مطالعه تجربی تعیین نیروی اصطکاک بین حلقه و استوانه‏ با سنجش حرکت سمبه

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران‏

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران‏

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران‏

doi
10.22034/er.2024.2025025.1035
چکیده

سازوکار رفت و برگشتی استوانه‏-سمبه‏ یکی از غالب‌­ترین طرح‌ها از آغاز اختراع موتور‌‌های احتراق داخلی تا به حال بوده است. با کاهش اصطکاک بین استوانه‏ و سمبه‏ می‌­توان حرکت رفت و برگشتی سمبه‏ را براحتی میسر ساخت. فشار داخل استوانه‏ در مراحل تراکم و انبساط مقادیر خیلی قویتری نسبت به محفظه میل‌­لنگ دارد و به دلیل حرکت سمبه‏ در داخل استوانه‏ و تغییر دمای آن در طول کارکرد موتور، وجود لقی بین آن­‌دو ضروری است. این لقی، شکاف‌هایی را بین محفظه استوانه‏ و محفظه میل‌لنگ بوجود می‌آورد. با استقرار حلقه الاستیک دهان­‌باز در شیار مخصوص آن روی سمبه‏ مانع جدی برای عبور جریان ایجاد می‌­شود. با این وجود اصصکاک بین حلقه و استوانه‏ علاوه بر اتلاف کار می‌­تواند سبب حرکت نسبی حلقه در شیار خود طی رفت و برگشت سمبه‏ شود و هندسه نشتی را تغییر دهد، لذا نیروی اصطکاک حلقه حائز اهمیت است. در کار حاضر برای اندازه‌گیری این اصطکاک یک روش دقیق تجربی بکمک دستگاه جرم-قرقره-ریسمان مجهز به حسگر اندازه‌گیری جابجایی پیشنهاد و استفاده شده است. پس از برآورد تجربی-تحلیلی گشتاور مقام قرقره‌­ها، نیروی اصطکاک در دو حالت سمبه‏ بدون حلقه و سمبه‏ با حلقه اندازه‌­گیری و محاسبه شد تا از روی آنها نیروی اصطکاک حلقه را برآورد کرد. نتایج حاصله نشان داد که نیروی اصطکاک یک حلقه فشاری 2.87 نیوتن بود و اگرچه سمبه‏ تحت حرکت قائم، بار جانبی ملموسی نداشت اما ملاحظه شد که نیروی اصطکاک آن حدود 77% اصطکاک حلقه فشاری بود.