همه چیز در مورد سیستم انتقال قدرت

[EN-EZEL 13,039]

کلاچ

کلاچ اصطکاکی

 

کلاچ دستگاهی است که نیروی موتور را از گیربکس قطع یا وصل می کند یا به عبارت ساده تر عمل کلاچ برای تعویض دنده های گیربکس است این عمل به وسیله پدال که زیر پای چپ راننده قرار دارد انجام می شود به این ترتیب که با فشار به پدال کلاچ صفحه فلایویل جدا می شود و نیرو به گیربکس (جعبه دنده) نمی رسد و در نتیجه چرخ های وسیله نقلیه ازاد می شود بر عکس بارها کردن کلاچ صفحه کلاچ به فلایویل می چسبد ونیروی موتور تابع سرعت و قدرت دنده گیربکس می شود قطعات کلاچ عبارتند از صفحه کلاچ و دو شاخه کلاچ و صفحه فلایویل و بلبرینگ کلاچ و اهرم و شاخک ها

 

صفحه دهنده و دیسک کلاچ که از یک کاسه مانند از نوع چدن تشکیل شده است

همانطور که گفته شد کلاچ وسیله ای را برای جدا کردن دستگاه مولد نیرو و از سایر قسمت های استفاده از نیرو تامین می کند کلاچ انواع مختلفی دارد : یک صفحه ای و دو صفحه ای و روغنی و خشک و کلاچ های اتوماتیک قطع کردن نیرو به علل نیرو زیر لازم است

1- گشتاور حاصل از پیستون یک موتور جرقه ای در سرعت خیلی کم صفر بوده و با زیاد شدن سرعت موتور زیاد می شود تا به حد متوسطی می رسد بنابراین برای وارد کردن گشتاور کافی به قسمت های به حرکت دراورنده خودرو (چرخ ها) در لحظه شروع به حرکت لازم است موتور قبل از انتقال نیروی خود به قسمت مورد استفاده قرار دهنده نیرو با سرعت کم و بدون بار حرکت کند

2- تعویض دنده ها تقریبا برای یک راننده در هنگام ارتباط موتور با دستگاه انتقال نیرو و غیره ممکن است کلاچ باعث قطع شدن انتقال نیرو از موتور به قسمت های حرکت کننده شده و در نتیجه عوض کردن دنده اسان می شود

3- در هنگام راه اندازی موتور بهتر است که گشتاور اینرسی قسمت های دوار را که راه انداز را به در می اورد به حداقل رساند این عمل با قطع کردن قسمت های مورد استفاده قرار دهنده نیرو از میل لنگ به وسیله کلاچ عملی می شود

 

صفحه کلاچ

 

این وسیله سبب به حرکت درامدن سایر قسمت های کلاچ می باشد صفحه کلاچ شامل رویه هایاصطکاکی (لنت های صفحه کلاچ ) است که به یک صفحه فولادی پرچ شده اند صفحه فولادی حرکت دورانی را توسط فنرهای پیچشی به صفحه داخلی منتقل می کند صفحه داخلی با محور خروجی ازموتور که محور ابتدایی دستگاه انتقال حرکت است درگیر است رویه های اصطکاکی بین دو عضو محرک یعنی چرخ طیار و صفحه فشار در اثر نیروی وارد از فنرهای بین روپوش و صفحه فشار کاملا تحت فشار قرار می گیرد

 

ازاد شدن کلاچ

 

برای ازاد کردن کلاچ (جدا کردن دستگاه مولد نیرو از دستگاه انتقال نیرو) کاسه ساچمه ازاد کننده (بلبرینگ کلاچ) به وسیله زائده ای که ان را به پدال کلاچ مربوط می کند به طرف چپ رانده می شود حرکت کاسه ساچمه ازاد کننده باعث می شود که اهرم ازاد کننده مانع از فشار دادن صفحه فشار شده و فنرها را تحت فشار قرار دهد رویه های اصطکاکی کلاچ (لنت های صفحه کلاچ) دیگر بین چرخطیار و صفحه فشار دهنده تحت فشار قرار نمی گیرد عضو به حرکت درایند یعنی صفحه کلاچ ازاد خواهد بود که مستقل از اجزای متحرک یعنی چرخ طیار و صفحه فشار می چرخد

 

درگیر شدن کلاچ

 

به منظور درگیر کردن کلاچ (مربوط کردن دستگاه مولد نیرو به دستگاه انتقال نیرو) نیروی وارد به پدال کلاچ حذف می شود فنرهای صفحه فشار در این موقع سبب فشردن صفحه فشار به رویه های صفحه کلاچ می شوند بنابراین عضو به حرکت درایند بین دو عضو متحرک تحت فشار قرار می گیرد و گشتاور حاصل از موتور به طور مساوی بین چرخ طیار و صفحه فشار تقسیم می شود و بر اثر نیروی اصطکاکی مماسی بین اعضای متحرک و عضو به حرکت درایند به دستگاه انتقال نیرو منتقل می شود پمپ کلاچ برای سهولت کار کلاچ تعبیه شده و دو نوع می باشد یکی پمپ بالا و دیگری پمپ پایین

 

حذف ارتعاش میل لنگ

 

به علت فاصله زمانی موجود بین ضربات قدرت منطقه میل لنگ گاهی در میل لنگ ارتعاش های پیچشی شدید به وجود می اید اگر این ارتعاش ها به بدنه منتقل کننده نیرو منتقل شود صدایشدیدی تولید شده و دنده نیز به زودی سائیده می شود برای جلوگیری از این وضع بعضی انواع طرح های حذف کننده ارتعاش لازم است کلاچ بهترین جای تعبیه این طرح هاست این طرح معمولا شامل فنرهای لوله های و واشرهای اصطکاکی تعبیه شده و در صفحه کلاچ می باشد بنابراین در هنگامی که میل لنگ به طور پیچشی ارتعاش دارد حرکت نسبی بین رویه های اصطکاکی و تیغه محوری به وسیله فنرهای لوله ای امکان پذیر است و نیروی ارتعاشی به وسیله واشر اصطکاکی حذف می شود

 

معایب سیستم کلاچ

 

1- لرزش اتومبیل هنگام رها کردن کلاچ

به علت خسته شدن و از فنریت افتادن توپی صفحه کلاچ نیروی وارد به صفحه کلاچ خنثی شده و درنتیجه هنگام حرکت اتومبیل دچار لرزش می شود معیوب بودن فنرهای صفحه فشار دهنده دیسک هم همین عیب را دارد برای رفع این عیب باید صفحه کلاچ به طور کامل تعویض شود

 

2- بکسواد کلاچ

 

به علت تمام شدن لنت صفحه کلاچ یا چرب شدن لنت کلاچ بکسواد کرده و در نتیجه نیروی موتوربه یکدیگر به طور کامل منتقل نمی شود برای رفع عیب باید اقدام به تعویض لنت و رفع چربی روی لنت کرد

نکته : عواملی که باعث چرب شدن لنت می شود معیوب شدن کاسه نمد جلو گیربکس و انتهای میل لنگ است

 

 

منبع : اولین دایره المعارف اتومبیل در ایران جلد3(حسین منوچهر پارسا)

[EN-EZEL 13,039]

انواع کلاچ خودرو 1

کلاچ وسيله ايست براي انتقال حرکت چرخشي از يک شفت به شفت ديگر. کلاچ در واقع يک وسيله قطع کردن و يا وصل کردن است که در سيستم‌هاي انتقال نيرو بکار مي‌رود. اصولاً در سيستم‌هاي انتقال نيرو، توان و نيروي توليد شده در موتور براي استفاده به شکلي ديگر و يا استفاده در جايي ديگر نياز به جابجايي و انتقال دارد. حال براي آنکه بتوان بر روي اين انتقال نيرو کنترلي را اعمال کرد. ساده‌ترين راه استفاده از يک کلاچ است تا هر زمان که نياز به توقف انتقال نيرو باشد، اين عمل انجام پذيرد.

کلاچ يک اتصال اصطکاکي ميان موتور اتومبيل به عنوان منبع توليد توان و جعبه دنده اتومبيل برقرار مي‌کند. در حالي که کلاچ اتومبيل درگير است توان از موتور به جعبه دنده و از آنجا به چرخها انتقال مي‌يابد. ليکن گاهي لازم مي‌شود که دنده مورد استفاده در جعبه دنده ماشين بر حسب شرايط جاده و سرعت حرکت ماشين تغيير کند. براي آنکه بتوان اين تغيير را به راحتي انجام داد، ابتدا لازم است که توان را از چرخ دنده‌هاي موجود در جعبه دنده قطع کرد. براي قطع کردن اين ارتباط تواني ميان جعبه دنده و موتور از کلاچ استفاده مي‌شود. اين کار براي راننده اتومبيل مي‌تواند به‌راحتي فشاردادن يک پدال به کمک پاي خويش باشد. ليکن فشار دادن اين پدال پايي باعث فاصله گرفتن محور جعبه دنده از صفحه در حال چرخش موتور (فلايويل) خواهد شد. بوجود آمدن فاصله، معادل است با قطع ارتباط و انتقال توان. در اين حالت راننده براي مدت کوتاهي پدال کلاچ را نگه مي‌دارد و در حالي که جعبه دنده تحت هيچ نيروي خاصي قرار ندارد دنده مناسب را انتخاب کرده و جعبه دنده را در آن دنده مطلوب قرار مي‌دهد و سپس پدال کلاچ را رها مي‌کند. در اين حالت انتقال توان از موتور به جعبه دنده دوباره از سر گرفته خواهد شد.

◄ويژگيهاي لحاظ شده در طراحي بهينه کلاچ:

جهت طراحي بهينه کلاچ بايد موارد گوناگوني را در نظر گرفت که در زير به آنها اشاره مي کنيم:

- انتقال ماکزيمم گشتاور : طراحي کلاچ بايد بگونه اي باشد که بتواند 125 تا 150 درصد ماکزيمم گشتاور توليدي موتور را منتقل کند.

- درگيري و خلاصي تدريجي : کلاچ و سيستمهاي عملگر آن بايد بگونه اي طراحي شوند که حين خلاصي و درگيري صفحات کمترين تکان را به خودرو منتقل کند.

- پخش سريع حرارت توليد شده : حين درگيري کلاچ بعلت وجود لغزش در ابتداي امر، گرماي زيادي توليد مي شود که بايد به طرقي دفع شود.

- بالانس ديناميکي : چون کلاچ عضو دوار متحرک است، بنابراين در سرعتهاي زياد جهت جلوگيري از بوجود آمدن نيروهاي جانبي بايد از لحاظ ديناميکي بالانس باشد.

- استهلاک نوسانات : طراحي کلاچ بايد به گونه اي باشد که سبب از بين رفتن نوسانات انتقالي از موتور به سيستم انتقال قدرت و نوسانات انتقالي از چرخها به موتور شود.

- ابعاد کلاچ : از لحاظ ابعادي، کلاچ بايد کمترين فضاي ممکن را اشغال کند.

- اينرسي : قطعات متحرک کلاچ بايد کمترين اينرسي ممکن را داشته باشند.

- سادگي در تعويض و تعمير : تعويض قطعات و تعمير آنها بايد به سادگي صورت گيرد.

- سهولت در عملکرد کلاچ نزد راننده : عمل کلاچ گيري و تعويض دنده نبايد براي راننده حالت خسته کننده و طاقت فرسايي داشته باشد.

 

◄انواع کلاچ:

بدون لغزش : اين نوع کلاچها دو حالت دارند؛ حالت خلاصي و حالتي که کلاچ کاملاً درگير است. بنابراين در اين حالت لغزش يا سايش در کلاچ به هيچ عنوان مشاهده نمي شود. (شکل1-1)

يکطرفه : اين کلاچها در گردش از يک طرف همانند کلاچ بدون لغزش عمل مي کند، اما اگر چرخش در جهت مخالف صورت گيرد دو صفحه کاملاً روي هم سر مي خورند و هيچگونه انتقال نيرويي صورت نمي گيرد؛ بنابراين در اين کلاچها گشتاور تنها از يک طرف منتقل مي شود(شکل1-1)

 

شکل1-1 (الف) کلاچ بدون لغزش (ب) کلاچ يکطرفه

اصطکاکي : اساس عملکرد اين کلاچها درگيري دو صفحه داراي ضريب اصطکاک نسبتاً بالاييست که اين درگيري سبب انتقال نيرو از يکي از صفحات به صفحه ديگر مي شود. انواع مورد استفاده اين نوع کلاچها شامل ديسکي، مخروطي، صفحه اي و تسمه اي مي باشد.

هيدروليک : در اين نوع کلاچها نيرو از يکي از صفحات به سيال و سپس از سيال به صفحه متحرک مورد نظر منتقل مي شود.

 

از ميان انوا کلاچهاي فق تنه دو نوع آخر در خودروهاي امروزي مورد استفاده قرار مي گيرد .

 

◄کلاچ اصطکاکي:

اين نوع کلاچها به پنج نوع عمده زير تقسيم مي شوند :

- کلاچ مخروطي

- کلاچ تک صفحه اي

- کلاچ چند صفحه اي

- کلاچ نيمه گريز از مرکز

- کلاچ گريز از مرکز

 

◄کلاچ مخروطي (Con Clutch) :

در اين کلاچها همانگونه که از اسم آن پيداست سطوح اصطکاکي به شکل مخروطي هستند. هنگامي که کلاچ در گير مي شود، گشتاور از طريق فلايويل که سطح داخلي آن به شکل مخروطي است به سطح مخروطي ديگري که درون فلايويل جاي مي گيرد منتقل مي شود. (شکل1-2) براي خلاص کردن کلاچ نيز سطح مخروط خارجي کمي از درون فلايويل بيرون کشيده مي شود تا تماس دو سطح قطع شود.

 

شکل1-2 کلاچ مخروطي

مزايا : براي فشار يکسان وارده بر پدال، نيروي اعمالي برروي سطوح اصطکاکي در اين حالت بزرگتر از نيروي محوري اعمال شده نسبت به کلاچ صفحه اي است.

معايب : اگر زاويه مخروط کوچکتر از حدود 20 درجه انتخاب شود، ممکن است حالت خود قفلي پيش بيايد و جدا کردن دو سطحي که با هم در حالت چرخش هستند مشکل شود.

 

◄کلاچ تک صفحه اي (Single Plate Clutch) :

در اين نوع کلاچ، صفحه اصطکاکي بين فلايويل و صفحه فشارنده نگهداشته مي شود و نيروي اعمالي توسط صفحه فشارنده سطوح را به هم مي چسباند. اين نيروي اعمالي از طريق يک پدال که بوسيله پاي راننده فشرده مي شود بوجود مي آيد. (شکل1-3) اين نيرو سبب فشرده شدن انگشتي متصل به صفحه فشارنده مي شود و بدين ترتيب نيرو از پاي راننده به صفحه اصطکاکي منتقل مي شود. (شکل1-4)

شکل1-3 کلاچ تک صفحه اي

مزايا : در اين نوع کلاچ تعويض دنده نسبت به کلاچ مخروطي آسانتر است، زيرا جابجايي پدال در اين حالت کمتر است و همچنين مانند کلاچ مخروطي مشکل قفل شدن در اين حالت وجود ندارد.

مايب : فنرها در اين نوع کلاچ نسبت به حالت مخروطي بايد سختي بيشتري داشته باشند و در نتيجه نيروي فشارنده بزرگتري مورد نياز است.

◄کلاچ تک صفحه اي با فنر ديافراگمي (Diaphragm Spring Clutch ):

اساس کار اين نوع کلاچها همانند کلاچ تک صفحه اي است با اين تفاوت که در اينجا بجاي فنرهاي پيچشي از فنر ديافراگمي استفاده مي شود؛ اين فنرها در حالت عادي به شکل مخروط ناقص هستند، اما هنگامي که فشرده مي شوند حالت تخت به خود مي گيرند. (شکل1-5)

 

شکل1-5 فنر ديافراگمي و نمونه اي از کلاچ ديافراگمي

مزايا : به علت ذخيره انرژي در امتداد شعاعي طرح نهايي اين کلاچ در امتداد محوري به مراتب کوچکتر و جمع و جورتر خواهد بود. فنر ديافراگمي در مقايسه با فنرهاي تخت کمتر تحت تاثير نيروي گريز از مرکز قرار مي گيرند، لذا براي استفاده در دورهاي بالاتر مناسب تر مي باشند. در اين طرح فنر ديافراگمي هم بعنوان فنر فشارنده و هم بعنوان قطعه ناخني عمل مي کند، لذا اين قطعات از سيستم حذف شده اند و باعث کاهش وزن کل و سر و صداي سيستم مي شوند. در مورد فنر مارپيچي رابطه نيرو و جابجايي فنر خطي است. لذا با سايش صفحات اصطکاکي، به نسبت مقدار نيروي فشارنده آنها نيز کاهش مي يابد. در حاليکه در مورد فنر ديافراگمي اين رابطه غير خطي بوده و مي توان آن را به نحوي طراحي نمود که حساسيت کمتري به سايش داشته باشد. (شکل1-6)

 

معايب: نيروي فنر نسبت فنرهاي پيچشي کمتر است، بنابراين فقط در ماشينهاي سبک مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

شکل1-6 منحني نيرو-جابجايي براي فنرهاي مارپيچي و ديافراگمي

عملکرد اين کلاچ همانند کلاچ تک صفحه اي است با اين تفاوت که در اينجا بجاي يک صفحه کلاچ، به تناسب گشتاور انتقالي مورد نظر از چندين صفحه اصطکاکي استفاده مي شود. (شکل1-7) اين امر باعث مي شود که کلاچ بتواند گشتاور بزرگتري را منتقل کند. بنبراين اين کلاچها بيشتر در خودروهاي سنگين يا خودروهاي مسابقه اي که به انتقال گشتاور بزرگتري نياز دارند، مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

 

شکل1-7 نمونه اي از کلاچ چند صفحه اي

◄کلاچ نيمه گريز از مرکز (Semi-Centrifugal Clutch ):

در اين نوع کلاچها، فنرها براي انتقال گشتاور در سرعتهاي معمولي طراحي مي شوند، در حاليکه در سرعتهاي بالاتر نيروي گريز از مرکز به انتقال گشتاور کمک مي کند. (شکل1-8) در اين کلاچها نيروي گريز از مرکز از طريق وزنه هايي بوجود مي آيد که همراه ساير اجزا دوار کلاچ مي گردند. (شکل1-9)

شکل1-8 نمودار نيروي وارده روی صفحه فشارنده در کلاچهای نيمه گريز از مرکز

 

شکل1-9 مدلي از کلاچ نيمه گريز از مرکز

 

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13,039]

انواع کلاچ خودرو 2

◄ کلاچ گريز از مرکز (Centrifugal Clutch ) :

در اين نوع از کلاچها بر خلاف کلاچهاي نيمه گريز از مرکز، تنها از نيروي گريز از مرکز براي اعمال فشار بر روي صفحات و درگير کردن کلاچ استفاده مي شود. از مزاياي اين نوع کلاچ اين است که به پدال کلاچ نيازي ندارد. کنترل کلاچ بصورت اتوماتيک و توسط دورموتور صورت مي گيرد. خودروهايي که از اين کلاچها استفاده مي کنند، توانايي متوقف شدن با دنده درگير را دارند، بدون اينکه خودرو خاموش شود. بنابراين در اين حالت به مهارت کمتري از جانب راننده نياز است.

نمونه اي از اين کلاچها را در شکل1-10 مشاهده مي کنيد. طرز کار اين سيستم بدينگونه است که هنگامي که سرعت خودرو افزايش مي يابد، وزنه A در اثر افزايش نيروي گريز از مرکزبالا مي رود، در نتيجه ميله رابط B سبب اعمال نيرويي به صفحه C مي شود. اين نيرو توسط فنر E به صفحه D منتقل مي شود. صفحه D شامل صفحه اصطکاکي است که توسط اعمال فشار با فلايويل F درگير مي شود. فنر G باعث عدم درگيري کلاچ در سرعتهاي پايين و حدود rpm 500 مي شود. زائده H مقدار نيروي گريز از مرکز را محدود مي کند چرا که وزنه A نهايتاً در اين نقطه متوقف مي شود. نيروي p متناسب با نيروي گريز از مرکز در هر سرعت خاص است. در حاليکه نيروي Q اعمال شده بوسيله فنر G در همه سرعتها ثابت مي باشد. نموداري از نيروي گريز از مرکز را در دورهاي مختلف موتور در شکل1-11 مي توان مشاهده کرد.

شکل1-10 اساس کارکلاچ گريز از مرکز

◄ صفحه کلاچ:

صفحه کلاچ شامل يک توپي، صفحه، فنرهاي صفحه کلاچ و فنرهاي لرزه گير صفحه مي باشد. لنتهاي صفحه کلاچ به فنرهاي صفحه کلاچ اتصال دارند. وقتي کلاچ درگير مي شود، فنرهاي صفحه کلاچ اندکي جمع مي شوند و ضربه ناشي از درگيري را جذب مي کنند

فنرهاي لرزه گير صفحه يا فنرهاي پيچشي فنرهاي لول کلفتي هستند که روي دايره اي در پيرامون توپي نصب مي شوند. توپي از طريق اين فنرها به حرکت در مي آيد. اين فنرها به کاهش ارتعاشات پيچشي، که ناشي از ضربه هاي توان موتور است کمک مي کند؛ در نتيجه توان بصورت يکنواخت و نرم به جعبه دنده منتقل مي شود. در دو طرف لنتهاي صفحه کلاچ شيارهايي ديده مي شود.در هنگام خلاص شدن کلاچ اين شيارها مانع چسبيدن لنت به چرخ لنگر يا صفحه فشارنده مي شوند. به سبب وجود اين شيارها، ايجاد خلاء بين لنت و چرخ لنگريا صفحه فشارنده و در نتيجه چسبيدن لنت غيرممکن خواهد بود. اين شيارها به خنک کردن لنت نيز کمک مي کنند. (شکل1-12)

شکل1-12 نمونه کامل و باز شده صفحه کلاچ

در نسل اوليه کلاچها جنس لنت را از چرم انتخاب مي کردند. پس از آن لنتهاي بسياري از صفحه کلاچها از پنبه و الياف آزبست (پنبه نسوز) که بهم بافته شده بودند، تشکيل مي شدند. در بعضي از صفحه کلاچها سيم مسي را در لنت مي بافند يا با فشار وارد آن مي کنند تا استحکام بيشتري پيدا کند. اما آزبست آلوده کننده محيط زيست و براي سلامتي زيان آور است. امروزه از مواد ديگري بجاي آنها استفاده مي کنند. Reybestosو Ferodo از بهترين جايگزينها هستند که بعلت ضريب انتقال بالاي حرارت استفاده زيادي از آنها مي شود. از ديگر جايگزينهاي ديگري که امروزه استقبال از آن براي استفاده در لنتهاي ترمز زياد آلياژهاي فلز و سراميک هستند که استحکام زيادي در برابر سايش دارند. واضح است که با توجه به جنس مواد بکار رفته در لنت صفحه کلاچ، ضريب اصطکاک صفحه نيز تغيير مي کند. در شکل1-13 نمونه اي از اين ضرايب را براي مواد گوناگون مشاهده مي کنيد.

 

Coefficient of friction

Material

27/0

37/0

4/0- 5/0

4/0- 35/0

Leather

Cork

Cotton Fabric

Asbestos – base materials

 

شکل1-13 ضريب اصطکاک مواد مختلف استفاده شونده در صفحه کلاچ

◄ کلاچ تر:

ساختار کلي اين کلاچها شبيه کلاچهاي خشک هستند، بجز اينکه در اينجا صفحات اصطکاکي هميشه توسط گردش روغن مرطوب است. اکثر اين نوع کلاچها در کاميونها و ماشينهاي سنگين استفاده مي شود. ساده ترين آن مدل پاششي است که شبيه کلاچ خشک مي باشد؛ بجز نوع ماده اصطکاکي بکار رفته در صفحه کلاچ و استفاده از نازلهايي که براي پاشش روغن از آنها استفاده مي شود. (شکل1-14) اين نوع از کلاچهاي تر فقط در کاميونهاي کوچک کاربرد دارند، جاييکه گشتاور مورد نياز را تنها از طريق يک صفحه مي توان منتقل نمود. در اين حالت به علت حضور روغن روي صفحات اصطکاکي ضريب اصطکاک کاهش مي يابد.

مزايا : روغن دائماً جريان دارد و انتقال حرارت سريعتر صورت مي گيرد. صفحه کلاچ مدت زمان لغزش بيشتري را مي تواند تحمل کند. کلاچ عمر بيشتري خواهد داشت و به تعمير و نگهداري کمتري نياز دارد. درگيري و خلاصي نرمتري خواهد داشت .

معايب : به علت ضريب اصطکاک کمتر در شرايط يکسان، ظرفيت انتقال گشتاور حدود %35 کاهش مي يابد. به همين دليل صفحه کلاچ اين کلاچها، کمي آج دار ساخته مي شود.

شکل1-14 کلاچ تر پاششي

◄عملگرهاي سيستم کلاچ:

عملگر کلاچ بايد به نحوه اي عمل کند که نيروي اندکي را که توسط پاي راننده به پدال وارد مي شود به نيروي بزرگتري تبديل نمايد تا بتواند سبب جابجايي صفحه فشارنده و در نتيجه صفحه کلاچ گردد. انواع مختلف اين عملگرهاي مورد استفاده در کلاچها شامل اهرم بندي مکانيکي، الکترومغناطيس، هيدروليک، الکترونيک و نيوماتيک (خلاء) مي باشند.

 

◄اهرم بندي مکانيکي:

در اين نوع از عملگرها بين پدال و انگشتيهاي محرک صفحه فشارنده يک اهرم بندي مکانيکي قرار مي گيرد که عامل انتقال نيرو از پاي راننده به صفحه کلاچ مي باشد. اين نوع ميله بنديها معمولاً نيروي وارده توسط راننده را 10-12 برابر مي کند. نيروي حاصل از کلاچ گيري بلافاصله پس از فشردن کلاچ توسط لنتها احساس نمي شوند، زيرا در آنها حدود 25 ميليمتر خلاصي در نظر گرفته مي شود. (شکل1-15)

در بسياري از خودروها که از سيستمهاي مکانيکي بعنوان عملگر استفاده مي کنند، بجاي سيستم ميله بندي اهرمي از سيم استفاده مي کنند. (شکل1-16) از نظر سازندگان، استفاده از ميله بندي سيمي راحت تر از استفاده از ميله بندي اهرمي است. اکثر ميله بنديهاي سيمي بايد بوسيله دست تنظيم شود، اما ميله بندي سيمي خود تنظيم نيز وجود دارد که در اين نوع به تنظيم مرتب کلاچ نيازي نيست.

شکل1-15 اهرم بندي مکانيکي بعنوان عملگر کلاچ

شکل1-16 عملگر سيمی کلاچ

◄ عملگر الکترومغناطيسي:

اين نوع عملگرها در برخي از اتومبيلها مورد استفاده قرار گرفته است. نمايي از اين نوع عملگر را در شکل 1-17 ملاحظه مي کنيد. A چرخ لنگر و B سيم پيچي است که درون چرخ لنگر قرار گرفته است. C صفحه کلاچ و D صفحه فشارنده است. سيم پيچ B نيز بوسيله جريان باتري تغذيه مي شود. وقتي که سيم پيچ تغذيه مي شود، صفحه فشارنده را به طرف خود جذب مي کند و بدين ترتيب کلاچ درگير مي شود. عمل خلاصي کلاچ جهت تعويض دنده نيز توسط سوييچي که در کنار دسته دنده جاي دارد، صورت مي گيرد؛ بدين ترتيب که راننده با قطع آن مي تواند جريان ورودي به سيم پيچ را قطع و صفحه کلاچ را از فلايويل جدا کند تا عمل تعويض دنده صورت پذيرد.

شکل1-17 کلاچ با عملگر مغناطيسي

اين نوع عملگرها از لحاظ مکانيزمي به مراتب سيستم ساده تري دارند. براي راننده نيز استفاده از آن بسيار ساده تر است چرا که ديگر به پدال نيازي ندارد. يکي ديگر از مهمترين مزاياي اين نوع از عملگرها استفاده از آنها در اتومبيلهايي است که فاصله کابين راننده از کلاچ زياد است. از مهمترين معايب آنها نيز مشکل توليد حرارت زياد در سيم پيچ است که در نتيجه انتقال چنين حجمي از حرارت مشکل خواهد بود. از طرفي علاوه بر هزينه سيم پيچ، بعلت نوع خاص اين نوع کلاچها بايد تغييراتي روي فلايويل آنها ايجاد شود که خود مستلزم هزينه بالاتري مي شود.

 

◄عملگر هيدروليکي:

اين نوع از عملگرها هنگامي بکار مي روند که کلاچ در جايي نصب شده باشد که رساندن ميله يا سيم به آن دشوار باشد و يا هنگاميکه استفاده از عملگرهاي مکانيکي نتواند نيروي لازم براي جابجايي صفحه کلاچ را فراهم آورد مانند سيستم کلاچ اتومبيلهاي پرقدرت. زيرا در اين حالت فنرهاي مجموعه صفحه فشارنده بسيار قوي هستند و فشار دادن پدال کلاچ مستلزم وارد آوردن نيروي زياد است

شکل1-18 عملگر هيدروليکي مورد استفاده در کلاچ

در اين نوع عملگر هنگاميکه راننده پدال را فشار مي دهد، در نتيجه اين کار پمپ هيدروليک مخصوصي که پشت پدال قرار دارد عمل مي کند و در نتيجه سيال تحت فشار از اين پمپ و از طريق يک لوله وارد پمپي که پشت صفحه فشارنده قرار دارد مي شود. اين پمپ فشار هيدروليکي را به حرکت مکانيکي تبديل مي کند. (شکل1-18) اين سيستم را مي توان بگونه اي طراحي نمود که با وارد شدن نيروي کمي به پدال کلاچ نيروي زيادي به صفحه فشارنده وارد شود، اين امر با استفاده از پيستون کوچکي در داخل پمپ پشت پدال و به نسبت استفاده از پيستون بزرگتر در پمپ دوم مي تواند صورت گيرد.

اين نوع کلاچها تلفات اصطکاکي پدالهاي مکانيکي را ندارند و براي استفاده در خودروهايي که فاصله زيادي بين کابين راننده و کلاچ دارند مناسب مي باشد. بزرگترين مزيت آن نيز همانطور که گفته شد امکان ايجاد نيروهاي بزرگتر مي باشد.

 

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13,039]

انواع کلاچ خودرو 3

◄عملگر الکترونيکي:

اين نوع عملگر در واقع عملگر هيدروليکي است که به شيوه الکترونيکي کنترل مي شود. اين نوع کلاچ به پدال نياز ندارد. حسگرها اطلاعات لازم درباره دريچه گاز ، موتور ، کلاچ و جعبه دنده را به يک مدول کنترل الکترونيکي مي فرستند. وقتي راننده دنده را جابجا مي کند، مدول کنترل الکترونيکي به دستکاه محرک هيدروليکي سيگنال مي فرستد. اين دستگاه فشار سيال را در سيلندر هيدروليکي کنترل مي کند تا کلاچ را درگير يا خلاص کند. کلاچ به سرعت خلاص مي شود و در حالت خلاص مي ماند تا راننده دسته دنده را رها کند. (شکل1-19)

کلاچ خودکار انواع ديگري هم دارد. همه اين کلاچها هنگامي خلاص مي شوندکه واحد کنترل سيگنال مقتضي را به يک کارانداز برقي، هيدروليکي، بادي يا خلاء بفرستد.

شکل1-19 طرح کلاچ الکترونيکي در خودرو

◄عملگر نيوماتيک ( خلاء(

در نوع از عملگرها قسمتي از خلاء موجود در منيفولد موتور براي عمل کلاچ در نظر گرفته مي شود. در اين سيستم همانطور که مشاهده مي شود يک منبع توسط يک شير يکطرفه به منيفولد ورودي متصل است و از طرفي ديگر توسط يک عملگر سلنوئيدي به يک سيلندر خلاء وصل مي شود. خود سلنوئيد نيز از طريق يک مدار الکتريکي و باتري تغذيه مي شود. سيلندر خلاء شامل يک پيستون است که از يکطرف در معرض فشار اتمسفر قرار دارد. اين پيستون توسط ميله اي رابط به کلاچ متصل است و جابجايي پيستون سبب عمل کردن کلاچ مي گردد. در حالت اختناق خلاء کافي در منيفولد ورودي موتور وجود دارد. وقتي شير اختناق بازتر مي شود، فشار منيفولد افزايش مي يابد اما اين افزايش فشار خود به افزايش فشار شير يکطرفه در حالت بسته بستگي دارد. بنابراين هميشه مقداري خلاء وجود دارد.

در حالتي که سوئيچ باز باشد، شير سلنوئيدي در پايين ترين حالت خود قرار مي گيرد که در اين حالت در هر دو طرف پيستون درون سيلندر، خلاء وجود دارد. هنگامي که راننده قصد تعويض دنده را داشته باشد، با فشردن عملگري در کابين خود در واقع سوئيچ اين مدار الکتريکي را مي بندد. بسته شدن سوئيچ سبب عمل کردن سلنوئيد و بالا آمدن شير سلنوئيدي مي شود و در واقع فضاي پشت پيستون در سيلندر خلاء به فضاي منبع متصل مي شود و در اين حالت چون فشار پشت پيستون يکسان نيست، پيستون جابجا شده و کلاچ از فلايويل جدا مي شود. (شکل1-20)

شکل1-20 شماتيکي از عملگر نيوماتيک کلاچ

◄کلاچ هيدروليک:

از کلاچهاي هيدروليک در گيربکسهاي اتوماتيک استفاده مي شود. يک گيربکس به تنهايي تمام اتوماتيک نيست. مگر اينکه شامل مکانيزمي باشد که بتواند بطور اتوماتيک ارتباط موتور و گير بکس را قطع و وصل کند. وسايلي که اين کار را انجام مي دهند کوپلينگ هاي هيدروليکي و مبدلهاي گشتاور هستند. که هر دو گشتاور موتور را به گير بکس منتقل مي کنند. اما مبدل گشتاور قادر به افزايش گشتاور موتور است در حالي که کوپلينگ هيدروليکي اين توانايي را ندارد.

 

◄کوپلينگ هيدروليک:

يک کوپلينگ هيدروليکي شامل يک پمپ (ايمپلر) و يک توربين با پره هاي داخلي است که روبروي هم قرار گرفته اند. پمپ بوسيله يک صفحه به فلايويل متصل است و توربين نيز به شافت ورودي گيربکس متصل مي شود. پمپ عضو محرک و توربين عضو متحرک است)شکل1-21(

پمپ و توربين هر دو در يک محفظه آب بندي شده قرار دارند. روغن بوسيله پمپ داخل گيربکس به داخل محفظه کوپلينگ ارسال مي شود. زماني که ايمپلر بوسيله موتور مي چرخد پره هايش روغن را گرفته و به سوي توربين پمپ مي کند. سيال در داخل کوپلينگ دو مسير را طي مي کند : جريان گردابي و جريان دوراني.

جريان دوراني سيال ، مسير دايره اي است که در نتيجه چرخش ايمپلر ايجاد مي شود. به عبارت ديگر سيال حول دايره اي که محور آن ميل لنگ و محور ورودي گير بکس است جريان مي يابد. از طرفي هنگامي ک سيال در مسير دايره اي حرکت مي کند، نيروي گريز از مرکز آن را به سوي کناره هاي ايمپلر پرتاب مي کند. بخاطر انحناء ايمپلر هنگامي که سيال به کناره هاي خروجي ايمپلر مي رسد به دور خود مي چرخد و به سوي توربين جاري مي شود. سپس سيال در يک مسير چرخشي ثانويه که با مسير جريان دوراني اوليه زاويه 90 در جه مي سازد جاري مي شود. جريان روغن در اين مسير را جريان گردابي مي نامند.

سيال در کوپلينگ هيدروليکي بطور همزمان هر دو مسير دوراني و گردابي را مي پيمايد. جريان دوراني که به وسيله ايمپلر ايجاد مي شود گشتاور چرخشي موتور را حمل مي کند. گشتاور بدون جريان گردابي که سيال را از ايمپلر تا توربين حرکت مي دهد نمي تواند به گير بکس منتقل شود.

نيروي چرخشي پره هاي ايمپلر به صورت ترکيبي از جريان هاي گردابي و چرخشي سيال بر روي پره هاي توربين اعمال مي شود. سيالي که ايمپلر در حال چرخش را ترک مي کند و به سوي توربين جاري مي شود هنگام خروج تنها داراي حرکت گردابي و يا دوراني نيست بلکه داراي ترکيبي از هر دو حرکت است.

شکل1-21 اجزا و عملکرد کوپلينگ هيدروليکي

مسير جريانهاي تر کيب شده يک نيروي برآيند توليد مي کند که از ايمپلر تحت زاويه خاصي به سوي توربين خارج مي شوند. هنگامي که نيروي سيال پرتاب شده به سوي توربين به قدر کافي باشد، توربين مي چرخد و شافت ورودي گيربکس را مي گرداند.

◄مبدل گشتاور:

مبدل گشتاورشامل سه عضو است که در داخل محفظه اي که بوسيله پمپ گيربکس پر از روغن مي شود قرار دارند. اين سه عضو عبارتند از :

- ايمپلر Impler

- توربينTurbine

- استاتور Stator

 

تعداد پره هاي پمپ و توربين برابر نيستند و براي جلوگيري از ايجاد ضربه و تشديد در چرخش آنها معمولاً دو سه پره با هم اختلاف دارند. (شکل1-23(

شکل1-23 اجزاي مختلف مبدل گشتاور

روغن هايي که بوسيله پمپ به مبدل ارسال مي شوند، به وسيله پره هاي ايمپلر جذب شده و از طريق جريان گردابي و دوراني مشابه کوپلينگ هيدروليکي به طرف توربين پرتاپ مي شوند. بزرگترين اختلاف بين جريان روغن درون مبدل درمقايسه با کوپلينگ اين است که در مبدل هنگام کم بودن سرعت افزايش گشتاور ايجاد مي شود. افزايش گشتاور هنگامي که روغن پره هاي توربين را ترک و به قسمت مقعر پره هاي استاتور برخورد مي کند ايجاد مي شود. اين پره ها مسير روغن خارج شده از توربين را اصلاح مي کنند. بنابراين روغن هاي در حال پمپ شدن از سوي ايمپلر را به تيغه بعدي توربين هدايت مي کنند. نيروي جريان وغن از استاتور، با شتاب دادن به جريان روغن در حال ارسال از ايمپلر مقدار گشتاور منتقل شده از ايمپلر به توربين را افزايش مي دهد. اين حالت مرحله افزايش گشتاور ناميده مي شود.

افزايش گشتاور زماني صورت مي گيرد که جريان گردابي يک چرخش کامل از ايمپلر به توربين و دوباره از طريق استاتور به ايمپلر انجام دهد. اين حالت بدين معني است که تورک کنورتور، گشتاور موتور را به تناسب نسبت سرعت بين ايمپلر و توربين افزايش مي دهد. در نسبت سرعت هاي پايين هنگامي که ايمپلر به سرعت، اما توربين به آرامي مي چرخد جريان گردابي شديد است، لذا افزايش گشتاور نيز زياد خواهد بود. به محض اينکه توربين سريعتر بچرخد و به سرعت ايمپلر برسد جريان دوراني افزايش مي يابد. که در اين صورت ، هم جريان گردابي و هم افزايش گشتاور کاهش مي يابد. هنگامي که نسبت سرعت به 90% برسد افزايش گشتاور کمترين مقدار است . هنگامي که نسبت سرعت ايمپلر و توربين به 90% برسد، جريان روغن در مبدل تقريباً دوراني مي شود و زاويه جريان روغن از توربين به استاتور به خط مستقيم نزديکتر مي گردد. در نتيجه جريان روغني که به قسمت محدب (پشت پره) استاتور برخورد مي کند بيشتر از قسمت مقعر است. هنگامي که سرعت جريان روغن افزايش يابد بطوريکه بتواند استاتور رادر جهت عقربه هاي ساعت بگرداند، ايمپلر، توربين و استاتور در يک جهت و تقريبا با يک سرعت مي چرخند. اين مرحله کوپلينگ مبدل ناميده مي شود.

از مزاياي مهم استفاده از مبدلهاي گشتاور نسبت به کلاچهاي معمولي اين است که انتقال گشتاور درخودروهاي شامل مبدلها به نرمي صورت مي گيرد و نياز به تنظيم خاصي ندارد. همچنين اين خودروها مي توانند با دنده درگير نيز متوقف شده و يا حرکت کنند، بنابراين در اين زمينه به مهارت خاصي از جانب راننده نياز ندارد. اما با اين حال در دورهاي بسيار پايين و در لغزش % 100 هم بعلت وجود لزجت ، هنوز مقداري گشتاور روي محور خروجي وجود دارد. شايد از بزرگترين معايب اين مبدلها اين است که در دنده هاي درگير نيز مقداري لغزش خواهيم داشت و همانند کلاچهاي اصطکاکي در هنگام درگيري مداوم راندمان 100% را نخواهيم داشت. راندمان يک کلاچ هيدروليک را اينگونه مي توان محاسبه نمود :

100× توان محور ورودي کلاچ / توان محور خروجي کلاچ = راندمان کلاچ هيدروليک

اخيراً براي جبران اين نقيصه از مبدل گشتاور اصطکاکي استفاده مي کنن. (شکل1-25) در اين نوع مبدلها از مزياي کلي مبدلها استفاده مي شود با اين تفاوت که جهت رفع لغزش در هنگام درگيري دائمي، سيستم کلاچ اصطکاکي که در کنار مبدل گشتاور قرار دارد مورد استفاده قرار مي گيرد، در واقع در اين حالت پمپ و توربين کلاً به يک جسم صلب تبديل شده و با هم شروع به چرخش مي کنند.

از ديگر مزاياي مبدلهاي گشتاور نسبت به کلاچهاي اصطکاکي اين است که تقريباً تمامي نوسانات سيستم انتقال قدرت يا موتور در اين نوع سيستم مستهلک مي شود و نيز بعلت عدم وجود سايش بر روي قطعات متحرک، نيازبه تعمير و نگهداري کمتري دارد.

 

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13,039]

گیربکس مکانیکی

گیربکس یکی از اعضای سیستم انتقال قدرت می باشد وظیفه گیربکس تبدیل دور و گشتاور بوده

گیربکس وظیفه دارد که گشتاور (قدرت) و دور موتور را تغییر داده و به دلخواه راننده و نیاز جاده و

خیابان دور را کم قدرت را زیاد یا بلعکس دور را زیاد و قدرت را کم کند در مواقعی نیاز می باشد که

از قدرت بیشتری جهت حرکت اتومبیل استفاده شود همین طور نیاز می شود که پس از حرکت

اتومبیل سرعت بیشتری داشته و به حرکت خود ادامه دهد امروزه به علل اقتصادی و ایمنی بیشتر

گیربکس های دنده ای را ترجیح می دهند در گیربکس های دنده ای هر زوج دنده فقط یک نسبت دور

و گردش را به وجود می اورد در نتیجه برای به دست اوردن نسبت تبدیل های مختلف باید از چندین

زوج دنده استفاده کرد

انواع گیربکس

گیربکس دو نوع است : گیربکس معمولی و گیربکس اتوماتیک . در بعضی از اتومبیل ها دسته دنده

بغل فرمان قرار دارد و در اکثر اتومبیل ها دسته دنده در سمت راست راننده روی گیربکس بسته

شده است که به ان دنده گیربکس گویند

 

انواع محور یا شفت در گیربکس (جعبه دنده)

1- شفت ورودی (شفت کلاچ) 2- شفت اصلی یا شفت دو 3- شفت دنده عقب

 

وظیفه دنده ها در گیربکس تغییر دور گشتاور وظیفه دنده ها می باشد

وظیفه دنده برنجی هماهنگ کننده دور بین دنده بوده و عمل تعویض دنده را تسریع می کند

وظیفه خار موشکی جلو برنده و نگه دارنده دنده برنجی می باشد

وظیفه مته ساچمه ماهک برای جلوگیری از بیرون زدن دنده هنگام حرکت اتومبیل و ثابت ماندن

دنده از مته و ساچمه استفاده می شود

 

معایب عمده گیربکس

کلیه دنده ها به جز دنده چهار زوزه می کشد

1- سائیدگی و کچلی دو طرف میل دنده زیر محل قرار گرفتن ساچمه ها

2- کچلی و سائیدگی ساچمه ها یا بلبرینگ دنده زیر

 

یکی از دنده ها هنگام حرکت زوزه می کشد (مثلا دنده دو)

1- سائیدگی و معیوب شدن بوش همان دنده 2 – تیز کردن و سائیدگی همان دنده

 

هنگام حرکت دو دنده از یک ماهک بیرون می زند (مثال دنده دو و سه)

1- معیوب بودن یا شکستن فنر و ساچمه ماهک

2- خلاصی و سائیدگی بیش از حد میل ماهک و ماهک

 

کلیه دنده ها بیرون می زند

1-خلاصی افقی بیش از حد مجاز دند

2- سائیدگی بیش از حد واشر مسی دو طرف دنده زیر

 

هنگام حرکت و رها کردن کلاچ از گیربکس صدای زوزه شنیده می شود

معیوب بودن بلبرینگ یا بو سر میل لنگ

 

کلیه دنده های تعویضی تولید صدا می کند معیوب

1- معیوب بودن سیستم کلاچ از جمله هوا

2- رگلاژ نبودن کلاچ

3- معیوب بودن دیسک و صفحه کلاچ

 

هنگام تعویض دنده عقب صدا می کند و ه سختی تعویض می شود

چون دنده عقب فاقد دنده برنجی می باشد احتمالا دور ارام موتور زیاد است

 

چکونگی ازمایش دنده برنجی

وظیفه دنده برنجی هماهنگ نمودن دور بین دو دنده می باشد در نتیجه هنگام تعویض و ازمایش

ان پس از قرار دادن دنده برنجی در محل خود و چرخاندن تا زمانی که دنده برنجی در جای خود دیگر

نچرخد سپس توسط ***** دنده گیر را اندازه گیری کرده وبا اندازه مجاز ان مقایسه می کنیم

 

علت روغن ریزی گیربکس

1- گرفتگی هواکش گیربکس 2- ابندی نبودن واشرهای اب بندی و کاسه نمدها

 

علت روغن ریزی از کاسه نمد گلدانی عقب گیربکس

1- معیوب بودن کاسه نمد جلو و شفت وردی 2- زیاد بودن واسگازین گیربکس

 

چگونگی تشخیص معیوب بودن بلیرینگ شفت ورودی گیربکس

هنگامی که موتور روشن و دنده خلاص است تولید صدا کرده و با گرفتن کلاچ صدا قطع می شود

در چنین حالتی باید بلبرینگ شفت ورودی عوض شود

1- معیوب بودن و پاره شدن لاستیک دسته موتور و گیربکس دنده ها را نیز دچار اشکال می کند

خلاصی زیاد دسته دنده و لرزش ان هنگام حرکت اتومبیل را موجب می شود

2- سائیدگی محل قرار گرفتن دسته دنده

 

وظیفه ضامن دنده عقب در گیربکس

برای جلوگیری از جا رفتن دنده چهار به جای دنده عقب و بلعکس از ضامن دنده عقب استفاده

می شود که در اتومبیل های مختلف فرق می کند

 

وظیفه ضامن در دنده جلو

برای جلوگیری از درگیری دو دنده در یک لحظه طراحی میل ماهک و اهرم تعویض به گونه ای است

که هنگام تعویض دنده فقط یک دنده تعویض می شود

 

منبع : اولین دایره المعارف جامع اتومبیل در ایران جلد3(حسین منوچهر پارسا)

[EN-EZEL 13,039]

جعبه دنده1

 

گشتاور توليدي توسط موتور پس از انتقال توسط کلاچ به جعبه دنده مي رسد. وظيفه جعبه دنده انتقال دور موتور با نسبتهاي گوناگون و رساندن آن به خطوط انتقال و ميل گاردان در خودروهاي ديفرانسيل عقب يا مستقيماً به ديفرانسيل در خودروهاي ديفرانسيل جلو است.

سيستم جعبه دنده اي انتقال قدرت را مي توان به دو گروه جعبه دنده اي دستي و جعبه دنده اي اتوماتيک تقسيم بندي کرد. سيستم انتقال قدرت دستي در حالت انتقال مستقيم بازدهي در حدود 98% ولي در دنده هاي با نسبت انتقال پايين تر بازده به حدود 90% مي رسد. چون بيشترين زمان استفاده از اتومبيل، جعبه دنده در حالت انتقال مستقيم قدرت است، بنابراين با توجه به اين مورد و هزينه اوليه به نسبت کمتر اين سيستم جعبه دنده اي، هنوز استفاده از آنها در اکثر اتومبيلها مورد توجه است. از سيستم انتقال اتوماتيک بيشتر در اتومبيلهاي گرانقيمت تر و کلاسهاي بالاتر استفاده مي شود چرا که با توجه به عملکرد ساده تر آن براي راننده، هزينه ساخت آن نيز بيشتر است. علاوه بر دو نوع فوق، امروزه استفاده از نسل جديدي از سيستم انتقال قدرت بنام سيستم انتقال قدرت پيوسته متغير (CVT) نيز مورد توجه طراحان خودروها قرار گرفته است.

سيستم انتقال قدرت دستي

در دسته بندي کلي از لحاظ نحوه کارکرد، جعبه دنده هاي دستي به سه گروه کلي تقسيم مي شوند:

 

- Sliding mesh type Gearbox

 

- Constant mesh type Gearbox

 

- Synchromesh type Gearbox

 

Sliding Mesh Type Gearbox

 

اين جعبه دنده ها از قديميترين و ساده ترين انواع جعبه دنده ها هستند که درگيري دنده ها در آنها توسط جابجا کردن دنده ها ايجاد مي شود. اين جعبه دنده ها در واقع شامل دو رديف شفت مي باشند : شفتي که از طرف کلاچ مي آيد و خود شامل دو قسمت است؛ يکي که کاملاً ثابت مي باشد و در واقع محور ورودي است بنام محور اصلي ( primary shaft ) و شفت ديگري که در امتداد آن اما بصورت جداگانه و متحرک قرار دارد و بنام splined mainshaft خوانده مي شود و عمل تعويض دنده نيز با جابجايي اين شفت صورت مي گيرد. شفتي پاييني که بنام محور ثانويه ( lay shaft ) خوانده مي شود و بسته به نوع جعبه دنده، تعدادي دنده بر روي آن قرار مي گيرد. اين شفت توسط درگيري بين دو دنده به طور دائم در ارتباط با محور اصلي است

هنگامي که گشتاور از طريق درگيري يک جفت دنده از محور اصلي به محور ثانويه منتقل مي شود، با توجه به نسبت تعداد دنده ها يک کاهش دور در آن ايجاد مي شود. حاصلضرب اين کاهش دور در کاهش دور ناشي از درگيري دو چرخ دنده نهايي، نسبت کاهش دور اصلي ناشي از يک دنده خاص را به ما مي دهد.

 

 

نحوه درگيري دنده ها و همچنين محاسبه کاهش نسبت دور را براي دنده هاي مختلف در شکلهاي2-2 مشاهده مي کنيد

 

 

 

 

Constant Mesh Type Gearbox

 

در اين نوع از جعبه دنده ها بر خلاف حالت قبل همه دنده ها با هم درگير هستند، اين عمل باعث عملکرد آرام و بدون صداي اين دنده ها مي شود، چرا که عمده صدا در سيستم جعبه دنده اي قبلي ناشي از جازدن دنده ها بود. علاوه بر آن، در اين سيستم چون دنده ها هميشه با هم درگير هستند مي توان از دنده هاي مارپيچي (هليکالي) استفاده نمود که اين خود نيز در کاهش صدا و عملکرد

نرمتر جعبه دنده موثر است. در اين نوع از جعبه دنده ها محل و نحوه قرارگيري دنده ها بر روي محورهاي اصلي و ثانويه همانند حالت قبلي است، ولي در اينجا هر دنده روي محور اصلي با دنده متناظر روي محور ثانويه درگير است. بنابراين در اين حالت بدون توجه به اينکه اتومبيل در چه دنده اي قرار دارد، در هر حال تمام دنده ها در حال چرخش هستند، اما تنها يکي از اين دنده هاي در حال چرخش است که مي تواند به تناسب شماره دنده مورد نياز با محور اصلي کوپل شود و آنرا به حرکت درآورد. اولين دنده روي primary shaft و نيز تمامي دنده هاي روي lay shaft با محور خود کاملاً فيکس هستند و امکان جابجايي نسبت به محور را ندارند. اما دنده هاي روي splined main

 

shaft بر روي بلبرينگهايي سوار هستند و نسبت به محور خود در حال چرخشند و تنها يک دنده است که توسط مکانيزمي به محور کوپل مي شود. اين مکانيزم sliding dog clutch نام دارد که روي محور ثانويه هزارخار شده است. با انتخاب دنده مورد نظر زبانه هاي روي dog clutch مربوط به آن دنده خود را با دنده درگير مي کند و با اين عمل، دنده مورد نظر با محور خود قفل مي شود و در واقع نسبت انتقال دلخواه را براي ما فراهم مي گرداند

 

 

شکل2-3 Constant mesh type Gearbox

 

 

در اين نوع از جعبه دنده ها براي درگيري بهتر زبانه dog clutchو دنده لازم است که سرعت آنها با هم برابر باشند. براي تحقق نسبي اين امر در اين نوع سيستم جعبه دنده اي از double declutching استفاده مي شود. بدينگونه که بار اول که کلاچ گرفته مي شود، ارتباط موتور با جعبه دنده قطع مي شود. پس فشار از روي زبانه هاي dog clutch برداشته مي شود تا بتوان آن را به حالت خلاص

منتقل کرد. بعد با رها کردن کلاچ، موتور را به سرعت مناسب مي رسانيم. منظور از سرعت مناسب، دور موتوري است که با دنده بعدي تناسب دارد. يعني کاري مي کنيم که زبانه هاي dog clutch و چرخ دنده اي که مربوط به دنده بعدي است با سرعت يکساني بچرخند تا زبانه ها بتوانند در چرخ دنده جفت شود. حالا مجبوريم يک بار ديگر کلاچ را فشار دهيم تا اين زبانه ها و دنده جديد با هم درگير شوند.

بنابراين در اين حالت براي تعويض دنده راننده ابتدا بايد دنده را خلاص کند و سپس با کلاچ گيري دوباره دنده بعدي را انتخاب نمايد.

 

 

شکل2-4 Dog clutch در حالت آزاد و درگير با دنده ها

 

 

 

Synchromesh Type Gearbox

 

در اين نوع جعبه دنده نيز همانند حالت قبل دنده هاي روي شفت اصلي با دنده مربوطه روي شفت ثانويه در حالت درگيري دائم هستند. دنده هاي روي شفت ثنويه روي محور ثابت و دنده هاي روي شفت اصلي توانايي گردش آزادانه حول محور خود را دارند. از اين لحاظ نيز، اين نوع جعبه دنده همانند جعبه دنده هاي constant mesh هستند، اما نکته اي که در اينجا وجود دارد استفاده از سيستم هم سرعت کننده (synchronizer) در اين نوع جعبه دنده ها مي باشد که در اين حالت لزوم جعبه دنده به double declutching را از ميان مي برد. با استفاده از اين سيستم همسرعت کننده در اين جعبه دنده ها، عمل تعويض دنده براحتي و بدون سروصداي ناشي از بهم خوردن دنده ها صورت خواهد گرفت. شکل2-5

 

شکل2-5 Synchromesh type gearbox

 

اگر جعبه دنده در وضعيت خلاص باشد توان انتقال نمي دهد. در اين حالت هيچ يک از چرخدنده هاي روي محور خروجي به آن قفل نمي شوند. در هنگام تعويض دنده، چرخدنده ها با عمل کشويي به محور قفل مي شوند. خود کشوييها نيز توسط هزار خار به محور خروجي متصلند و با آن مي چرخند. ماهک روي کشويي در شيارهاي غلاف کشويي جفت مي شود. وقتي راننده دسته دنده را جابجا مي کند، اين حرکت از طريق ميله بندي به ماهک روي کشويي منتقل مي شود. ماهک، غلاف کشويي را به حرکت در مي آورد و غلاف چرخدنده مورد نظر را روي محور قفل مي کند. به کمک کشويي مي توان کاري کرد که چرخدنده ها و غلافهاي کشويي در حوالي زماني که بايد با هم درگير شوند، با سرعت برابر بچرخند. وقتي اين سرعتها با هم برابر باشند، چرخدنده ها به نرمي درگير مي شوند. کشوييها، مخروطهاي هماهنگ کننده اي روي چرخدنده ها و نيز روي دنده برنجي دارد که در واقع کار يک کلاچ کوچک را انجام مي دهند. مغزي کشويي با هزار خار به محور خروجي جعبه دنده متصل است. غلاف کشويي روي مغزي کشويي جفت مي شود. (شکل2-6

 

 

شکل2-6 شکل يک دنده بهمراه اجزاي هم سرعت کننده مربوط به آن

 

عمل همسان سازي سرعت طي سه مرحله صورت مي گيرد:

وقتي دنده عوض مي کنيم، غلاف کشويي به طرف چرخدنده مورد نظر مي رود. اين غلاف روي خارهاي مغزي کشويي مي لغزد و خارهايي را با خود جابجا مي کند. اين خارها نيز به دنده برنجي نيرو وارد مي کنند و آن را به طرف چرخدنده مورد نظر مي رانند، در نتيجه سطح مخروطي دنده برنجي با سطح مخروطي چرخدنده تماس پيدا مي کند. اصطکاک بين آنها سبب يکسان شدن سرعت و هماهنگي در چرخششان مي شود. وقتي دنده هاي خارجي دنده برنجي و چرخدنده با يک سرعت مي چرخند، غلاف کشويي روي آنها مي لغزد. درنتيجه چرخدنده به محور قفل و تعويض دنده انجام مي شود. توان از اين چرخدنده از طريق غلاف کشويي و مغزي کشويي به محور منتقل مي شود. شکل2-7

 

شک2-7 عمل سيستم همسرعت کننده

 

سالها پيش جعبه دنده هاي دستي چهار دنده بودند و دسته دنده درکف اتاق قرار داشت؛ جاييکه راننده براحتي به آن دسترسي داشت. انتهاي جعبه دنده به مکانيسم تعويض دنده متصل مي شد. پس از آن دسته دنده را به لوله فرمان منتقل کردند؛ جاييکه بيشتر در دسترس راننده بود. بااين تغيير جاي پاها در صندلي جلو نيز وسيعتر شد. امروزه دسته دنده دوباره در کف اتاق نصب مي شود.

درواقع اغلب اوقات دسته دنده بخشي از کنسول مياني است. براي اتصال دسته دنده به جعبه دنده از ميله بنديهاي با آرايش مختلف استفاده شده است. طرز کار تمام اين ميله بنديها اساساً يکي است. براي عوض کردن دنده بايد دو حرکت به دسته دنده اعمال کرد. در اولين حرکت ماهک روي کشويي و کشويي مربوط به چرخدنده مورد نظر انتخاب مي شود. حرکت دوم سبب مي شود که ماهک روي

کشويي، غلاف کشويي را به حرکت در آورد. در نتيجه حرکت اخير، چرخدنده مورد نظر به محور اصلي قفل مي شود. شکل2-8

 

 

 

شکل2-8 مکانيسم تعويض دنده

 

در شکل2-9 نمونه اي از ميله بندي تعويض دنده مربوط جعبه دنده طولي پنج و شش سرعته اتومبيل فورد را مشاهده مي کنيد

 

 

شکل2-9 ميله بندي تعويض دنده فورد

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13,039]

جعبه دنده 2

دنده هاي کمکي splitter change & range change

 

براي خودروهاي نسبتاً سبک با وزن حدود يک تن که نسبت قدرت به وزن بزرگي دارند، يک جعبه دنده 4 سرعته يا 5 سرعته معمولي جوابگوي اتومبيل در عملکرد صحيح خود مي باشد. اما براي خودروهاي سنگيني که بارهاي بزرگي را تحمل مي کنند و نسبت قدرت به وزن بسيار پاييني دارند، استفاده از اين جعبه دنده ها به تنهايي نمي تواند گزينه مناسبي باشد. تحت چنين شرايط عملکردي اگر فاصله نسبت انتقال دنده ها خيلي زياد باشد، در حين تعويض دنده دور موتور به شدت افت مي کند و بازيافت گشتاور دوباره موتور به کندي صورت مي گيرد؛ بنابراين براي کمتر کردن اثرات ناشي از اين افت دور در هنگام تعويض دنده به فاصله هاي کوچکتري از اختلاف افزايش نسبت دنده اي نياز است. با دو برابر کردن تعداد نسبت دنده ها اثرات افت دور موتور در حين تعويض دنده کاهش مي يابد.جهت تحقق اين امر و افزايش تعداد نسبت انتقال مي توان از تعداد چرخدنده هاي بيشتر با نسبت انتقالهاي گوناگون در گيربکس استفاده کرد، اما استفاده از اين روش به بزرگ و سنگين شدن جعبه دنده مي انجامد. براي جلوگيري از اين امر يک جعبه دنده کوچک دو وضعيتي را به صورت سري با جعبه دنده معمولي 4 سرعته، 5 سرعته و ... قرار مي دهند. استفاده از اين جعبه دنده کمکي به اين ترتيب تعداد نسبت انتقال را در جعبه دنده هاي معمولي دو برابر مي کند. در وضعيتهاي بسيار خاص مي توان از جعبه کمکي سه وضعيته استفاده کرد، در اين صورت تعداد دنده هاي جعبه دنده معمولي تا سه برابر افزايش مي يابد که در اينگونه کمکيها معمولاً يکي از نسبتهاي انتقال بسيار کم در نظر گرفته مي شود.

 

جعبه دنده هاي کمکي مي توانند به دو صورت قبل يا بعد از جعبه دنده اصلي قرار گيرند که طراح با توجه به شرايط مورد نظر خودرو آن را برمي گزيند :

 

Splitter gear change :

در نوع جعبه دنده، جعبه دنده کمکي قبل از جعبه دنده اصلي قرار مي گيرد. در اين حالت جعبه دنده کمکي دو حالت دارد، حالت اول که نسبت انتقال مستقيم است و گشتاور ورودي از موتور بدون تغيير به جعبه دنده اصلي مي رسد و حالت دوم که نسبت انتقال ناشي از اين دنده تقريباً 1 : 4/1 – 2/1 است. شکل2-10

 

 

 

شکل2-10 جعبه دنده کمکي از نوعSplitter و ترتيب تعويض دنده ها در اين نوع جعبه دنده

 

Range gear change :

در اين نوع جعبه دنده، جعبه دنده کمکي بعد از جعبه دنده اصلي قرار مي گيرد. جهت تعويض دنده در اين نوع جعبه دنده ها ابتدا دنده کمکي را در حالت low قرار داده و دنده هاي اصلي را به ترتيب تغيير مي دهيم، سپس دنده کمکي را در حالت انتقال مستقيم يا high قرار داده و دوباره دنده هاي اصلي را به ترتيب عوض مي کنيم. شکل2-11

 

 

 

شکل2-11 جعبه دنده کمکي از نوعrange و ترتيب تعويض دنده ها در اين نوع جعبه دنده

 

هر دو نوع جعبه دنده هاي splitter و change مي توانند به صورت چرخدنده هاي ساده يا خورشيدي باشند. همچنين برخي از جعبه دنده ها در صورت نياز مي توانند از جعبه دنده هاي splitter و change به صورت همزمان استفاده کنند.

 

( PTO ) Power take-off

 

PTO در واقع مکانيزمي است که تعدادي شفت محرک را براي بکار انداختن تجهيزات کمکي در برخي از خودروهاي خاص فراهم سازد. اين شفتها مي توانند نيروي محرک خود را از موتور و توسط دنده هاي تايمينگ سر ميل لنگ بگيرند؛ اما معمولاً در اکثر سيستمها اين نيرو را از قسمتي از جعبه دنده مي گيرند. کابردهاي مرسوم PTO ها شامل موارد زير هستند؛ مانند : پمپهاي هيدروليکي، کمپرسورها، ژنراتورها، بالابرها، جرثقيل ها، چرخ لنگرهاي دوار، قرقره هاي شيلنگ آتش نشاني، دستگاههاي مخلوط کننده، تيغه هاي ماشين برف روب و ديگر مکانيزمهاي مکانيکي که به منبع جداگانه اي از قدرت محرکه نياز دارند.

 

قدرت محرک PTO مي تواند توسط يکي از دنده هاي روي lay shaft فراهم شود و يا اينکه شفت مربوطه مستقيماً به انتهاي lay shaft متصل شود و چرخش خود را يکسره از خود شفت بگيرد. (شکل2-12( PTO ها بسته به نوع استفاده مي توانند به صورت تک سرعته يا دو سرعته کار کنند. در واقع سيستمي مانند جعبه دنده هاي کمکي در اين مورد نيز مورد استفاده قرار مي گيرد که فراهم آورنده دو سرعت متفاوت مي باشد. جهت دستيابي به سرعت دلخواه شفت نسبت دنده ها در اين مورد نيز مي تواند به صورت دلخواه انتخاب شوند.

 

 

شکل2-12 جعبه دنده بهمراه PTO هايي که قدرت خود را از دنده ها مي گيرند.

 

 

اوردرايو (Over drive)

 

وقتي جعبه دنده هاي استاندارد را در دنده بالا قرار مي دهيم، نسبت انتقال يك به يك است. در جاده هاي سرازيري در صورتيكه موتور اتومبيل قدرت كافي را داشته باشد و سرعت نيز در حد معقولي باشد موتور قادر خواهد بود كه اتومبيل را با نسبت تبديل كمتر از واحد نيز به حركت در آورد. براي اين منظور در گيربکس بعضي از اتومبيل ها وسيله اي بنام اوردرايو پيش بيني شده است. اوردرايو

يا فوق سرعت يك سيستم مكانيكي است كه به انتهاي جعبه دنده هاي معمولي بسته مي شود. محور خروجي جعبه دنده محور ورودي اوردرايو را به حركت در مي آورد. اوردرايو شامل يك مجموعه دنده سياره اي است که بوسيله آن مي توان نسبت تبديل پايين تر از يک را بدست آورد.

[EN-EZEL 13,039]

ادامه جعبه دنده 2

 

يكي از مزاياي مهم اوردرايو آن است كه با استفاده از آن مي توان با ثابت نگهداشتن سرعت اتومبيل، دوران موتور آنرا تا حدود 30 درصد تنزل داد. طبعاً استفاده از اوردرايو سبب کاهش مصرف سوخت در ماکزيمم سرعت مي شود. اوردرايو با توجه به صحت عوامل زير عمل رضايت بخشي را ارائه خواهد كرد :

 

1- موتور اتومبيل قدرت كافي را داشته باشد.

 

2- سرعت اتومبيل در حد كافي باشد.

 

3- جاده تقريباً مسطح يا سرازير باشد

 

شکل2-13 اثرات اوردرايو بر روي عملکرد موتور

 

استفاده از اوردرايو به خودي خود موجب تضمين سرعت حداكثر نخواهد بود. با افزايش سرعت اتومبيل مقاومت باد به سرعت زياد مي شود. در سرعت هاي خيلي زياد اثرات مقاومت ناشي از باد را مي توان با اثر بازدارندگي در يك سربالايي شيب تند قابل قياس دانست. در اين موقع است كه ديگر نمي توان دنده بالا يا اوردرايو را يك امتياز محسوب آورد و بايستي براي كار صحيح موتور اتومبيل را به يك دنده پايين تر منتقل ساخت. در شکل 2-13 نمودار مربوط به اثرات اوردرايو بر روي عملکرد موتور مي توان مشاهده کرد. ملاحظه مي شود که از اثرات اوردرايو کاهش مصرف سوخت و همچنين افزايش گشتاور موتور در ماکزيمم سرعت مجاز است. براي فراهم کردن چنين شرايطي و اضافه کردن اوردرايو به جعبه دنده هاي معمولي معمولاً از ترکيبهاي چرخدنده هاي سياره اي استفاده مي کنند. يک مجموعه خوشيدي يا سياره اي شامل يک دنده خورشيدي يا دنده مرکزي است که با دنده هاي هرز گرد سياره اي يا پينيونها که روي محور نگهدارنده يا بازو قرار گرفته اند، احاطه شده است؛ حرکت دوراني مي کنند و بطور دائم درگير مي باشند. پينيونها نيز در داخل دنده داخلي يا رينگ (به اين دليل به اين نام خوانده مي شود که محيط دايره از داخل دندانه دار شده است) احاطه شده و بطور دائم با اين دنده هاي سياره اي در گير مي باشند. شکل2-14

 

 

شکل2-14 نمونه ساده اي از چرخ دنده سياره اي واجزاي آن

 

اگر يک عضو از مجموعه چرخدنده سياره اي ثابت نگهداشته شود و عضو ديگر بچرخد، حاصل کار افزايش سرعت، کاهش سرعت يا چرخش معکوس خواهد بود. نتيجه کار بستگي به اين دارد که کدام عضو ثابت مانده و کدام عضو بچرخد.در صورت عدم نياز به اوردرايو مي توان آنرا در وضع قفل شده قرار داد. وقتي دو قسمت از مجموعه دنده سياره اي بهم قفل شوند، مجموعه قادر به تغيير گشتاور يا دوران نبوده و همه آن به صورت يك واحد يكپارچه دوران خواهد كرد.

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

__________________

[EN-EZEL 13,039]

سیستم پمپ ها 1

 

با توجه به نفوذ روز افزون سيستم هاي هيدروليکي در صنايع مختلف وجود پمپ هايي با توان و فشار هاي مختلف بيش از پيش مورد نياز است . پمپ به عنوان قلب سيستم هيدروليک انرژي مکانيکي را که توسط موتورهاي الکتريکي، احتراق داخلي و ... تامين مي گردد به انرژي هيدروليکي تبديل مي کند. در واقع پمپ در يک سيکل هيدروليکي يا نيوماتيکي انرژي سيال را افزايش مي دهد تا در مکان مورد نياز اين انرژي افزوده به کار مطلوب تبديل گردد.

فشار اتمسفر در اثر خلا نسبي بوجود آمده به خاطر عملکرد اجزاي مکانيکي پمپ ، سيال را مجبور به حرکت به سمت مجراي ورودي آن نموده تا توسط پمپ به ساير قسمت هاي مدار هيدروليک رانده شود.

حجم روغن پر فشار تحويل داده شده به مدار هيدروليکي بستگي به ظرفيت پمپ و در نتيجه به حجم جابه جا شده سيال در هر دور و تعداد دور پمپ دارد. ظرفيت پمپ با واحد گالن در دقيقه يا ليتر بر دقيقه بيان مي شود.

نکته قابل توجه در در مکش سيال ارتفاع عمودي مجاز پمپ نسبت به سطح آزاد سيال مي باشد ، در مورد روغن اين ارتفاع نبايد بيش از 10 متر باشد زيرا بر اثر بوجود آمدن خلا نسبي اگر ارتفاع بيش از 10 متر باشد روغن جوش آمده و بجاي روغن مايع ، بخار روغن وارد پمپ شده و در کار سيکل اختلال بوجود خواهد آورد . اما در مورد ارتفاع خروجي پمپ هيچ محدوديتي وجود ندارد و تنها توان پمپ است که مي تواند آن رامعين کند.

پمپ ها در صنعت هيدروليک به دو دسته کلي تقسيم مي شوند :

1- پمپ ها با جا به جايي غير مثبت ( پمپ های ديناميکي)

2- پمپ های با جابه جايي مثبت

پمپ ها با جا به جايي غير مثبت : توانايي مقاومت در فشار هاي بالا را ندارند و به ندرت در صنعت هيدروليک مورد استفاده قرار مي گيرند و معمولا به عنوان انتقال اوليه سيال از نقطه اي به نقطه ديگر بکار گرفته مي شوند. بطور کلي اين پمپ ها براي سيستم هاي فشار پايين و جريان بالا که حداکثر ظرفيت فشاري آنها به 250psi تا3000si محدود مي گردد مناسب است. پمپ هاي گريز از مرکز (سانتريفوژ) و محوري نمونه کاربردي پمپ هاي با جابجايي غير مثت مي باشد.

پمپ هاي با جابجايي مثبت : در اين پمپ ها به ازاي هر دور چرخش محور مقدار معيني از سيال به سمت خروجي فرستاده مي شود و توانايي غلبه بر فشار خروجي و اصطکاک را دارد . اين پمپ ها مزيت هاي بسياري نسبت به پمپ هاي با جابه جايي غير مثبت دارند مانند مانند ابعاد کوچکتر ، بازده حجمي بالا ، انعطاف پذيري مناسب و توانايي کار در فشار هاي بالا ( حتي بيشتر از psi)

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ساختمان :

1- پمپ های دنده ای

2 - پمپ های پره ای

3- پمپ های پيستونی

پمپ ها با جابه جايي مثبت از نظر ميزان جابه جايي :

1- پمپ ها با جا به جايي ثابت

2- پمپ های با جابه جايي متغيير

در يک پمپ با جابه جايي ثابت (Fixed Displacement) ميزان سيال پمپ شده به ازاي هر يک دور چرخش محور ثابت است در صورتيکه در پمپ هاي با جابه جايي متغير (Variable Displacement) مقدار فوق بواسطه تغيير در ارتباط بين اجزاء پمپ قابل کم يا زياد کردن است. به اين پمپ ها ، پمپ ها ي دبي متغير نيز مي گويند.

بايد بدانيم که پمپ ها ايجاد فشار نمي کنند بلکه توليد جريان مي نمايند. در واقع در يک سيستم هيدروليک فشار بيانگر ميزان مقامت در مقابل خروجي پمپ است اگر خروجي در فشار يک اتمسفر باشد به هيچ وجه فشار خروجي پمپ بيش از يک اتمسفر نخواهد شد .همچنين اگر خروجي در فشار 100 اتمسفر باشد براي به جريان افتادن سيال فشاري معادل 100 اتمسفر در سيال بوجود مي آيد.

پمپ هاي دنده اي Gear Pump

اين پمپ ها به دليل طراحي آسان ، هزينه ساخت پايين و جثه کوچک و جمع و جور در صنعت کاربرد زيادي پيدا کرده اند . ولي از معايب اين پمپ ها مي توان به کاهش بازده آنها در اثر فرسايش قطعات به دليل اصطکاک و خوردگي و در نتيجه نشت روغن در قسمت هاي داخلي آن اشاره کرد. اين افت فشار بيشتر در نواحي بين دنده ها و پوسته و بين دنده ها قابل مشاهده است.

پمپ ها ي دنده اي :

1- دنده خارجی External Gear Pumps

2– دنده داخلی Internal Gear Pumps

3- گوشواره ای Lobe Pumps

4- پيچی Screw Pumps

5- ژيروتور Gerotor Pumps

 

1- دنده خارجي External Gear Pumps

در اين پمپ ها يکي از چرخ دنده ها به محرک متصل بوده و چرخ دنده ديگر هرزگرد مي باشد. با چرخش محور محرک و دور شدن دنده هاي چرخ دنده ها از هم با ايجاد خلاء نسبي روغن به فضاي بين چرخ دنده ها و پوسته کشيده شده و به سمت خروجي رانده مي شود.

لقي بين پوسته و دنده ها در اينگونه پمپ ها حدود 0.025 mm مي باشد.

افت داخلي جريان به خاطر نشست روغن در فضاي موجود بين پوسته و چرخ دنده است که لغزش پمپ (Volumetric efficiency ) نام دارد.

با توجه به دور هاي بالاي پمپ که تا rpm 2700 مي رسد پمپاژ بسيار سريع انجام مي شود، اين مقدار در پمپ ها ي دنده اي با جابه جايي متغيير مي تواند از 750 rpm تا 1750 rpm متغيير باشد. پمپ ها ي دنده اي براي فشارهاي تا (كيلوگرم بر سانتي متر مربع200 )3000 psi طراحي شده اند که البته اندازه متداول آن 1000 psi است.

2– دنده داخلي Internal Gear Pumps

اين پمپ ها بيشتر به منظور روغنکاري و تغذيه در فشار هاي کمتر از 1000 psi استفاده مي شود ولي در انواع چند مرحله اي دسترسي به محدوده ي فشاري در حدود 4000 psi نيز امکان پذير است. کاهش بازدهي در اثر سايش در پمپ هاي دنده اي داخلي بيشتر از پمپ هاي دنده اي خارجي است.

3- پمپ هاي گوشواره اي Lobe Pumps

اين پمپ ها از خانواده پمپ هاي دنده اي هستند که آرامتر و بي صداتر از ديگر پمپ هاي اين خانواده عمل مي نمايد زيرا هر دو دنده آن داراي محرک خارجي بوده و دنده ها با يکديگر درگير نمي شوند. اما به خاطر داشتن دندانه هاي کمتر خروجي ضربان بيشتري دارد ولي جابه جايي حجمي بيشتري نسبت به ساير پمپ هاي دنده اي خواهد داشت.

4- پمپ هاي پيچي Screw Pumps

پمپ پيچي يک پمپ دنده اي با جابه جايي مثبت و جريان محوري بوده که در اثر درگيري سه پيچ دقيق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندي شده جرياني کاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا توليد مي کند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهاي دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سيال در جهت مناسب مي شوند.حرکت آرام بدون صدا و ارتعاش ، قابليت کا با انواع سيال ، حداقل نياز به روغنکاري ، قابليت پمپاژ امولسيون آب ، روغن و عدم ايجاد اغتشاش زياد در خروجي از مزاياي جالب اين پمپ مي باشد.

5- پمپ هاي ژيروتور Gerotor Pumps

عملکرد اين پمپها شبيه پمپ هاي چرخ دنده داخلي است. در اين پمپ ها عضو ژيروتور توسط محرک خارجي به حرکت در مي آيد و موجب چرخيدن روتور چرخ دندهاي درگير با خود مي شود.

در نتيجه اين مکانيزم درگيري ، آب بندي بين نواحي پمپاژ تامين مي گردد. عضو ژيروتور داراي يک چرخ دندانه کمتر از روتور چرخ دنده داخلي مي باشد.

حجم دندانه کاسته شده ضرب در تعداد چرخ دندانه چرخ دنده محرک ، حجم سيال پمپ شده به ازاي هر دور چرخش محور را مشخص مي نمايد.

__________________

[EN-EZEL 13,039]

سیستم پمپ ها 2

 

پمپ هاي پره اي :

به طور کلي پمپ هاي پره اي به عنوان پمپ هاي فشار متوسط در صنايع مورد استفاده قرار مي گيرند. سرعت آنها معمولا از 1200 rpm تا 1750 rpm بوده و در مواقع خاص تا 2400 rpm نيز ميرسد. بازده حجمي اين پمپ ها 85% تا 90% است اما بازده کلي آنها به دليل نشت هاي موجود در اطراف روتور پايين است ( حدود 75% تا 80% ). عمدتا اين پمپها آرام و بي سر و صدا کار مي کنند ، از مزاياي جالب اين پمپ ها اين است که در صورت بروز اشکال در ساختمان پمپ بدون جدا کردن لوله هاي ورودي و خروجي قابل تعمير است.

فضاي بين روتور و رينگ بادامکي در در نيم دور اول چرخش محور ، افزيش يافته و انبساط حجمي حاصله باعث کاهش فشار و ايجاد مکش مي گردد، در نتيجه سيال به طرف مجراي ورودي پمپ جريان مي يابد. در نيم دور دوم با کم شدن فضاي بين پره ها سيال که در اين فضاها قرار دارد با فشار به سمت خروجي رانده مي شود. همانطور که در شکل مي بينيد جريان بوجود آمده به ميزان خروج از مرکز(فاصله دو مركز) محور نسبت به روتور پمپ بستگي دارد و اگر اين فاصله به صفر برسد ديگر در خروجي جرياني نخواهيم داشت.

 

پمپ هاي پره اي که قابليت تنظيم خروج از مرکز را دارند مي توانند دبي هاي حجمي متفاوتي را به سيستم تزريق کنند به اين پمپ ها ، جابه جايي متغيير مي گويند. به خاطر وجود خروج از مرکز محور از روتور(عدم تقارن) بار جانبي وارد بر ياتاقان ها افزايش مي يابد و در فشار هاي بالا ايجاد مشکل مي کند.

براي رفع اين مشکل از پمپ هاي پره اي متقارن (بالانس) استفاده مي کنند. شکل بيضوي پوسته در اين پمپ ها باعث مي شود که مجاري ورودي و خروجي نظير به نظير رو به روي هم قرار گيرند و تعادل هيدروليکي برقرار گردد. با اين ترفند بار جانبي وارد بر ياتاقان ها کاهش يافته اما عدم قابليت تغيير در جابه جايي از معايب اين پمپ ها به شمار مي آيد .( چون خروج از مرکز وجود نخواهد داشت)

حداکثر فشار قابل دستيابي در پمپ هاي پره اي حدود 3000 psi است.

 

پمپ هاي پيستوني

پمپ هاي پيستوني با دارا بودن بيشترين نسبت توان به وزن، از گرانترين پمپ ها هستند و در صورت آب بندي دقيق پيستون ها مي تواند بالا ترين بازدهي را داشته باشند. معمولا جريان در اين پمپ ها بدون ضربان بوده و به دليل عدم وارد آمدن بار جانبي به پيستونها داراي عمر طولاني مي باشند، اما به خاطر ساختار پيچيده تعمير آن مشکل است.

از نظر طراحي پمپ هاي پيستوني به دو دسته شعاعي و محوري تقسيم مي شوند.

 

پمپ هاي پيستوني محوري با محور خميده (Axial piston pumps(bent-axis type)) :

در اين پمپ ها خط مرکزي بلوک سيلندر نسبت به خط مرکزي محور محرک در موقعيت زاويه اي مشخصي قرار دارد ميله پيستون توسط اتصالات کروي (Ball & socket joints)به فلنج محور محرک متصل هستند به طوري که تغيير فاصله بين فلنج محرک و بلوک سيلندر باعث حرکت رفت و برگشت پيستون ها در سيلندر مي شود. يک اتصال يونيورسال ( Universal link) بلوک سيلندر را به محور محرک متصل مي کند.

 

 

ميزان خروجي پمپ با تغيير زاويه بين دو محور پمپ قابل تغيير است.در زاويه صفر خروجي وجود ندارد و بيشينه خروجي در زاويه 30 درجه بدست خواهد آمد.

پمپ هاي پيستوني محوري با صفحه زاويه گير (Axial piston pumps(Swash plate)) :

در اين نوع پمپ ها محوربلوک سيلندر و محور محرک در يک راستا قرار مي گيرند و در حين حرکت دوراني به خاطر پيروي از وضعيت صفحه زاويه گير پيستون ها حرکت رفت و برگشتي انجام خواهند داد ، با اين حرکت سيال را از ورودي مکيده و در خروجي پمپ مي کنند. اين پمپ ها را مي توان با خاصيت جابه جايي متغير نيز طراحي نمود . در پمپ هاي با جابه جايي متغيير وضعيت صفحه زاويه گير توسط مکانيزم هاي دستي ، سرو کنترل و يا از طريق سيستم جبران کننده تنظيم مي شود. حداکثر زاويه صفحه زاويه گير حدود 17.5 درجه مي باشد.

پمپ هاي پيستوني شعاعي (Radial piston pumps)

در اين نوع پمپ ها ، پيستون ها در امتداد شعاع قرار ميگيرند.پيستون ها در نتيجه نيروي گريز از مرکز و فشار سيال پشت آنها همواره با سطح رينگ عکس العمل در تماسند.

براي پمپ نمودن سيال رينگ عکس العمل بايد نسبت به محور محرک خروج از مرکز داشته باشد ( مانند شکل ) در ناحيه اي که پيستون ها از محور روتور فاصله دارند خلا نسبي بوجود آمده در نتيجه مکش انجام ميگيرد ، در ادامه دوران روتور، پيستون ها به محور نزديک شده و سيال موجود در روتور را به خروجي پمپ مي کند. در انواع جابه جايي متغيير اين پمپ ها با تغيير ميزان خروج از مرکز رينگ عکس العمل نسبت به محور محرک مي توان مقدار خروجي سيستم را تغيير داد.

پمپ هاي پلانچر (Plunger pumps)

پمپ هاي پلانچر يا پمپ هاي پيستوني رفت و برگشتي با ظرفيت بالا در هيدروليک صنعتي کاربرد دارند. ظرفيت برخي از اين پمپ ها به حدود چند صد گالن بر دقيقه مي رسد.

پيستون ها در فضاي بالاي يک محور بادامکي (شامل تعدادي رولر برينگ خارج از مرکز) در آرايش خطي قرار گرفته اند. ورود و خروج سيال به سيلندر ها از طريق سوپاپ ها(شير هاي يک ترفه) انجام مي گيرد.

راندمان پمپ ها (Pump performance):

بازده يک پمپ بطور کلي به ميزان تلرانسها و دقت بکار رفته در ساخت ، وضعيت مکانيکي اجزاء و بالانس فشار بستگي دارد. در مورد پمپ ها سه نوع بازده محاسبه مي شود:

1- بازده حجمي که مشخص کننده ميزان نشتي در پمپ است و از رابطه زير بدست مي آيد

( دبي تئوري كه پمپ بايد توليد كند /ميزان دبی حقيقی پمپ )=بازده حجمي

2- بازده مکانيکي که مشخص کننده ميزان اتلاف انرژي در اثر عواملي مانند اصطکاک در ياتاقان ها و اجزاي درگير و همچنين اغتشاش در سيال مي باشد.

= بازده مکانيکي

(قدرت حقيقی داده شده به پمپ /قدرت تئوری مورد نياز جهت کار پمپ )

3- بازده کلي که مشخص کننده کل اتلاف انرژي در يک پمپ بوده و برابر حاصضرب بازده مکانيکي در بازده حجمي مي باشد.

 

منابع :

هيدروليک صنعتی(شناسايی و کاربرد)2 جلد ترجمه وتاليف :مهندس احمد رضا مدينه – مهندس حسين دلايلی

هيدروليک و پنوماتيک تاليف : هری ل.استوارت ترجمه :تيمور اشتری نخعی

مطلب فوق برگرفته از سایت (

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

) میباشد

[EN-EZEL 13,039]

سيستم هيدروليك

 

 

امروزه در بسياري از فرآيندهاي صنعتي ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزينه و با دقت زياد مورد نظر است در همين راستا بکارگيري سيال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه هاي صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سيال به دو شاخه مهم هيدروليک و نيوماتيک ( که جديدتر است ) تقسيم ميشود .

از نيوماتيک در مواردي که نيروهاي نسبتا پايين (حدود يک تن) و سرعت هاي حرکتي بالا مورد نياز باشد (مانند سيستمهايي که در قسمتهاي محرک رباتها بکار مي روند) استفاده ميکنند در صورتيکه کاربردهاي سيستمهاي هيدروليک عمدتا در مواردي است که قدرتهاي بالا و سرعت هاي کنترل شده دقيق مورد نظر باشد(مانند جک هاي هيدروليک ، ترمز و فرمان هيدروليک و...).

حال اين سوال پيش ميايد که مزاياي يک سيستم هيدروليک يا نيوماتيک نسبت به ساير سيستمهاي مکانيکي يا الکتريکي چيست؟در جواب مي توان به موارد زير اشاره کرد:

1.طراحي ساده 2.قابليت افزايش نيرو 3. سادگي و دقت کنترل

4. انعطاف پذيري 5. راندمان بالا 6.اطمينان

در سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک نسبت به ساير سيستمهاي مکانيکي قطعات محرک کمتري وجود دارد و ميتوان در هر نقطه به حرکتهاي خطي يا دوراني با قدرت بالا و کنترل مناسب دست يافت ، چون انتقال قدرت توسط جريان سيال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شيلنگ ها) صورت ميگيرد ولي در سيستمهاي مکانيکي ديگر براي انتقال قدرت از اجزايي مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده ميکنند.

در اين سيستمها ميتوان با اعمال نيروي کم به نيروي بالا و دقيق دست يافت همچنين ميتوان نيرو هاي بزرگ خروجي را با اعمال نيروي کمي (مانند بازو بسته کردن شيرها و ...) کنترل نمود.

استفاده از شيلنگ هاي انعطاف پذير ، سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک را به سيستمهاي انعطاف پذيري تبديل ميکند که در آنها از محدوديتهاي مکاني که براي نصب سيستمهاي ديگر به چشم مي خورد خبري نيست. سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک به خاطر اصطکاک کم و هزينه پايين از راندمان بالايي برخوردار هستند همچنين با استفاده از شيرهاي اطمينان و سوئيچهاي فشاري و حرارتي ميتوان سيستمي مقاوم در برابر بارهاي ناگهاني ، حرارت يا فشار بيش از حد ساخت که نشان از اطمينان بالاي اين سيستمها دارد.

اکنون که به مزاياي سيستم هاي هيدروليک و نيوماتيک پي برديم به توضيح ساده اي در مورد طرز کار اين سيستمها خواهيم پرداخت.

براي انتقال قدرت به يک سيال تحت فشار (تراکم پذير يا تراکم ناپذير) احتياج داريم که توسط پمپ هاي هيدروليک ميتوان نيروي مکانيکي را تبديل به قدرت سيال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نيرو به نقطه دلخواه است که اين وظيفه را لوله ها، شيلنگ ها و بست ها به عهده ميگيرند .

بعد از کنترل فشار و تعيين جهت جريان توسط شيرها سيال تحت فشار به سمت عملگرها (سيلندرها يا موتور هاي هيدروليک ) هدايت ميشوند تا قدرت سيال به نيروي مکانيکي مورد نياز(به صورت خطي يا دوراني ) تبديل شود.

اساس کار تمام سيستم هاي هيدروليکي و نيوماتيکي بر قانون پاسکال استوار است.

قانون پاسکال:

1. فشار سرتاسر سيال در حال سکون يکسان است .(با صرف نظر از وزن سيال)

2. در هر لحظه فشار استاتيکي در تمام جهات يکسان است.

3. فشار سيال در تماس با سطوح بصورت عمودي وارد ميگردد.

همانطور که در شکل 1 مي بينيد يک نيروي ورودي نيوتني ميتواند نيروي مورد نياز چهار سيلندر ديگر را تامين کند.

شکل (1)

يا در شکل 2 داريم :

 

شکل (2)

کار سيستمهاي نيوماتيک مشابه سيستم هاي هيدروليک است فقط در آن به جاي سيال تراکم ناپذير مانند روغن از سيال تراکم پذير مانند هوا استفاده مي کنند . در سيستمهاي نيوماتيک براي دست يافتن به يک سيال پرفشار ، هوا را توسط يک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در يک مخزن ذخيره مي کنند، البته دماي هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا ميرود که مي تواند به قطعات سيستم آسيب برساند لذا هواي فشرده قبل از هدايت به خطوط انتقال قدرت بايد خنک شود. به دليل وجود بخار آب در هواي فشرده و پديده ميعان در فرايند خنک سازي بايد از يک واحد بهينه سازي براي خشک کردن هواي پر فشار استفاده کرد.

اکنون بعد از آشنايي مختصر با طرز کار سيستمهاي هيدروليکي و نيوماتيکي به معرفي اجزاي يک سيستم هيدروليکي و نيوماتيکي مي پردازيم.

اجزاي تشکيل دهنده سيستم هاي هيدروليکي:

1- مخزن : جهت نگهداري سيال

2- پمپ : جهت به جريان انداختن سيال در سيستم که توسط الکترو موتور يا 3- موتور هاي احتراق داخلي به کار انداخته مي شوند.

4- شيرها : براي کنترل فشار ، جريان و جهت حرکت سيال

5- عملگرها : جهت تبديل انرژي سيال تحت فشار به نيروي مکانيکي مولد کار(سيلندرهاي هيدروليک براي ايجاد حرکت خطي و موتور هاي هيدروليک براي ايجاد حرکت دوراني).

شکل 3 يک سيستم هيدروليکي را نشان ميدهد.

 

شکل(3)

 

اجزاي تشکيل دهنده سيستم هاي نيوماتيکي:

1- کمپرسور

2- خنک کننده و خشک کننده هواي تحت فشار

3- مخزن ذخيره هواي تحت فشار

4- شيرهاي کنترل

5- عملگرها

شکل 4 يک سيستم نيوماتيکي را نشان ميدهد.

شکل (4)

يک مقايسه کلي بين سيستمهاي هيدروليک و نيوماتيک:

1- در سيستمهاي نيوماتيک از سيال تراکم پذير مثل هوا و در سيستمهاي هيدروليک از سيال تراکم ناپذير مثل روغن استفاده مي کنند.

2- در سيستمهاي هيدروليک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظيفه روغن کاري قطعات داخلي سيستم را نيز بر عهده دارد ولي در نيوماتيک علاوه بر روغن کاري قطعات، بايد رطوبت موجود در هوا را نيز از بين برد ولي در هر دو سيستم سيال بايد عاري از هر گونه گرد و غبار و نا خالصي باشد

3- فشار در سيستمهاي هيدروليکي بمراتب بيشتر از فشار در سيستمهاي نيوماتيکي مي باشد ، حتي در مواقع خاص به 1000 مگا پاسکال هم ميرسد ، در نتيجه طا سيستمهاي هيدروليکي بايد از مقاومت بيشتري برخوردار باشند.

4- در سرعت هاي پايين دقت محرک هاي نيوماتيکي بسيار نامطلوب است در صورتي که دقت محرک هاي هيدروليکي در هر سرعتي رضايت بخش است .

5- در سيستمهاي نيوماتيکي با سيال هوا نياز به لوله هاي بازگشتي و مخزن نگهداري هوا نمي باشد.

6- سيستمهاي نيوماتيک از بازده کمتري نسبت به سيستمهاي هيدروليکي برخوردارند.

 

منبع : توسط حامد منصف

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13,039]

مباني هيدروليك 1

هيدروليك مطالعه سيالات و كاربرد آن براي انتقال نيرو و حركت است. كلمه هيدورليك از لغت يوناني هيدرو به معني آب گرفته شده است.

سيستم‌هاي آب رساني خانگي يك كاربرد متداول از هيدروليك مي باشد و اصول حاكم بر رفتار آب در مورد تمام سيالات صادق است. درگير بكس‌هاي اتوماتيك مدرن يك سيستم هيدروليك براي كنترل عملكرد آنها به كار رفته است.

در حالي كه تمام سيستم‌هاي هيدروليكي از مايعات استفاده مي‌كنند مايعي كه درگير بكس‌هاي اتوماتيك به كار مي رود عموماً روغن گيربكس ناميده مي شود.

اصول هيدروليك

سيستم‌هاي هيدروليك نيرو و حركت را از طريق كاربرد فشار انتقال مي دهند نيرو، فشار و يا كشش اعمال شده بر يك شيئي است. نيرو معمولاً بر حسب پاوند و يا نيوتن اندازه‌گيري مي شود. فشار نيروي اعمال شده بر سطح معين است. فشار معمولاً بر حسب واحد نيرو تقسيم بر واحد سطح اندازه گيري مي شود و واحدهاي آن پاوند بر اينچ مربع (Psi) يا كيلوپاسكال (kpa ) اندازه گيري مي شود. 6.89 pa= 1psi))مي باشد.

پاسكال يك واحد اندازه گيري است كه بعد از « بلز پاسكال » رياضيدان و دانشمند مشهور فرانسوي (1623-1662 ) به خاطر تحقيقاتش در هيدروليك به نام او نامگذاري شد. پاسكال بعضي از حايق مهم دربارة رفتار مايعات در يك سيستم بسته را كشف كرد. او دريافت كه فشار روي يك مايع محبوس شده بطور مساوي بر تمام جهات منتقل مي شود و بر سطوح برابر نيروي مساوي وارد مي كند.

اين اصل قانون پاسكال ناميده مي شود و چنانچه بعداً خواهيم ديد يك اصل بنيادي است كه بر عملكرد تمام سيستم‌هاي هيدروليك حكمفرماست. سيستم‌هاي هيدروليك قادرند مايعات را براي انتقال نيرو و حركت بكار گيرند زيرا در تمام كاربردهاي عملي يك مايع غير قابل تراكم است.

اينكه چه مقدار فشار بر روي يك مايع اعمال مي شود اهميتي ندارد، چون حجمش همواره ثابت مي ماند. اين امر به سيال اجازه مي دهد كه نيرو و حركت بكار گيرند زيرا در تمام كاربردهاي عملي يك مايع غيرقابل تراكم است.

اينكه چه مقدار فشار بر روي يك مايع اعمال مي شود اهميتي ندارد، چون حجمش همواره ثابت مي ماند. اين امر به سيال اجازه مي دهد كه نيرو و حركت را به خوبي يك اهرم مكانيكي منتقل كند. مزيت يك مايع بر اهرم مكانيكي اين است كه داراي حجم است امّا شكل ثابتي ندارد. چون فرض بر اين است كه مايع به شكل ظرف خود در مي‌‌آيد مي توان آن را براي رفع موانع به هر شكلي خم كرد.

اصول قطعات سيستم هيدروليكي

تمام سيستم‌هاي هيدروليكي گيربكس اتوماتيك از يك مخزن، يك چشمه ورودي، سوپاپ‌هاي كنترل و يك عمل كنندة خروجي استفاده مي كنند. مخزن عبارت است از يك كارتل، يك تانگ و يا هر نوع ظرف ديگري كه روغن را براي ما ذخيره مي‌كند. چشمة ورودي يك پيستون يا يك پمپ است كه نيروي لازم را تهيه مي‌كند. سوپاپ‌هاي كنترل عبارتند از هر قطعه‌اي كه جريان روغن را محدود، هدايت و يا به عبارت ديگر تنظيم كند. كارانداز خروجي يك پيستون و يا سرو و موتور است كه نيروي ايجاد دشه به وسيلة فشار هيدروليكي را منتقل مي كند.

هيدروديناميك

عبارت است از مطالعه عملكرد و حركت مكانيكي و عملكرد سيالات يا مايعات در حال حركت، اولينن چيزي كه در اين رابطه بايد دانست اين است كه فشار تنها زماني ايجاد مي شود كه مقاومتي در برابر جريان سيال وجود داشته باشد. اگر دبي حجمي پمپي 200 گالن بر دقيقه باشد و اين پمپ اين حجم روغن را از ميان لوله‌اي كه توانايي عبور حداكثر 200 گالن بر دقيقه را داشته باشد جاري كند روغن جريان خواهد داشت. امّا هيچ فشاري ايجاد نمي‌شود. فشار تا زمانيكه مانعي در مقابل سيال در داخل لوله ايجاد نشود بالا نمي رود. قابليت ايجاد مقاومتهاي گوناگون در يك سيستم هيدروليك براي بدست آوردن مقادير مختلف فشار اساس سيستم هيدروليك تمام گيربكس هاي گوناگون است. اين بخش جزئيات انواع مختلف سوپاپ‌هاي كنترل بكار رفته در گيربكس هاي اتوماتيك متمركز است. شيرهاي كنترل گيربكس هاي اتوماتيك را مي توان در دو گروه عمدة زير طبقه‌ بندي نمود:

ـ سوپاپ‌هايي تنظيم فشار: اندازة فشار ايجاد شده در گيربكس به منظور تعويض دنده‌ها را كنترل مي كنند.

ـ سوپاپ‌هاي قطع و وصل )سويچينگ) جهت جريان روغن را قبل از انجام تعوييض كنترل مي‌كنند. گاهي اوقات در بعضي گيربكس‌ها عمل تنظيم فشار و سويچينگ در يك زمان انجام مي شود امّا در هر يك صورت هر يك از دو وظيفة فوق به وضوح در انواع گيربكس‌ها مشاهده مي شود.

اريفيس (تنگنا( orifice

اريفيس يك مجراي عبوري كوچك است كه به عنوان ساده ترين سوپاپ تنظيم فشار به كار مي ورد. در گيربكس هاي اتوماتيك اريفيس ممكن است يك لولة محدود شده و يا يك سوراخ كوچك بين دو محفظه باشد.

همچنين ممكن است از اريفيس براي محدود كردن جريان روغن عبوري از كانالهاي يك گيربكس استفاده شود، هنگامي كه سيال به يك اريفيس مي رسد با مقاومتي روبرو مي‌شود و فشار رو به افزايش مي‌نهد، لذا فشار در سمتي از اريفيس كه حجم روغن بيشتر است بالاتر مي رود.

سوپاپ فشار شكن Pressure Relief Valve

يك سوپاپ فشار شكن يا سوپاپ محدود كنند فشار هنگامي كه فشار به يك حد از پيش تعيين شده رسيد از يك مجراي خرو جي به روغن اجازه تخليه مي دهد. در يك نوع رايج از سوپاس فشار شكن يك پيستون يك فنر و يك مجراي خروجي براي كنترل فشار به كار رفته است. در اين سوپاپ، روغن وارد مجراي ورودي شده و پيستون را مخالف نيروي فنر مي‌فشارد.

 

درگيربكس هاي اتوماتيك سوپاپ فشارشكن دو وظيفه را به عهده دارد:

ـ فشار سيستم هيدروليك را به منظور حفاظت از قطعات گيربكس در مقابل فشار زياد محدود مي‌كد.

ـ مي‌توان سوپاپ فشارشكن را براي جلوگيري از جريان يافتن سيال در سيستم هيدروليك تا رسيدن به يك فشار معين به كار برد. در اين صورت مجراي خروجي مانند يك راهگاه ورودي عمل مي‌كند و تا زمانيكه فشار سيستم براي متراكم كردن فنر و باز كردن مجراي خروجي كفايت كند هيچ سيالي از ميان آن عبور نمي‌كند.

سوپاپ هاي قرقره اي

اغلب سوپاپ‌هاي بكار رفته درگير بكس اتوماتيك از نوع سوپاپ قرقره‌ايي هستند و تعدادي از آنها به عنوان سوپاپ تنظيم فشار عمل مي كنند.اين سوپاپ‌ها از اين جهت كه شباهت زيادي به قرقره‌هايي كه روي آن ها نخ خياطي پيچيده مي شود، نامگذاري كرده‌اند.

سوپاپ قرقره‌ايي ساده

يك سوپاپ قرقره‌اي ساده 2 عدد پيستون، 4 سطح فشاري و يك دسته پيستون در بين سطوح داخلي دارد .

سوپاپ هاي قرقره ايي اساساً يك نوع پستون هستند كه هنگام اعمال شار هيدروليك بر سطوح مختلف آنها در داخل يك سيلندر به دقت ماشينكاري شده، به عقب و جلو حركت مي‌كنند.

سوپاپ قرقره ايي ساده در يك طرف داري يك سطح فشار است كه دو برابر سطح فشار طرف ديگر است و فشار اعمال شده بر هر دو سطح يكسان است. در اين مثال فشار اعمال شده بر سطح بزرگتر، نيروي خروجي دو برابر توليد خواهد كرد و سوپاپ به سوي نيروي كوچكتر حركت مي‌كند.

سوپاپ هاي بالانس (تعادل(

سوپاپ هاي بالانس، سوپاپ‌هاي تنظيم فشار هستند كه يك سوپاپ قرقره اي و فنر را براي كنترل فشار سيستم هيدروليك به خدمت مي گيرند. همچنين بعضي از سوپاپ‌هاي بالانس از نيروي كمكي اهرم و يا نيروي سيال كمكي براي ايفاي نقش خود بهره مي‌گيرند.

سوپاپ‌ها سويچينگ (راه دهنده( : switching valves

يك سوپاپ سويچينگ يا سوپاپ راه دهنده (سوپاپ كنترل جهت) سيال را از يك معبر به معبر ديگر و يا از يك مدار هيدروليك به مدار هيدروليك ديگر هدايت مي‌كند. همچنين يك سوپاپ سويچينگ ممكن است به يك مجموعه از معابر اجازه دهد در بيش از يك مدار هيدروليك به كار گرفته شوند.

سوپاپ مانع يك راهه one-way check valve

اين سوپاپ همچنانكه از نامش پيداست تنها از يك طرف به سيال اجازه مي‌دهد كه از ميانش عبور كند. سوپاپ پاپت يك نوع سوپاپ مانع يك طرفه است . روغن تنها پس از غلبه فشار هيدروليك بر فشار فنري كه پاپت را در نشيمنگاه نگه داشته مي‌تواند از ميان سوپاپ بگذرد .

[EN-EZEL 13,039]

مبانی هیدرولیک 2

 

سوپاپ مانع دو راهه Two – way check valve

سوپاپ مانع دو راهه جريان سيال را در دو مدار هيدروليك جداگانه كنترل مي‌كند. سوپاپ ساچمه‌اي ساده ترين نوع سوپاپ مانع دو راهه است .

همانطور كه ملاحظه مي‌كنيد، هنگامي كه فشار هيدروليك به مدار وارد مي‌شود سوپاپ بطور اتوماتيك عمل مي كند. اگر سيال از طرف راست وارد شود، ساچمه به طرف چپ حركت مي كند . سپس فشار هيدروليك ساچمه را در نشيمنگاه مربوط به مجراي سمت چپ نگه مي دارد و جريان سيال را در آن جهت مسدود مي‌كند. پس سيال وارد شده از طريق مجراي بالانس سوپاپ خارج مي‌شود. اگر سيال از طرف مجراي سمت چپ وارد سوپاپ شد .

ساچمه را به طرف مجراي راست حركت مي‌دهد. سپس فشار هيدروليك ساچمه را در نشيمنگاه مربوط به مجراي راست نگه مي‌دارد. اين عمل جريان سيال از مجراي راست را متوقف مي‌كند و روغن هاي وارد شده بار ديگر از مجراي بالايي خارج مي‌شوند.

خاصيت آب بندي سازي اتوماتيك سوپاپ مانع دو راهة ساچمه‌ايي به دو مدار هيدروليك مجزا امكان استفاده از يك مع بر را مي دهد. درگير بكس هاي اتوماتيك فشار هيدروليك دو مدار به مجراهاي چپ و راست سوپاپ دو راهه تغذيه مي شود. در اين حالت مجراي بالايي به يك خروجي مشترك تبديل مي شود و به اين ترتيب دو مدار هيدروليك اجازه مي يابند كه يك خروجي گيربكس را در شرايط مختلف كاري كنترل كنند.

سوپاپ سويچينگ با كار انداز دستي

يك سوپاپ سويچينگ با كارانداز دستي يك سوپاپ قرقره‌ايي است كه بوسيلة يك اهرم مكانيكي حركت مي كند، بر حسب موقعيت اهرم و به تبع آن موقعيت قرقره در داخل محفظه‌اش ممكن است مانع ورود سيال به داخل سوپاپ شود و يا اينكه سيال ممكن است اجازه عبور از ميان سوپاپ را بيابد.

سوپاپ طوري واقع شده كه پيستونِ قرقره مجراي ورودي را مسدود كرده است. اين حالت از ورود سيال به داخل سوپاپ ويچينگ ممانعت مي كند. در اهرم براي تغيير موقعيت قرقره حركت كرده بنابراين مجراي ورودي باز شده است. اين جالت به سيال اجازه مي دهد كه به فضاي بين قرقره جريان يابد. امّا چون پيستونِ سمت راست قرقره مجراي خروجي را مسدود كرده سيال در داخل سوپاپ باقي مي ماند.

 

سوپاپ بيشتر حركت كرده و موقعيت قرقره در اين حالت مجراي ورودي و خروجي را باز كرده است . دسته انتخاب حالت اغلب گيربكس‌هاي اتوماتيك به يك سوپاپ سويچينگ با كارانداز دستي متصل است. يعني براي انتخاب دنده مورد نظر بكار رفته است.عه‌هاي سوپاپ‌هاي سويچينگ با كارانداز دستي درگير بكس‌هاي اتوماتيك داراي قرقره چندگانه و چندين مجرا مي باشد. امّا با آنكه داراي شكل نسبتاً پيچيده‌ايي هستند از همان روش براي كنترل جريان روغن استفاده مي‌كنند.

سوپاپ سويچينگ (راه دهنده ) با كارانداز هيدروليكي

يك سوپاپ سويچينگ با كارانداز هيدروليكي يك سوپاپ قرقره‌ايي است كه بوسيله فشار هيدروليك در جهت عكس فشار يك فنر به حركت در مي‌آيد.

 

همانند سوپاپ سويچينگ با كارانداز دستي پيستون هاي يك سوپاپ سويچينگ با كارانداز هيدروليكي مدارات هيدروليكي مختلف را براي كنترل عملكرد گيربكس باز و بسته مي‌كنند. فشار فنر قرقره سوپاپ را در موقعيتي قرار داده كه سيال نمي‌تواند از مجراي ورودي به مجراي خروجي جريان يابد در نتيجه يك مدار در سيستم هيدروليك مسدود مي شود. امّا اگر فشار كمكي در سمت چپ سوپاپ افزايش يابد و به حدي برسد كه بر فشار فنر غلبه كند سوپاپ به طرف راست حركت خواهد كرد و دريچه ورودي را باز مي كند در نتيجه سيال اجازه مي يابد كه به يك مدار هيدروليك تغذيه شود.

سوپاپ تعويض گير بكس Shift valve

سوپاپ تعوييض گيربكس شبيه به يك سوپاپ سويچينگ با كارانداز هيدروليكي عمل مي كند كه دو فشار هيدروليك كمكي را براي حركت سوپاپ بكار مي‌گيرد. يك فشار كمكي به سمت چپ سوپاپ اعمال مي شود در حالي كه فشار ديگر برطرف راست سوپاپ اعمال مي شود.

مادامي كه تركيب فشار فنر و فشار هيدروليك اعمال شده به سمت راست سوپاپ بزرگتر از فشار كمكي اعمال شده به سمت چپ سوپاپ است، پيستونِ سمت راست سوپاپ مجراي ورودي را مسدود خواهد كرد. اين عمل مانع جاري شدن سيال از ميان سوپاپ به طرف مدار هيدروليك مورد نظر مي‌شود. اگر فشار كمكي در سمت چپ سوپاپ از تركيب فشار فنر و فشار كمكي سمت راست بزرگتر باشد سوپاپ به سمت راست حركت خواهد كرد.

در نتيجه دريچه ورودي باز و فشار هيدروليك اجازه مي يابد از طريق فضاي بين قرقره‌ها ب دريچه خروجي جريان يابد. از طريق اين طرح زمان حركت سوپاپ با استفاده از تغيير فشارهاي كمكي مي تواند تغيير كند. گاهي اوقات سوپاپ‌هاي تعويض گيربكس را سوپاپ چهنده مي نامند زيرا هنگام تغيير فشار، در انتهاي سوپاپ تقريباً بطور ناگهاني تغيير موقعيت مي‌دهند.

 

 

خلاصه :

 

هيدروليك مطالعه مايعات و سيالات و كاربرد فشار آنها براي انتقال نيرو و حركت است سيستم هاي هيدروليك براي اين منظور از مايعات استفاده مي كنند زيرا غير قابل تراكم هستند.

اين نكات را درباره سيستم هاي هيدروليك به خاطر بسپاريد.

1ـ به ازاي هر مقدار نيروي ورودي داده شده فشار هيدروليك در داخل يك سيستم بسته ثابت است.

2ـ به ازاي هر مقدار نيروي ورودي داده شده يك پيستون ورودي كوچك بيشتر از يك پيستون ورودي بزرگ فشار ايجاد مي كند.

3ـ به ازاي هر مقدار فشار موجود در سيستم هيدروليك يك پيستون خروجي بزرگ نيروي بيشتري نسبت به يك پيستون خروجي كوچك ايجاد مي كند.

4ـ يك پيستون خروجي كه نيرو را نسبت به پيستون ورودي افزايش مي دهد جابجايي كمتري نسبت به پيستون ورودي دارد.

5ـ يك پيستون خروجي كه مقدار نيرو را به ميزان كمتر از نيروي ورودي مي رساند جابجايي بيشتري نسبت به پيستون ورودي خواهد داشت.

 

 

هر سيستم هيدروليك به ي منبع ذخيره سيال يك چشمه ورودي، سوپاپ‌هاي كنترل و يك وسيله خروجي احتياج دارد. فشار در سيستم هيدروليك مادامي كه مقاومتي در برابر جريان وجود نداشته باشد بوجود نمي آيد.

اريفيس ها، سوپاپ هاي فشار شكن، سوپاپ هاي قرقره‌ايي و سوپاپ‌هاي بالانس، سوپاپ‌هي تنظيم فشار هستند كه براي ايجاد مقاومت و كنترل فشار هيدروليك به كار مي‌روند. سوپاپ‌هاي مانع دريچه‌اي، سوپاپ‌هاي مانع ساچمه‌ايي، سوپاپ‌هاي سويچينگ با كارانداز دستي و سوپاپ‌هاي سويچينگ با كارانداز هيدروليكي انواع مختلف سوپاپ‌هي راه دهنده هستند كه براي هدايت سيال هيدروليك از يك معبر به معبر ديگر و يا از يك مدار به مدار ديگر به كار مي روند بعضي از سوپاپ‌ها هم كار سويچينگ و هم كار تنظيم فشار را انجام مي‌دهند.

 

منبع : انجمن علمي مهندسي مكانيك دانشگاه شهركرد

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13,039]

كاربرد پمپ ها در سيستم هاي هيدروليك

 

كارآيي سيستم هاي هيدروليك براي سهولت انتقال نيرو، موجب گسترش روز افزون اين سيستم ها شده است. مي توان پمپ هاي سيستم هاي هيدروليك را به مثابه قلب سيستم در نظر گرفت.

پمپ هاي هيدروليك تنها يك وظيفه مهم را بدوش دارند و آن به جريان انداختن سيالات هيدروليك است. عامه مردم تصور مي كنند كه پمپ ها، فشار مورد نياز را ايجاد مي كنند، ليكن اين تصور نادرست است. فشار ناشي از عواملي مانند مقاومت خطوط لوله، گرانروي و بار روي محرك ها (Actuator) در مقابل جريان سيال، مقاومت مي كنند. در واقع شفت پمپ، انرژي مكانيكيِ موتور الكتريكي يا موتورهاي ديزلي و بنزيني را به انرژي سيال تبديل مي كند. پمپ هاي سيستم هاي هيدروليك از نوع پمپ هاي جابجايي مثبت هستند. در اين پمپ ها كه با آب بندهاي خاص و لقي هاي بسيار كم طراحي مي شوند، با هر جابجايي حجم معيني از سيال تحت فشارهاي نرمال پمپ مي گردد به طوري كه احتمال برگشت سيال تقريباً غيرممكن است.

در نتيجه هنگامي كه فشار سيستم به دليل بار روي محرك (Actuator) افزايش مي يابد، موتور الكتريكي يا موتور ديزلي بايد شديدتر كار كند تا حجم مورد نياز را منتقل كند كه اين به معناي توان الكتريكي بيشتر و يا افزايش مصرف سوخت است. در واقع چون اين جريان به نواحي حساس سيستم پمپ مي شود (آب بندها، شلنگ ها و غيره ) هميشه سيستم به يك شير اطمينان مجهز مي شود.

 

انواع پمپ هاي هيدروليك

با وجود تنوع پمپ هاي هيدروليك ، مي توان آنها را در چند گروه تقسيم بندي كرد: دنده اي، پره اي و پيستوني.

پمپ هاي دنده اي: پمپ هاي دنده اي بسيار ارزان بوده، به نوع سيال هيدروليك حساسيت ندارند. اين پمپ ها در مقابل آلودگي مقاوم بوده و نياز به طراحي هاي خاص ندارند. فشار در اين سيستم ها بين1500 تا 5000psi مي باشد. اين ويژگي ها باعث شده كه در تجهيزات متحرك، بيشتر از پمپ هاي دنده اي استفاده شود چرا كه كه مقاومتشان در برابر آلودگي بسيار زياد و كارايي آنها در خور توجه است.

درون پمپ هاي دنده اي، دو چرخ دنده در خلاف جهت يكديگر حركت مي كنند كه اولي به شفت موتور متصل بوده و دومي چرخ دنده هرز گرد (Idler) مي باشد. سيال از محفظه ورودي وارد پمپ شده و از ميان دندانه هاي چرخ دنده ها و جداره محفظه پمپ منتقل مي شود. به دليل فواصل بسيار كم، سيال از مركز پمپ نمي تواند عبور كند. پس دو جريان دوباره با هم مخلوط شده و به سمت خروجي پمپ رانده مي شوند.

پمپ هاي دنده اي مي توانند در هر دو جهت عمل كنند و اين ويژگي قابل توجهي در بعضي از سيستم ها است. از آنجايي كه ياتاقان هاي اين پمپ ها تنها از يك جهت، (جهت فشار پمپ خروجي) تحت بار قرار دارند، به پمپ هاي نامتوازن معروفند. در نتيجه اين پمپ ها به طور نامتناسب و تنها از يك جهت، تمايل به سايش دارند. پمپ هاي دنده اي در انواع خارجي (كه بسيار متداول است)، داخلي و يا از نوع چرخان (Gerotor) ساخته مي شوند(شكل1)

پمپ هاي پره اي: اين نوع پمپ ها كارآيي و موارد استفاده زيادي دارند ولي سيال آنها بايد خواص ضد سايش فوق العاده اي داشته باشد. در پمپ هاي پره اي چند نقطه در معرض سايش قرار دارند. اين نقاط نوك پره ها، صفحات دوار و شيار پره ها در روتور هستند. يك مزيت پمپ هاي پره اي اين است كه سايش تمام سطوح آن يكنواخت است و اين وضعيت راندمان را افزايش مي دهد.

هم چنين، پمپ هاي پره اي كه با دو ورودي و دو خروجي در جهات مختلف طراحي مي شوند متوازن بوده و با توجه به اين ويژگي، تنش يكنواخت و كمتري بر روي ياتاقان ها وارد مي شود. مي توان پمپ هاي پره اي را با تغيير شكل مكانيكي محفظه پمپ، به صورت پمپ هاي جا بجايي متغير ساخت كه در نتيجه راندمان آنها افزايش يافته و البته هزينه اوليه‌(ساخت) پمپ ها نيز افزايش مي يابد.

تحمل پمپ هاي پره اي در مقابل آلودگي كم است و ذرات آلودگي، سبب سايش غيرمنتظره پره ها مي شود. پمپ هاي پره اي در محدوده فشار1000 ت 3000psi توانايي عملكرد دارند.

پمپ هاي پيستوني: اين نوع از پمپ ها به دو شكل شعاعي يا محوري طراحي مي شوند. در نوع شعاعي، پيستون ها از محور يك محفظه استوانه اي حلقوي شكل شبيه چرخ پره دار مي چرخند و در نوع محوري، محور گردش پيستون ها و سيلندرها موازي مي باشد. از طرفي لقي هاي پمپ هاي پيستوني بسيار كم بوده و به همين دليل اين پمپ ها به ذرات ناشي از سايش خراشيدگي بسيار حساس هستند.

پمپ هاي پيستوني به دو شكلِ جابجايي ثابت يا متغير طراحي مي شوند. طراحي هاي جابجايي متغير، تغييرات فشار

سيستم را جبران مي كنند و داراي بيشترين بازدهي (يعني بين92 تا97 درصد) هستند.

صرف نظر از نوع پمپ ها، سيستم هاي هيدروليك، بايد قبل از راه اندازي به طور كامل تميز و شسته شوند و كليه منابع آلودگي بايد تا حد امكان به حداقل برسد. هم چنين سيال هيدروليك نو يا سيال هيدروليك كه سر ريز مي شود بايد قبل از استفاده در سيستم به طور كامل ***** شود چرا كه يك سيستم هيدروليكي كه در شرايط مناسب عملياتي به سر مي برد و سيال هيدروليك آن ***** مي شود، در مقايسه با يك سيال هيدروليك نو تميزتر است. علاوه بر تميزي سيال، نوع سيال، محدوده دما، گرانروي سيال، شرايط سيال (اكسيداسيون، آلودگي با آب و غيره) فشاري كه بر روي سيستم وارد مي شود، ورود هوا و كاويتاسيون، همگي بر پمپ و عمر آن موثر هستند.

 

منبع :ماهنامه نفت پارس

[EN-EZEL 13,039]

سيستم هاي هيدروليكي گيربكس اتوماتیک 1

هنگام مطالعه اصول هيدروليك در بخش دوم چند نوع از سوپاپ‌هاي تنظيم فشار و سوپاپ‌هاي سويچينگ را بررسي كرديم. در اين بخش ياد خواهيم گرفت كه اين سوپاپ‌ها در درون گيربكس اتوماتيك چگونه عمل مي كنند. همچنين پمپ‌هايي كه با سه نوع فشار هيدروليكي مختلف گيربكس اتوماتيك را آماده كار مي‌كنند، بررسي مي كنيم. سپس اين فشارها را در درون مجراها و سوپاپ‌ها دنبال مي كنيم و ياد مي گيريم كه چگونه اين فشارها با هم براي كنترل تعويض مستقيم و معكوس دنده عمل مي‌كنند.

فشارهاي موجود در گيربكس اتوماتيك

قبل از شروع بررسي جزئيات پمپ ها و سوپاپ‌هاي گيربكس، لازم است بطور خلاصه نگاهي به سه فشار اصلي موجود در گيربكس اتوماتيك بياندازيم:

1ـ فشار خط اصلي Main Line Pressure

2ـ فشار گاز Throttle Pressure

3ـ فشار گاورنر Gorernor pressure

 

به خاطر داريد كه براي ايجاد فشار هيدروليك بايستي يك چشمه جريان سيال و مقاومتي در برابر آن جريان وجود داشته باشد. درگيربكس هاي اتوماتيك، پمپ همان ايجاد كنندة جريان است و سوپاپ‌ها و گذرگاههاي مختلف بكار رفته باعث ايجاد فشار مي شوند.

1ـ فشار خط اصلي: Main Line Pressure

 

اين فشار به وسيلة پمپ (ايجاد جريان ) بوجود مي‌آيد و بوسيلة سوپاپ رگلاتور فشار، در خروجي پمپ كنترل مي شود. فشار خط اصلي براي راه اندازي كلاچها و سروها، كه عضوهاي مختلفِ مجموعة دنده سياره‌اي را ترمز مي‌كنند به كار مي‌رود و از اين طريق نسبت دنده هاي مختلف و تعويض اتوماتيك دنده فراهم مي شود. فشار اصلي به جز اين منشاء تمام فشارهاي ديگر گيربكس نيز مي‌باشد.

 

 

2ـ فشار گاز : Throttle pressure

 

يك فشار هيدروليكي است كه اندازة آن با زياد شدن بار موتور يا مقدار باز بودن دريچة گاز افزايش مي يابد. فشار گاز از فشار خط اصلي بوجود مي‌آيد.

3ـ فشار گاورنر : Gorernor pressure

 

يك فشار هيدروليكي است كه مقدار آن با زياد شدن سرعت خودرو افزايش مي يابد. اين فشار از خط اصلي بوجود مي آيد و در يك سوپاپ كه به صورت گريز از مركز كار مي‌كند و توسط شافت خروجي گيربكس مي‌چرخد، كنترل مي شود. فشار گاونر در تعامل با فشار گاز براي كنترل نقاط تعويض دنده به كار مي رود.

پمپ‌هاي هيدروليك گيربكس هاي اتوماتيك:

تمام فشارهاي هيدروليكي كه در گيربكس اتوماتيك عمل مي كنند، از جريان خروجي يك پمپ روغن استفاده مي كنند.اين پمپ از طريق يك *****، روغنِ مخزن را مي‌كشد .

درگير بكس هاي امروزي سه نوع پمپ بكار مي رود:

ـ ـ دنده‌اي Gear Pump

ـ ـ روتوري Rotor pump

ـ ـ پره اي. Vane Pump

پمپ دنده‌اي و روتوري، پمپ با جابجايي مثبت يا جابه جايي ثابت ناميده مي شود. زيرا حجم سيالي كه در هر بار گردش پمپ زياد مي شود حجم سيال جابه جا شده توسط آن در هر دقيقه بيشتر مي‌شود، با اين حال حجم روغن پمپ شده به ازاي يك دور گردش ثابت مي ماند.

امّا پمپ هاي پره اي كه در گيربكس هاي مدرن بكار مي روند، پمپ با جابجايي متغير ناميده مي شوند زيرا مقدار روغن پمپ شده به ازاي هر دور گردش مي تواند تغيير كند. خروجي پمپ بطور اتوماتيك براساس نياز گيربكس به روغن تنظيم مي شود و هيچگونه بستگي مستقيم بين سرعت پمپ و مقدار جريان سيال وجود ندارد.

پمپ گيربكس هاي اتوماتيك در قسمت جلو بدنة گيربكس نصب شده و توسط تورك كنورتور به حركت در مي‌آيد. در خودروهاي محرك جلو نيز پمپ ممكن است توسط تورك كنورتور و يا يك شافت مجزا به حركت در آيد. بيشتر گيربكس هاي قديمي يك پمپ ثانويه داشتند كه در ناحية عقب بدنة گيربكس نصب مي‌شود و بوسيلة شافت خروجي به حركت در مي‌آمد. پمپ عقب در گيربكس‌هاي ساخت آمريكا از اواخر دهة 60 به بعد حذف شد.

فشار خط اصلي

همانطور كه مي دانيم براي ايجاد فشار بايستي در مقابل خروجي پمپ مانعي ايجاد شود. چنانچه هيچ مانعي وجود نداشته باشد، دبي پمپ قابل اندازه گيري است؛ امّا فشار صفر است. در وا قع در سيستم هيدروليك گيربكس هاي اتوماتيك موانع زيادي براي ايجاد فشارهاي مختلف وجود دارد. مجراي خروجي پمپ يك مانع نسبي در برابر جريان روغن محسوب مي شود و به همين دليل معابر و خطوط روغن نيز موانعي در برابر جريان هستند.

 

اولين مانع اساسي در سيستم كه براي كنترل فشار اصلي بكار مي رود، سوپاپ تنظيم (رگلاتور) فشار است. ساير سوپاپ ها از قبيل سوپاپ هاي تقويت كننده، سوپاپ كنترل دستي و سوپاپ‌هاي تعويض از طريق اعمال فشار اصلي بر روي آنها عمل مي كنند. البته فشار اصلي تنها موجود در سيستم هيدروليك ايجاد مي شود. امّا تمام آنها وابسته به فشار اصلي هستند و توسط سوپاپ‌هايي با كاربرد تنظيم فشار كار مي كنند. از قبيل سوپاپ گاز و سوپاپ گاورنر كه طرز ايجاد اين فشارها را بررسي مي‌كنيم.

سوپاپ تنظيم فشار (رگلاتور(

از آنجا كه حجم ارسال پمپ با افزايش سرعت زياد مي شود اگر در برابر جريان روغن مانعي ساده و ثابت مانند يك اريفيس وجود داشته باشد، فشار نيز با زياد شدن سرعت پمپ افزايش مي يابد. در چنين سيستمي فشار به سرعت به حدّي كه بتواند به قطعات مختلف گيربكس آسيب برساند خواهد رسيد. بنابراين لازم است فشار تنظيم شود. اين كار بوسيلة سوپاپ رگلاتور فشار كه در مقابل جريان روغن ايجاد يك مانع متغير مي كند ايجاد مي شود.

 

يك مانع متغير عبارتست از يك مجرا كه اندازة آن به منظور تغيير در فشار ايجاد شده توسط مانع مي‌تواند تغيير كند. سوپاپ رگلاتور فشار حد بالا و حد پائين فشار روغن خط اصلي را براي پاسخگويي به شرايط مختلف گيربكس كنترل مي‌كند. فشار خط اصلي عملاً از رگلاتور فشار به بعد آغاز مي شود. امّا در نقشه هاي هيدروليكي اغلب مستقيماً از پمپ منشعب مي شود. فشار بين پمپ و سوپاپ تقريباً برابر با فشاري است كه روغن هنگام ترك سوپاپ و ورود به مدار خط اصلي دارد. واين در نتيجه اثر توازن در سوپاپ است.

هنگامي كه موتور روشن مي شود روغن از پمپ وارد سوپاپ مي‌شود. در ابتدا روغن مستقيماً براي پر كردن مبدل گشتاور و خط اصلي از ميان سوپاپ عبور مي‌كند به محض آنكه اين فضاها از هوا تخليه شوند فشار در مدار هيدروليك ايجاد مي شود. اين فشار بر سطح انتهايي سوپاپ عمل كرده و آن را بر خلاف نيروي فنر حركت مي دهد. مادامي كه فشار روغن بر نيروي فنر غلبه نكند تمام خروجي پمپ در اختيار مدارات اصلي گيربكس قرار مي‌گيرد. اگر دور موتور زياد شود حجم روغن ارسالي توسط پمپ به سوپاپ هم افزايش مي يابد.در نتيجه فشار روغن اعمال شده بر سوپاپ هم افزايش مي يابد. در نتيجه فشار روغن اعمال شده بر سوپاپ هم افزايش مي‌يابد و سوپاپ مخالف نيروي فنر، آنقدر حركت مي كند تا مجراي خروجي را باز كند

در گيربكسي كه پمپ آن از نوع دنده‌ايي يا روتوري است فشار اضافي با جاري شدن روغن از مجراي خروجي و بازگشت آن به سمت مكش پمپ آزاد مي شود امّا در يك گيربكس مجهز به پمپ با جابجايي متغير بخشي از فشار اضافي به ناحيه پشت كمربند لغزان براي كاهش جابجايي پمپ و در نتيجة آن كاهش جريان روغن هدايت مي شود و در هر صورت گيربكس از آسيب احسالي ناشي از فشار زياد حفاظت مي شود.

 

در بيشتر گيربكس‌ها فشار از پمپ مستقيماً به سمت سوپاپ كنترل دستي و ساير سوپاپ هاي سيستم هيدروليك هدايت مي شود. اين امر عملي است زيرا تمام روغن قبل از رفتن به سمت ساير سوپاپ‌ها مجبور نيستند كه از ميان رگلاتور فشار عبور كنند. همانطور كه در بخش دوم ملاحظه كرديد، فشار در داخل يك سيستم بسته هيدروليك در هر جايي از مدار يكسان است. لذا مي توانيد مدار فشار خط اصلي را به عنوان يك مدار بسته منفرد تصور كنيد. در اين صورت اهميتي ندارد كه سوپاپ رگلاتور فشار در چه قسمتي از مدار نصب شود، چون به هر حال فشار در تمام نقاط مدار را تنظيم خواهد كرد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

__________________

[EN-EZEL 13,039]

سيستم هاي هيدروليكي گيربكس اتوماتیک 2

سوپاپ هاي تعويض

سوپاپ تعويض يك سوپاپ قطع و وصل (سويچينگ ) يا جهت دهنده است كه از فشار گاورنر و فشار گاز براي تعيين زمان تعويض و اجراي تعويض در يك گيربكس استفاده مي كند. به همين دليل سوپاپ تعويض سوپاپ تايمينگ نيز ناميده مي شود. سوپاپ تعويض قادر است با اندازه گيري گشتاور موتور( به وسيلة فشار گاز ) و سرعت خودرو ( به وسيلة گاورنر ) تحت هر شرايطي از رانندگي تعويض به دندة بالاتر (مستقيم ) و به دنده پائين تر (معكوس) را به طرز صحيحي زمان بندي و اجرا كند.

اغلب گيربكس ها چندين سوپاپ تعويض دارند كه تعويض دنده‌هاي مورد نياز را كنترل مي‌كنند هنگامي كه فشار گاورنر بر فشار گاز و فشار فنر غلبه كند تعويض به دنده بالاتر توسط سوپاپ تعويض انجام مي‌شود.

فشار گاورنر به سمت راست سوپاپ تعويض و فشار گاز به سمت چپ آن اعمال مي شود. يك فنر مارپيچي نيز در طرف چپ سوپاپ قرار گرفته است. فشار خط اصلي به سوپاپ تعويض هدايت شده امّا يكي از پيستون ها مسير روغن را مسدود كرده است. اگر سرعت خودرو افزايش يابد، فشار گاورنر نيز زياد مي شود. در لحظه‌ايي كه فشار گاورنر بر فشار گاز و فشار فنر غلبه كند سوپاپ را به طرف چپ هدايت مي كند.

در نتيجه حركت سوپاپ تعويض فشار خط اصلي مي تواند از بين قرقره ها به طرف يك مدار كارانداز (باند ياكلاچ) خارج شود. البته هنگامي كه يك سوپاپ تعويض حركت مي كند بايد حركت آن سريع و تقريباً ناگهاني باشد و اجازه نيابد به جلو و عقب حركت كند قبل از اينكه به اين موضوع بپردازيم ابتدا مي خواهيم بدانمي فشار گاز و فشار گاورنر چگونه ايجاد مي شوند و هدف از ايجاد آنها چيست؟

فشار گاز

همانطور كه قبلاً تشريح شد فشار گاز يكي از فشارهاي مورد استفاده در كنترل نقاط تعويض به دنده بالاتر (UP Shift ) و به دنده پائينتر (Down Shist )در يك گيربكس اتوماتيك است.

 

فشار گاز اين وظيفه را متناسب با بار موتور يا گشتاور خروجي كه در هر لحظه مستقيماً وابسته به شرايط رانندگي است، به انجام مي رساند.

در بيشتر گيربكس ها از فشار گاز براي كمك به تنظيم فشار خط اصلي استفاده مي شود. زماني كه گشتاور خروجي موتور زياد است در گيربكس ها درگيري محكم‌تر كلاچها و ب اندها براي جلوگيري از لغزش ضروري است. براي دستيابي به فشار بيشتر در خط اصلي، فشار گاز ( يا شكل تغيير يافته‌اش) از طريق كانالهايي به سمت سوپاپ تقويت كننده واقع در يك طرف رگلاتور فشار هدايت مي‌ شود.

كاربرد هيدروليك

سيستم‌ هاي هيدروليك گيربكس‌هاي اتوماتيك مدرن تعويض هاي مستقيم و معكوس دنده‌ها را براي هماهنگ كردن سرعت خودرو و گشتاور موتور به منظور دستيابي به عملكرد موثر و روان فراهم مي‌كنند.امّا كاربرد سيستم هيدروليك تنها راه براي اجراي تعويض اتوماتيك در يك گيربكس نيست. بعضي از سازندگان خودرو در گيربكس هاي اتوماتيك اوليه از سيستم‌هاي اكركي و خلايي براي كنترل تعويض بهره مي گرفتند.

سبيمپلي ماتيك كرايسلر مدل سال 1940 چهار سرعته از نوع دنده كشوئي و متصل به يك كوپلينگ هيدروليكي بود. اهرم تعويض دنده بوسيله سرووهاي خلايي كه خلاء آن بوسيلة سيستم الكتريكي بالا كنترل مي شد بكار مي افتاد.

كمپاني كرايسلر، مدلهاي گوناگون اين گيربكس را تحت نام هاي تجاري مختلف تا سال 1953 يعني هنگامي كه اولين گيربكس تمام اتوماتيك خود را معرفي كرد مورد استفاده قرار داد.

سوپاپ گاز مكانيكي

Mechanically Operated Throttle Valve

براي درك طرز كار سوپاپ گاز به شكل يك سوپاپ گاز مكانيكي ساده نگاه مي‌كنيم.

اين سوپاپ گاز شامل يك سوپاپ قرقره اي يك فنر و يك پالانچر است كه همة آنها در يك محفظه قرار گرفته اند. يك اهرم از سوپاپ گاز خارج شده و به دريچه گاز كاربراتور موتور وصل است. هنگامي كه موتور خاموش است و سوپاپ بسته است. پيستون سمت چپ سوپاپ دريچه ورود فشار خط اصلي را مسدود مي كند. چنانچه در حالت روشن بودن موتور دريچه گاز باز شود يك اهرم مكانيكي قرقره سوپاپ را به سمت چپ حركت مي دهد. در نتيجه مجراي ورود روغن باز شده و فشار خط اصلي به داخل سوپاپ جاري مي شود در اين نقطه فشار خط اصلي به فشار گاز تبديل مي شود.

سوپاپ تعويض معكوس Down Shift Valve

قبل از خاتمه اين بحث بايد اطلاعاتي درباره سوپاپ‌هاي كه هنگام باز شدن كامل دريچه گاز باعث افزايش فشار گاز مي‌شوند و موجب اجراي تعويض به دنده سنگين تر مي شود داشته باشيد. اين سوپاپ‌ها را ممكن است با اسامي 1ـ سوپاپ تعويض معكوس Dawnshift 2ـ سوپاپ پرش به عقب (kickdown ) و يا سوپاپ بازدارنده Detent بنامند.

در هر صورت هنگامي كه دريچه گاز باز مي شود سوپاپ تعويض معكوس فشار سوپاپ گاز را تقويت مي كند و يا يك فشار كمكي براي اجراي تعويض معكوس ايجاد مي كند اين فشار براي غلبه بر فشار گاورنر بر سوپاپ تعويض مورد نظر اعمال شده و تعويض به دنده سنگين‌تر اجرا مي شود.

فشار گاورنر

فشار گاورنر در جهت عكس فشار گاز براي كنترل نقاط تعويض مستقيم (UP Shift ) و معكوس (DOWN Shift ) متناسب با سرعت جاده ايي خودرو به سوپاپ تعويض اعمال مي‌شود. فشار گاورنر از فشار خط اصلي به وجود مي آيد و به وسيلة سوپاپ گاورنر كنترل مي شود. سوپاپ گاورنر به وسيلة شافت خروجي گيربكس به حركت در مي‌آيد و سرعتش با افزايش سرعت خودرو زياد مي‌شود. اگر سرعت شافت خروجي زياد شود فشار گاورنر نيز زياد مي‌شود وقتي كه سرعت شافت خروجي ثابت بماند فشار گاورنر نيز در يك حدّ معين براي آن سرعت متعادل مي شود.

در مدارات هيدروليك گيربكس هاي ساخت آمريكا سه نوع گاورنر به كار رفته است.

 

1ـ گاورنر با محرك دنده‌ايي و سوپاپ قرقره‌ايي

 

2ـ گاورنر با محرك دنده‌ايي و سوپاپ‌هاي ساچمه‌اي مانع

 

3ـ گاورنر نصب شده روي شافت خروجي با سوپاپ قرقره‌اي

تنظيم زمان بندي تعويض

هر دو نوع سوپاپ گاز خلايي و مكانيكي را مي توان جهت تنظيم دقيق، زمان بندي تعويض كه در نتيجه سرعت كمتر و بيشتر خودرو اتفاق مي‌افتد آماده نمود.

 

اين عمل بوسيلة افزايش و يا كاهش نيرويي كه اهرم مكانيكي و يا مدولاتور خلايي بر سوپاپ گار اعمال مي‌كند انجام مي شود. هنگامي كه نيروي اعمال شده بر سوپاپ گاز زياد مي شود فشار گاز افزايش مي يابد بنابراين در سوپاپ تعويض فشار گاورنر بيشتري براي غلبه بر فشار گاز مورد نياز است و تعويض در سرعت هاي بالاتر انجام مي شود. وقتي كه فشار اعمال شده بر سوپاپ گاز كاهش ي‌يابد، فشار گاز نيز كاهش مي‌يابد. بنابراين در سوپاپ تعويض ب فشار گا كمتري احتياج است و تعويض در سرعت هاي كمتر انجام مي شود.

براي تنظيم سوپاپ گاز مكانيكي طول اهرم ها كوتاه و بلند مي‌ شوند . در سوپاپ گاز خلايي براي تنظيم، كپسول را بيشتر يا كمتر در داخل بدنة گيربكس پبيچ مي‌كنند و يا يك پيچ در طرف لوله خلايي براي تغيير كشش فنر در درون كپسول پيچانده مي شود.

سازندگان خودرو مشخصاتي براي اهرم بندي و يا مدلاتور خلايي سوپاپ گاز ارائه مي‌كنند تا خودروهايشان در بهترين محدوده عملكرد موتور تعويض‌ها را انجام دهند

 

منبع : انجمن علمي مهندسي مكانيك دانشگاه شهركرد

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

__________________

[EN-EZEL 13,039]

سيستم انتقال قدرت اتوماتیک 1

 

چون دستيابي به يک سيستم انتقال نرم و بدون صدا با استفاده از جعبه دنده هاي دستي مرسوم که در بالا اشاره شد، امکان پذير نمي باشد، بنابراين در جعبه دنده هاي اتوماتيک نيز همانند آنچه قبلاً براي اوردرايو گفته شد از سيستم چرخدنده خورشيدي استفاده مي شود. علاوه بر آن، اين نوع سيستم جعبه دنده اي مزاياي زيادي دارد:

 

1 تمام اعضا مجموعه خورشيدي برروي يک محور اصلي قرار دارند و در نتيجه همه آنها در يک مجموعه قرار گرفته اند.

 

2- دنده هاي خورشيدي هميشه بطور ثابت با هم در گير مي باشند و امکان حذف دنده و يا شکستن و سرو صدا کمتر وجود دارد و هم چنين تعويض دنده، سريع و بطور خودکار و بدون افت قدرت انجام مي گردد.

 

3- دنده هاي خورشيدي نسبت به جعبه دنده هاي استاندارد مي توانند سخت تر و قويتر باشند و بارهاي گشتاوري را بطور سريع منتقل نمايند و داراي حجم کمتري باشند. به اين دليل که گشتاور از ميان دنده هاي سياره اي عبور مي نمايند و نيرو بين چند دنده سياره اي تقسيم مي گردد، قدرت انتقال افزايش مي يابد.

 

4- موقعيت اعضا مجموعه سياره اي براي نگهداشتن يا درگيري و قفل نمودن آنها با يکديگر براي تعويض دنده ها نسبت به هم رابطه ساده اي دارند.

 

در جعبه دنده هاي اتوماتيک حتماً بايد از کلاچ هيدروليکي و مبدل گشتاور بجاي کلاچ اصطکاکي استفاده کرد. ساختمان و نحوه عمل اين مبدلها در قسمت کلاچها توضيح داده شد.

 

اغلب اين جعبه دنده هاي خودکار سه يا چهار دنده براي حرکت رو به جلو دارند. اين جعبه دنده ها در وضعيتهاي پارک، خلاص و دنده عقب نيز قرار مي گيرند. در اين خودروها دنده چهار معمولاً اوردرايو است. در بعضي از جعبه دنده هاي خودکار که شش دنده اند، دنده پنج اوردرايو است. خودروهايي که جعبه دنده خودکار دارند، معمولاً با دنده يک به راه مي افتند. سپس جعبه دنده به دنده هاي دو، سه و چهار مي رود. تعويض دنده ها و قفل شدن مبدل گشتاور بدون کمک راننده انجام مي شود. با افزايش سرعت خودرو، دنده ها تعويض مي شود و بار موتور کاهش مي يابد. راننده براي کاهش سرعت خودرو و متوقف کردن آن پايش را از روي پدال گاز برمي دارد و در صورت نياز ترمز مي گيرد. در اين حالت جعبه دنده مبدل گشتاور را خلاص مي کند و به صورت خودکار دنده معکوس مي رود؛ هنگامي که خودرو متوقف مي شود، جعبه دنده در دنده يک است. در اين حالت به کلاچي که با پا بکار مي افتد نيازي نيست. بکسواد کردن مبدل گشتاور اين امکان را مي دهد که حتي حين درگيري جعبه دنده نيز موتور درجا کار کند.

شکل کلي نمونه اي از اين جعبه دنده ها را در پايين مشاهده مي کنيد. همانطور که ملاحظه ميشود براي دستيابي به دنده مورد نظر بايد تعدادي از دنده هاي خورشيدي، پينيونها، بازوها يا رينگها ثابت يا بهم قفل شوند. براي بوجود آمدن اين شرايط، يکسري عملگر (مانند کلاچهاي يکطرفه، بستهاي قفل کننده و کلاچهاي چند صفحه اي) وجود دارد که با قفل شدن يا آزاد شدن هريک از آنها توسط سيستم کنترلي، تعدادي از دنده ها قفل شده و اتومبيل در دنده مورد نظر قرار مي گيرد.

در شکل2-15 نمونه اي از اين گيربکسهاي اتوماتيک بهمراه عملگرهاي آن را مشاهده مي کنيد. بعنوان مثال براي قرار گرفتن گيربکس در دنده يک، بايد کلاچهاي DC و FC و همچنين کلاچ يکطرفه OWC قفل شوند. براي ديگر دنده ها نيز به همين ترتيب عملگرهاي ديگر عمل مي کنند.

 

 

شکل2-15شکل شماتيکي ازگيربکسهاي اتوماتيک بهمراه عملگرهای آن

 

سيستم کنترل هيدروليکي جعبه دنده اتوماتيک

سيستم هيدروليکي، سيال تحت فشار لازم براي بکار انداختن جعبه دنده خودکار را تامين مي کند. کلاً سيستم هيدروليکي کارهاي زير را انجام مي دهد:

سيال را به مبدل گشتاور مي رساند.

سيال تحت فشار را بسوي پمپ بست قفل کننده و کلاچهاي چند صفحه اي هدايت مي کند.

قطعات داخلي را روغنکاري مي کند.

مبدل گشتاور و ساير قطعات را خنک مي کند.

همانطور که ديديم عمل تعويض دنده يا تغيير کارکرد عملگرها در اين نوع جعبه دنده ها به صورت خودکار و بدون دخالت راننده انجام مي پذيرد. جهت نيل به اين مقصود بايد اطلاعاتي از وضعيت حال حاضر خودرو در دسترس باشد، تا سيستم کنترلي بتواند بر اساس اين اطلاعات تصميم گيري نمايد. اين اطلاعات که در واقع زمان تعويض دنده را مشخص مي کنند از سه طريق بدست مي آيند :

 

دور خروجي جعبه دنده

دور موتور

بار موتور (ميزان گشودگي دريچه گاز(

 

هر کدام از اين عوامل فشارهاي متغيري را در مسير هيدروليکي سيستم کنترلي ايجاد مي کنند که در نتيجه تاثير اين فشارها برروي شيرهاي هيدروليکي در سر راه و نهايتاً برروي بستهاي قفل کننده و کلاچهاي چند صفحه اي و تغيير وضعيت هر يک از آنها، مي تواند دنده خودرو عوض شود.

 

در شکل 2-16 شماي کلي از اين سيستم کنترل را بهمراه اجزاي عمل کننده آن مشاهده مي کنيد.

 

شکل2-16 اجزاي سيستم کنترل در ارتباط با يکديگر و نحوه عمل عملگرها

 

 

__________________

[EN-EZEL 13,039]

سيستم انتقال قدرت اتوماتیک 2

 

بست قفل کننده (band brake)

 

بست قفل کننده در واقع کفشک ترمزي است که دور يک کاسه کلاچ فلزي مي پيچد. بست قفل کنده با ماده اي از جنس لنت ترمز پوشانيده مي شود. وقتي اين بست روي کاسه کلاچ فشرده مي شود، کاسه کلاچ و چرخدنده خورشيدي از چرخش باز مي ايستند و ثابت مي شوند. يک سر بست قفل کننده به پوسته جعبه دنده متصل است و سر ديگر آن با يک پمپ در ارتباط است. شکل217- پمپ وسيله اي در سيستم هيدروليک است که فشار هيدروليکي را به حرکت مکانيکي تبديل مي کند. وقتي فشار هيدروليکي سيال تحت فشار به پشت پيستون پمپ هدايت مي شود، پيستون به حرکت در مي آيد. پيستون بر نيروي فنر پمپ غلبه کرده و به ضامن بست، فشار وارد مي آورد. در نتيجه بست قفل کننده به کار مي افتد. جهت آزاد کردن بست نيز فشار روغن از پشت پيستون برداشته مي شود

 

شکل2-17 بست قفل کننده

 

کلاچ چند صفحه اي (multiple clutch)

 

اين کلاچ که شامل چند صفحه کلاچ مي باشد در داخل کاسه کلاچ قرار دارد. اين صفحه ها يک در ميان فولادي و اصطکاکي اند. صفحه هاي فولادي لختند اما هر دو طرف صفحه هاي اصطکاکي لنت کوبي شده اند. صفحه هاي فولادي با هزارخاربه کاسه کلاچ متصلند. صفحه هاي لنت کوبي شده با هزارخار به يک توپي در کلاچ متصلند تا مجموعه چرخدنده سياره اي را کنترل کند. (شکل2-18(

براي درگير کردن کلاچ، فشار روغن به پشت پيستون کلاچ هدايت مي شود، در نتيجه پيستون به حرکت در مي آيد و صفحه ها را به هم مي فشارد. صفحه ها چرخدنده خورشيدي را به بازو قفل مي کنند. در اين حالت مجموعه چرخدنده سياره اي بصورت واحدي يکپارچه مي چرخد.

 

 

شکل2-18 کلاچ چند صفحه اي

 

گاورنر

 

گاورنر وسيله اي حساس به سرعت است که فشار هيدروليکي را متناسب با سرعت محور خروجي تغيير مي دهد. فشار گاورنر تعويض دنده را متناسب با سرعت خودرو کنترل مي کند. گاورنر حرکت خود را از محور خروجي جعبه دنده مي گيرد. فشار لوله اصلي توسط پمپ به گاورنر مي رسد. وقتي محور خ آهسته مي چرخد، نيروي گريز از مرکز تاثير اندکي بر وزنه هاي گاورنر دارد. در اين

حالت گاورنر فشار مختصري را به يکطرف شير راه دهنده وارد مي کند. با افزايش سرعت محور خروجي و خودرو، وزنه ها به طرف خارج متمايل مي شوند. در نتيجه شير گاورنر بيشتر باز شده و فشار گاورنر افزايش مي يابد.

 

سيستم انتقال قدرت پيوسته متغير (CVT)

ايده استفاده از سيستمهاي انتقال قدرت پيوسته متغير از سالها قبل مطرح شده بود ولي تنها در چند سال اخير سازندگان اتومبيل به آن رو آورده اند. بر خلاف سيستم هاي انتقال متداول دستي اتوماتيک درCVT ، نسبت دنده هاي مجزا با نسبتهاي قابل تنظيم پيوسته جايگزين مي شود. سيستم CVT مي تواند به طور ثابت نسبت دنده خود را براي بهبود راندمان موتور و ايجاد يک منحني

 

گشتاور- سرعت مناسب تغيير دهد. اين ويژگي باعث بهبود مصرف سوخت و نيز شتاب گيري در مقايسه با سيستم هاي انتقال قدرت متداول مي شود.

علي رغم اينکه يک دهه است که سيستم CVT در اتومبيلها استفاده مي شود، ولي محدود بودن گشتاور و پايين بودن قابليت اطمينان آنها بکارگيري اين سيستم را محدود کرده است.

 

انواع CVT

 

اصولاً CVT ها سه جز اساسي دارند :

 

يک تسمه لاستيکي يا فلزي با توان کششي بالا

يک قرقره متغير ورودي

يک قرقره متغير خروجي

 

CVT ها همچنين ريزپردازنده ها و سنسورهايي نيز دارند اما اجزاي اصلي و کليدي آنها همان سه مورد بالا مي باشد. امروزه تحقيقات زيادي بر روي انواع گوناگوني از سيستمهاي انتقال قدرت پيوسته متغير انجام شده که برخي از آنها عبارتند از : CVT نوع تسمه فشاري ،

CVTنوعtoroidal يا محرک کششي ،CVT نوع تسمه اي الاستومر با قطر متغير ، CVT با هندسه متغير و CVT نوع محرک کششي انحرافي و انواع ديگري که تحقيقات روي آنها ادامه دارد.

 

CVT نوع تسمه فشاري

 

در اين نوع که پر کاربردترين نوع از سيستمهاي CVT است، يک تسمه توان را بين دو قرقره مخروطي که يکي ثابت و ديگري متحرک است منتقل مي کند. هر قرقره از دو مخروط با زوايايي حدود 20 درجه تشکيل مي شود که يک تسمه V شکل نيز روي شيار بين دو قرقره سوار مي شود. بسته به فاصله بين مخروطهاي هر قرقره مقدار دور تسمه روي هر قرقره مشخص مي شود. (شکل2-19) چنانچه

دو مخروط به هم نزديک باشند، قطر حلقه تسمه روي آن قرقره زياد و اگر خوا از هم دور شوند، قطر حلقه کم مي شود. وقتي قطر يک قرقره افزايش مي يابد، قطر طرف ديگر کاهش مي يابد تا سفتي تسمه حفظ شود. جهت اعمال نيروي لازم براي تنظيم فاصله بين مخروطهاي هر قرقره مي توان از فشار هيدروليک، نيروي گريز از مرکز يا فنرهاي کششي استفاده کرد.

 

شکل2-19 CVT نوع تسمه فشاري

 

همانطور که ديديم به صورت تئوري و با استفاده از اين روش بينهايت نسبت انتقال مي توان ساخت. در واقع مي توان گفت شايد بهترين گزينه براي سيستم انتقال قدرت همين CVT باشد. اما بايد توجه داشت که تسمه مي تواند بلغزد يا کش بيايد که اين خود سبب افت راندمان مي گردد. اما با استفاده از مواد جديد در ساخت تسمه ها اين افت را حتي الامکان کاهش داده اند. يکي از مهمترين پيشرفتها در اين زمينه استفاده از تسمه هاي فولادي است. (شکل2-20) اين تسمه هاي انعطاف پذير از چندين نوار باريک فلزي (بين 9(12- که بصورت محکمي روي هم قرار گرفته اند تشکيل شده است. اين تسمه هاي فلزي نمي لغزند و دوام بالايي دارند و امکان انتقال گشتاورهاي بزرگتري با استفاده از آنها وجود دارد. اين تسمه ها همچنين کم سروصدا تر از تسمه هاي لاستيکي کار مي کنند.

 

شکل2-20 مدلي از تسمه هاي فولادي مورد استفاده در CVT نوع تسمه فشاري

 

در اين نوع CVT يک سنسور، خروجي موتور را حس کرده و سپس يک مدار برقي فاصله بين قرقره ها و در نتيجه کشش تسمه را افزايش يا کاهش مي دهد. تغيير پيوسته فاصله بين قرقره ها مشابه عمل تعويض دنده مي باشد.

 

CVT نوعtoroidal يا محرک کششي

 

در اين نوع ازCVT قرقره ها و تسمه ها توسط ديسکها و غلتکهاي انتقال قدرت جايگزين مي شوند. اگرچه اين سيستم کاملاً متفاوت از سيستم قبل بنظر مي آيد، ولي همه اجزا آن قابل مقايسه با CVT از نوع تسمه فشاري مي باشد. به اين صورت که :يک ديسک به موتور متصل است که در واقع معادل قرقره محرک است.ديسک ديگر به شفت متحرک متصل است که معادل قرقره متحرک است. غلتکها نيز بين ديسکها عمل مي کنند، همانند تسمه که در شيار بين قرقره ها قرار دارد.غلتکها در امتداد دو محور مي چرخند. آنها حول محور افقي گردش مي کنند و حول محور عمودي کج مي شوند که اين امر سبب مي شود که غلتکها با ديسک در سطوح مختلف تماس پيدا کنند و همين سبب ايجاد نسبتهاي انتقال گوناگون مي شود. مثلاً هنگاميکه يکي از لبه هاي غلتکها با نقطه با قر کم دسک محرک در تماس باشد، لبه ديگر غلتکها بايستي نقطه با قطر زياد ديسک متحرک را لمس مي کند؛

که نتيجه آن کاهش در سرعت و افزايش گشتاور است و برعکس. شکل2-21

 

 

 

شکل2-21 CVT نوعtoroidal يا محرک کششي در حالتهای مختلف از انتقال قدرت

 

CVT نوع تسمه اي الاستومر با قطر متغير

 

در اين نوع CVT ، از يک تسمه مسطح و انعطاف پذير که روي تکيه گاههاي متحرک قرار گرفته استفاده مي شود. اين تکيه گاهها مي توانند شعاع را تغيير داده و در نتيجه نسبت انتقال نيرو را عوض کنند. (شکل2-22) با اين وجود، در نسبتهاي دنده بالا تکيه گاهها جدا شده و يک مسير ناپيوسته دنده را ايجاد مي کنند که منجر به مشکلاتي نظير خزش و لغزش مي گردد.

 

 

 

 

شکل2-22 CVT نوع تسمه اي الاستومر با قطر متغير

[EN-EZEL 13,039]

سيستم انتقال قدرت اتوماتیک 3

 

انواع ديگر CVT

 

انواع ديگري از CVT نيز وجود دارد، ولي کاربرد آنها به اندازه نوع فشاري و Toroidal گسترش نيافته است. در نوع محرک کششي انحرافي از يک محور مخروطي و لولا براي تعويض دنده در CVT استفاده مي شود و يا برعکس. به اين ترتيب يک نسبت دنده پيوسته ايجاد مي شود.

 

در CVT با هندسه متغير از چرخ دنده هاي خورشيدي قابل تنظيم براي تغيير نسبت دنده ها استفاده مي گردد. اين نوع CVT بيشتر شبيه CVTهاي متداول و سيستم انتقال قدرت معمولي قابل انعطاف مي باشد.

 

مزاياي CVT

 

رانندگان اغلب با تعويض نرم دنده مواجه نيستند، ولي در سيستم CVT عمل تغيير نسبت انتقال به نرمي صورت مي گيرد، بنحوي که راننده يا مسافران تنها شتاب گرفتن اتومبيل را احساس مي کنند. از نظر تئوري،CVT باعث خرابي کمتر موتور و انتقال مطمئن تر توان خواهد شد، در حاليکه تعويض سريع دنده و دنده هاي مجزا باعث مي شود که موتور در سرعتي غير از سرعت بهينه کار کند. علاوه

 

بر اين سيستم CVT راندمان و عملکرد بهتري دارد. در شکل2-23 راندمان انتقال توان يک گيربکس پنج سرعته (درصد توان منتقل شده موتور توسط سيستم انتقال) آورده شده است. راندمان متوسط اين گيربکس 86 درصد و راندمان ط يک گيربکس دستي 97 درصد مي باشد. در شکل2-24 نيز محدوده راندمان چند نوع سيستم CVT جهت مقايسه با راندمان گيربکس آورده شده است.

 

شکل2-23

 

شکل2-24 محدوده راندمان چند نوع سيستم CVT

 

مشاهده مي شود که راندمان سيستم هاي CVT نسبت به گيربکسهاي اتوماتيک بهتر است. علاوه بر اين به دليل اينکه سيستمهاي CVT اين امکان را براي موتور فراهم مي کنند که بتوانند صرف نظر از سرعت خودرو در نقطه طراحي کار کنند، مصرف سوخت اتومبيل نيز کاهش يافته و در نقطه بهينه قرار مي گيرد. آزمايشات نشان مي دهد که مصرف سوخت با استفاده از CVT ، 10 درصد کمتر از

مصرف سوخت با استفاده از يک گيربکس چهار سرعته اتوماتيک مي باشد.

 

معايب CVT

توسعه سيستم هاي CVT به دلايل مختلفي کند بوده است. از جمله اينکه به دليل عملکرد مطلوب گيربکسهاي دستي و اتوماتيک و کاهش مصرف سوخت با استفاده از آنها نيازي به سيستم هاي CVT احساس نمي شد. يکي از معايب اصلي مدلهاي اوليهCVT ، لغزش بين تسمه و غلت آنها بود، زيرا فاقد دندانه بوده و نمي توانستند يک اتصال مکانيکي صلب را ايجاد کنند. محرکهاي اصطکاکي معمولاً در معرض لغزش هستند، مخصوصاً در گشتاورهاي بزرگ. در مدلهايي از CVT که در سالهاي 1950 و 1960 استفاده مي شد، موتورها براي جبران لغزش، در دورهاي بالاتري کار مي کردند، به خصوص هنگام شتاب گيري از حالت سکون و گشتاور ماکزيمم. يکي از راه حلهاي ساده براي اين مشکل، استفاده از CVT در اتومبيلهايي است که موتور آنها گشتاور کمي توليد مي کنند. شايد بيشتر از هر

علتي، هزينه اين نوع سيستمها مانع از رشد و توسعه آنها شده است.

 

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

__________________

[EN-EZEL 13,039]

میل گاردان

وظیفه میل گاردان انتقال گشتاور پیچشی گیربکس به دیفرانسیل بوده میل گاردان در خودروهای

که چرخ های محرک در جلو وجود دارد به کار نمیرود میل گاردان نیروی پیچشی زیادی تحمل میکند

بر طبق قرار داد اکثر اتومبیل های که شامل دستگاه تولید نیرو و دستگاه انتقال قدرت و دستگاه

کلاچ در جلو می باشند ولی دستگاه محرک واقعی خودرو در عقب واقع است و برای انتقال نیرو

به دستگاه محرک در عقب اجزای مخصوصی لازم است که این کار را انجام می دهند که در مهندسی

اتومبیل "محور حرکت " نامیده می شود

1- قفل های میل گاردان

قفل های میل گاردان برای این منظور به کار می رود که انتقال نیرو را با سرعت زاویه ای ثابتی انجام

دهند . قفل گاردان سبب ارتباط محورها به طور قابل انعطاف می شوند تا اجازه انتقال نیرو در وقتی

که زاویه های بین محورها تغییر پیدا کرد را بدهند خرابی جاده و قابلیت انعطاف میله های معلق به

ندرت امکان هم محور بودن قفل گاردان وجود دارد یک قفل گاردان نیز ممکن است بین محور زنده و

دوک چرخ جلو (پلوس) وجود داشته باشد که می تواند نیرو را به چرخ ها منتقل کند قفل گاردان شامل

اجزای زیر است

مفصل هوک : قفل گاردانی که خیلی متداول است به نام مفصل هوک نامیده می شود این قفل

اولین مورد استعمال در محورهای حرکت خودرو بوده است و متداول بوده است به طور زوجی مورد

استفاده واقع می شوند به علت این که در مورد چرخ های جلو محرک باشند به کار بردن مفصل

هوک حجم زیادی را اشغال خواهد کرد در این مورد مفصل مخصوص سرعت ثابت که کوچکتر است

به کار می برند

مفصل مخصوص سرعت ثابت : این مفصل خیلی متداول است چون اجزای ارتعاش به چرخ ها

می دهد مفصل مخصوص حرکت زاویه ای عضو محرک را طوری جهت می دهد که عضو به حرکت

دراورنده دارای همان سرعتی باشد که عضو محرک دارد

2- میل گاردان

میل گاردان برای این در اتومبیل به کار میرود که گشتاور را از فاصله بین دستگاه انتقال نیرو به

گردانده نهایی منتقل کند

3- اتصال کشویی میل گاردان

چون چرخ های عقب در ضمن عبور از چاله ها دارای حرکت عمودی می شوند لازم و ضروری است

که وسیله ای برای تغییر دادن طول به میل گاردان در هنگام تغییر وضع چرخ ها وجود داشته باشد این

عمل به وسیله اتصال کشویی انجام می شود حال که به طور خلاصه عملکرد هر یک از اجزای فوق

را درک کردید به بررسی کلی هر یک از انها می پردازیم

توضیحات جامع در مورد میل گاردان

میل گاردان میله ای فولادی تا اندازه ای قطور و بسیار محکم و کاملا صاف و راست می باشد که

نیروی گیربکس را به دیفرانسیل منتقل می کند چون گیربکس با دیفرانسیل فاصله دارد و از طرف

دیگر در یک سطح مساوی قرار ندارند با بالا و پایین رفتن چرخ های عقب .دیفرانسیل هم بالا و پایین

میرود به همین جهت و برای این که اسیبی به میل گاردان نرسد در دو سر میل گاردان دو عدد چهار

شاخه که یک سر ان به شفت گیربکس و سر دیگر ان به دنده پیستون دیفرانسیل وصل شده که این

مجموعه را میل گاردان و قفل های گاردان می گویند

میل گاردان ممکن است توپر یا تو خالی ساخته شده باشند نوع تو خالی برای موتورهای با کارکرد

سنگین ارجعیت دارد چون وزن کمتری دارند و در نتیجه دارای قدرت انتقال گشتاور بیشتری میباشند

میله های تو خالی معمولا از لوله درزدار ساخته می شوند لوله ها که از ورقه های فولاد کم ذغال

تهیه می شوند به وسیله الکتریکی یا گاز جوش داده می شوند ایجاد صدا در زیر میل گاردان به

خصوص زمانی که گاز را کم می کنیم و یا که به طور ناگهانی روی پدال فشار می دهیم دلیل ان این

است که از ناحیه چهار شاخه لقی به وجود امده است به سبب این که موارد فوق و سایر معایب کم

تر شود و برای این که از نیروی گریز از مرکز میل گاردان به موقع گردش جلوگیری شود و سعی شده

است که در حد امکان میل گاردان را کوتاه تر بسازند

یک مزیت عالی کوتاه بودن میل گاردان این است که از نیروی موتور کاسته نمی شود و به طور کامل

به دیفرانسیل منتق می گردد و اتومبیل دارای قدرت بیشتری می باشد به همین دلیل در بسیاری

از اتومبیل ها دیفرانسیل را در جلو قرار می دهند و البته در بسیاری دیگر اتومبیل ها دارای دو

دیفرانسیل می باشند مثل اتومبیل جیپ . خرابی قفل گاردان گیر کردن کشویی گاردان خوردگی

بلبرینگ های چهار شاخه گاردان, تعویض دنده معکوس در دور زیاد و فشار اوردن به اتومبیل در جایی

که بکسواد می کند موجب بردین میل گاردان می شود

میل گاردان و چهار شاخه های ان

نیروی موتور از طریق گیربکس توسط میل گاردان به دیفرانسیل منتقل می شود در ضمن به خاطر

حرکت به عقب به سمت بالا و پایین بعلت فنربندی و پستی و بلندی جاده و لرزش اتومبیل و تغییر

فاصله بین گیربکس و دیفرانسیل در دو انتهای میل گاردان از چهار شاخه و کشویی گاردان استفاده

می شود میل گاردان به صورت میله توخالی ساخته و سپس بالانس کرده و مورد استفاده قرار

می گیرد قسمت کشویی گاردان به وسیله روغن گیربکس روغن کاری شده و کاسه وچهار شاخه

را هنگام نصب از گیربکس پر می کند و در مواردی از گیربکس خور استفاده می شود

انواع میل گاردان

میل گاردان را به صورت یک تکه و دو تکه می سازند در اتومبیل هایی که فاصله بین گیربکس

و موتور حداکثر 5/ 1 متر باشد از گاردان یک تکه و بیش از این فاصله از گاردان دو تکه استفاده

می شود چون اگر طول گاردان یک تکه زیاد بلند باشد در سرعت زیاد دچار اشکال می شود به

همین دلیل از نوع دو تکه استفاده می کنند در میل گاردان دو تکه علاوه بر داشتن چهار شاخه

در سر و ته ان و کشویی در جلو در ناحیه وسط دارای بلبرینگ و لاستیک ضربه گیر می باشد

معایب میل گاردان

خرابی و سائیدگی کاسه ساچمه چهار شاخه

هنگام حرکت اولیه و رها کردن کلاچ ایجاد تقه می کند و در سرعت زیاد اتاق اتومبیل را به لرزش در

می اورد

خرابی و سائیدگی کشویی گاردان

هنگام حرکت اتومبیل تولید صدا و هنگام حرکت تولید تقه می کند معمولا میل گاردان نیازی به

بازرسی و نگهداری به خصوص ندارد و فقط هر چند وقت یک بار باید چهار شاخه گاردان را مورد

بررسی قرار داد

کشویی گاردان

حرکت اکسل روی فنرها به طور مداوم فاصله بین جعبه دنده و دیفرانسیل را کم می کند بنابراین

محور گاردان نیز باید طول خود را کاهش دهد این عمل به وسیله کشویی گاردان امکان پذیر است

در ضمن کشویی گاردان در هر 5000 کیلومتر بهتر است گریس کاری شود

هزار خار

در اتومبیل های اکسل جلو یا اتومبیل های موتور عقب و اکسل عقب گاردان به کار نرفته است

و نیروی محرکه از جعبه دنده و دیفرانسیل به چرخ ها منتقل می شود و نیم شفت ها به چهار شاخ

مجهزند و به وسیله اتصال های کشویی (هزار خار) به دیفرانسیل متصل هستند گرفتن ضربه های

شدید در اکسل جلو یا عقب هنگامی که اتومبیل موتور جلو با اکسل عقب حرکت در میاید ضربه

وارده به جعبه دنده به وسیله محور گاردان بلند گرفته می شود بدین ترتیب کمی پیچیده و دوباره

به جای اول خود باز می گردد در اتومبیل ای اکسل جلو با موتور و اکسل عقب نیم شفت ها که نیروی

محرکه را انتقال می دهند برای پیچیدگی خیلی کوتاه هستند در اینجا عمل ضربه گیر به وسیله چهار

شاخ متصل می شود این بوش ها عمل ضربه گیری را انجام می دهند

 

 

منبع: اولین دایره المعارف جامع اتومبیل در ایران جلد3(حسین منوچهر پارسا)

__________________