بخشی از مقاله
سیستم انتقال نیرو
انتقال نیرو
موتور اتومبیل به تنهایی قادر نیست در تمام شرایط رانندگی نیرو و سرعت لازم را برای چرخها فراهم نماید.زیرا قدرتی که بتواند جوابگوی احتیاجات خودرو باشد در زمانهای مختلف بطور وسیعی تغییر می کند. برای انتقال قدرت تولیدی موتور به چرخهای محرک دستگاهها و مکانیزمهای متعددی بکار گرفته می شوند. این مجموعه که در فاصله موتور و چرخهای محرک جای دارند خط نیرو نامیده می شوند.
به خط نیرو اعمال مختلف ازجمله موارد زیر را می توان نسبت داد:
1- دوران موتور بدون حرکت اتومبیل را ممکن می سازد.
2- در شرایطی که سرعت دوران موتور زیاد است اجازه می دهد اتومبیل با سرعت کم حرکت کند.
3- در حالیکه موتور فقط در یک جهت دوران می نماید امکان حرکت وسیله نقلیه را به سمت جلو یا عقب فراهم می سازد.
اسامی دستگاههائی که در خط نیروی اتومبیل های معمولی می توان یافت عبارتند از:
1- کلاچ 2- جعبه دنده( گیربکس) 3- اوردارایو 4- گاردان 5- دیفرانسیل
در دنباله مطلب بطور مفصل ساختمان، طرز کار، عیب یابی هر یک از این اجزاء می پردازیم.
کلاچ
اتصال جعبه دنده به موتور معمولاً بوسیله کلاچ صورت می گیرد. در لحظه شروع حرکت بخاطر وجود مقاومت های زیاد در برابر خودرو احتیاج به نیروی فراوانی داریم که این نیرو بوسیله موتور تأمین می گردد. برای اینکه کلیه نیروی موتور به یکباره به جعبه دنده و از آنجا به قسمت های بعدی موجود در خط نیرو منتقل نشود و در اتومبیل حرکت ناگهانی ایجاد نکند این نیرو بایستی بتدریج به خط نیرو منتقل گردد. کلاچ سبب می شود که اولاً اتومبیل به یکباره از جا کنده نشود و در ثانی شروع حرکت اتومبیل آرام و بدون ضربه باشد.
در این مورد کلاچ نقش مبدل دور را ایفا می کند. وظیفه مهمتر کلاچ این است که دستگاه محرک اتومبیل را در مقابل بار ناگهانی و زیاد از حد مجاز حفظ نماید. به عبارت دیگر کلاچ نقش کلید اطمینانی را بازی می کند. که مانع از انتقال ضربات ناگهانی و بار غیر مجاز به دستگاه محرک وسیله نقلیه می شود. علاوه بر موارد یاد شده برای وجود کلاچ در خط نیرو دلایل دیگری نیز به شرح زیر ذکر می شود.
1- چون نیروی تولیدی موتورهای احتراق در سرعت های پائین کم بوده و با زیادشدن دور موتور، افزایش می یابد بنابراین در لحظه شروع حرکت موتور بایستی بدون بار حرکت کند.
2- برای تعویض دنده بایستی خط اتصال نیرو قطع گردد و این کار توسط کلاچ انجام می شود در مبحث گیربکس در این مورد بیشتر توضیح داده خواهد شد.
3- برای روشن کردن موتور بهتر است اینرسی که حرکت دورانی دارد و بوسیله استاتر به حرکت درمی آیند به حداقل ممکن تقبل یابد و این عمل نیز بوسیله کلاچ عملی خواهد بود.
انواع کلاچ:
الف: کلاچ های اهرمی:
در این دسته از کلاچها برای عمل قطع و وصل از نیروی عضلانی کمک گرفته می شود. در این نوع کلاچها برای صرف نیروی کمتر گاهی از وسایل کمکی هیدرولیکی استفاده می شود. کلاچهای اهرمی به سه دسته اصطکاکی، یکطرفه و قلاب شونده تقسیم می شوند.
کلاچ های اصطکاکی:
1-کلاچ های یک طرفه با فنرهای مارپیچی
2- کلاچ های یک صفحه ای با فنر دیاگرامی( خورشیدی)
3- کلاچ های دو صفحه ای با هر دو نوع فنر
4- کلاچ های چندصفحه ای
ب: کلاچ های خودکار :
این گروه کلاچ هایی هستند که قطع و وصل ارتباط آنها بطور خودکار انجام می شود.
1- کلاچ های وزنه ای
2- کلاچ های هیدرودینامیکی
3- کلاچ هایی الکترومغناطیسی
4- کلاچ های ترکیبی که ترکیبی از چند نوع کلاچ های ذکر شده هستند.
1- کلاچ های اصطکاکی خشک یک صفحه ای:
این نوع کلاچ امروزه در اکثر اتومبیلها مورد استفاده قرار می گیرد. کلاچ یا کاسه کلاچ شامل.
1- صفحه کلاچ 2- صفحه فشاردهنده 3- انگشتی کلاچ 4- فنرهای مارپیچی می باشد.
صفحه کلاچ که عضو متحرک کلاچ را تشکیل می دهد روی سطح صاف و صیغلی فلایویل قرار می گیرد.( چرخ طیار یا فلایویل یک نوع صافی با فیلتر مکانیکی است که قدرت متغیر و نامنظم موتور را یکنواخت می نماید.)
چون در اینجا نیرو از طریق اصطکاک منتقل می شود، لذا بایستی صفحه کلاچ را تحت تأثیر نیروی فشاری قرار دهیم. برای این منظور صفحه کلاچ بوسیله صفحه فشاردهنده و از طریق چند فنر مارپیچی به صفحه چرخ لنگر( فلایویل) فشرده می شود، برای کسب اصطکاک زیادتر دو طرف صفحه کلاچ را با لنت مخصوصی می پوشانند. مجموعه کلاچ بوسیله چندین پیچ به فلایویل محکم می شود. در حالت عادی که از پدال کلاچ استفاده نمی شود صفحه کلاچ به فلایویل فشرده شده و گشتاور حاصل از موتور را منتقل می نماید.
1- فلانویل
2- پدال کلاچ
3- صفحه کلاچ
4- دیسک
5- ذغال کلاچ
6- فنر دیسک
7- پوسته کلاچ
8- سه شاخه کلاچ
9- شفت کلاچ
نیروی گردشی موتور از طریق شفت کلاچ به قسمتهای بعدی خط نیرو می رسد. این محور در قسمت جلو روی بوش یا بلبرینگ انتهای میل لنگ قرار می گیرد.
محور کلاچ( شفت ورودی گیربکس) دارای شیارهائی در قسمت طولی می باشد، که حرکت طولی صفحه کلاچ را به سمت جلو و عقب میسر می سازد. ولی از حرکت دورانی آن نسبت به محور جلوگیری می کند. هنگامیکه نیرویی به پدال کلاچ وارد می شود حرکت وارد به پدال از طریق یک سری اهرم بندی به دو شاخه کلاچ منتقل می شود. چون بلبرینگ یا ذغال کلاچ متصل به دوشاخه می باشند پس نیروی وارده به دوشاخه کلاچ به ذغال یا بلبرینگ منتقل و از آنجا نیرویی به اهرمهای آزادکننده( انگشتی) که به صفحه فشاردهنده مربوط است منتقل شده و آن را به عقب می کشد. در نتیجه فشار فنرها خنثی شده و صفحه کلاچ از زیر فشار صفحه فشاردهنده رها شده و به این ترتیب اتصال بین دو موتور و جعبه دنده قطع می گردد.
صفحه کلاچ
یک صفحه فولادی است که در وسط آن محفظه ای دایره شکل بنام( توپی صفحه کلاچ) قرار دارد که تعدادی شیار یا خار در آن تعبیه شده است.
این خارها با شفت ورودی گیربکس بنحوی در گیر شده که صفحه کلاچ می تواند روی شفت حرکت طولی داشته باشد، ولی نمی تواند روی آن حرکت دورانی کند. محل نصب لنت ها به دو صورت ساخته می شود: 1- صفحه بریده بریده و یکی به راست و دیگری به چپ متمایل گردیده، 2- صفحه مسطحی که روی آن فنر موج دار پرچ می شود. در هر دو طرف صفحه فولادی کلاچ لنت قرار گرفته است. این لنت ها توسط میخ پرچ که از سطح مالشی پائین تر قرار می گیرند به صفحه کلاچ متصل می شوند.
هر یک از لنت های کلاچ مستقیماً به صفحه فولادی پرچ می شوند. صفحه فولادی که لنت های کلاچ را حمل می نماید توسط فنرهائی به قسمت مرکزی متصل می شود. فنرها طوری سوار شده اند که وقتی گشتاوری به صفحه کلاچ وارد شود فنرها جمع می شوند و هر گونه ضربه ای را پیش از چرخیدن قسمت مرکزی مستهلک می نماید. این فنرها را فنرهای ضربه گیر یا( پیچش گیر) نامند. هدف از قراردادن آنها این است که در گیر شدن کلاچ را نرم سازد. جنس لنت کلاچ معمولاً از آسبست (Asbest) پر شده می باشد که به کمک الیاف فلزی بافته و محکم شده است. آسبست یک ماده معدنی است که نقطه ذوب آن حدود درجه سانتیگراد است. ولی در حرارت حدود درجه سانتیگراد خواص مطلوب خود را که برای ایجاد اصطکاک لازم است را از دست می دهند و بکسواد می کند.
برای اینکه سطوح لنت بیش از حد مجاز فشرده نشوند نیروی وارد بر هر سانتیمتر مربع از این لنت ها نباید پیش از 1تا 2 کیلوگرم نیرو باشد. به همین دلیل سطوح اصطکاک باید بگونه ای طرح و محاسبه شوند که انطباق کامل با این نیرو داشته باشد.
آزمایش تاب دیدگی صفحه کلاچ:
صفحه فشاردهنده:
صفحه فشاردهنده صفحه فولادی است که صفحه کلاچ را به فلایویل فشار می دهد این حلقه فولادی توسط فنرهائی که در داخل پوسته کلاچ ا دارند در مقابل صفحه کلاچ نگهداشته می شود.
بیشتر کلاچ ها در مجموعه صفحه فشاردهنده دارای فنرهای مارپیچی هستند . پوسته کلاچ جزئ از مجموعه صفحه فشاردهنده محسوب می گردد. این پوسته صفحه فشاردهنده را در محل مناسب خود روی فلایویل نگه می دارد. تمام قطعات کلاچ سوار شدند. صفحه فشاردهنده در داخل پوسته کلاچ طوری قرار می گیرند که فنرها به پوسته فشار وارد می سازند. سپس پوسته به فلایویل بسته می شود. صفحه کلاچ هم در داخل پوسته قرار داشته و بوسیله صفحه فشاردهنده و فنرهایش به فلایویل می چسبد.
مکانیزم آزادکننده صفحه فشاردهنده :
صفحه کلاچ بوسیله یک صفحه فشاردهنده و با کمک چند فنر مارپیچی به فلایول فشرده می شود.
این صفحه فشاردهنده که به دیسک کلاچ معروف است مجموعاً با فنرها در یک پوسته قرا ردارند و به کمک چند پیچ به فلایویل محکم می شوند. صفحه فشاردهنده به کمک میله های کوچک که به شاخه وصل است می توادن برعکس جهت اثر نیروی فنر به عقب کشیده شود و در این حال فشار از روی صفحه برداشته می شود و از ارتباط بین فلایویل و صفحه کلاچ که روی هزار خار قابل حرکت است قطع می گردد و در نتیجه حرکت نمی تواند از موتور به شفت گیربکس منتقل شود. شاخکهای کلاچ از طریق ذغال با بلبرینگ کلاچ به اهرمهای کلاچ متصل هستند و بلبرینگ می تواند حرکت پدال کلاچ را از طریق دو شاخه کلاچ به شاخکها منتقل نماید.
کلاچ های خورشیدی( دیافراگمی):
در این نوع کلاچ ها از یک صفحه دیافراگم مانند فنری استفاده می شود که قسمت خارجی آن کمی گنبد شکل ساخته شده و برای اینکه خاصیت ارتجاعی آن زیادتر گرددد بوسیله شکافها به قطعه هائی تقسیم شده است. انی دیافراگم هم کار فنرهای مارپیچی و انگشتی ها را انجام می دهد. یعنی هم در درگیری کلاچ دخالت دارد و هم در آزادکردن آن این دیافراگم در قسمت محیط خارجی بین دو حلقه محکم بسته شده است و هنگام کلاچ کردن می تواند حول همین تکیه گاه انعطاف پیدا نماید.
عمل کلاچ به کمک پمپ کلاچ :
در اکثر اتومبیلها بخاطر راحتی راننده و اینکه عمل کلاچ گرفتن بدون صرف نیروی زیاد به نرمی صورت گیرد از دو پمپ هیدرولیکی استفاده می شود.
دستگاه هیدرولیکی راه انداز کلاچ
1- پمپ دهنده( پمپ زیرپا)
ساختمان پمپ دهنده کلاچ کاملاً شبیه پمپ اصلی ترمز می باشد با این تفاوت که اکثراً پمپ کلاچ فاقد سوپاپ اصلی پمپ است. وظایف مجرای اصلی و سوراخ توازن را در پمپ کلاچ سوپاپ مخصوص انجام می دهد. حرکت پیستون این پمپ باید از دو جهت کاملاً محدود شود. از جهتی هنگام فشاردادن پدال کلاچ این پیستون نباید باعث فشردن شاخکهای کلاچ پیش از حد لازم شود و از جهتی دیگر پس از رهاکردن پدال کلاچ باید بین میله فشاردهنده پیستون و خود پیستوو فقط حدود
( 5/0) میلیمتر فاصله موجود باشد.
2- پمپ گیرنده(پمپ پائین)
این پمپ نیروی تولیدشده در پمپ دهنده را به دو شاخه کلاچ منتقل می کند.این پمپ کاملاً شبیه یک سیلندر ترمز چرخ( یکطرفه) می باشد. در ضمن باید یادآوری گردد که این کلاچها بوسیله عمل هیدرولیکی روغن عمل می کند و با کلاچهای هیدرولیکی یکی نیستند.
کلاچهای چندصفحه ای:
برای انتقال توان بیشترمجبوریم از صفحه کلاچ بزرگتری استفاده کنیم ولی اگر اندازه های طرح شد موتور اجازه استفاده از کلاچ های بزرگتر را ندهد از کلاچ های دو صفحه ای یا چندصفحه ای استفاده می کنیم. این نوع کلاچ های از نظر ساختمان نظیر کلاچ های یک دیسکی هستند.
با ابین تفاوت که در اینجا به بدنه محور محرک و همچنین به گلویی متحرک، دیسکهای زیادی بسته می شوند.از طرف دیگر دیسکهای بدون پوشش بوده، از فولادهای سخت کاری شده ساخته می شوند. در این صورت سطوحی که با همه اصطکاک دارند هر دو از فولاد می باشند. این کلاچ ها به کلاچ های سینوسی نیز مشهورند و بین دیسکها ورقهای فنری خیلی نازک بکار برده می شوند. این فنرها باعث می شوند تا کلاچ تدریجاً و براحتی قطع و وصل شود. فنرها در موقع برقراری ارتباط باعث می شوند تا کلاچ در سطوح تماس خود دارای فشار زیادی گردیده و سبب افزایش تدریجی گشتاور اصطکاکی گردد.
در کلاچ هایی که سطوح تماس آنها از فولاد- فولاد معمولی ساخته شده اند روغن موجود بین دیسکها باعث چسبیدن آن دو به یکدیگر می شود. هر موقع نیروی فشاری را برداریم صفحات براحتی از هم جدا نمی شوند. به همین دلیل وجود فنرها در لابلای صفحات سبب می شود که دیسکها براحتی از هم جدا شوند.
مکانیزم کار این کلاچ ها بدین ترتیب است که دندانه های داخل صفحات سینوسی با شیارهی محیطی گلویی، در گیر می شوند و دندانه های محیط خارجی صفحات مسطح و سنگ زده شده با شیارهای داخلی قسمت خارجی کلاچ، در گیر می گردند. عمل وصل بوسیله لغزش غلاف به سمت چپ، انجام می گیرد. اهرم زوایه ای موجب لغزش محوری صفحات فولادی گشته، آنها را به همدیگر می فشاردو موجب انتقال حرکت می شود.
این نوع کلاچ ها در وسایل نقلیه سنگین و بخصوص در ترا کتورها و موتور سیکلت ها بکار رفته است. مثلاً در کوکومبیل از کلاچ دو صفحه ای ولامبر تا کلاچ چهار صفحه ای یا روغنی است.
کلاچ اصطکاکی مخروطی:
کلاچ های مخروطی در مجموعه های چرخ دنده ای که درگیری ثابت دارند بکار می روند تا سرعت چرخ دنده را بالا برده و آنرا با شفت مربوط به خودش درگیر کند. این کلاچ ها را همزمان کننده یا سنکرونیزه کننده نیز می نامند. زیرا وظیفه این دستگاهها این است که قطعات متحرک را به یک سرعت برسانند. و بعبارت دیگر آنها را همزمان کنند.
سنکرونیزه کننده غالباً از برنج یا فلز نرم و قابل انعطاف مشابه دیگر ساخته می شوند.این کلاچ در بیشتر موارد دوعمل انجام می دهند و به همین جهت است که دارای دو سطح مخروطی می باشند. یکی مخروط داخلی و دیگری مخروط خارجی که در یک زمان با دو قسمت متحرک درگیر می شوند. یکی از سطوح سنکرونیزه کننده در داخل پوسته کلاچ می نشیند در حالیکه سطح دیگر روی سطح مخروطی مربوط به دنده ای که با آن در گیر می شود سوار می شود. موقعی که پوسته به طرف دنده حرکت داده می شود قطعه برنجی
سنکرونیزه کننده بین پوسته و دنده فشرده می شود. اصطکاک کلاچ باعث می شود که پوسته و دنده با یک سرعت بچرخند. هر لحظه ای که لغزش متوقف می گردد. دنده های سنکرونیزه کننده در داخل دو قطعه دیگر جا می گیرد و بدین طریق به پوسته اجازه می دهد به دنده نزدیک شده از راه دندانه هائیکه برای این منظور روی دنده اصلی که درگیری ثابت
دارد تعبیه شده با آن درگیر شود. نظر به اینکه پوسته با شفت می چرخد چرخ دنده هم توسط پوسته با شفت درگیر می شود. با لغزیدن چرخ دنده و پوسته روی کلاچ اصطکاکی پدید آمده و کلاچ در حال عمل کردن خواهد بود. هدف از این کار این است که سرعت یکی را تا اندازه دیگری بالا ببرند بطوریکه دندانه ها بتوانند بدون تصادم و فشاردادن به یکدیگر با هم درگیر شوند.
