موتور های جت کلا به هفت دسته تقسيم می شوند:

۱.توربين گاز

۲.توربو فن

۳.رم جت

۴.پالس جت

۵.پرشر جت

۶.توربو جت

۷.توربو پراپ

 ۱. توربين گاز

 در حقیقت تمامی موتورهای جتی که دارای توربین هستند توربین گازناميده می شوند ولی اصطلاح توربین گاز بیشتر به موتورهای جتی داده میشود که هدف استفاده از آنها تولید رانش نیست بلکه چرخاندن توربین و اکثرا برای تولید برق است و برخی اوقات در طراحی و نحوه قرار گرفتن توربین ها و نازل با انواع دیگر موتور جت تفاوت عمده ای دارند .  در توربین های بخار برای چرخاندن توربینها ابتدا آب را توسط سوختهای فسیلی حرارت میدهند تا آب تبدیل به بخار شود و بخار سبب چرخش توربین میشود که این سیستم دارای ضعفهایی است از جمله حجیم بودن دستگاهها و تشکیلات نیروگاه ولی در توربین گاز مرحله تبدیل آب به بخار حذف شده است و گاز های داغ خروجی که در توربین بخار هدر میشوند در این حالت مستقیما سبب چرخش توربین میگردد .

۲. توربوفن

تحلیل فرسایش گیربکس به کمک آنالیز روغن             271 kb

بررسی تغییرات زاویه کمبر برای سیستم تعلیق مک فرسن در خودروهای سواری        826 kb

لیزر     143 kb

تست التراسونیک    3.45 Mb

http://www.gouldspumps.com/pag_0010.html

http://www.hydraulicspneumatics.com/200/FPE/Pumps/Article/True/6402/Pumps

http://www.fsis.iis.u-tokyo.ac.jp/en/theme/dynamics/

ECU مخفف Electronic Control Unit يا واحد کنترل الکترونيک مي باشد و نقش هدايت و کنترل يک خودروي انژکتوري را بر عهده دارد. همانطور که مي دانيد خودروهاي انژکتوري بدليل عملکرد بهتر و توانايي پاس کردن استانداردهاي آلودگي، بطور کامل در تمام دنيا جايگزين خودروهاي کاربراتوري شده اند و مغز اين سيستم ECU مي باشد. ECU با توجه به سنسورهايي که به موتور متصل است وضعيت و شرايط خودرو را تحليل کرده و پاسخهاي لازم را به خروجيها که عبارتند از: انژکتورها، جرقه زنها و ... اعمال مي کند. سنسورهاي کيت هاي انژکتوري مختلف هستند که هر چه تعداد آنها بيشتر باشد ECU بهتر مي تواند شرايط موتور را درک کند. سنسورهاي مهم خودروهاي انژکتوري عبارتند از: سنسور دور يا RPM، سنسور فشار داخل مانيفولد يا MAP، سنسور دريچه گاز يا TPS، سنسور دماي آب يا CTS، سنسور دماي هوا ATS، سنسور اکسيژن يا لاندا، سنسور ضربه و ...

يك آسانسوربرقي با نيروي محركةكششي داراي اتاقكي است كه ازكابلهاي فولادي آويزان است و اين كابلها برروي قرقره محرك شيار دارحركت مي كنند.كابلهاي فولادي از يك طرف به بالاي اتاقك و از طرف ديگر به قاب وزنه تعادل متصل مي شوند.وزنه تعادل ازميزان بار روي موتور الكتريكي به اندازه اختلاف وزن موجود ميان اتاقك همراه با  بار و وزنه تعادل يا اصطكاك كم مي كند.اين اختلاف وزن را ((بار غير متعادل))مي نامند.

وزنه تعادل معمولاً  ۴۰  تا  ۵۰  درصد وزن اتاقك به علاوه بار آن و اصطكاك وزن دارد. اصطكاك معمولاً ۲۰ درصد وزنه تعادل است.

اشكال كابل كشي:

1-كشش تك رشته اي:

اين شكل از كابل كشي معمولاً همراه با ماشينهاي گير بكسي به كارمي رود،اماازآن مي توا ن براي ماشينهاي بدون گيربكس با سرعتهاي پايين تر  ۱.۷۵  تا ۲.۵متر بر ثانيه نيز استفاده كرد.در اين دو حالت معمولاً زاوية تماس كابل فولادي باقرقرة محرك به ترتيب ۱۴۰  و ۱۸۰  است.

قرقرةمحرك به ندرت از چنان قطري برخوردار است كه در فاصلةمياني مركز اتاقك و وزنةتعادل قرار گيرد،به همين دليل استفاده از قرقرة انحراف ضرورت پيدا مي كند.

2-كشش دو رشته اي:

چون استفاده از قرقرة انحراف خطر لغزش كابل فولادي را در نتيجة كاهش سطح اصطكاك كابل با قرقرة محرك افزايش مي دهد ، مي توان از قرقرة دو رشته اي استفاده كرد.از اين روش در آسانسورهاي پر سرعت وسنگين بار استفاده مي شود

3-كابل كشي 2به 1 :

از اين روش گاهي به همراه ما شينهاي گيربكسي در سرعتهاي پايين تر اتاقك يعني در حدود  ۱.۷۵  تا ۳ متر بر ثانيه  استفاده مي شود.در اين حالت سرعت اتاقك و وزنةتعادل نصف سرعت محيطي قرقرةمحرك است و اين بار روي قرقره را به نصف كاهش مي دهد  وامكان استفاده از موتورهاي پر سرعت را فراهم مي سازد كه نسبت به موتورهاي كم سرعت ارزانتراند.

4-كابل كشي 3به1:

از اين نوع كابل كشي براي آسانسورهاي سنگين كالا در مواردي استفاده مي شود كه بايد توان موتوروفشار روي ياتاقانها راكم كرد.

5-كابلهاي توازن:

در ساختمانهاي بلند بالاتر از ده طبقه،بار كابل فولادي كه در حين حركت اتاقك از آن به وزنة تعادل(و بر عكس)منتقل مي شود مقدار قابل توجهي است و با رسيدن اتاقك به بالا، بار كابل سيمي به وزنة تعادل منتقل مي گردد.براي توازن و كاهش اين پديده،به قسمت تحتاني اتاقك و وزنة تعادل، كابلهاي توازن متصل مي گردد. براي جاي دادن كابلهاي توازن به يك گودال عميق تر نياز است.

اتاق ماشين آلات در سطح پايين:

 در صورتي كه اتاق ماشين آلات در يك طبقة مياني يا در كف چاه آسانسور واقع شود به كابل سيمي طويلتري احتياج است ودر اين حالت كابل از دور قرقره هاي بيشتري عبور مي كند كه اين خود به مقاومت  اصطكاكي بالاتر و ضرورت كار نگهداري بيشتر منجر مي گردد. اما چنانچه اتاق ماشين آلات در طبقة همكف قرار گيرد، چاه آسانسور از وزن ماشينهاي كابل پيچي و تجهيزات كنترل خلاص مي شود. موقعيت اتاق ماشين آلات مسئلةنفوذ دال بام و هوابندي را نيز منتفي مي سازد.

محرك استونه اي:

در اين شكل كابل در جهت حركت عقربه هاي ساعت و كابل ديگر در خلاف جهت حركت عقربه هاي ساعت به دور يك استوانه  مي پيچد، بنابر اين زماني كه كابل به دور استوانه مي پيچد ، كابل ديگر از دور آن باز مي شود ، نقطة ضعف محرك استوانه اي آن است كه با افزايش ارتفاع ،استوانة بزرگ و سنگين مي شود و بنا بر اين استفاده از اين سيستم به ارتفاع حداكثر ۳۰ محدود مي گردد.

كابلهاي سيمي :

اين نوع ازكابلهاي مورد استفاده، كابلهاي سيم فولادي با مقاومت كششي بالا هستند و تعداد كابلهاي هر آسانسور بين ۴  تا ۱۲ عدد است . قطر كابلها  ۹ تا ۱۹ ميليمتر و ضريب ايمني آنها    ۱۰ است.

موتورهاي كابل پيچي: 

درصورتي كه نيروي محركةانتقالي به قرقرةكششي از طريق يك چرخ دندةحلزوني باشد،موتور از «نوع گيربكسي»است. اما چنانچه نيروي محركه از طريق اتصال مستقيم از موتور به قرقرةكشش منتقل گردد،موتور از«نوع بدون گير بكس» است. توان موتورهاي بدون گير بكس از۲۲تا  ۸۳کيلو وات متفاوت است،اما موتورهاي گير بكسي كشش از توان۳   تا ۳۰ کيلو وات برخوردارند.

موتورهاي گير بكسي تك سرعتة كشش:

اين نوع موتور شامل يك چرخدندةحلزوني است و با برق مستقيم يا متناوب كار مي كند.زماني كه اتاقك به فاصله كمي از پا گرد طبقات ميرسد،ترمز به صورت اتوماتيك عمل مي كند تا اتاقك به شكل آرامي متوقف شود.

موتورهاي گير بكسي دو سرعتة كشش:

در اين حالت از يك موتور با دو سيستم سيم پيچ جداگانه يا از دو موتور جداگانه استفاده مي شود .در زمان شروع،موتور با سيم پيچ پر سرعت به كارمي افتدو براي محدود كردن جريان،يك مقاومت بصورت سري به آنها متصل است.شتاب گيري  آرام اتاقك با كاهش تدريجي ميدان مقاومت صورت مي گيرد.با نزديك شدن به پا گرد طبقه،موتور يا سيم پيچ پر سرعت از كار مي افتدوموتور با سيم پيچ كم سرعت متصل به چوك به كار مي افتد.سرعت اتاقك تا رسيدن به فاصله كمي از پا گرد به صورت تدريجي كاهش مي يابدودر اين زمان جريان برق قطع مي شود و ترمز به صورت اتوماتيك اتاقك را به آرامي متوقف مي سازد.

موتورهاي گير بكسي ولتاژ متغير كشش:

در سيستم ولتاژ متغير مزايايي وجود دارد كه با ديگر سيستمها نمي توان به آن دست يافت.شتاب گيري مثبت ومنفي بسيار آرام،اين سيستم را نسبت به سيستمهاي يك يا دو سرعته برتر مي سازد.تجهيزات اين سيستم  شامل موتوري با برق متناوب است كه برق مستقيم موتور محرك ماشين گير بكسي را تأمين مي‌كند.

موتورهاي بدون گير بكس ولتاژ متغير كشش:

وجود اين تجهيزات براي آسانسور هاي پرسرعتي با سرعت ۱.۷۵ متر بر ثانيه  و بالاتر بسيار مهم است. اين تجهيزات بيانگر بهترين روش جديد در برآورنده ساختن شرايط ترافيكي با كارآيي بالا است.

براي شتاب گيري آرام،در مدار ميدان ژنراتور از رگولاتور تنظيم كننده اي استفاده مي شودكه بازده خروجي ژنراتور را كنترل مي كند.يك مقاومت متغير در مدار ميدان به تدريج ميزان مقاومت را كاهش و ولتاز ژنراتور را افزايش مي دهد تا اتاقك آسانسور باشتاب گيري آرام به سرعت كامل برسد. با ايجاد سرعت كامل، ولتاژ  ژنراتور تا كاهش سرعت اتاقك ثابت باقي  مي ماند.براي كاهش سرعت و توقف اتاقك از يك مجموعه كليد القايي استفاده مي شود.ترمزها تنها در زمان ثابت بودن اتاقك عمل مي كنند.

ترمزها:

براي انواع تجهيزات ماشيني آسانسور وجود يك ترمز برقي- مكانيكي با عملكرد ايمني در زمان قطع برق ضرورت دارد.زماني كه آسانسور در حال حركت است،كفشكهاي ترمز به صورت برقي- مكانيكي از استوانة ترمز فاصله مي گيرند،يعني بر نيروي فنرهاي لوله اي يا صفحه اي ترمز در زما ن ثابت بودن اتاقك غلبه مي شود. قطع جريان برق سبب به كار افتادن ترمز مي شود و بنا براين در موقع  رفتن برق ترمزها ايمني ايجاد مي كنند.

اتاق ماشين آلات:

در موارد ممكن،اتاق ماشين آلات را بايد در بالاي چاه آسانسور قرار داد،،اين مكان بالاترين كارايي را ايجاد مي كند .اين اتاق را بايد تهويه كرد و با عايق كردن پاية بتني ماشين آلات از ديوارها و   كف به كمك صفحات چوب پنبة فشرده ،به مسئلة انتقال صوت توجه نمود.

وجود يك تير بالابر سقفي درست در بالاي ماشين آلات براي نصب يا پياده كردن تجهيزات ضروري است ودر داخل كف  در بالاي پا گرد نيز بايد يك دريچة دسترسي ايجاد كرد تا از طريق آن بتوان تجهيزات را در صورت ضرورت جهت تعمير يا تعويض پايين برد.براي اين اتاق بايد يك در قفل دار نصب كرد و وجود فضاي كافي جهت كنترل كنندها، انتخاب كنندة طبقات و ديگر تجهيزات ضروري است.

نویسنده :امید نژاد سیفی

کامپوزیت های الیاف گیاهی

     کتان ، سیسال ، کنف هندی و نارگیل که به راحتی در دسترسند و بهای نسبتا ً کمی دارند ،  مهم ترین منابع تهیه الیاف گیاهی هستند . در اروپا هنوز هم مهم ترین نوع الیاف گیاهی از نظر تجاری ، الیاف کتان است . اگرچه زمانی محصولات جانبی صنعت نساجی – به علت ارزانی – به کار گرفته می شدند اما امروزه الیاف گیاهی از گیاهانی تهیه می شوند که به طور ویژه به این منظور کشت می شوند . درسالهای اخیر کشت کنف در اروپا دوباره احیا شده است . کنف نقطه تسلیم بالاتری دارد و نسبت به کتان الیاف  قوی تری تولید می کند ، اما از آنجایی که  هنوز به قدر کافی پیشرفت نداشته است الیاف کتان همچنان مهمترین نوع الیاف باقی مانده است .

علاوه برالیاف ، زمینه نیز اثر بسزایی بر ویژگیهای یک ترکیب دارد . برای تولید قطعات داخلی خودرو و مواد عایق ساز و ضربه گیر ، پلیمرهای گرما سختی هم چون رزین فنلیک به همراه کتان یا الیاف مشابه به کارگرفته می شوند . موادی که با چسب های گرما سخت متداول هم چون اپوکسی  یا رزین فنلیک تولید می شوند ، شرایط کاربردهای پیشرفته تر را نیز برآورده می سازند . این مواد  ویژگی های مکانیکی – به ویژه استحکام و سفتی – لازم برای چنین کاربردهایی را با هزینه قابل قبولی فراهم می کنند .

     در مقایسه با ترکیب های پایه پلیمری گرما نرم هم چون پلی پروپلین ، ترکیب های گرما سخت پایداری حرارتی عالی و جذب آب کمتری دارند . با این حال انتظار می رود تمایل به استفاده از مواد قابل بازیافت منجر به جایگزینی رزین های گرما سخت با پلیمرهای گرما نرم شود . از نظر زیست محیطی ، جایگزینی الیاف سنتزی با الیاف طبیعی و کاهش اثرات مخرب مواد سنتزی بر طبیعت ، در مراحل اولیه است . فشارهای موجود برای کاهش انتشار گازهای آلاینده ای که منجر به اثر گلخانه ای می شوند هم چون  CO2  و افزایش آگاهی مردم از محدودیت منابع فسیلی انرژی ، عوامل اصلی گسترش مواد نوینی هستند . نمونه ای از پلیمرهای مشتق شده از مواد خام تجدید پذیر پلی آمید 11 ( PA11 ( است . این پلیمر – با پایه روغن کرچک – ویژگیهای منحصر به فردی دارد که آن را به ویژه برای ساخت لوله های انعطاف پذیر سیستم ترمز یا سیستم سوخت رسانی خودرو مناسب می سازد . اما موادی که تاکنون ساخته شده اند ( به عنوان مثال از نشاسته ، سلولز و شکر ) شرایط و نیازهای کاربردهای خودرویی را برآورده نمی سازند .

     کامپوزیت های طبیعی ، جدای از روش های شناخته شده ای همانند دفن زباله ، سوزاندن و بازیافت آن ، راه جدیدی برای حل مشکل زباله های صنعتی فراهم می کنند که تجزیه بیولوژیکی است . نمونه هایی از این مواد هم اکنون در صنایع دیگر به کار می روند و تحت بررسی هستند ولی برای کاربردهای خودرویی ، هنوز با ویژگی ها و بهای قابل قبولی در دسترس نیستند .     

روش های ساخت

     بی شک مهم ترین فن آوری در این زمینه ، قالب گیری فشاری است . نسخه های گوناگون این فرآیند که جزئیاتی متفاوت – با توجه به شرکت ارایه کننده آن – دارند ، برای ساخت قطعه از الیاف طبیعی مناسبند . تفاوت عمده این روش ها باهم ، نحوه ترکیب الیاف و پلیمر و قالب گیری آنهاست . در بعضی از فرآیندها یک پلیمر از پیش ذوب شده به کار گرفته می شود ( فن آوری اکسپرس ) . برخی از آنها از الیاف پلیمری استفاده می کنند که قبل از فرآیند قالب گیری با الیاف گیاهی به صورت یک مت هیبریدی ترکیب می شوند و در دیگر روش ها ، پودر پلیمر قبل از قالب گیری با مت الیاف گیاهی ترکیب می شوند . از آنجا که تقریبا ً در تمام روش ها مت الیاف به کار گرفته می شود ، تهیه مت از الیاف ، نکته کلیدی این فن آوری است .

ویژگی ها      

     ویژگی های کامپوزیت های الیاف گیاهی به طور مستقیم به نوع الیاف وابسته است . علاوه برآن ، نوع زمینه ، درصد نسبی الیاف و زمینه و روش های ساخت نیز اثر قابل توجهی بر ویژگی ها دارند .  تفاوت های موجود در رفتار تغییر شکل این مواد قابل توجه است . بعضی از ترکیبات الیاف کتان ، از نظر سفتی با الیاف شیشه معمولی قابل مقایسه اند . در فرآیند توسعه این محصول ، NMT اصلاح شده و در نهایت از نظر کارایی به GMT نزدیک شد . با این وجود ، محصول نهایی تحت شرایط ویژه ساخته شده و تفاوت های اساسی بین NMT و GMT به ویژه از نظر رفتار ضربه ای همچنان باقی مانده است .

     یکی از ویژگی های الیاف گیاهی ، توانایی آنها در جذب و حفظ رطوبت است . این ویژگی در ساخت تشک صندلی بسیار مطلوب است ولی در دیگر کاربردها باید از وقوع آن جلوگیری کرد . این امر دلیل اصلی محدودیت کاربرد الیاف گیاهی در بخش های بیرونی خودرو است .

     با کنترل دقیق نسبت ترکیب اجزای کامپوزیت و بهینه سازی فرآیند ساخت می توان جذب آب آن را تا سطحی مشابه کامپوزیت های الیاف شیشه کاهش داد . این مسئله طیف گسترده ای از کاربردهای نوین را فراهم کرده و به کارگیری الیاف طبیعی در بخش های بیرونی خودرو را نیز امکان پذیر می سازد . در این کاربردها باید از تجزیه کنترل شده کامپوزیت به وسیله باکتری ها و قارچ ها نیز جلوگیری شود .

     یکی از مشکلات عمده به کارگیری الیاف گیاهی ، متغیر بودن کیفیت آنهاست . عوامل مؤثر برکیفیت این الیاف عبارتند از جنس خاکی که گیاه در آن رشد می کند ، مقدار آبی که در حین رشد دریافت می کند ، سال کشت گیاه و از همه مهم تر روش تولید و فرآوری الیاف . یک روش برای حل این مشکل ، آمیختن الیاف به دست آمده از کشت های گوناگون برای ساخت قطعه است .

     مسأله قابل توجه دیگر ، جلوگیری از متصاعد شدن بوی نامطبوع یا گرد و غبار ، از قطعات به کار گرفته شده در درون اتاق خودرو است . نشان داده شده است که به کارگیری الیاف گیاهی از روشهای استاندارد ، از این نظر مشکلی ایجاد نخواهد کرد . معمولا ً بهترین نتایج با به کارگیری الیاف گیاهی با کیفیت و رزین های گرما سخت متداول به دست می آیند . از نظر ایجاد گرد و غبار، این مواد اغلب بهتر از مواد سنتزی متداول هستند .

     معمولا ً الیاف طبیعی را می توان تا دمای 230 درجه سانتی گراد فرآوری کرد . این امر به کارگیری آنها را با بعضی از پلیمرها یا روشهای ساختی که به دماهای بالاتر نیاز دارند ، مشکل می سازند . به نظر می رسد ، این مسأله اصلی ترین کاستی این الیاف برای جایگزینی الیاف شیشه است .

ملاحظات

     دلیل اصلی به کارگیری الیاف گیاهی ( عایق سازی و ساخت آسترها با ضایعات کتان و قطعات خودرویی از الیاف چوب ) از گذشته تا کنون ، عمدتا ً بهای کم این محصولات بوده است . بهبود ویژگی ها ، این مواد را به عنوان موادی با کارایی هایی بسیار و گران بهاتر مطرح ساخت . امکان طراحی و ساخت قطعات سبک با الیاف گیاهی اثبات شده بود ( همانند صفحات تودری مرسدس بنز کلاس E ) ، اما از نظر امنیت جان سرنشینان خودرو ، لازم بود تا رفتار ضربه ای الیاف بلند کتان به جای الیاف کوتاه چوب مورد توجه قرار گیرد .

     کاهش 15 درصدی وزن نسبت به مواد تقویت شده با الیاف شیشه را نمی توان نادیده گرفت . این امر مهم ترین عامل گسترش این کامپوزیت ها در آینده است .

     در بخش های تولید و مونتاژ کارخانه های ساخت کامپوزیت از الیاف شیشه ، که قطعات تحت عملیات پس از تولید ( برش ، سوراخکاری و اصلاح و ... ) قرار می گیرند ، کارگران به شدت از حساسیت های پوستی و بیماری های تنفسی ناشی از غبار این الیاف رنج می برند . به کارگیری الیاف گیاهی ، می تواند این مشکلات را حل کند .

     در نهایت اینکه ، الیاف گیاهی از الیاف شیشه انعطاف پذیرترند و این مسأله باعث می شود در فرآیند بازیافت الیاف کم تر خرد شده و الیاف بلندتری به دست آید . در نتیجه ویژگی های مواد بازیافتی  عالی است .

چشم انداز

     گسترش کامپوزیت های الیاف طبیعی تازه آغاز شده است . گرچه جنبه های زیست محیطی به کارگیری این الیاف ، نخستین دلیل توجه به کاربردهای صنعتی این مواد بود ، کاربردهای آینده این الیاف بر پایه برتری ها و ویژگی های فنی آنها خواهد بود .

     تلاش می شود کارایی این مواد افزایش یابد و فاصله آنها با مواد سنتزی بسیار کم تر شود . کشت الیاف برای اهداف صنعتی ، توسعه روش های آماده سازی الیاف را تداوم بخشیده و روش های نوین ساخت ، در آینده ویژگی های این الیاف را بیشتر بهبود خواهند داد . کارایی بالای الیاف گیاهی ، جایگزینی الیاف شیشه را در سطح مواد GMT برای محدوده گسترده ای از کاربردها ممکن می سازد . امکان به کارگیری این الیاف در قطعات بیرونی خودرو ، در آینده بسیار طرفدار خواهد داشت . برای بهره مندی کامل از برتری های این محصولات از نظر زیست محیطی ، باید مواد زمینه ای با پایه تجدید پذیر نیز ساخته شوند . علاوه برآن ، الگو گرفتن از اصول طراحی طبیعت ، نقش مهمی در کاربردهای صنعتی محصولات طبیعی ایفا کرده و علم بیونیک اهمیت خاصی پیدا خواهد کرد .

منيع : فصلنامه كامپوزيت   

http://www.asame.ir

مواد اولیه : الیاف ، رزین ها ، و دیگر پرکننده ها

     لوله های FRP با استفاده از تقویت کننده های الیاف شیشه ، رزین های گرما سخت ، مواد linerviel و انواع دیگر افزودنی ها ساخته می شوند . الیاف تقویت کننده معمولا ً از جنس الیاف شیشه E است . مشخصات اسمی الیاف شیشه E عبارتند از سفتی کششی در حدود 72400 مگا پاسکال ، استحکام کششی در حدود 3450 تا 3800 مگا پاسکال و درصد افزایش طول در حدود 4 تا 5 درصد . انواع دیگری از الیاف در این رده عمومی وجود دارند که نیازهای گوناگون مقاومت به خوردگی را برطرف می کنند اما الیاف شیشه E تا حدودی تمام بازار را تحت سلطه خود درآورده است . الیاف تقویت کننده دیگری برای کاربردهای ویژه و شرایط خورنده منحصربه فرد وجود دارد  مانند FCR ، C ، AR و جز آن  . الیاف تقویت کننده بسته به فرآیند ساخت لوله و تحمل بار مورد نیاز ، تغییر می کنند . الیاف تک جهته  تابیده شده  ، الیاف کوتاه ، تقویت کننده های رشته ای ، نمد ، الیاف بافته شده و انواع دیگر الیاف درساخت لوله های FRP کاربرد گسترده ای دارند .

     درصد وزنی الیاف به طراحی محصول نهایی وابسته خواهد بود . جهت الیاف ، شیوه چیدمان لایه ها روی هم و تعداد لایه های تقویت کننده ، ویژگی های مکانیکی ، سفتی و استحکام واقعی لوله را تعیین می کند . رزین مورد استفاده در ساخت لولۀ FRP ویژگی های خاص خود را دارد . درحالی که ویژگی های استحکام و سفتی رزین چندین بار کم تر از الیاف است ، رزین نقش اساسی را ایفا می کند . رزین های گرما سخت گروه عمده ای هستند که در ساخت لوله FRP به کار می روند . رزین به عنوان چسب عمل کرده و الیاف را در ساختار لایه ای محصول پخت شده به هم متصل می کند . رزین در برابر خوردگی ناشی از عبور گازها و سیالات از درون لوله مقاومت می کند . مشخصات فیزیکی و شیمیایی رزین ، مقاومت حرارتی که به شکل یک مشخصه که دمای انتقال شیشه ای ، Tg ، نامیده می شود  و ویژگی های روش ساخت نقشی کلیدی در طراحی لوله ایفا می کنند . درحالی که رزین های پلی استر ، وینیل استر و اپوکسی قصد تسلط بر بازار لوله های FRP را دارند ، رزین های دیگری نیز وجود دارند که مقاومت به خوردگی منحصر به فردی ایجاد می کنند . پلی استرها اغلب برای تولید لوله هایی با قطر زیاد استفاده می شوند . وینیل استرها مقاومت به خوردگی بیشتری معمولا ً در برابر مایعات خورنده قوی مانند اسیدها و سفیدکننده ها  دارند . رزین اپوکسی معمولا ً برای لوله هایی با قطر کم تراز 750 میلی متر و فشارهایی در حدود 8/20 مگا پاسکال تا 6/34 مگا پاسکال استفاده می شوند .

     طراحی و تولید لوله های FRP اغلب به اجزای افزودنی نیز نیاز دارد . بیشترین افزودنی ها به شکل دهی رزین های گرما سخت کمک می کنند و همچنین ممکن است برای تکمیل واکنش های شیمیایی و پخت چند لایی مورد نیاز باشند . کاتالیزورها و سخت کننده ها در این دسته قرار می گیرند . پرکننده ها ممکن است به علت مسایل اقتصادی و یا افزایش کارایی استفاده شوند . بعضی از لوله ها به ویژه لوله های گرانشی به شدت به سفتی خمشی بالایی نیاز دارند . در مورد لوله های زیر خاک ، سفتی خمشی با عامل EI اندازه گیری می شود که حاصل ضرب سفتی چندلایی کامپوزیتی  E  و ممان اینرسی سطح مقطع لوله  I  است . سفتی چندلایی  E را می توان با تغییر جهت الیاف و افزایش حجم الیاف  و موارد دیگر  افزایش داد . از آنجایی که ممان اینرسی  I  با توان سوم ضخامت دیوار نسبت دارد ؛ هرگونه کوششی برای افزایش ضخامت دیواره ، ممان اینرسی را به طور چشمگیری افزایش می دهد . در نتیجه بعضی از لوله های گرانشی با افزودن شن در مرحله تولید ساخته می شوند . افزایش شن مایۀ افزایش ضخامت دیواره و در نتیجه افزایش ممان اینرسی و افزایش عامل EI می شود . این کار افزایش سفتی با استفاده از ماده نسبتا ً ارزان  مانند شن  نامیده می شود . بنابراین شن می تواند یک افزودنی مهم در ساخت لولۀ FRP باشد .

چندین روش برجسته در صنعت

     لوله های FRP به دو روش اصلی ساخته می شوند : ریخته گری گریز از مرکز و پیچش الیاف . با این وجود روش های بسیار متغیر و بهبود یافته ای در این سالها ایجاد شده است . در روش ریخته گری گریز از مرکز ، الیاف درون یک لولۀ فولادی  قالب  قرار داده می شوند . مواد تقویت کننده خشک هستند و در این مرحله به رزین آغشته نمی شوند . لایه چینی ویژه مواد در لوله فولادی به وسیله مهندس طراح و با توجه به کارآیی نهایی مورد نیاز ، مشخص می شود . هنگامی که الیاف در سر جای خود قرار گرفتند ، لوله فولادی با سرعت بالایی آغاز به چرخیدن می کند . رزین مایع در مرکز لوله پاشیده می شود و با توجه به نیروی گریز از مرکز ، تقویت کننده خشک را آغشته می کند . پوسته کامپوزیتی در حال چرخش با استفاده از گرما به لوله ای با سطح داخلی و خارجی صاف تبدیل می شود . سطح داخلی ، اغلب یک سطح هموار و غنی از رزین است .  

     روش شرح داده شده ، روش ریخته گری گریز از مرکز معمولی و متداول است . الیاف بافته شده ، پارچه و نمدهای سوزنی از مواد ساختاری این روش هستند . درصد وزنی الیاف دراین روش ساخت ، معمولا ً بین 20 تا 35 درصد است . می توان با استفاده از بافت های متراکم تر با افزایش سرعت چرخش  برای دست یابی به فشردگی بیشتر به درصد وزنی الیاف بالاتری دست یافت .

     برای ساخت لوله های گرانشی با قطرهای زیاد که سفتی لوله یک عامل بحرانی است و به سختی حاصل می شود ، اغلب اوقات از روش بهینه شده ای به نام ریخته گری گریز از مرکز Hobas استفاده می شود . روش Hobas شبیه به ریخته گری گریز از مرکز معمولی است ، افزون براین که برای افزایش عامل EI ، شن نیز به مواد اولیه افزوده می شود . این روش اغلب در قطرهای بزرگ تر از 500 میلی متر استفاده می شود و شن بخش عمده ای از سازه خواهد شد . درصد وزنی الیاف حدود 20 درصد است . درصد وزنی رزین 35 درصد و مقدار شن 45 درصد وزنی است . بنابراین درصد بالای شن باعث افزایش سفتی مقطع I  می شود ولی سفتی الاستیک E را افزایش نمی دهد . به خاطر اینکه شن یک ماده ساختاری نیست ، از لولۀ Hobas به عنوان لوله گرانشی استفاده می شود نه لوله فشاری . در فرآیند پیچش الیاف ، پوسته ای پیرامون یک سنبه چرخان  با قطری برابر با قطر داخلی لوله به طور پیوسته پیچیده می شود و به طور کلی در این روش ، تغییراتی ایجاد شده است . در فرآیند پیچش الیاف دو جهته یا مارپیچی ، الیاف تحت زاویه و به صورت مارپیچی روی سنبه پیچیده می شود ، تا هنگامی که تمام سطح پر شود و تعداد لایه های درست روی هم چیده شود . زاویه پیچش معمولا ً در محدوه زاویه بهینه تئوری و بین 55 تا 75 درجه است . طراحی ، زاویه پیچش مناسب را مشخص می کند . این روش بیشترین سفتی E و استحکام را ایجاد می کند ؛ چون الیاف پیوسته هستند نه بریده شده و می توان به درصد وزنی الیاف 60 تا 80 درصد رسید .

     یک نسخه بهینه شده این روش ، روش پیچش الیاف پیوسته Drostholm است که برای ساخت لوله های پیوسته نوآوری شده است . در این روش یک سنبه انعطاف پذیر به کار می رود که پس از پخت لوله و حرکت لوله به جلو به جای اول خود برمی گردد . به خاطر اینکه در این روش لایه چینی به صورت کاملا ً مارپیچی امکان ندارد ، پیچش الیاف به صورت حلقه ای 90 درجه انجام می شود و بین لایه های محیطی الیاف کوتاه پاشیده می شود ، ممکن است پرکننده های شنی و الیاف نمدی نیز به کار روند . درهر حال الیاف محیطی بریده شده ساختار اولیه هستند . درصد وزنی الیاف در این روش بین 45 تا 70 درصد است . در حالت ثابت بودن طول لوله که از پیچش الیاف به صورت محیطی به همراه الیاف کوتاه استفاده می شود ، این فرآیند پیچش حلقوی کوتاه Chop-Hoop Winding نامیده می شود . ممکن است از شن نیز در این روش استفاده شود . با این کار درصد وزنی الیاف نیز به 45 تا 65 درصد کاهش می یابد .

     ممکن است بر سر این که کدام یک از این روش ها بهینه است ، بحث باشد . با این وجود بحث های فنی کلیدی معمولا ً پیرامون اثر افزایش شن بر روی ویژگی های مکانیکی چند لایی کامپوزیت FRP است . اثرات دراز مدت تحمل بار و رفتار خزشی در حضور پرکننده شنی در سالهای اخیر مورد توجه بوده است .

ملاحظات طراحی و محیطی

     طراحی لوله های FRP با توجه به موضوعات هیدرولیکی و شارجریان انجام می شود ؛ چون این مسایل از ملاحظات اساسی در طراحی مؤثر جریان گاز و سیال در سیستم های لوله کشی هستند . لوله های FRP برتری های قابل توجهی نسبت به مواد مرسوم مانند لوله های فلزی و بتنی دارند . به عنوان مثال ، هموار بودن سطح داخلی لوله FRP باعث کاهش مقاومت سیال و انرژی لازم برای جریان یافتن سیال در داخل لوله می شود . به دلیل مقاومت لوله FRP در برابر خوردگی ، با گذشت زمان و استفاده از لوله ، سطح داخلی هموار باقی مانده و مقاومت در برابر خوردگی نیز نقش اساسی در لوله های FRP بازی می کند .

     گستره دمایی در طراحی لوله های FRP به نوع کاربرد و نوع ماده ای که در درون لوله جریان خواهد داشت بستگی دارد . لوله های زیرزمینی برای دمای ثابتی که میانگین دمای محیط پیرامون آن ها با توجه به شرایط محلی است ، طراحی می شوند . لوله های سطح زمین چون تحت شرایط باد ، باران ، برف و پرتوهای فرابنفش قرار می گیرند گستره دمایی وسیع تری دارند . در هر دو حالت گستره دمایی براساس آب و هوا و شرایط منطقه ای که لوله در آن نصب می شود تثبیت می شود . این شرایط معمولا ً از محدوده 20 تا 65 درجه سانتی گراد خارج نمی شود . در حقیقت به جز در موارد اندک ، محدوده دمای کاری معمولا ً بین 20 تا 55 درجه سانتی گراد قرار دارد .

     با این وجود توجه به دمای سطح داخلی لوله مهم است چون معمولا ً سیال یا گاز در دماهای بالایی بین 52 تا 150 درجه سانتی گراد در داخل لوله جریان می یابد . رزین و لایه آستر درونی اغلب اوقات بر اساس نوع ماده خورنده عبوری از درون لوله و دمای فرآوری آن برگزیده می شود . لوله های FRP را می توان برای بسیاری از کاربردها ساخت .

     طراحی لوله FRP هم چنین به شدت ، تحت تأثیر محدوده فشار کاری است ؛ در حالی که بیشتر لوله ها طی عمر کاری خود در معرض فشار داخلی مثبت قرار دارند . بار خلأ نیز می تواند به عنوان یکی از فاکتورهای طراحی لوله ، به ویژه در مورد لوله های زیرزمینی مورد توجه قرار بگیرد . در مورد لوله های گرانشی زیرزمینی ، لوله های FRP اساسا ً بر مبنای سفتی مورد نیاز و با توجه به شرایط خاک ، عمق دفن و فشار خارجی طراحی می شوند .

     با این وجود ، اگرچه لوله های گرانشی در رده های متفاوت سفتی طراحی می شوند ولی این طراحی به گونه ای است که لوله بتواند در محدوده فشار روزانه که به وسیله کاربر نهایی مشخص می شود ، به طور موفقیت آمیزی کار کند . دور از انتظار نیست که حتی یک لوله گرانشی FRP هنگام کار تحت فشارهای حدود 8 مگا پاسکال قرار بگیرد . در حقیقت لوله های گرانشی نیز برای تحمل خوب بارهای طولانی مدت طراحی می شوند . لوله های فشاری درواقع بنابر شرایط تحمل بارهای فشاری بلند مدت  برای کار پیوسته در خط  طراحی می شوند . در نتیجه ، لوله های فشاری FRP اساسا ً برای تأمین استحکام طراحی می شوند تا سفتی ؛ چون در شرایط بارگذاری کوتاه مدت و بلند مدت بارهای فشاری ، بسیار مورد توجه هستند .

     بارهای خارجی می توانند به صورت بارهای ناشی از دفن لوله  لوله های زیرزمینی ، بارهای خمشی و یا تماسی ، لوله های سطح زمین و یا بارهای حاصل از ترافیک  لوله های زیرزمینی باشند . بسیاری از این بارها ممکن است در کارآیی بلند مدت لوله FRP بحرانی باشند و محاسبه جابه جایی ها و تنش های چندلایی تحت بار برای تضمین یک پارچگی سازه در طول عمر مفید مورد انتظار مهم است . بسیاری از راهنماهای طراحی و استانداردها ، طراحی لوله های FRP را از طریق این گونه محاسبات و تأییدیه ها کنترل می کنند .

  در برخی از کاربردها که قابلیت اشتعال ، دود ، مقاومت در برابر آتش و سمی بودن مهم هستند ، مقاومت در برابر شعله می تواند از اصول طراحی باشد . از جاهایی که این مسایل مورد توجه هستند ، سکوهای نفتی دور از ساحل است . تولید کننده ها می توانند از رزین های گوناگون مقاوم در برابر شعله و یا لایه های خارجی مقاوم ، برای این منظور استفاده کنند . 

منبع: فصلنامه كامپوزيت      

 http://www.asame.ir

کدها واستانداردها:

عملیات مهندسی وتعیین ویژگی های مواد خطوط لوله مطابق با استانداردهای مربوطه انجام می شود می باشد استاندارها عبارتند از:

• American Petroleum Institute (API)
• American National Standards Institute (ANSI)
• American Society of Mechanical Engineers (ASME)
• International Organization for Standardization(ISO)
• Occupational Safety and Health Administration(OSHA)
• National Association of Corrosion Engineers(NACE)

طراحي خط لوله در دو بخش زير انجام مي پذيرد:

• طراحی هیدرولیکی
• طراحی   مکانیکی

اطلاعات کلی زیر برای طراحی هیدرولیکی خطوط لوله گاز و سایر محصولات لازم  می باشدعبارت است از:

• دمای زمین در مسیر خط لوله مدفون شده
• دماي محيط
• فشار تزريقي ورودي
• دماي وروردي گاز
• ضریب هدایت حرارتی خاک
• سرعت سيال
• اطلاعات مسير خط لوله (ارتفاع وشيب و..)
• زبری داخلی لوله
• ترکیب شیمیایی گاز وسایر محصولات
• طول خط لوله وارتفاع از سطح دریا
• دبی جریان
• ضریب کارکرد برای دبی طراحی
• ماکزیمم سرعت سیال

 نكات مهم در طراحي مكانيكي خطوط لوله :

·         آناليز تنش خط لوله

·         پايداري سازه اي

·         طراحي براساس معيار زلزله

·         آنكورينگ خطوط لوله

·         دقت در طراحي خطوط لوله در تقاطع بارودخانه ها ومسيل هاجاده ها وراه آهن

·         كنترل نيروهاي شناوري

·         Piggableبودن

·         كنترل فرسايش در داخل لوله

·         حفاظت كاتدي سطح لوله

·         انتخاب مواد مناسب

·          انتخاب valveهاي مناسب

·         دقت در طراحي اتصالات ودرز جوش ها

جوشکاري يک فرايند ذوبي است که سطوح دو قطعه را يکي مي سازد و يک روش دقيق قابل اطمينان ، داراي صرفه اقتصادي و گرانبها براي اتصال قطعات مي باشد . هيچ روش ديگري به وسيله توليد کنندگان و سازندگان قطعات به اين وسعت و کارايي براي اتصال فلزات و الياژهاي آن ها با ايجاد ارزش افزوده استفاده نمي شود . اغلب اشياء در جامعه مدرن امروزي مانند ساختمان ها و پل ها ، ماشين ها ، کامپيوتر و وسايل پزشکي  بدون استفاده از جوشکاري قابل توليد نمي باشد .

در تهیه اين تحليل بيش از 25 مدير و متخصص از بخش هاي مختلف جامعه جوشکاري آمریکا در مؤسسه ملي استاندارد و تکنولوژي Gaithersburg  مريلند در رابطه با آينده صنعت جوشکاري به بحث و تبادل نظر پرداختند . هدف از این گردهمایی، بررسی آينده صنعت جوش و نياز هاي توليد و پخش در سال 2020 بود. اين افراد يک چشم انداز بيست ساله براي صنعت شان و راهکار براي رسيدن به ان را ترسيم کرده اند که خلاصه ای از آن را یه پیوست می خوانید...

مسائل عمده اي که باید صنعت جوشکاري تا سال 2020 آن ها را حل کند :

-         جوشکاري بايد با چرخه توليد ادغام شود و اثرات موضعي را که سدي براي يک خط توليد هماهنگ در يک کارخانه هست را حل کند .

-         آموزش جوشکاران و متخصصان جوش بايد فراگير و علمي باشد .

-         محيط کاري جوشکاران بايد جذاب تر باشد .

-         تصوير به جاي مانده از جوش به عنوان ضعيف ترين اتصال در چرخه توليد بايد حذف شود .

-         توسعه مواد جديد بايد در رابطه با توسعه قابليت جوشکاري ان ها باشد .

 اين تحليل يک قدم اساسي براي آشنايي با نياز هاي آينده اين صنعت و ساختار اينده آن مي باشد .

جوشکاري بايد با کليه فرايند هاي توليد بهتر ادغام شود

 اگر جوشکاري به صورت بهتري با چرخه توليد ادغام شود مي تواند به عنوان بسيار تأثير گذار روي چرخه قيمت کيفيت و قابليت اطمينان کالاهاي توليدي باشد . تعدادي راه وجود دارد که مي تواند در این مورد به نقش جوشکاري در آينده کمک کند . استفاده از فناوري اطلاعات مي تواند به توسعه کارخانه هاي توليدي مجازي که در ان تکنولوژي طراحي ، ساخت و بازرسي در يک جا جمع شده اند و مشخص مي شود که در کجا ها به جوشکاري نياز داريم . يک تحقيق هوشمندانه روي کالا هاي اساسي و ارتباط بين صنعت جوش و مصرف کنندگان ان مي تواند يک روش موثر براي بي رقيب کردن جوشکاري مي باشد . به علاوه تقسيم کردن اطلاعات فرايند هاي جوشکاري با صنعت مي تواند پيشرفت اين صنعت را در صنايع توليدي اطمينان بخشد .

نيروي انساني بسيار مهم مي باشد

مهندساني که در زميته جوشکاري فعاليت دارند در زمينه هاي کاري زيادي و به ندرت در جوشکاري اموزش ديده اند . کارگراني که عمليات جوشکاري واقعي را انجام مي دهند مهارت هاي خود را فقط از طريق کارشان و در بعضي موارد از طريق اموزش هاي سطحي جوشکاري بدست اورده اند .

با تصوير حال حاضر جوشکاري که فرايند هاي حال حاضر جوشکاري که هنوز اتوماتيک نشده اند ، درصد کارگراني که مي توانند عمليات جوشکاري را انجام دهند و در صنايع توليدي کار مي کنند رو به کاهش است . هر چند مطابق بقيه زمينه ها به افراد با استعداد نياز مبرم وجود دارد و توليد کنندگان مي خواهند افراد را در صنعت جوشکاري جذب کرده تا محصولات و قابليت توليدشان را بالا ببرند . صنعت در زمينه سرمايه گذاري افراد تحصيل کرده براي افرادي که به جوشکاري ، متالورژي و صنايع مربوطه علاقه مندند انجام داده است که هر گونه سرمايه گذاري در اموزش در کليه سطوح بازدهي خيلي زياد ان خواهد شد .

توسعه کيفيت و قابليت اطمينان اتصالات جوش

اين يک کار عملي است و صنعت بايد ياد بگيرد چگونه يک جوش بدون عيب را ايجاد کند که به نتايج مطلوب طراحي دست يابد . 

جوشکاري بايد در ذهن صنعت از يک هنر به يک علم تبديل شود

اين يک ذهنيت است و چندين بار در اين تحليل درباره ان بحث خواهد شد . همچنين نياز است که مهندسان ساخت و توليد در رابطه با استفاده و کنترل فرايند جوشکاري اموزش يابند تا نتايج کار ان ها بهتر شود . 

مواد مهندسي آينده بايد با قابليت جوشکاري بهتري طراحي شود

 براي انکه جوشکاري يک قسمت از فرايند توليد باشد اين امر لازم است که مواد داراي قابليت جوشکاري بهتري مي باشد . همچنين ان ها بايد با راندمان انرژي بهتر و بي خطر باشد . صنايع امريکا پيشرفت هاي تکنولوزي بيشتري که جوشکاري را در قسمتي از فرايند هاي توليد قرار دهد خواهد کرد .

افزايش رقابت در فروش محصولات

اين امر هم اکنون شرکت هاي  امريکايي را تحت فشار قرار داده است تا روش هاي توليد و پخش جديد مشتري ها ي زيادي را جذب کند فروشگاه هاي زيادي در حال توسعه براي بهره برداري از صنعت جوشکاري اگر اين يک نياز اجتماعي باشد هستند .  

اين تحليل يک چشم انداز بيست ساله براي صنعت جوش تا سال 2020 مي باشد . همچنين اولين قدم در اين راستا با بخش انرژي اداره تکنولوژي صنعتي امريکا براي توسعه راندمان جوشکاري ، بهبود اثرات محيطي ، کيفيت و قابليت توليد برداشته شده است . قدم بعدي ترسيم يک راه تکنولوژيکي براي صنايع براي رسيدن به اين چشم انداز مي باشد .

هدف هاي اين چشم انداز بسيار جاه طلبانه هست و سد هاي زيادي براي برداشته شدن وجود دارد . ولي انتظار مي رود با رسيدن به اين اهداف صنعت جوش امريکا در قرن اينده مي تواند جايگاه ويژه اي در جهان داشته باشد . اين تحليل يک پاسخ صنعتي به مباحثاتي است که در مورد اينده صنعت جوشکاري انجام مي پذيرد .

هدف هاي استراتژيک

قيمت / نرخ توليد/ بازار فروش / کاربردها

انتخاب راهنماي فرايند بهتر و استفاده از اتوماسيون و رباتهاي بيشتر در خط توليد و کاهش نرخ توليد قطعات خراب باعث کاهش قيمت جوشکاري تا يک سوم مي شود و استفاده از جوشکاري را تا 25 در صد افزايش مي دهد .

تکنولوژي فرايند

افزايش ارتباط جوشکاري با ديگر فرايندهاي ساخت و توليد سبب بالا رفتن استفاده از جوشکاري در ساخت و توليد شده است .

تکنولوژي مواد

گسترش تکنولوژي جوشکاري به همراه گسترش تکنولوژي علم مدرن سبب بوجود امدن روشهاي ساخت عملي براي همه کاربردهاي مهندسي شده است .

تکنولوژي کيفيت 

با استفاده از مدل سازي و توسعه رويه ها و تکنولوژي  تست هاي غير مخرب اطمينان پيدا کنيم که جوشکاري به عنوان بخشي ازSix sigma quality باشد.

آموزش و تعليم

 بهبود يافتن دانش اوليه افرادي که ذر صنعت جوشکاري استخدام ميشوند ، در هر مرتبه اي ، انها در تصميم گيريهليي که سبب انتخاب بهترين تکنولوژي براي هر کاربرد مي شود ، توانا مي سازد .

 انرژي و محيط

کاهش مصرف انرژي تا 50 درصد از طريق بهبود نرخ توليد با کاهش مقدار پيش گرم و پس گرم در فرايند و استفاده از فرايند هاي جوشکاري با گرماي ورودي کمتر و پرهيز از بيش از حد جوش دادن ، ممکن مي باشد  .

تهيه كننده: صبا اعرابی