جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم چیست؟ نحوه کارکرد ترمز و قطعات و بررسی آن ها
با نام و یاد خداوند مقاله چهارم از سری مقالات جک هیدرولیک با نام جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم را آغاز می کنم. در مقاله های قبلی به توضیح انواع سیلندرهای هیدرولیک و پنوماتیک پرداخته شد. در مقاله دوم به انواع طراحی هدها و نحوه نصب آنها به سیلندر هیدرولیک گذشت. سپس به جک های بدون ترمز و با ترمز ثابت اشاره شد. در این مقاله به توضیح سومین و آخرین نوع از جک های هیدرولیک ترمز دار با عنوان جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم پرداخته میشود.
3 – جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم
جک های هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم به جک هایی گفته میشود که در مکانیزم ترمز خود دارای یک پیچ جهت کم و زیاد کردن میزان ترمز هستند. در اکثر قریب به اتفاق طراحی سیلندرهای هیدرولیک، پیچ مورد نظر خود قطعه اسپول ترمز می باشد. اسپول ترمز در مسیر خروج روغن، یک گلوگاه ایجاد میکند. با بالا و پایین شدن اسپول ترمز سطح مقطع گلوگاه یا اریفیس تغییر میکند. این فرآیند بر حجم خروج روغن تاثیرگذاشته و میزان ترمز کم و زیاد می شود. به عبارت دیگر ترمز قابل تنظیم یک اریفیس متغیر در مسیر خروج روغن می باشد.
شماتیک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم
در عکس بالا به صورت شماتیک قسمت انتهایی یک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم نمایش داده شده است. با حرکت پیستون به سمت چپ بوش ترمز در حوضینگ خود وارد میشود. و عملا مسیر خروج روغن از مسیر اصلی و ناحیه D بسته میگردد. در این حالت فشار در منطقه جلوی پیستون بالا رفته که در شکل با رنگ قرمز نشان داده شده است. این بالا رفتن فشار میتواند باعث شوک های هیدرولیکی و مکانیکی در سیستم شود.
برای مطالعه بیشتر در مورد شوک های هیدرولیکی ترمز اینجا کلیک کنید.
رنگ صورتی منطقه بی فشار، پورت تخلیه یا تانک می باشد. روغن برای عبور از منطقه پر فشار به منطقه بی فشار دو راه دارد. راه اول ( مسیر A ) مسیر چک ولو است. با توجه به جهت جریان روغن این چک ولو بسته است. پس تنها راه خروج روغن از مسیر B و عبور از سطح مقطع اریفیس شیر ترمز است. با توجه به اینکه شیر ترمز در هنگام داخل شدن می تواند مقدار سطح مقطع عبور روغن را تنگ کند؛ پس از میزان جریان خروج روغن هم کاسته می شود.
شماتیک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم
پس به طور خلاصه عرض کنم. هنگامی که پیستون به انتهای کورس خود میرسد، بوش ترمز داخل حوضینگ ترمز وارد میشود. و مسیر اصلی عبور روغن به پورت خروجی را مسدود میکند. با توجه به جهت چک ولو، تنها مسیرعبور روغن از مسیر اریفیس ترمز است. با کم و زیاد کردن سطح مقطع اریفیس، سرعت خروج روغن و در نهایت سرعت حرکت پیستون و شفت قابل تنظیم خواهد بود.
بررسی قطعات تاثیرگذار در مکانیزم ترمز قابل تنظیم:
در مکانیزم ترمز یک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم سه قطعه تاثیرگذار هستند. این قطعات در شکل های بالا شماره گذاری شده اند.
1 – چک ولو استارت سریع
2 – شیر ترمز
3 – بوش و نیزه ( Spear ) ترمز
1 – چک ولو استارت سریع
این چک ولو یا اصطلاحا ساچمه فنر در مواردی که به دلیل وجود ترمز، سطح مقطع اعمال فشار کاهش پیدا میکند کاربرد دارد. به عبارت دیگر در لحظه اول شروع حرکت پیستون به سمت چپ، روغن از پورت ورودی به داخل حوضینگ D ( در عکس بالا ) وارد میشود.
با توجه به کوچک بودن سطح مقطع بوش ترمز یا قطعه 3، روغن با نیروی کمی شروع به بیرون راندن پیستون و بوش از حوضینگ ترمز می کند. این حالت در یک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم برای بارهای سنگین در شروع حرکت نقص بزرگی میتواند باشد. با فرض نبود چک ولو استارت سریع، تنها مسیر کمکی باقی مانده برای عبور روغن مسیر شیر ترمز است. چون این مقدار روغن که از اریفیس ترمز می گذرد اندک است پس کمک زیادی به حرکت پر قدرت پیستون به سمت چپ نمیکند.
برای اینکه پیستون بتواند شروع پر قدرتی داشته باشد، طراح باید چک ولو را در مسیر بین حوضینگ ترمز و ناحیه جلوی پیستون تعبیه کند. تا روغن بتواند به سرعت از حوضینگ وارد مسیر چک ولو شده. ساچمه را عقب زده و به ناحیه جلوی پیستون برسد. با این کار روغن پر فشار به کل سطح مقطع پیستون رسیده و میتواند مشکل ذکر شده را بر طرف نماید.
در صورت نبود چک ولو استارت سریع اتفاق نا مطلوب دیگری هم در هنگام شروع حرکت سریع پیستون روی می دهد. با حرکت پیستون به سمت چپ و با توجه به اینکه تنها راه ورود روغن ( در شروع حرکت و در صورت نبود چک ولو ) به ناحیه A در عکس بالا، عبور روغن از اریفیس ترمز است. و با توجه به اینکه این مسیر توسط شیر ترمز محدود شده است. روغن نمیتواند آزادانه به منطقه A وارد شود و این منطقه را هنگام حرکت پیستون پر کند. پس در ناحیه A خلاء شدیدی ایجاد می شود. که نیرویی مخالف نیروی حرکت پیستون بر پیستون اعمال میکند. این حالت باعث بوجود آمدن یک وقفه در شروع حرکت شفت جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم میشود. پس با تعبیه این چک ولو مشکل ذکر شده بر طرف میگردد.
خلا بوجود آمده در ناحیه A در یک سمت اریفیس ترمز و فشار روغن ورودی در طرف دیگر اریفیس ترمز است. ورود روغن از منطقه پر فشار به منطقه کم فشار باعث اتلاف انرژی و گرم شدن روغن میشود. علاوه بر این اتفاق، فشار منفی ایجاد شده در دهانه اریفیس باعث وقوع پدیده کاویتاسیون و آزاد شدن حباب های ریز هوای محلول در روغن می شود.
با تعبیه کردن یک چک ولو با دبی مناسب ، مشکل مطرح شده در بالا بر طرف میگردد.
یک نکته را هم یادآوری میکنم. که در صورت وجود لیک یا نشتی در چک ولو، سیستم ترمز کارکرد مناسب خود را از دست می دهد. به عبارت دیگر روغن بجای مسیر شیر ترمز از مسیر چک ولو عبور کرده و اریفیس ترمز نمی تواند میزان عبور روغن را کنترل کند.
متداول ترین و اقتصادی ترین نوع چک ولو استارت سریع، همان مکانیزم ساچمه فنر است. البته در مواردی خاص از واشر خورشیدی برنجی هم استفاده میشود. در بعضی از سیستم ها این چک ولو در بوش ترمز تعبیه میشود.
2 – شیر ترمز
همانطور که قبلا گفته شد، شیر ترمز عملا یک اریفیس قابل تنظیم در مسیر خروج روغن در یک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم است. این شیر بوسیله یک اسپول متحرک و یک اسلیو و گلوگاه ساخته می شود. در بعضی از مواقع این قطعات به صورت مجزا ساخته و به صورت کارتریجی بر روی هدها نصب می شوند. در بعضی از مواقع هم اسلیو ( گلوگاه ) با هد یکپارچه و یک تیکه است و فقط اسپول مجزاست که در داخل آن بسته می شود.
در شکل بالا قطعات 1 و 2 ارینگ و بک آپ و قطعه شماره 3 واشر باند سیل هستند. قطعات 4 و 5 و 6 کارتریج ترمز است که بر روی حوضینگ بسته می شود. قطعه شماره 4 اسلیو یا بوشن ترمز و قطعه شماره 5 اسپول ترمز است.
به دلیل اینکه اسپول ترمز به صورت پیچی در داخل بوشن ترمز نصب می گردد لذا به راحتی قابل باز شدن و تعویض است. این حالت در یک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم می تواند بسیار خطرناک باشد. چرا که با باز بودن یا باز شدن اسپول، در هنگام ترمز و تولید موج فشار، نیروی روغن میتواند دنده های اسپول را کنده. و آنرا به بیرون شلیک کند. لذا برای جلوگیری از باز شدن بیش از حد اسپول، قطعه ای خار مانند مثل قطعه شماره 6 بر روی اسپول قرار میگیرد. برای این کار هر گونه مکانیزم محدود کننده کورس حرکت اسپول کفایت می کند تا اسپول بیش از حد باز نشود.
همانطور که پیش تر گفته شد. قطعه شماره 4 و بدنه هد می توانند یکپارچه باشند و فقط اسپول ترمز به صورت جدا ماشین کاری شود.
در طراحی بالا مجرای A مسیر ورود روغن به حوضینگ ترمز و مسیر B محل خروج روغن از حوضینگ ترمز به حوضینگ پورت خروج می باشد.
بعضی از مواردی که طراح باید در طراحی این نوع ترمز به آن توجه کند:
1 – سیل یا بدون نشتی بودن دهانه ترمز
2- مقاومت مناسب لوازم سیلینگ در برابر شوک های فشاری
3- مقاومت مناسب رزوه ها در برابر فشارهای بالای حوضینگ ترمز
4 – عدم بیرون زدن نوک اسپول ترمز و درگیری با شفت
با طراحی و قرار گرفتن دو اسپول ترمز یا بیشتر. بر روی هدهای یک جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم می توان به ترمز پروگرسیو دست یافت. یعنی در طول کورس ترمز می توان نمودار سطح مقطع اریفیس ترمز را با توجه به وجود چند اسپول ترمز قابل تنظیم به دلخواه تنظیم کرد.
3 – بوش و نیزه ( Spear ) ترمز
در مقاله قبلی به انواع مدل های ترمزهای ثابت اشاره شد. این ترمزها در نیزه یا بوش ترمز قابل تنظیم هم استفاده می شوند ( قطعه شماره 3 در عکس شماره 2 ). ترمز قابل تنظیم مکانیزمی افزون بر ترمز ثابت است. به عبارت دیگر اگر ترمز قابل تنظیم در حالت کاملا بسته قرار بگیرد. ترمز ثابت باید تواند اینرسی موجود در شفت جک را در حالت حداکثر سرعت و حداکثر بار به صورت استاندارد دمپ و خنثی کند. این حالت استاندارد طراحی ترمز است. با کاهش یافتن سرعت یا بار شفت، میتوان با باز کردن ترمز قابل تنظیم میزان ترمز را کاهش داد.
در عکس زیر به نمودارها توجه فرمایید.
نمودار سبز رنگ مربوط به حالتی است که ترمز قابل تنظیم در جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم کاملا بسته است. به علاوه فقط ترمز ثابت بر روی سرعت شفت تاثیر گذار است. نمودار آبی رنگ مربوط به حالتی است که ترمز قابل تنظیم مقداری باز شده است. و نمودار قرمز رنگ نمایانگر حالتی است که ترمز قابل تنظیم بیشتر باز گردیده. در این حالت سرعت با شیب زیادی در انتهای کورس کم میشود که این حالت باعث ایجاد ستون های فشار در سیستم هیدرولیک می گردد.
به عبارت دیگر کارکرد ترمز قابل تنظیم در سرعت ها و بارهای کمتر از ماکزیمم می باشد.
پس طراح باید به این نکته توجه کند. در صورت بسته بودن ترمز قابل تنظیم انرژی جنبشی موجود در سیستم نتواند به آن آسیب وارد کند.
چک ولو استارت سریع در بعضی از طراحی های جک هیدرولیک با ترمز قابل تنظیم به صورت قطعه ای بوش مانند ( خورشیدی یا سوراخ دار ) بر روی نیزه ترمز میباشد. انشالله این نوع ترمز را در مقاله ای جداگانه توضیح خواهم داد.
در انتها برای همه شما آرزوی موفقیت و کسب بالاترین مدارج علمی را از درگاه خداوند خواستارم.
استفاده از کل یا بخشی از مقاله در موارد آموزشی با ذکر نام منبع بلا مانع است.
