پیشروگراف
پیشروبوگراف
2017-11-16
ساخت تانک
تانک
2017-11-16

گاورنر

گاورنر

گاورنر

سطح علمی

زمان ساخت

ارسال توسط

نوع سازه

آموزش ساخت گاورنر

چگونه سرعت را در کنترل خود در آوریم؟

صدای سوت اولین لوکومتیو، نشانه‌ی آغاز حرکت اولین وسیله‌ی نقلیه‌ی ساخت انسان بود که با نیروی یک موتور به راه می‌­افتاد. قبل از آن مردم از عوامل طبیعی، مانند نیروی ماهیچه‌ی چهارپایان برای حرکت ارابه‌ها و از نیروی باد و جریان آب برای حرکت قایق‌ها و کشتی‌ها استفاده می‌­کردند. موتوری که در لوکومتیوهای اولیه استفاده می‌شد موتور بخار بود.
آیا می‌دانید موتور بخار چیست؟

همان‌‌طور که از نامش پیداست موتور بخار برای کار کردن به بخار نیاز دارد، بنابراین برای به جوش آوردن آب و تولید بخار به دیگ بخار و یک منبع حرارت نیازمند است. به مرور زمان و یا با افزایش حرارت، تراکم بخار آب زیاد و زیادتر می‌­شود و فشار بخار آب باعث اعمال نیرو به یک پیستون یا پره‌ی توربین و ایجاد حرکت در آن می‌شود. حرکت پیستون یا توربین موجب چرخیدن چرخ‌ها یا حرکت سایر اجزاء می‌گردد. یکی از مزایای موتور بخار این است که می‌توان از هر نوع منبع حرارتی جهت گرم‌کردن دیگ بخار استفاده کرد. این گرما معمولاً با سوزاندن چوب یا زغال سنگ و یا حتی شکافت هسته‌ای تامین می‌شود.

انسان یک نکته را از همان ابتدای اختراع چرخ فهمیده بود، و آن اینکه وقتی می‌خواهد یک وسیله‌ی نقلیه را به حرکت درآورد باید مراقب باشد سرعت وسیله بیش از حد افزایش نیابد، زیرا این افزایش سرعت ایمنی وسیله و خود او را به خطر می­‌اندازد. تا وقتی نیروی محرک وسایل نقلیه فقط چهارپایان بود، انسان حیوانات را آموزش می­‌داد و به کمک فرمان‌هایی سرعت آن‌ها را کنترل می­‌کرد. اما در مورد موتور چه باید می­‌کرد؟موتور یک وسیله مکانیکی است که فقط اصول و روابط فیزیک و مکانیک را می­‌فهمد، پس از همین اصول باید برای کنترل آن استفاده کرد...
در حقیقت ماجرا از اختراع جیمز وات (James Watt) آغاز شد، وقتی وی اولین بار، موتور بخار را در 1784 میلادی اختراع کرد، بدون شک کار‌کردن درست، دقیق و ایمن این اختراع خیلی برایش مهم بود؛ به همین دلیل چند سال بعد (Matthew Boulton) یک گاورنر مکانیکی برای ایمنی موتور، روی آن تعبیه کرد. گاورنر از آخرین اختراعات او بود، البته جیمز خودش هم فکر نمی‌کرد بعدها این اختراع به نامش ثبت شود؛ دلیل این موضوع هم این بود که ایده‌ی آن را از وسیله‌ی تنظیم کننده‌ای گرفته بود که سالیان سال در آسیاب‌های سنگی و بادی برای کنترل فشار وارد شده به سنگ آسیاب استفاده می‌شد. فکر می‌کنید نتیجه‌ی استفاده نکردن از یک وسیله‌ی ایمنی برای کنترل افزایش فشار بخار و سرعت موتور چه چیز می‌توانست باشد؟ نتیجه‌ای که جیمز وات را متقاعد کرده بود تا از یک وسیله‌ی ایمنی استفاده کند؟!
بگذارید حدس بزنیم ...

همان‌طور که گفتیم موتور بخار، موتور قطارهای قدیمی یا به قول پدربزرگ‌های خودمان ماشین دودی بود. این موتورها مثل موتور قطارهای امروزی، نه دیزلی بودند و نه برقی، و تنها با بخار کار می­‌کردند. در این موتورها گاورنر، دریچه‌ی ورود بخار را کنترل می‌­کرد.

در یک ماشین بخار وقتی فشار بخار تولید شده برای کار موتور زیاد شود، سرعت چرخش موتور افزایش می‌­یابد. در گاورنر جیمز وات از وزنه یا گوی‌های پرنده‌ی (Flyball) چرخان استفاده شده بود. زیاد شدن فشار، سرعت کار موتور را بیشتر و بیشتر می‌کند در نتیجه محور گاورنر با سرعت بیشتری می‌چرخد. افزایش سرعت افزایش نیروی گریز از مرکز را در بردارد، یعنی وزنه‌ها تمایل عجیبی به پرتاب شدن به دورترین نقطه از مرکز چرخش دارند، در نتیجه بازوهایی که گوی‌­ها به آن‌ها متصل هستند از محور دور می‌شوند و اهرم، که به دریچه‌ی بخار متصل است، را جابجا می‌­کنند. حالا نوبت این اهرم‌هاست که دریچه را تنظیم کنند تا مانع افزایش بیشتر بخار و در نهایت انفجار موتور شوند.

و این یعنی کنترل ...
گاورنر یکی از مهم‌ترین ابزارهای مکانیکی در علم کنترل به شمار می‌رود.

پس عجیب نیست اگر در بسیاری از موتورهای پرقدرت برای کنترل سرعت از آن‌ها استفاده شود؛ در جاهایی مانند آسانسورها، اتومبیل‌ها، قطارها و ژنراتورهایی که در نیروگاه‌ها با توربین‌های بخار کار می‌­کنند و ... . البته ممکن است با انواع مختلفی از گاورنر برای کاربردهای مختلف برخورد کنید که شکل‌های متفاوتی دارند. پس بد نیست بدانید همه‌ی آن‌ها با بازوها و گوی‌ها کار نمی‌­کنند؛ به عنوان مثال در آسانسور برای جلوگیری از افزایش بیش از حد سرعت آسانسور که در اثر سقوط یا اضافه بار به وجود می­‌آید، از یک نوع گاورنر استفاده می­‌شود که با پولی‌ها کار می‌کند:

در اتومبیل، گاورنر مانع کم شدن یا افزایش سرعت موتور می­‌شود. گاورنر هنگام روشن شدن موتور، سوخت بیشتری به موتور می‌رساند، و در اینجا که به گشتاور بیشتری برای شروع حرکت نیاز است، دور آرام موتور را کنترل کرده و مانع خاموش شدن آن می‌شود. از طرفی دور بیشینه‌ی موتور را محدود کرده و از کارکرد موتور در دور بالا جلوگیری می‌کند. به طور کل این ابزار سبب تنظیم دور موتور می‌شود.

تا اینجای بحث با مفهوم کنترل و سرعت سر و کار داشتیم. حالا کمی مسئله را تغییر می‌دهیم و به جای کنترل سرعت، اندازه‌گیری سرعت را بررسی می‌کنیم.با توجه به نکاتی که قبلاً گفتیم گاورنر می‌­تواند یک ایده‌ی خوب و مفید برای ساختن یک سرعت‌سنج باشد.البته فراموش نکنیم که اندازه‌­گیری سرعت، با دید درستی که در مورد حرکت ایمن به ما می‌دهد خود می‌تواند عامل یک کنترل هوشمندانه باشد.

اهرمی که با چرخش گاورنر جابجا می‌­شد را بخاطر بیاورید. فکر کنید اگر این اهرم متناسب با افزایش سرعت چرخش محور گاورنر جابجایی بیشتری داشته باشد ­و بتواند یک عقربه را جابجا کند، درست مثل عقربه‌ی سرعت‌سنج اتومبیل، یک سرعت‌سنج خواهیم داشت. به یاد داشته باشید، محور گاورنر با سرعت موتور وسیله‌­ای که حرکت می‌کند و ما می‌خواهیم سرعتش را اندازه‌­گیری کنیم می‌­چرخد.

مراحل ساخت و ساز را به ترتیب پیگیری کنید.

حالا به سراغ ایده‌های فوق‌العاده، دانسته‌های ارزشمند و قطعات مکانیکی KAI تان بروید:

بخش شاسی را برای سوار کردن مکانیزم‌­های حرکتی، همانند شکل می‌­سازیم.

سپس مکانیزم محرک را روی آن سوار می‌کنیم. سیستم محرک شامل چرخ‌دنده‌ها و شفت برای انتقال نیرو به محور گاورنر است.

در ادامه بخش چرخنده را می‌­سازیم و روی محور متحرک نصب می‌کنیم.

حالا بخش نشان‌گر که جای آن بر اثر تغییر سرعت تغییر می­‌کند را ساخته و سوار می‌­کنیم.

حالا به دو شکل زیر دقت کنید:

در حالت ثابت بخش چرخنده ثابت بوده و عقربه در پایین‌ترین حد قرار دارد.

و وقتی با سرعت دسته را می‌چرخانید بخش چرخنده بالا رفته و عقربه را به بالا می‌­راند.

و این هم از گاورنر ما:



دست به کار شوید، بگذارید سرعت‌سنج شما زودتر ساخته شود. حالا که ایده‌های شما یکی یکی قطار شده‌اند، برای ادامه‌ی حرکت قطار از کنترل و اندازه‌گیری سرعت غافل نشوید. با همت شما و یاری خدا به زودی به مقصد می‌رسیم؛ مقصد ما پیشروبات
مطلع شدن
از
guest
3 دیدگاه
قدیمی‌ترین
جدیدترین بیشترین رأی
Inline Feedbacks
مشاهده تمام دیدگاه‌‌ها
آرش
آرش
4 ماه پیش

فیلم کار نمیکنه

Pishrobot
ادمین
Pishrobot
4 ماه پیش
Reply to  آرش

خیلی ممنون از بازخورد. اصلاح می‌کنیم.

علی
علی
4 ماه پیش
Reply to  آرش

برای من کار کرد

3
0
دیدگاه‌های خود را با ما در میان بگذارید...x
()
x