ارتعاشات مكانيكي چيﺴﺖ؟
هرگونه حركﺖ نوسانيكه باعث ميشود اين جسم از موقعيﺖ تعادل خود خارج شود و مجدد
به سمﺖ آن بازگردد، ارتعاش ناميده ميشود.
در واقع هر حركتي كه پس از يك بازه زماني تكرارميشود،ارتعاش يا نوسان ميگويند.
اجزاي سيﺴتم نوساني:١-جرم ،٢-ﻓنر ،٣-ميران
ارتعاشات در خودرو از نوع ارتعاشات اجباريو ميرااسﺖيعني تحﺖتاثيرنيرويخارجي به
نوسان در آمده و انرژي سيﺴتم ارتعاشي آن تلف ميشود.
دو منبع عمده تحريك اصلي كه موجب ارتعاشات نامطلوب ميشوند، عبارتند از ناباﻻنﺴي
موتور و وروديهايناشياز ناهمواريجاده كه مﺴتقيمابه بدنه خودرو وارد شده و از طريق
دسته موتور هايبدنه و موتور به خط انتقال قدرت منتقل ميگردند. با توجه به آن كه منبع
توليدقدرت،جمله منابع تول ازيدارتعاشات محﺴوب ميعملكرد خودرو گردد و موجب كاهش
ميشود، تحقيقات زيادي جهت ياﻓتن دﻻيل ارتعاشات موتور و روش هايكاهش آن انجام
شده اسﺖ، اما همچنان حوزه هاي بررسي نشده زيادي در موضوع مدل سازي و ايزوله نمودن
ارتعاشات موجود اسﺖ.
مباني اصلي در كنترل ارتعاشات
موضوع ارتعاش و اهيمﺖكنترل آن به طور روزمره در زندگيقابل تجربه اسﺖ. هر شخص
با قراردادن دسﺖ خود روي كاپوت ماشيني كه روشن اسﺖ ارتعاش را احﺴاس كند و مي-
تواند با راحتيسﻔر به هنگاميكه كه سوار بريكخودروياقطار در حال حركﺖ اسﺖ اهميﺖ
كنترل ارتعاش را درك كند. جداسازهايارتعاشي)Vibration Isolators( ﻻستيكي
كه گاها با نام قطعات ﻻستيك-ﻓلز ارتعاش يهم شناخته مي-شوند، حجم گﺴترده-اي از
قطعات مهندسي مورد استﻔاده در وسايل حمل و نقل خودرويي و ريليرا به خود اختصاص
مي-دهند و به عنوان نمونه در يك اتومبيل مدرن، حدود٦٠٠قطعه پايه اﻻستومري استﻔاده
مي-شود كه بخش اعظم آنها وظيﻔهدر جداسازيو كنترل ارتعاش را دارا اسﺖ. طراحي
جداسازهاي ارتعاشي به تلﻔيقياز مباني مكانيك ارتعاش، مكانيك رﻓتار اﻻستومر و آميزه
-كاريﻻستيكينيازدارد.
ارتعاش يك حركﺖ نوساني هر جﺴم اسﺖ كه يبﺴته به ميزان جرم و خصلﺖ اﻻستيﺴيته-ي
آن با تغييراز وضعيﺖتعادلي خود مي-تواند به نحو منحصر به ﻓرديدچار آن شود. ساده ترين
نوع سيﺴتم ارتعاشي،سامانه جرم )M(–ﻓنر)باسﻔتيK( اسﺖ كه معموﻻ به عنوان يك
سامانه ارتعاشي بايك درجه آزادياز آنيادمي-شود. منظور ازيك درجه آزادي اين اسﺖ
كه حركﺖ ﻓقط دريك جهﺖ مي-تواندرخ ميدهد. ثابﺖ ﻓنر نيرويﻻزم براي تغييرشكل
يك واحد طولي از ﻓنر اسﺖ كه برايﻓنر-هايﻓلزيﻓوﻻدي)Steel Springs( اين
رابطه خطي اسﺖ اما در ﻓنرهايﻻستيكي)Rubber Springs( بﺴته به نوع طراحي،
رابطه بين ثابﺖ ﻓنر و جابه جايي مي-تواند خطي يا ﻏيرخطي باشد و ﻏيرخطي بودن اين رابطه
ميتواندنتايﺞﻓرد به منحصريجد ويديرا براياينكاربردها در ﻓنرها نوعي مختلف كنترل
ارتعاش به همراه داشته باشد. از ديگرتﻔاوتهايﻓنرهايﻓوﻻديو اﻻستومري ميتوان
به اين موضوع اشاره كرد كه سﻔتيﻓنرهاياﻻستومري) ثابﺖ ﻓنر( در آنها به سرعﺖ تغيير
شكل در آنها نيزبﺴتگيدارد و اگر ﻓنريﻻستيكيبه سرعﺖ دچار تغييرشكل شود، سخﺖ
تر از زماني كه آراميدچار تغييرشكل شده رﻓتار خواهد كرد.
ﻓركانس هايارتعاش توليدشده در گيربكس
اين ماشينها سيگنال هاي ارتعاشي پيچيده اي توليدميكنندﻓركانس آن در كه هايعملياتي
ذاتي،نويزتصادﻓي سا ويرﻓركانس هاي خرابي،خراب هميهاي خراب هم و »استاندارد«يهاي
حالﺖ با مرتبط خاص هاي خرابيم را دندهيتوانتركيبها ﻓركانس كرد.يگ در ارتعاشيربكس
را ميتوانيمبه صورت زيرطبقه بنديكنيم:
ﻓركانسهايذاتي: ﻓركانسهاييكه بهعنوان بخشياز سيگنالپايهانتظار ميرود،كه با
سرعﺖهايچرخشيياﻓركانسهايهمزمان(١X RPMوروديو خروجي( مطابقﺖ دارد.
از سويديگر،ﻓركانس مش دنده )GMF( از رابطه متقابل بينپينيونها و چرخ دنده ها
ظاهر ميشود.GMFبرايهرمرحلهدنده منحصر به ﻓرد اسﺖ و به سرعﺖ دنده )N(
و تعداد دندانه هايرويآن )T( بﺴتگيدارد.
ﻓركانس هاي خرابي: مواردي هﺴتند كه در شرايطﻏيرعادي انتظار ميرود كه با حالﺖهاي
خرابي مشخصه در گيربكس هامانند ناهمراستايي)٢xRPM،٢XGMF(مرتبط اسﺖ.
اما ﻓركانس هاي خاص ديگري مانند ﻓركانس شكار دندانه )HFT(، ﻓركانس ﻓاز مونتاژ چرخ
دنده )GAPF( و ﻓركانس هاي باندجانبيدر نتيجه مدوﻻسيون دامنه وجود دارند كه همگي
نتيجه مشكﻼتي مانند سايش بيش از حد، اضاﻓه بار، طراحي نامناسب يامونتاژ بد هﺴتند.
ارتعاشات عمودي خودرو
ارتعاش عمودي و ارتعاش زمين شاخص هايكليديبرايارزيابيراحتيوسيلهنقليهدر
هنگام حركﺖ خودرو در جاده ناهموار هﺴتند. با اين حال، خودرو يك سيﺴتم پيچيده اسﺖ،
زمانيكه سﻔتيو ميرايي سيﺴتم تعليق،بار محور و ﻓاصله بيندو محور به طور ﻏيرمنطقي
طراحي شده باشد، پديده كوپلينگ سيﺴتم تعليق جلو و سيﺴتم تعليق عقب اﻏلب رخ ميدهد
كه باعث ميشود بدنه لرزش شيب آشكاري داشته باشد و بر رويآن تأثيربگذارد.
ارتعاش عمودي يكي از رايﺞ ترين اشكال ارتعاش وسايل نقليه اسﺖ كه ميتوان آن را از
طريق بهينه سازي سﻔتي)ضريب سﻔتيﻓنر ها(و ميرايي)كمكﻓنر ها(سيﺴتمتعليق،
بهينه سازي صندليو سايراقدامات كنترل كرد. ارتعاش ناهمواري زمين نوعي ارتعاش اسﺖ
كه به بدن انﺴان حﺴاس اسﺖ. در طراحي دمپين خودرو بايداز آن اجتنابشود. با اينحال،
وسيله نقليه يك سيﺴتم پيچيده اسﺖ، و جﻔﺖ بين ارتعاش عمودي و ارتعاش شيب اﻏلب
وجود دارد، كه باعث تشديد ارتعاش خودرو و كاهش عملكرد آسايش خودرو ميشودو گاهي
اوقات باعث خرابي خﺴتگي قطعات ميشود. در حال حاضر، تحقيقات در مورد ارتعاشات
همراه خودرو بيشتردر زمينه تحليل مدل سازي نظري و شبيه سازي ديناميكيمتمركز اسﺖ،
در حالي كه ادبيات كميبا استﻔاده از روش هاي تجربي برايت جزيهو تحليلارتعاشات همراه
خودرو وجود دارد. هنگامي كه وسيله نقليه در جاده هاي ناهموار حركﺖ ميكند، پديدههاي
انتقال بار محور، هيﺴترزيس تغييرشكل تعليق،ﻏيرخطي بودن ميرايي،ضربه بين اجزا و
ﻏيرهاﻏلب رخ ميدهد، نتايﺞ تجزيه و تحليل نظري و شبيه سازيدي نام يكي نميتواند
به طور دقيق ويژگي هاي ارتعاش خودرو را منعكس كند. بنابراينﻻزم اسﺖ از روش تجربي
براي تحليل مشكل كوپلينگارتعاش خودرو استﻔادهشود.
ارتعاشات خودرو به چه دليلاسﺖ؟
انﺴداد تزريق سوخﺖ
اولين و شايع ترين دليلي كه ميتواند منجر به ارتعاشات خودرو شود،”انﺴداد تزريق سوخﺖ”
در موتور اسﺖ؛ انﺴداد تزريق سوخﺖ به اين معنا اسﺖ كه مواد سوختي مورد نيازموتور براي
شتاب تامينن ميشود؛براي حل اين اشكال بايدتمام نازل هاي آن تميزو قابل پمپاژ باشد
يادرصورتلزوم تعويﺾشود.
مﺴدودشدن مبدل كاتاليزوري
دومينعلﺖ ارتشاعات خودرو”مﺴدود شدن مبدل كاتاليزوري”اسﺖ. وظيﻔه اصلي مبدل
كاتاليزوريكاهش ذرات خروجي توسط خودرو اسﺖ. گﻔته شده، اگر مبدل با گرﻓتگي مﺴدود
شود و نتواند دود را به طور موثري خارج كند، باعث ارتعاش خودرو و مشكﻼت ديگرميشود.
اين مشكل را ميتوان با تميزكردن و سيم كشي ترانﺴﻔورماتور با استﻔاده از پاك كنندهاي
كه براياينكار تعيينشده، حل كرد و در صورتيكه دليلآن ﻓراتر ازيكروش تميزكاري
باشد، به يك تكنﺴين متخصص نيازاسﺖ.
خرابي سنﺴور هوا
سومين دليلي كه باعث ارتعاش خودرو در هنگام رانندگي ميشود،خرابي سنﺴور جريان
هوا اسﺖ، وظيﻔهاصلي،سنﺴور جريان هوا، اندازه گيريميزان جذب هوا توسط موتور خودرو
در حينكار اسﺖ ويكياز عﻼئم خرابيآن ظاهر شدن دود سياه هنگام باز شدن كاپوت
موتور اسﺖ كه بهترين راهبرايا ين مشكل تعويﺾكامل سنﺴور اسﺖ.
سنﺴورهوا
براساسگزارش اين وبسايﺖيكيديگراز علل ارتعاشات خودرو، آلودگي ﻓيلترسوخﺖ
در موتور بوده كه يكي از دﻻيل اصلي قرار گرﻓتن اتومبيل در برابر لرزش اسﺖ كه با تعويﺾ
ﻓيلترو تصﻔيه آن اين مشكل حل ميشود.
آخرين علﺖ لرزش خودرو انﺴداد دستگاه تصﻔيه هوا اسﺖ كه باعث كاهش ميزان هواي
موجود در موتور براي انجام صحيﺢﻓرآينداحتراق ميشود. براي حل اين مشكل، بايدﻓيلتر
را تميزنگه داريد.
از انجايي كه ﻓرمان خودرو بينسرعﺖ٦٠تا١٠٠كيلومتردر ساعﺖ دچار ارتعاش اتيمي
شود و گاها اينارتعاشات به خودرو نيزمنتقل ميشود. اما گاهي اين مشكل هنگام ترمز
گيري مشاهده ميشود كه علﺖ هايآن ميتوانند به عوامل زيربرگردد.
1( روتورهايترمز خراب شده اسﺖ.
2( پيچهايچرخ شل شده اند.
٣( چرخ ها از باﻻنس خارج شده اند.
٤( اتصال ﻓرمان شل اسﺖ.
٥( چرخ ها كﺞ وياخراب شده اند.
٦( چرخ ها خيليخورده شده اند.
چرا ماشين در هنگام خﻼص و توقف ميلرزد؟
١–انژكتور هاي سوخﺖ كثيف اسﺖ.
امروزه وسايل نقليه ماشين هاي پيچيده اي هﺴتند كه به گونه اي طراحي شده اند كه تا حد
امكان مصرف سوخﺖ را بهينه كنند.يكي از راه هايي كه به اين هدف ميرسد از طريق
انژكتورهاي سوخﺖ پرﻓشار اسﺖ كه مقدار بهينه سوخﺖ را در زمان مناسب به سيلندرموتور
ميرسانند. انژكتورهايسوخﺖ در معرض دماهاي باﻻ و ﻓشار سوخﺖ قرار ميگيرندو با
گذشﺖ زمان، نازل هايكوچك آنها كه به عنوان پينتل شناخته ميشوند ممكن اسﺖ توسط
كربن باقيمانده از ﻓرآينداحتراق مﺴدود شود. انژكتورهاي سوخﺖ مﺴدود شده قادر به توزيع
مقدار مناسب سوخﺖ مورد نيازبراي احتراق نيﺴتندياالگو ياسپري قادر به ايجاداحتراق
موﻓقيﺖ آميز نيﺴﺖ و در نتيجه عملكرد ضعيف و بيكاريخشن ايجادميكند.
٢-شمع هايﻓرسوده، سيمكشيشمع و كوئل
موﻓقيﺖﻓرآينداحتراق، بايدجرقه ايبا مخلوط هوا و سوخﺖ وجود داشته باشد. شمع ها،
سيم كشي آنها و سيم پيچ ها ولتاژ احتراق را در هر سيلندرايجادميكنند. شمع هايﻓرسوده
ياقديمي در اثر رسوبات روﻏن يا كربن كثيف ميشوند و قدرت ايجادشده از اشتعال را
تا حد زياديكاهش ميدهند.
باتعويﺾ شمع هاي خوددر هر٣٠٠٠٠تا٥٠٠٠٠مايل،هر بار از جرقه كاﻓي اطمينان
حاصل ميكنيد .بعﻼوه، ميتوانيد ازآسيب به الكترودها جلوگيري كنيد،كه ممكن اسﺖ
آس به منجري به ايتوجه قابليس بهيﺴتمزن جرقهي شود قطعات موتور، مشكﻼت بر عﻼوه .
آس احتراقي بديده ميتواندباعثش خشندنآرام دورو ارت موتورعآن اششودشمع مانند .ها،
س زمان، گذشﺖ بايمپيچم احتراقي تواندآتش باعث و كند شدن خراب به شروع سوزي ناقص،
بررسي چراغ موتور و خاموشي خشن شود.
٣-گرﻓتگيﻓيلترهاي هوا
همانطور كه در جاده رانندگي ميكنيد،ﻓيلترهواي موتور شما انواع آﻻينده هايي را كه مي
تواند براي موتور شما مضر باشد به دام مياندازد. با گذشﺖ زمان، اينﻓيلترهاپر از گرد
و ﻏبار، خاك و ذرات ديگرميشوند كه مانع از جريان مناسب هوا براياﻓزودن به مخلوط
سوخﺖ براي احتراق ميشود. كمبود هوا باعث ميشود وسيله نقليه”ﻏني”كار كند و ممكن
اسﺖ منجر به خاموشي خشن و همچنين اﻓزايش مصرف سوخﺖ شود.
٤-نشﺖ خﻼء
شيلنگ هاي زيركاپوت ماشين شما به ايجادخﻼء براي هوا و سوخﺖ همراه با كمكيك
دريچهگاز كه سرعﺖ موتور و جريانهوا را تنظيمميكند و خﻼء در منيﻔولدوروديكمك
ميكند. با گذشﺖ زمان، به خصوص در آريزونا،اينشيلنگهايﻻستيكيﻓرسوده مي
شوند و حتيممكن اسﺖ نشﺖ پيداكنند. هنگاميكه هوايبيشاز حد به مخلوط سوخﺖ
وارد ميشود، موتور شروع به كار نادرسﺖ ميكند، باعث دور آرام شدن خشن و اﻓزايش
دور در دقيقهميشود.
٥-سنﺴور اكﺴيژن
سنﺴور اكﺴيژنبخشياز سيﺴتمگازها انتشاريگلخانه ايبراياندازه گيريميزاناكﺴيژن
موجود در اگزوز اسﺖ. ايناطﻼعات به رايانهخودرو ترجمه ميشودتا به محاسبه نﺴبﺖ
ايدهآلهوا و سوخﺖ برايكارآمدترينو تميزترينﻓرآينداحتراق كمك كند. با گذشﺖ زمان،
قرار گرﻓتن مداومدر معرض گرما، رسوبات كربنياسن ميتواند باعث از كار اﻓتادن سنﺴور
شود. هنگامي كه سنﺴور اكﺴيژناز كار مياﻓتد،رايانه خودرو اطﻼعات نادرستي درياﻓﺖ
ميكندو ممكن اسﺖ باعث شود كه موتور بيشاز حد ﻏليﻆياخيليضعيف و خشنكار
كند و در نتيجهشرايطخﻼص و توقفنادرسﺖ ايجادشود.
در حاليكه انژكتورهايسوخﺖ كثيف،شمع ها، سيم ها،ﻓيلترهوا، شيلنگ هاي اسنﺴورها
ممكن اسﺖ دليل مشكل بيحركتيشما باشند،يكتكنﺴينما هر بايدخودرو را بررسي
كند تا علﺖ آن را مشخص كند. عﻼوه بر اجزايﻓوق، تكنﺴينبررسيخواهد كرد:
سنﺴور موقعيﺖدريچهگاز
سنﺴورجريانهوايMas
دريچه كنترل هواي دور آرام
سنﺴور دماي مايع خنك كننده موتور
واشرسر براينشتي
سيﺴتم كنترل انتشارات تبخيري
سوپاپ دريچه گاز
خرابي پمپ سوخﺖ