ای هستند با افزایش مقاومت الکتریکی میان دو الکترود موجب بالا رفتن حرارت در فضای بین دو قطعه شده و باعث ذوب شدن سطحی ورق می شود سپس با فشردن به یکدیگر اتصال برقرار می شود.
لحیم :
لحیمکاری نوعی از اتصال است که در آن فلز لحیم را ذوب و درز میان دو ورق را پر می کنند. اگر گرمای انجام کار زیر 450 درجه سانتی گراد باشد (مانند لحیم قلع و سرب) ، آن را لحیم نرم ( اتصال موقت) و در صورت به کار بردن گرمای بالای 450 درجه، آن را لحیم سخت و اتصال دائم گویند. ابزار در لحیم کاری نرم، هویه و در لحیم کاری سخت، شعله خواهد بود.
چسب:
از چسب برای چسباندن انواع مواد مانند چوب، نمد، کاغذ، سرامیک، لاستیک، فلز، پلاستیک و … استفاده می شود. برای این کار بین قطعات اتصال، لایۀ بسیار نازکی از چسب می مالند تا عمل اتصال برقرار شود. صمغ گیاهان و مواد حیوانی، اولین ماده های چسب بوده اند اما در حال حاضر چسب های شیمیایی همه گونه مواد را به هم متصل می کنند. با انتخاب چسب مناسب، قطعات با جنس های متفاوت قابل چسباندن هستند. چسبکاری آسان، ارزان و سریع است. چسب رکن اساسی بسیاری از ساخته ها چون کفش و کتاب است.
پرچ کاری:
یک روش اتصال دائم است. زیرا اگر بخواهیم قطعات اتصال را از هم جدا کنیم، دست کم تخریب پرچ ها لازم است. از پرچ بیشتر در زمانی که دو یا چند ورق به هم متصل می شوند و یا ورق ها از یک جنس نیستند استفاده می شود. پرچ بسیار دقیق و محکم است. پرچ ها انواع گوناگون دارند. شکل زیر گونه هایی از پرچ را نشان می دهد.
الف) نمونه پرچ کاری
الف) نمونه پرچ کاری اجسام الااستیک ب) نمونه پرچ کاری صفحه کلاچ و لنت ترمز
اکنون به مواردی از اتصالات موقت توجه کنید.
اتصالات موقت را می توان به دفعات برداشت و دوباره بست به گونه ای که کوچک ترین خسارت به خود جزء و همچنین به قطعات وارد نشود.
اتصالات موقت
پیچ:
وسیله ای است برای اتصال و انتقال حرکت. از پیچ اتصال برای بستن قطعات به هم و از پیچ حرکتی برای انتقال قدرت استفاده می شود، این پیچ ها با وجود کارکرد متفاوت، از نظر ساختمانی و روش تولید یکسان می باشند.
پیچ اتصال:
کاربرد این پیچ برای اتصال و بستن دو یا چند قطعه است. به جزئیات آن در شکل نگاه کنید: مارپیچ روی بدنۀ پیچ و داخل مهره به صورت یکسان ایجاد می شود.
از نظر تئوری سه فاکتور قطر خارجی d، گام P و زاویۀ مارپیچ β در محاسبات پیچ مورد نیازند.
گام P : فاصلۀ میان دو دندۀ پشت سر هم و به موازات محور پیچ
قطر خارجی ١d : بزرگ ترین قطر دندۀ پیچ را قطر خارجی پیچ می گویند.
قطر متوسط2d :که در حقیقت متوسط بین ١d و 3d است.
قطر داخلی 3d :کوچک ترین قطر دندانۀ پیچ یا پای پیچ می باشد.
زاویۀ مارپیچ β : زاویۀ میان منحنی دندانه و مقطع عمود بر محور پیچ است.
در نهایت رابطۀ tanβ= برقرار است که در شکل زیر تأیید می شود.
روش های اتصال:
در شکل ها سه روش کاربردی در اتصال به کمک پیچ و مهره را می بینید.
الف) دو قطعه روی هم قرار می گیرند و پیچ از درون سوراخ آنها عبور می کند و با مهره بسته می شود.
ب) یکی از قطعات را (معمولاً بدنه ها) سوراخ می کنند و سپس قلاویز می زنند. آنگاه پیچ را در مهرۀ ایجاد شده می بندند.
پ) با استفاده از یک پیچ دو سر دنده، یک سر را در بدنه و سر دیگر را به کمک مهره، محکم می کنند.
شکل روشهای مختلف اتصال پیچ
دستهبندی پیچها
پیچ ها را از جهات مختلف می توان دسته بندی کرد.
الف) پروفیل دنده:
مهم ترین دسته بندی مربوط به شکل پروفیلِ دنده است. شکل پروفیل دنده میتواند مثلثی، ذوزنقه ای، اره ای، گرد و… باشد. اکنون شرحی مختصر در مورد پیچ های استاندارد متریک داده می شود. همۀ اندازه ها در این پیچ ها برحسب میلی متر است. برای پیچ دنده مثلثی زاویه دنده 60 درجه، سرتخت و ته گرد شده می باشد. این پیچ اتصال است که علامت آن M می باشد. این پیچ ها به دو دستۀ دندانه ظریف و دندانه خشن تقسیم می شوند. برای نمونه: 20M یعنی پیچ متریک اتصال با دندانۀ خشن و زاویۀ دنده 60 درجه به گام 5/ 2 و ١×20M به مفهوم پیچ متریک ظریف با گام دندانۀ ١ و زاویۀ دنده 60 درجه است. گام خشن نوشته نمی شود، اما گام ظریف حتما آورده خواهد شد. پیچ های حرکتی که برای انتقال قدرت به کار می روند عبارت اند از: پیچ دنده ذوزنقه ای ـ معمولاً زاویۀ دنده 30 درجه است و کاربرد آن در انتقال قدرت و ایجاد حرکت می باشد. نشانۀ آن Tr و برای نمونه 4 × 24Tr به مفهوم پیچ دندانه ذوزنقه به قطر خارجی 24 و گام4 است. همچنین – Tr٣0×٩ LH به معنی پیچ دنده ذوزنقه به قطر 30 و گام حقیقی ٩ و سه راهه، چپ گرد است. پیچ دنده اره ای ـ معمولا با زاویه دنده 30 درجه ساخته می شود و برای انتقال قدرت به کار می رود و نشانه آن S است. پیچ دنده دایره ای با علامت Rd مشخص می شود.
ب) استاندارد:
پیچ ها را به طور عمده در دو سیستم میلی متری و اینچی می سازند. در مورد پیچ های میلی متری صحبت شده است، اما پیچ اتصال در سیستم اینچی، پیچ ویت ورث با زاویۀ 55 درجه می باشد. اندازه ها برحسب اینچ می باشد. در این گونه پیچ، به جای گام، تعداد دندانه در اینچ داده می شود. برای نمونه 14 × w، پیچی اینچی است با تعداد 14 دنده در اینچ.
پ) جهت گردش:
پیچ اگر در جهت عقربۀ ساعت بچرخد و در مهره پیشروی نماید، راست گرد نامیده می شود و اگر در جهت خلاف عقربۀ ساعت در مهره پیشروی کند به آن چپ گرد گویند. راست گرد با RH و چپ گرد با LH مشخص می شود. برای نمونه 2×20M پیچ اتصال متریک با زاویۀ دنده 60 درجه، دنده ظریف و راست گرد است. (معمولا RH نوشته نمی شود) و M20×1-LH به مفهوم اتصال پیچ متریک با زاویۀ دنده 60 درجه، دنده ظریف و چًپ گرد است.
ت) راه پیچ:
به دلایل گوناگون پیچ را با چند راهه می سازند. یکی از این دلایل، افزایش سرعت بسته شدن است. با نگاه به سر یک پیچ می توان، با توجه به تعداد سردنده، چند راهه بودن پیچ را تشخیص داد. در شکل های داده شده،کاربردهایی از پیچهای حرکتی را میبینید. پیچ و مهرهها را در اشکال بسیار متنوع تولید میکنند.
محورها :
اکسل، شافت: شافت و اکسل از نظر ساختمانی مشابه اند. تنها تفاوت آنها در تحمل نیرو و تنش است. آنها ممکن است توپر یا مانند لوله توخالی باشند.اگر محور فقط نیروی خمشی را تحمل کند، به آن اکسل گویند (شکل الف) ، و اگر نیروی پیچشی را نیز انتقال دهد، به آن شافت گویند (شکل ب.)
اکسل ممکن است ثابت باشد (نچرخد) و یا همراه چرخ بچرخد.
شافت که گشتاور پیچشی را نیز منتقل می کند ممکن است راست و یا خمیده باشد.
در شکل نمونه هایی از یاتاقان یا نشیمنگاه را می بینید که انتهای شافت یا اکسل را نگهداری میکند.
ج) اتصال مخروطی انجام گرفته است. چ) اتصال پرسی انجام گرفته است. ح) اتصال با مهره بسته شده است .
شکل نشیمنگاه های اکسلها
1ـ محور 2ـ چرخ تسمه با اتصال مخروطی 3ـ مهره 4ـ بلبرینگ دو ردیفه 5 ـ بوش فاصله انداز
6ـ چرخ دنده 7ـ بلبرینگ یک ردیفه8 ـ واشر 9ـ خار رینگی
فنر:
فنر وسیله ای است که انرژی مکانیکی را در خود ذخیره می کند و در هنگام نیاز آن را رها می کند. از فنر در موارد زیر می توان استفاده کرد.
- برای گرفتن ضربه(مانند فنر اصلی خودرو)
- برای کنترل حرکت و وارد کردن نیرو، مانند ایجاد نیرو در کلاچ و ترمز
- ذخیرۀ انرژی و تبدیل آن به حرکت، نظیر فنر ساعت، متر فنری
- اندازه گیری نیرو مانند نیروسنج
- ذخیرۀ نیرو در فنر میتواند با کشش، فشردن، پیچش و خمش انجام شود.
نیاز و شرایط کار، فرم فنر را تعیین میکند. فنر در شکلهای مارپیچ استوانه ای فشاری (رایج ترین گونۀ فنر)، مارپیچ استوانه ای کششی، تخت، بشقابی، حلزونی، پیچشی و… ساخته می شود. جنس فنرهای فولادی از فولاد فنر می باشد. فنر از مواد دیگر مانند برنزها، پلاستیک، لاستیک و… هم قابل تولید است.
شکل فنر بشقابی یا پولکی (بل ویل) در قلاب جرثقیل
فنر حلزونی (فنر ساعت، فنر متر فنری)
( A)یاتاقان گرد ( B ) بافر ( C) یاتاقان (D) دوبل ( E) یاتاقان تخت ( F) یاتاقان متاکون ( G ) برش فلانچ مخروطی H) کوپلینگ الاستیک
شکل فنرهای لاستیکی
کوپلینگ و کلاچ
کوپلینگ وسیله ای است که ارتباط محوری گردنده را با محوری متحرک برقرار میکند.
اگر این ارتباط دهنده به طور دائم متصل باشد، کوپلینگ است و اگر بتوان ارتباط را قطع و وصل کرد، کلاچ نام دارد.
کوپلینگ ها انجام چهار کار مهم را برعهده دارند.
- نیروها و گشتاورها را منتقل می کنند.
- تغییرات طولی و عرضی یا زاویه ای محورها نسبت به یکدیگر را ممکن می سازند.
- اتصال و جداسازی محورها را نسبت به هم میسر می کنند.
- ضربه ها و ارتعاشات را کاهش می دهند یا از میان می برند.
استفاده از کلاچ نیز به دلایل زیر مورد نیاز خواهد بود:
الف) تغییر سرعت و تغییر جهت در حین حرکت
ب) جداکردن سریع قسمت های گردنده از منبع قدرت در مواقع لزوم.
پ) جلوگیری از انتقال حرکت غیرلازم.
ت) صرفه جویی در مصرف انرژی
شکل انواع کلاچ پنجه ای
چرخ دنده
اگر محور A گرداننده باشد، محور B با توجه به اصطکاکی که میان دو پولی هست، شروع به گردش می کند. برای جلوگیری از لغزش بهتر است روی پولی ها، دندانه تعبیه شود. در این صورت یک چرخ دنده خواهیم داشت. در شکل اجزای یک دنده را ببینید
در این شکل اجزای زیر قابل توجه اند.
گام، فاصلۀ دو نقطۀ مشابه از دندانه (یک فضای خالی و یک قسمت پر) که با p مشخص می شود.
دایرۀ گام، دایره ای که تقسیمات دندانه روی آن انجام می گیرد (می توان قطر آن را با dp یا do معرفی کرد.)
مدول، عددی است استاندارد شده که معرف بلندی سردندانه است (با نشانۀ m).
ارتفاع دندانه، مجموع اندازه های سردندانه و پای دندانه را ارتفاع دندانه گویند.
(معمولا رابطۀ m = اندازۀ پای دندانه ) محورهای دو چرخ دندانه نسبت به هم وضعیت های گوناگون دارند که متناسب با کاربرد آنهاست. در مجموع آنها را می توان در سه دسته قرار داد. اینک به انواع چرخ دندانه توجه کنید.
(الف) چرخ دنده هایی که محور آنها در یک صفحه و موازی هم هستند.
(ب) چرخ دنده هایی که محور آنها در یک صفحه واقع است ولی همدیگر را قطع می کنند.
(پ) چرخ دنده هایی که محور آنها در یک صفحه واقع نشده اند و محورها نسبت به هم متنافرند.
شکل انواع قرارگیری چرخدنده
الف) چرخ دنده ساده:
دنده ها مستقیم و موازی با محور آن، در سرعت های کم و قدرت های کم، ایده آل است.
ب) چرخ دنده مارپیچ:
دنده ها با زاویه نسبت به محور هستند. برای دورهای زیاد و قدرت نسبتاً زیاد، مناسب است.
پ) چرخ دنده جناغی:
این چرخ دنده در حقیقت مانند دو چرخ مارپیچ است که به صورت 7 یا 8 به هم متصل شده باشند که برای قدرت های زیاد مناسب اند.
ت) چرخ دنده مخروطی:
در این چرخ دنده ها محورها متقاطع و زاویۀ میان دو محور برابر 0٩ درجه (اغلب) و بیشتر یا کمتر از آن است. دندههای آنها برای قدرت کم و دور کم، راست و برای دورهای بیشتر مارپیچ خواهند بود. به نمونه هایی توجه کنید. معمولاً چرخ بزرگ را کرانویل و چرخ کوچک را پینیون گویند.
ث) چرخ و پیچ حلزون:
در این پیچ و چرخ، دو محور در یک صفحه نیستند ) متنافرند ( برای تبدیل دور زیاد به دور خیلی کم بسیار مناسب است. برای نمونه می توان با در نظر گرفتن 40 دندانه برای چرخ، و پیچ یک راهه برای پیچ حلزون، دور 0001 را به 25 دور در دقیقه کاهش داد. پس پیچ می تواند هزار دور در دقیقه داشته باشد و محور چرخ دنده فقط 25 دور بر دقیقه، عمل عکس ممکن نیست
چرخ دندۀ شانه ای:
برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی از چرخ دنده شانه ای و چرخ دنده استوانه ای در کنار هم استفاده میشود. نمونه هایی از این مکانیزم در دریلهای ستونی برای جابه جایی عمودی میز و برای ساخت درهای پارکینگی ریلی و همچنین در جابه جایی محورهای دستگاه های فرز سی ان سی چوب که دقت های بالایی نیاز ندارد نیز استفاده می شود.
جنس چرخ دنده:
چرخ دنده ها را از انواع فلزات و مواد مصنوعی تولید می کنند. فولاد، برنز، پلاستیک از مواد مهم تر هستند. دنده ها در چرخ های فولادی معمولا سخت کاری سطحی می شوند، به این مفهوم که پوستۀ خارجی سخت می شود ولی مغز دنده نرم تر است. (چرا؟)