پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

تشریح مفهوم ضریب اطمینان

یکی از ویژگی های مهم در طراحی اجزای مختلف ضریب اطمینان (or Factor of Safety Safety Factor) آن قطعه است.

کارکرد هر قطعه ممکن است تحت شرایطی قرار گیرد که در آن شرایط بار وارده به قطعه بیش تر از مقدار نرمال و محاسبه شده باشد. در این موقعیت ممکن است قطعه دچار فروشکست شود و در اصطلاح مهندسی Fail یا Fracture کند.

به همین دلیل مهندسان در طراحی قطعات مکانیکی، سازه های عمرانی و…، همیشه این گونه تصور می کنند که از میزان بار محاسبه شده مقدار بیش تری بار به قطعه وارد می شود و براساس آن مقدار شروع به طراحی قطعه می کنند تا با اطمینان بیش تری آن را در سیستم به کار برند. محاسبه های مربوط به طراحی هر قطعه منحصر به فرد است، چرا که اهمیت هر قطعه متفاوت است و میزان نیروی وارده اضافی به هر قطعه با توجه به محل قرار گیری قطعه متفاوت است. در علم مکانیک به حاصل تقسیمِ مقدار نیرویی که منجر به فروشکست قطعه می شود بر مقدار نیرویی که در حالت عادی و نرمال بر قطعه وارد می شود، ضریب اطمینان آن قطعه می گویند. این ضریب یکی از ویژگی های مهم هر قطعه است که برای سفارش دهندگان آن قطعه بسیار مهم و حیاتی است. طراحان با استفاده از نمودارهای تنش و کرنشِ قطعات طراحی شده، میزان انرژی یا نیروی لازم برای فروشکست قطعه (Ultimate stress) را به دست می آورند و با تقسیم این مقدار بر میزان انرژی یا نیرویی که پس از نصب قطعه بر آن اعمال می شود، ضریب اطمینان آن قطعه را به دست می آورند. در صنعت خودروسازی نیز برای طراحی قطعات مختلف خودرو این ضریب را در نظر می گیرند. البته باید خاطر نشان کرد که میزان اهمیت این ضریب در قطعات مختلف خودرو متفاوت است، زیرا استحکام و مقاومت برخی اجزا بسیار پراهمیت تر است، به همین دلیل آن اجزا را با ضریب اطمینان بالاتری می سازند تا هرگاه در شرایط نامساعدی قرار گرفتند بتوانند آن شرایط را بدون این که تغییری در آن ها ایجاد شود تحمل کنند.

این ضریب تأثیر بسیار زیادی در کاربری خودروهای باری دارد، زیرا شاسی (Chassis) این خودروها با ضریب اطمینان بالایی ساخته شده است تا بتواند در مقابل نیروهای مازادی که به صورت ناگهانی به آن وارد می شود مقاومت کند. اما تأثیر آن در کاربری این خودروها در این است که قسمت هایی از خودرو که بارگذاری می شوند از ضریب اطمینانی بیش تر از ۲٫۵ برخوردارند و این مسئله باعث می شود رانندگان خودروهای باری بیش تر از مقدار معمول بار حمل کنند. برای مثال، اگر میزان جرم قابل حمل توسط شرکت خودروساز ۱۰۰۰kg تعیین شده باشد و ضریب اطمینان قطعات تحت تنش آن خودرو بیش تر از ۲٫۵ باشد، آن خودرو قادر به حمل جرم ۲۵۰۰kg نیز است. به همین دلیل است که درصد بسیار بالایی از رانندگان خودروهای باری در ایران وزن بیش تری در ازای وزنی که در کاتالوگ خودرو مطرح شده است حمل می کنند.

یکی از پیامدهای مهم و مخرب ناشی از این اضافه بار، کوتاه شدن عمر قطعات تحت تنش است، زیرا این قطعات به طور کلی و حتا در حالتی که وزن بار قرارگرفته طبق مقدار وزن تعیین شده توسط شرکت خودروساز باشد هم در اثر خستگی (Fatigue) تخریب می شوند. حال تصور کنید مقدار بار قرارگرفته شده بیش از مقدار تعیین شده توسط شرکت خودروساز باشد، در این صورت اجزای تحت تنش، نوساناتی (Fluctuations) با همان فرکانس قبلی (فرکانسی که در زمان بارگذاری طبق دستورالعمل شرکت خودروساز هم وجود دارد)، اما با نیروی بیش تری را تحمل می کنند. این اختلاف در بازه نیروی وارده موجب می شود قطعات تحت تنش سیکل های کم تری را تحمل کنند و در طول زمان کم تری توسط پدیده خستگی تخریب شوند.

محمد جبارزاده شیاده
پایگاه خبری اسب بخار