آشنایی با مکانیزم بادامک
مکانیزم بادامک (Cam) و پیرو (Follower) نوعی مکانیزم است که روی محور سوار شده و باعث حرکت رفت و برگشتی پیرو می‌شود. مکانیزم بادامک‌ها یک از اصلی‌ترین مکانیزم های صنعتی برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی (رفت و برگشتی) یا به انگلیسی Reciprocating Motion می‌باشد.
حرکت پیرو در مکانیزم بادامک توسط الگو یا شکل منحنی بادامک که از قبل تعیین‌شده است مشخص می‌شود. پیرو از طریق نیروی جاذبه یا توسط یک فنر با بادامک همواره در تماس است. نکته‌ای که شاید کمتر در مورد مکانیزم بادامک شناخته‌شده باشد، این است که در حقیقت مکانیزم بادامک یک تایمر مکانیکی است و قبل از گسترش سیستم‌های الکترونیک و مدار مجتمع به شکل امروزی اصلی‌ترین مکانیزمی که برای زمان‌بندی عملیات مختلف در ماشین‌ها وجود داشت، مکانیزم بادامک بود. امروزه هنوز هم از مکانیزم بادامک برای ایجاد زمان‌بندی استفاده می‌شود که مهم‌ترین آن در سوپاپ خودرو است.
از مکانیزم بادامک علاوه بر سوپاپ در که وظیفه باز و بسته شدن سوپاپ‌ها را دارد، در ماشین‌های خیاطی، اسباب‌بازی‌های كودكان و بسیاری دیگر از كاربردهای مكانیكی مورداستفاده قرار می‌گیرند.
نوک پیرو یا همان Follower در مکانیزم بادامک، می‌تواند اشکال مختلفی را داشته باشد که در تصویر زیر می‌بینید، اما متداول‌ترین نوک پیرو، نوک‌گرد به علت انتقال حرکت نرم‌تر و سایش کمتر بادامک می‌باشد.
آشنایی با انواع بادامک
بادامک‌ها دارای انواع مختلفی هستند که به لحاظ شکل آن‌ها را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی کرد:
- بادامک صفحه‌ای یا دیسکی (Radial or Disc cam)
- بادامک استوانه‌ای (Cylindrical cam)
- بادامک انتقالی یا گوه‌ای (Translation or Wedge cam)
- بادامک مزدوج (Conjugate cam)
- بادامک زین اسبی (Globoidal cam)
- بادامک کروی (Spherical cam)
بادامک صفحه‌ای یا دیسکی (Radial or Disc cam)
عملکرد بادامک صفحه‌ای یا دیسکی (Radial or Disc cam) را در ویدئوی زیر می‌بینید، بادامک صفحه‌ای یا دیسکی متداول‌ترین نوع بادامک مورداستفاده در صنعت است که شناخته‌شده‌ترین نوع آن میل بادامک خودروها می‌باشد.
بادامک استوانه‌ای (Cylindrical cam)
عملکرد بادامک استوانه‌ای (Cylindrical cam) را که در ویدئوی زیر می‌بینید یکی از متداول‌ترین بادامک‌های در ماشین‌آلات نیمه‌صنعتی می‌باشد، یکی از اصلی‌ترین مزیت‌های بادامک استوانه‌ای ایجاد حرکت نرم و روان پیرو است.
بادامک انتقالی یا گوه ای (Translation or Wedge cam)
عملکرد بادامک انتقالی یا گوه‌ای (Translation or Wedge cam) را در ویدئوی زیر می‌بینید. محدودیت اصلی این بادامک این است که باید یک مکانیزم رفت و برگشتی (خطی) برای حرکت گوه در نظر بگیرید، البته برخی‌ها از سیلندرهای پنوماتیکی برای ایجاد این حرکت خطی استفاده می‌کنند.
بادامک مزدوج (Conjugate cam)
در بادامک مزدوج (Conjugate cam)، پیرو دوتیغه‌ای یا مزدوج وجود دارد که بادامک در بین این دوتیغه محصورشده است. چرخش بادامک سبب ایجاد رفت و برگشتی دوتیغه می‌شود.
بادامک زین اسبی (Globoidal cam)
مکانیزم بادامک زین اسبی (Globoidal cam)، شبیه به بادامک استوانه‌ای است با این تفاوت که سطح استوانه مقعر یا محدب می باشد.
بادامک کروی (Spherical cam)
بادامک کروی (Spherical cam) نوع خاصی از بادامک است که کاربرد نسبتاً محدودی در دستگاه‌ها و ماشین‌آلات دارد.
مفاهیم اولیه در بررسی بادامک‌ها
قانون اول نیوتن یا قانون لختی بیان می‌کند که اگر نیروهای وارد بر جسم صفر باشد، اگر جسم در حالت سکون باشد تا ابد ساکن می‌ماند و اگر جسم در حال حرکت (با سرعت ثابت) باشد تا ابد با همان سرعت و در همان جهت به حرکت ادامه می‌دهد. قانون دوم نیوتن بیان می‌کند اگر به جسمی به جرم m نیروی F وارد شود جسم هم‌جهت با نیروی واردشده شتاب a می‌گیرد که برآیند نیروهای واردشده برابر با ΣF=m.a خواهد بود. هدف از ذکر قوانین اول و دوم نیوتن این بود که یادآوری شود، بادامک و پیرو همواره در معرض بارگذاری هستند و این سبب به وجود آمدن نیروی لختی که در برابر تغییر وضعیت بادامک و پیرو است می‌شود.
نیروی لختی یا نیروی اینرسی به‌صورت مستقیم با عملکرد بادامک و پیرو در ارتباط می‌باشد و باید در ملاحظات مهندسی و بحث طراحی بادامک و پیرو آن را لحاظ کنیم. بادامک‌هایی که در ماشین‌آلات با سرعت‌های بالا کار می‌کنند، باید مقدار نیروی اینرسی را به حداقل ممکن برسانیم تا از بروز ارتعاشات، لرزش و حتی سایش بادامک و پیرو تا حد امکان جلوگیری به عمل بیاوریم.
لذا بر همین اساس برای محاسبه تغییرات شتاب در مجموعه بادامک و پیرو، از مشتق شتاب نسبت به زمان استفاده می‌کنند که به آن جرک (jerk) نیز گفتــه می‌شود. در بحث ارتعاشات، جرک نقش مهمی را ایفا می‌کنند و بررسی‌ها نشان داده است که اگر مقدار جرک بی‌نهایت باشد سبب بروز ارتعاشات و تضعیف عملکرد بادامک و پیرو می‌شود.