کارخانه ها و شرکتهاي توليدي بزرگ ميخواهند تا انجا که ممکن است توليدات خود را به سطح کيفيت و گارانتي بهينه نزديک کنند. بنابراين ديگر پيروي از روشها سنتي و قديمي به صرفه نمي باشد. اين توليد کنند گان علاقمند هستند که طول عمر مفيد قطعات و قسمتهايي که جنبه حياتي براي کارکرد يک سيستم مکانيکي دارند را تا آنجا که ممکن است بالا ببرند. و تنها زماني که نياز است آنها را وارسي کنند.
ساخت قطعات پيچيده تر احتياج به علم پيچيده تري دارد و ساخت و رفع عيوب انها نيز پيچيده تر ميشود.
در اين حال بلبرينگ ها و ياتاقانها هم مستثني نيستند.
حتي عيب يابي و رفع مشکلاتي که باعث عيب در انها ميشود و حتي تغييرات صدا نيز ميتواند به اين امر کمک کند.
روشهاي متداولي که جهت عيب يابي بلبرينگ ها وجود دارد ميتوان به عنوان نمونه: روش حوزه زمان و
روشهاي حوزه فرکانس(تجزيه و تحليل طيف) روش تجزيه تحليل سيگنال صوتي بلبرينگ.
نام برد.
به عنوان مثال در استفاده از روش اخر به طور خلاصه ميتوان چنين بحث کرد که:
شکستگي قطعات در ماشين الات يکي از رايج ترين اين مشکلات براي بلبرينگ ها ميباشد. اين خرابي ها و شکستگي ها معمولا در شرايطي پيش مي ايند که تقريبا پيش بيني قطعي انها غير ممکن است. و نميتوان موقعيت زماني و مکاني انها را مشخص کرد.
در سالهاي اخير استفاده از رايانه براي عيب يابي ماشين الات مورد توجه بسياري از محققان و متخصصان قرار گرفته است.
که در زمينه تعميرات ماشين الات فعاليت ميکنند. موضوع نگهداري و تعميرات برنامه ريزي شده بخاطر تاثير قابل توجه در کاهش هزينه ها از دير باز در قالب مباحث پيشگيرانه مورد توجه بوده است. ماشين الات دوّار به عنوان بخش عظيمي از صنايع دنيا از اهميت ويژه اي برخوردار ميباشند.
بيشتر ماشين الان در سرعت هاي زياد کار مي کنند. و با پيدا کردن معايب مختصر در مدت زمان کوتاهي تخريب ميشوند. و خطرات و هزينه هاي اقتصادي قابل توجهي بوجود مي اورند. دسته اي از روشهاي نگهداري مثل روشهاي تحليل ارتعاشي و بررسي کارکرد ماشين در بين ساير روشها اهميت ويژه اي دارند.پي بردن به سلامتي يا معايب محل و زمان وقوع مشکلات مواردي هستند که با روشهاي تحليل ارتعاشي قابل اجرا مي باشند.
نتايجي که اخيرا به دست امده است حاکي از اين است که در صنايع توليدي سعي ميشود از مجموعه اي از سنسورهاي خاص استفاده شود. و شرايط ماشينها و قطعات از اين طريق انجام گيرد. به اين ترتيب اهداف فرايند حفاظت و نگهداري قطعات و لوازم با استفاده از طرحهاي شبکه بندي و تکنولوژي ارسال اطلاعات تامين ميگردد. تشخيص خرابي هاي ماشين در موقعيت هايي که مربوط به نگهداري و حفاظت است نياز به بنا نهادن و طراحي يک سيستم جامع شامل چندين مدول از جمله مدول تشخيص خرابي دارد. در واقع اين مدول خرابيها را از روي داده هايي که به صورت زنده از سنسورهايي که پارامترهاي مهم ماشين در حال کار را اندازه گيري ميکنند؛ تعيين ميکند.
مدول ديگري بنام تخمين زننده نيز نياز است که وظيفه ان براورد وضعيت کارکرد ماشين بر اساس داده هاي بدست امده از مدول تشخيص خرابي است. اين مدول بر اساس پيش زمينه اي که از داده هاي مربوط به خرابي هاي مختلف ماشين دارد، وضعيت نگهداري و رسيدگي به ماشين و اينکه ايا نيازي به رسيدگي و تعويض هست يا نه را معلوم ميکند.
در صنعت وقتي با ماشين گردش مثل موتورهاي صنعتي،پمپها، پنکه ها، يا بلبرينگ ها سروکار داريم آناليز سيگنال زماني يکي از روشهاي رايج تکنيک نگهداري است.
سيگنال زماني اندازه گيري شده در نقاط مشخص، مثل ساچمه هاي يک بلبرينگ ميتواند اطلاعات مفيدي در مورد وضعيت کارکرد يا خرابي هاي مختلفي که ممکن است وجود داشته باشد به ما بدهد.
بسته به اهدافي که مدنظر ماست بررسي عملکرد سيستم ميتواند از دو روش زير صورت گيرد:
1) سيستم ONLINE :
در اين حالت داده ها به صورت مداوم و اتوماتيک اندازه گيري شده و به وسيله يک سيستم کامپيوتري ذخيره و پردازش ميشود.
2) سيستم OFFLINE :
در اين حالت اندازه گيري داده ها به صورت متناوب مثلا هر هفته دو بار صورت ميگيرد. و به کامپيوتر پردازش گر منتقل ميشود.

خرابيهاي روي بلبرينگ از روي تغييرات سيگنال صداي توليد شده توسط ان قابل تعيين مي باشد.
بسياري از تجهيزات مکانيکي صداهاي مشخصي توليد ميکنند و با تغيير مود کار انها صداها نيز مرتبا تغيير ميکند. به عنوان نمونه يک اتومبيل در طي حرکت خود با سرعت ها و شتاب هاي مختلفي حرکت ميکند و به توليد صدا مي پردازد. به علت اينکه بسياري از اين وسّايل ديناميکي به صورت غير ايستا مي باشند، بنابراين مشاهده وضعيت کارکرد انها و تشخيص عيوب مکانيکي انها معمولا کار بسيار دشواري است. بنابراين يکسري از خرابيهاي مکانيکي مثل تکان هاي شديد، جرقه زدن، ترک خوردگي و شکاف، شل بودن، خزش، اصطکاک، ناهمراستاي، نشت روغن و غيره از جمله خرابي هايي هستند که معمولا سيگنال غير خطي و غير ايستايي ايجاد ميکنند.
براي پردازش يک چنين سيگنالهايي که مشخصات انها با زمان تغيير ميکنند نياز به روش تجزيه و تحليل سيگنال هاي غير ايستايي پيدا مي شود.سيگنالهاي غير ايستايي سيگنالهايي هستند که مشخصات اماري انها بر خلاف سيگنالهاي ايستان با زمان تغيير مي کند.
بحث در اين پروسه بسيار وسيع ميباشد و تنها بررسي تنها يک روش نوين جهت عيب يابي در بلبرينگ ها و همچنين تشخيص زمان عيب بود.
از ماده کادميم به علت ضريب اصطکاک پائين و مقاومت بسيار خوب در برابر خستگي، در آلياژهاي بلبرينگ از آن استفاده مي شود.
با وجود ظاهر بسيار ساده انها اما نقش بسيار بالايي در صنعت دارند.
تقريبا ميتوان به جرات گفت که، هر سازه و دستگاه دواري حرکت اسان خود را در جاي خود يا در محلي که دوران دارد مديون ياتاقانها و بلبرينگ ها ميباشد.
تمام ياتاقانها و بلبرينگ هاي موجود در بازار داراي رنج خاصي هستند، که تابع استاندار خاصي مي باشند.
به علت محدود بودن منابع فارسي و همچنين به علت اينکه اين تکنولوژي وابسته به کشورهاي پيشرفته مي باشد، و صاحب تکنولوژي روز و با دقيق ترين دستگاه ها و تجهيزات مي باشند. ساخته شود. منبع مناسبي پيدا نمي شود . و به همين دليل بهترين منابع در اينترنت در سايت هاي SKF و EBI و NHBB و NTN يافته شد.
يافته ها به صورت فايلهاي pdf و cad مي باشد.
تنها يافته هاي منبع فارسي در سايت علوم و تحقيقات بود که مختصري از پروژه هاي دانشجويان سالهاي قبل و در حد مقدمه انها بود که قابل استفاده نبود.



RADIAL BALL BEARINGS
THRUST BALL BEARINGS
BALL BEARING SHEAVES
BALL BEARING WHEELS
ROD END BEARINGS
SPHERICAL BEARINGS
REPLACEMENT BEARINGS & LOCKING COLLAR SERIES
PILLOW BLOCKS

منابع:

http://www.skf.com
http://www.conbear.com
http://www.ebi-bearings.com
http://www.bocabearings.com
http://www.industryinfobase.ir
http://www.ssme.ir/maghale.htm

•مقدمه
امروزه با توجه به آلودگي‌هاي ناشي از خودروها و محدوديت‌هاي سوخت فسيلي، كارخانه‌هاي خودروسازي گام مهمي در مقابله با اين امر برداشته‌اند كه از جمله آنها مي توان به خودروهاي هيبريدي (Hybrid Vehicle)، تکنولوژي پيل سوختي (Fuel Cell)، موتورهاي با پاشش مستقيم‌ بنزيني (GDI)، موتورهاي HCCI و خودروهاي دو گانه سوز (Bifuel) اشاره کرد.
بازدة بالا، آلايندگي كم، مسافت قابل پيمايش بالا، ايمني مطلوب و قيمت قابل رقابت با خودروهاي متداول از جمله ويژگيهاي حائز اهميت براي خودروهاي هيبريدي است. بسياري از خودروسازان بزرگ مبادرت به توليد اين خودروها در سطحي گسترده نموده‌اند. در اين قسمت به شماي كلي از نحوة عملکرد، حالتهاي كاركردي، مزايا، معايب و تقسيم‌بندي سيستم‌هاي مختلف خودروي هيبريدي خواهيم پرداخت.

•تاريخچة خودروي هيبريدي
يك مهندس آمريكائي به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 يك ماشين هيبريدي ساخت كه قادر بود در طي 10 ثانيه تا 25 مايل شتاب بگيرد. موتور اين خودرو تركيبي از موتور بنزيني و موتور الكتريكي بود كه امروزه به عنوان موتور هيبريدي شناخته مي‌شود. Piper در سه سال و نيم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پيشرفت سريع موتورهاي احتراق داخلي با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنين قابليت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پايين بودن قيمت سوختهاي فسيلي و مطرح نبودن آلودگي محيط زيست، سبب عدم توجه به اين نوع خودروها شد. در پي بحرانهاي نفتي سالهاي 1970 دوباره اين خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولي تا سال 1990 که كار اصولي با مشاركت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمريكا آغاز گرديد، اين خودروها به طور جدي پيگيري نشدند.
امروزه خودروهاي هيبريدي مورد توجه كمپانيهاي بزرگ جهان قرار گرفته اند كه از آن جمله مي‌توان به شركتهايي مانند: تويوتا، هندا، ميتسوبيشي، فورد، فيات، جنرال موتورز، دايملر كرايسلر، نيسان و پژو و ... اشاره نمود. توفيق اين محصولات به حدي چشمگير بوده كه از دسامبر سال 1997 تا ابتداي سال 2000 بيش از چهل هزار محصول پريوس كمپاني تويوتا به فروش رسيده است.



•ويژگيها
خودروهاي هيبريدي، نوع تعميم يافته خودروهاي برقي خالص مي‌باشند كه معايب خودروهاي برقي خالص تا حدود زيادي در آنها برطرف گرديده است و مي توان گفت معايب خودروهاي احتراق داخلي نيز تا حدودي در آنها برطرف شده است. از مزاياي مهم اين خودروها نسبت به خودروهاي احتراق داخلي، كاركرد در دور و بار ثابت بوده و به اصطلاح در نقطة بهينة خود كار مي‌كنند كه اين امر باعث بالا رفتن بازده موتور و كاهش آلودگي و پايين آمدن مصرف سوخت مي‌گردد و ديگر اينكه به هنگام ترمزگيري و يا شتاب منفي، انرژي به صورت الكتريكي در باطري ها ذخيره مي‌شود و همين امر باعث كاركرد كمتر موتور احتراقي خواهد شد و در نتيجه منجر به كاهش آلودگي و پايين آمدن مصرف سوخت مي‌گردد. به عنوان مثال تويوتا پريوس (Toyota Prius) با موتور ۴ سيلندر ۱۵۰۰ سي سي مصرف سوختي معادل ۲/۴ ليتر در ۱۰۰ کيلومتر دارد. مزيت ديگر اين خودروها نسبت به خودروي برقي خالص، قابليت پيمودن مسيرهاي طولاني در هر بار شارژ كردن باطري مي‌باشد.

امروزه تکنولوژي طراحي موتورهاي احتراق داخلي به سمتي ميل مي کند که از مقدار مشخصي سوخت حداکثر استفاده را بنمايد و آلودگي را نيز تا حد ممکن کاهش دهد. در اين راستا موتورهاي مختلفي از جمله Hybrid, GDI, CNG و HCCI طراحي و ارائه شده اند در اين بين موتورهاي HCCI طرح نوين و کارامدي است که نظر محققين زيادي را به خود جلب کرده است.
اولين تجربه در زمينه موتورهاي HCCI به سال 1979 برمي گردد که آقاي Onishi يک رفتار احتراقي شبيه موتورهاي SI و CI ارائه نمود؛ اين موتور که يک موتور بنزيني دو زمانه با خاصيت کارکرد در شرايط مخلوط سوخت و هواي رقيق بود، Active Thermo Atmosphere Combustion (ATAC) ناميد.عکسبرداريهاي با سرعت بالا نشان داد که در احتراق ATAC چند نقطه اشتعال خود بخودي بدون انتشار شعله، به وقوع مي پيوندد. در همان سال آقاي Naguchi يک احتراق خودبخودي را در موتورهاي بنزيني دو زمانه مطرح نمود که فرآيند احتراق آن به نام Toyota_Soken Combustion (TS) معروف گشت. در اين احتراق نيز نقاط زيادي در مرکز محفظه احتراق شروع به اشتعال خودبخودي مي نمود و سپس يک انتشار سريع شعله در پي آن صورت مي گرفت. در سال 1994 اين مدلها پيشرفت زيادي نمود و تحقيقات در مورد آن در بازه هاي مختلف کارکردي انجام پذيرفت و به نام HCCI شهرت يافت.

اساس کارکرد موتورهاي HCCI:

اين موتورها مکانيزمي شبيه به موتورهاي بنزيني (SI) دارند يعني سوخت و هوا با هم مخلوط شده و به داخل سيلندر وارد مي شوند ولي در اين سيستم ديگر براي شروع احتراق از سيستم جرقه استفاده نمي گردد، مخلوط هوا و سوخت متراکم مي گردد تا پيش واکنشها با بالا رفتن دماي مخلوط، انرژي اوليه جهت احتراق را فراهم نمايند و مخلوط محترق گردد؛ بطور ساده مي توان گفت که اين سيستم آميزه اي از موتورهاي بنزيني و ديزلي مي باشد و از مزاياي هر دو آنها برخوردار است. اين موتورها مانند موتورهاي ديزل از مزيت نسبت تراکم بالا استفاده مي کنند که به همين دليل داراي بازده بالايي هستند و همچنين مانند موتورهاي بنزيني NOx پاييني دارند. علت پايين بودن NOx به خاطر اين است که مخلوط خيلي رقيق بوده و دماي کل فرآيند احتراق پايين مي آيد.از مزاياي ديگر اين سيستم ها عدم وجود تراتل است که خود موجب حذف افت توان ناشي از تراتل مي گردد و طول زمان احتراق کوتاه مي باشد که باعث افزايش توان مي گردد.

از مشکلات موجود در راه توسعه اين موتورها مي توان به موارد زير اشاره نمود:
1- استارت يا روشن شدن بد موتور: از آنجاييکه اين موتورها رقيق سوز مي باشند روشن شدن آنها عموماً به سختي صورت مي پذيرد.
2- کنترل نامناسب روي فرآيند احتراق: از آنجاييکه شروع احتراق در اين موتورها بدون حضور شمع و بصورت خود بخودي صورت مي پذيرد، همچنين نسبت استوکيومتريک در اين موتورها کمتر 0.5 بوده و باعث فرآيند misfiring (خفگي احتراق) مي شود، کنترل اين موتور را امري مشکل مي سازد.

شايان ذکر است که نسبت استوکيومتريک عبارت است از نسبت سوخت به هواي واقعي به نسبت سوخت به هواي تئوري که براي موتورهاي بنزيني در حدود 1 مي باشد.
در زمينه اين موتورها تحقيقات فراواني در نقاط مختلف دنيا صورت مي گيرد که عمده آنها در ژاپن متمرکز است و جدول زير خلاصه اين فعاليتها را بصورت آماري نشان مي دهد:


سيستمهاي ذخيره سازي انرژي :
خودروهاي هيبريدي از ساختارهاي مختلفي برخوردارند. اما الزاما" يك خودروي هيبريدي از يك سيستم ذخير ساز انرژي، يك واحد توليد قدرت و يك سيستم انتقال قدرت تشكيل شده است. انتخابهاي اوليه براي سيستم ذخيره ساز انرژي باطريها، خازنها و فلايويل‌ها هستند. اگر چه باطريها عمده‌ترين انتخاب در اين زمينه مي‌باشند اما تحقيق بر روي زمينه‌هاي ديگر ذخيره‌سازي انرژي آغاز شده است. باطري ها، بدليل ارزان و تجاري بودن و نداشتن قسمتهاي متحرک اولين وسيله ذخيره انرژي و همانطور که گفته شد متداولترين است اما بزرگترين عيبشان عمر كوتاه آنها مي باشد. البته باطريها با تكنولوژي جديد بسيار گران مي‌باشند و امروزه تعداد زيادي از باطريهاي جديد در حال توسعه هستند.

انواع خودروهاي هيبريدي :
با توجه به ساختار كنترلي و طريقه اتصال اجزاء به يكديگر، خودروهاي هيبريدي به سه نوع سري، موازي و سري-موازي تقسيم‌بندي مي‌شوند.

سيستم هيبريدي سري :
در اين دسته از خودروها موتور احتراق داخلي يك ژنراتور را مي‌چرخاند و اين ژنراتور، هم باطري را شارژ مي كند و هم يك موتور الكتريكي را به حركت درمي‌آورد و بدين صورت انتقال قدرت صورت مي گيرد. در اين ساختار موتور احتراقي مستقيم به سيستم انتقال قدرت وصل نمي‌شود.
اين سيستم به خاطر اين سري ناميده مي‌شود كه قدرت، به صورت سري به چرخ‌ها منتقل مي‌گردد و از آن براي رانش موتورهاي با قدرت كم و با رنج كاركرد بهينه استفاده مي شود.




سيستم هيبريدي موازي :
در اين نوع سيستم، موتور احتراقي و موتور الكتريكي به صورت موازي چرخها را به حركت درمي‌آورند. در اين سيستم موتور الكتريكي توسط باطري و موتور احتراقي توسط منبع سوخت فسيلي مستقيما" تغذيه مي‌گردند. در اين حالت ژنراتور حذف شده و باطري با تغيير حالت موتور الكتريكي به ژنراتور شارژ مي‌گردد. از آنجائيكه اين سيستم فقط يك موتور دارد موتور الكتريكي نمي‌تواند همزمان هم باطري را شارژ كند و هم باعث رانش چرخها گردد. يك تصوير ساده از اين سيستم در ذيل نشان داده شده است.




سيستم هيبريدي سري ـ موازي:
اين طرح بگونه اي است كه مي‌توان از آن در شرايط مختلف به صورت هيبريد سري يا موازي استفاده نمود. در اين سيستم با بهره‌گيري از فن‌آوري پيشرفته امكان استفاده از سيستم احتراقي و سيستم الكتريكي بطور جداگانه و همزمان وجود دارد. به اين ترتيب در مواقع شهري كاملا" الكتريكي و بدون آلودگي و در سرعتهاي بالا و در محدودة برون شهري مي‌تواند بطور مستقل احتراقي و يا تركيبي از دو سيستم باشد. در مواقعي چون شتابگيري سريع، هر دو سيستم با هم عمل مي‌كنند. چنين ايده‌اي فقط بكمك يك فن‌آوري مدرن در يك خودرو سواري قابل اجراست. معمولا" چنين سيستمهايي از نوع تركيبي هستند و با بهره‌گيري از يك استراتژي كنترلي مناسب عملا" همراه با فراهم آوردن عملكرد مناسب، سطح شارژ باطريها نيز در حد خوبي نگهداري مي‌شود بدين ترتيب اين خودرو مي‌تواند چه در شهر و چه در جاده به يك خودروي متداول تبديل گردد. در اين سيستم دو موتور الكتريكي وجود دارد كه بسته به شرايط مي‌تواند تركيبي از آنها به كار آيند و قابليت تبديل به ژنراتور را نيز دارند.
اين سيستم در خودرو Prius و Estima شرکت تويوتا استفاده شده است.

جوشكاري اولتراسونيك شامل استفاده از انرژي صوتي با فركانس بالا براي نرم كردن و ذوب كردن ترموپلاستيك ها در منطقه جوش است . قسمت هايي كه بايد به يكديگر جوش داده شوند زير فشار روي هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات اولتراسونيك با فركانس 20 تا 40 كيلو هرتز قرار مي گيرند. موفقيت جوش به طراحي مناسب اجزا و مناسب بودن موادي كه جوش داده مي شوند بستگي دارد.
از آنجا كه جوشكاري اولتراسونيك بسيار سريع است ( كمتر از 1 ثانيه ) و قابليت اتوماسيون دارد به طور وسيع از آن در صنعت استفاده مي شود . براي تضمين سلامت جوش طراحي مناسب اجزا بخصوص فيكسچرها لازم است . با طراحي مناسب از اين روش مي توان در توليد انبوه استفاده كرد.
يك ماشين جوشكاري اولتراسونيك شامل اجزاي زير است :
يك منبع تغذيه ، يك مبدل ، يك آمپلي فاير تقويت كننده به نام بوستر ، يك وسيله توليد صدا يا شيپوره ( horn )
منبع تغذيه فركانس برق شهر 50-60 هرتز را به 20-40 كيلو هرتز مي رساند . اين انرژي به مبدل مي رود و در مبدل ديسك پيزو الكتريك انرژي الكتريكي را به ارتعاش در فركانس اولتراسونيك تبديل مي كند. اغلب ماشين هاي اولتراسونيك در فركانسي بالاتر از 20 كيلو هرتز كار مي كنند و صدايي توليد مي كنند كه گوش انسان قادر به شنيدن آن نيست . امواج توليد شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزايش پيدا مي كند و سپس در شيپوره ( كه يك وسيله صوتي مكانيكي است) امواج صوتي مستقيماً به قطعه كار منتقل مي شود. همچنين شيپوره نقش اعمال فشار بر روي قطعه را نيز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه كار در منطقه اتصال در اثر اصطكاك زياد اين انرژي تبديل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستيك و بهوجود آمدن جوش ميشود.

مزاياي اين روش عبارتند از :
- راندمان بالا
- توليد بالا با قيمت پايين
- سهولت در اتوماسيون
- سرعت جوش بالا
- تميز بودن آن
مهمترين محدوديت اين روش محدوديت در انرژي اعمالي و كوچك بودن عرض شيپوره ( كمتر از 250 ميلي متر ) است و در نتيجه طول جوشي كه به وجود ميآيد كوچك است .
موارد استفاده از جوش التراسونيك ترموپلاستيك ها :
- جوشكاري ساده يك اتصال
- جاسازي يك قطعه در قطعه اي ديگر همرا با اتصال بين آن دو
- جوش نقطه اي ورق ها و صفحات پلاستيكي
- ...
صنايعي كه اين نوع جوشكاري در آن كاربرد دارد :
- استفاده در صنعت بسته بندي
- استفاده در صنعت اتومبيل سازي
- استفاده در صنعت پزشكي
- استفاده در صنعت اسباب بازي
- صنايع مرتبط ديگر