وسایل انتقال و ذخیره انرژی

در این مقاله با گروهی از اجزاء سر و کار داریم که وجه اشتراک آنها انتقال یا ذخیره انرژی دورانی است. این اجزاء که به تفصیل به توضیح آنها می پردازیم عبارتند از: کلاچ٬ ترمز ٬ کوپلینگ و فلایویل .

کلاچ

کِلاچ (به انگلیسی: Clutch) نام یکی از قطعات خودرو است. ریشه لغوی کلاچ یک کلمه انگلیسی است و به معنی اتصال است. لیکن معنی مصطلح آن به وسیله ای اتلاق می گردد که عمل اتصال یا قطع کردن را انجام می دهد.
کلاچ دستگاهی است که به وسیله آن راننده هر زمان که بخواهد می‌‌تواند موتور را از جعبه‌دنده جدا نماید، یعنی موتور بچرخد بدون اینکه دنده‌ها در جعبه‌دنده بچرخند و در نتیجه خودرو حرکت نماید.

کاربرد کلاچ در مواقع تعویض دنده یا متوقف کردن خودرو است آن ‌هم برای اینکه موتور خاموش نشود.
دستگاه کلاچ به وسیله پدال کلاچ که زیر پلی چپ راننده قرار گرفته بکار می‌‌افتد. برای بکار انداختن کلاچ، راننده می‌‌بایست با پای چپ پدال کلاچ را تا انتها فشار بدهد.

کاربرد و چگونگی عمل کلاچ

مفهوم کلی کلاچ در واقع یک وسیله قطع کردن و یا وصل کردن است که در سیستم های انتقال نیرو بکار می رود. اصولاً در سیستم های انتقال نیرو، توان و نیروی تولید شده در موتور برای استفاده به شکلی دیگر و یا استفاده در جایی دیگر نیاز به جابه جایی و انتقال دارد. حال برای آنکه بتوان بر روی این انتقال نیرو کنترلی را اعمال کرد. ساده ترین راه استفاده از یک کلاچ است تا هر زمان که نیاز به توقف انتقال نیرو باشد، این عمل انجام پذیرد و یا بالعکس. بارزترین کاربرد کلاچ که بهترین مثال آن نیز هست، استفاده از کلاچ در اتومبیل ها و وسایل نقلیه دیگر است.
آنچه بیان شد، ساختار ساده و اساس کار یک کلاچ صفحه ای است. که در بیشتر اتومبیل ها و خودروها بکار گرفته می شود. که یک اتصال اصطکاکی میان موتور اتومبیل به عنوان منبع تولید توان و جعبه دنده اتومبیل برقرار می کند. در حالی که کلاچ اتومبیل درگیر است توان از موتور به جعبه دنده و از آنجا به چرخها انتقال می یابد. لیکن گاهی لازم می شود که دنده مورد استفاده در جعبه دنده ماشین بر حسب شرایط جاده و سرعت حرکت ماشین تغییر کند. برای آنکه بتوان این تغییر را به راحتی انجام داد، ابتدا لازم است که توان را از چرخ دنده‌های موجود در جعبه دنده قطع کرد. در این زمان است که کلاچ بکار گرفته می شود. برای قطع کردن این ارتباط توانی میان جعبه دنده و موتور از کلاچ استفاده می شود. این کار برای راننده اتومبیل می تواند به راحتی فشار دادن یک پدال به کمک پای خویش باشد. لیکن فشار دادن این پدال پایی باعث فاصله گرفتن محور جعبه دنده از صفحه در حال چرخش موتور (فلایویل) خواهد همانطوری که در مثال ذکر شده توضیح داده شد، بوجود آمدن فاصله، معادل است با قطع ارتباط و انتقال توان. در این حالت راننده برای مدت کوتاهی پدال کلاچ را نگه می دارد و در حالی که جعبه دنده تحت هیچ نیروی خاصی قرار ندارد دنده مناسب را انتخاب کرده و جعبه دنده را در آن دنده مطلوب قرار می دهد و سپس پدال کلاچ را رها می کند. در این حالت انتقال توان از موتور به جعبه دنده دوباره از سر گرفته خواهد شد.

قطعات کلاچ

• صفحه کلاچ
• ديسک کلاچ
• پدال
• دوشاخه کلاچ
• بلبرينگ کلاچ

عملکرد کلاچ

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 های اصطکاکی (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 از موتور 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 چرخ طیار 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 صدای شدیدی 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

انواع کلاچ

1- کلاچ های یک صفحه ای

یکی از متداول ترین کلاچ هایی که در صنعت اتومبیل سازی مورد استفاده قرار می گیرد کلاچ های یک صفحه ای هستند از مزایای این نوع کلاچ ها می توان به ساختار ساده، حجم کم، نیروی تماس زیاد، سایش لنت نسبتا کم و غیر حساس به سرعت های زیاد و شرایط محیطی نام برد.

2- کلاچ چند صفحه ای

یک کلاچ چند صفحه ای در شکل زیر نشان داده شده است. این نوع کلاچها از نظر ساختمان نظیر کلاچهای یک صفحه ای هستند با این تفاوت که در اینجا به بدنه محور محرک و همچنین به گلویی محور متحرک دیسکهای زیادی بسته شده اند. و از طرفی دیسکها بدون پوشش بوده و از فولادهای سخت کاری شده ساخته می شوند. این کلاچها به کلاچهای سینوسی نیز مشهورند و بین دیسکها ، ورقهای فنری b به کار برده می شوند. این فنرها باعث می شوند تا کلاچ تدریجاً و به راحتی قطع و وصل شود و در سطح تماس فشار زیادی بوجود آید. در کلاچهایی که سطوح تماس آنها از فولاد- فولاد معمولی ساخته شده است ، روغن در جدار بین دیسکها باعث چسبیدن آن دو به یکدیگر می شود. در نتیجه زمانیکه نیروی فشار را برداریم صفحات به راحتی از جدا نمی شوند. به همین دلیل وجود فنرها باعث جدا شدن آسان صفحات از یکدیگر می شود.

3- کلاچ های مخروطی :

در این نوع کلاچ نیروی اصطحکاک توسط درگیر شدن سطح جانبی یک مخروط خارجی با یک مخروط داخلی انجام می پذیرد.

4- کلاچ های اتوماتیک:

این نوع کلاچ های بدون استفاده از نیروی خارجی به طور اتوماتیک عمل قطع و وصل را انجام می دهند و معمولا به سه دسته تقسیم بندی می شوند:
الف) کلاچ های ایمنی
این کلاچ ها زمانی به کار می افتند که گشتاور چرخشی سیتم از گشتاور چرخشی تنظیم شده آن ها زیاد تر شود در این صورت ارتباط دو محور محرک و متحرک را به طور اتوماتیک قطع می کنند. لازم به ذکر است که این نوع کلاچ ها از اعمال گشتاورهای بیش از حد به سیتم جلوگیری می کند. این نوع کلاچ ها به8 صورت پینی، خشک، اصطحکاکی قابل تنظیم ساخته می شوند.
ب) کلاچ های سانتر یفیوژ
این نوع کلاچ ها در یک سرعت زاویه ای مشخص ارتباط بین دو محور محرک و متحرک را برقرار می سازند این نوع کلاچ ها با طرح های متنوع ساخته و وارد بازار می شوند.
ج) کلاچ های یک جهته
این نوع کلاچ ها حرکت را فقط در یک جهت با توجه به یک جهت چرخشی محور محرک انتقال می دهد

5- کلاچ های قطع و وصل شونده الکتریکی

این کلاچها به شکلهای یک صفحه ای ساخته می شوند. عامل اصلی عمل قطع و وصل حرکت ، انرژی حاصل از الکترومغناطیسی است. این کلاچها سریع قطع و وصل می شوند و از نظر ابعادی نسبتاً کوچک می باشند. اگرچه گران قیمت هستند ولی در سیستمهای کنترل اتوماتیک ، ماشینهای افزار و مخصوصاً در دستگاههای NC و CNC مصرف زیادی دارند. در این کلاچها برای فشاردادن صفحات به یکدیگر از نیروی الکترومغناطیسی استفاده می شود و دائماً به جریان برق احتیاج دارد. همچنین به دلیل جریان برق مداوم احتیاج به یک سیستم خنک کننده نیز می باشد. شکل زیر نمایی از یک نوع از این کلاچهاست.

6- کلاچ های قطع و وصل شونده هیدرولیکی و پنوماتیکی

سیستم ارتباط دهنده این نوع کلاچها پنوماتیکی و یا هیدرولیکی می باشند. و عمل ارتباط مکانیکی و از نوع اصطکاک است.
این کلاچ به راحتی قطع و وصل می شوند. چون تاثیر ناهمواریهای مهندسی و یا ساخت موجود در بین محورها را در موقع کار از بین می برند و همانند یک کلاچ لاستیکی عمل می کنند. از طرفی سیستم پنوماتیک آنها خیلی گران قیمت است. دیگر عیب آنها این است که فشار موجود در سطوح تماس در اثر گریز از مرکز و نیروی تولیدی آن کاهش یافته به طوریکه هرچه قدر سرعت زیاد شود فشار سطح کم می شود. کلاچهای هیدرولیکی ساختمانی مشابه کلاچهای پنوماتیکی دارند با این تفاوت که در آنها از روغن به جای گاز استفاده می شود.

ترمز

به ابزاری که برای بازداشتن یک وسیله از حرکت بکار می‌رود تُرمُز گفته می‌شود.
واژه ترمز از زبان روسی وارد فارسی شده‌است.
ترمز ای بی اس (ABS(Anti lock Brake System به معنی سیستم ضد قفل ترمز
ترمز در خودروها به چند صورت وجود دارد:
۱- ترمزهای سیمی
۲- ترمزهای هیدرولیکی
۳- ترمزهای پنوماتیکی .
ترمزهای سیمی در خودروها کاربرد زیادی ندارند و در ترمز دستی خودرو کاربرد دارند نوع هیدرولیکی بیشترین کاربرد رادارد و رایج ترین ترمز مورد استفاده در خودروهای سبک وسنگین می‌باشد ترمزهای پنوماتیکی در خودروهای سنگین بکار می‌رود و به وسیلهٔ فشار هوا عمل ترمز گیری صورت میپذ یرد.طرز کار کلی ترمزهای هیدرولیکی به این صورت است که بر اثر فشار وارده به پدال ترمز به وسیلهٔ اهرم بندی نیرو به پمپ اولیهٔ روغن وارد شده و پیستون موجود در پمپ روغن مقابل خود رابافشار به داخل لوله‌ها می‌فرستد و روغن به داخل دستگاه ترمز می‌رود و دستگاه ترمز با توجه به نوع خود که ممکن است کاسه‌ای یا دیسکی باشد عمل ترمز گیری راانجام می‌دهد
در اینجا به تعریف نوع خاصی از ترمز می پردازیم:

ترمزهای ضد قفل

نگه داشتن ناگهانی یک اتومبیل در جاده ی لغزنده می تواند بسیار خطرناک باشد.ترمزهای ضد قفل خطر های این واقعه ی ترسناک را کاهش می دهد.در واقع روی سطوح لغزنده حتی راننده های حرفه ای بدون ترمزهای ضد قفل نمی توانند به خوبی یک راننده ی معمولی با ترمزهای ضد قفل ترمز کنند.

بدست آوردن یک مفهوم کلی از ترمزهای ضد قفل:

تئوری ترمز های ضد قفل بسیار ساده است.یک چرخ در حال لیز خوردن(به طوری که سطح تماس تایر نسبت به زمین سر بخورد) نسبت به چرخی که لیز نمی خورد نیروی اصطکاک کمتری دارد.اگربا اتومبیل خود در یخ گیر کرده باشید می دانید که اگر چرخها بچرنخد هیچ نیروی جلو بری به اتومبیل وارد نمی شود زیرا سطح تماس چرخ نسبت به یخ لیز می خورد.
ترمزهای ضد قفل با جلوگیری کردن از سر خوردن چرخ ها در هنگام ترمز کردن،دو مزیت را بوجود می آورند:اول اینکه خودرو زود تر متوقف می شود و دوم اینکه می توان خودرو را هنگام ترمز کردن نیز هدایت کرد.
در ترمز های ضد قفل چهار بخش اصلی وجود دارد:
● حسگر های سرعت
●پمپ
●سوپاپ ها
●کنترل کننده

پمپ وسوپاپ های ترمز ضد قفل

حس گرهای سرعت:
سیستم ترمز ضد قفل باید بداند چه موقع چرخ در حال قفل کردن است،حسگرهای سرعت که در هر چرخ یا در بعضی مواقع در دیفرانسیل قرار گرفته اند این اطلاعات را فراهم می کنند

سوپاپ ها:

در هر لوله ی ترمز که به هر ترمز می رود یک سوپاپ وجود دارد که با کنترل کننده کنترل می شود،در بعضی از سیستم ها سوپاپ سه حالت دارد:
●در حالت اول سوپاپ باز است و فشار از سیلندر اصلی مستقیما به ترمز می رسد
●در حالت دوم سوپاپ لوله ی ترمز را می بندد و ترمز را از سیلندر اصلی جدا می کند،این حالت از افزایش بیش از حد فشار ترمز وقتی راننده روی پدال فشار می آورد،جلو گیری می کند
●در حالت سوم سوپاپ مقداری از فشار ترمز را کم می کند

پمپ:

چون سوپاپ می تواند فشار ترمز را کم کند باید به طریقی این فشار از دست رفته را جبران کرد واین کاری است که پمپ انجام می دهد.بعد از اینکه سوپاپ فشار را در یک ترمز کم کرد پمپ دو باره فشار ایجاد می کند

کنترل کننده:

کنترل کننده یک پردازنده است که با توجه به حسگرهای سرعت، سوپاپ ها را کنترل می کند.

ترمز ضد قفل هنگام عمل کردن:

انواع مختلف و الگوریتم های کنترل گوناگونی برای ترمز های ضد قفل وجود دارد.ما درباره ی طرز کار یکی از ساده ترین انواع آن توضیح می دهیم.
کنترل کننده همیشه حسگرهای سرعت را کنترل می کند و به دنبال کاهش سرعت غیر معمول در چرخ ها می گردد.دقیقا قبل از اینکه چرخی قفل کند کاهش سرعت شدیدی را تجربه می کند اگر این چرخ کنترل نشود بسیار زودتر از زمانی که خودرو برای متوقف شدن نیاز دارد قفل خواهد کرد.یک خودرو که با سرعت ٦۰مایل در ساعت حرکت می کند درشرایط ایده آل حدود ٥ ثانیه زمان لازم دارد تا بایستد اما یک چرخ در کمتر از یک ثانیه از چرخیدن می ایستد و قفل می کند.
کنترل کننده می داند که یک چنین کاهش سرعتی در چرخها غیرممکن است.بنابراین در چرخی که کاهش سرعت غیر معمول داشته فشار ترمز را کاهش می دهد تا زمانی که حسگر آن چرخ افزایش سرعت را ثبت کند آنگاه کنترل کننده دوباره فشار ترمز را افزایش می دهد تا اینکه حسگر ها کاهش سرعت را گزارش کنند.کنترل کننده این کار را بسیار سریع وقبل از آنکه تایر تغییر سرعت زیادی داشته باشد انجام می دهد نتیجه این است که حرکت چرخ ها با همان شدتی که از سرعت خودرو کم می شود کند می گردد و ترمز ها چرخ ها را نزدیکی نقطه ی قفل کردن نگه می دارند که این به سیستم بیشترین نیروی ترمز کردن را می دهد.
وقتی ترمز ضد قفل در حال کار کردن است شما ضربات منظمی در پدال ترمز احساس می کنید که به خاطر باز و بسته شدن سریع سوپاپ ها است.بعضی از ترمزهای ضد قفل تا ۱٥بار در ثانیه این کار را انجام می دهند.

انواع ترمزهای ضد قفل:

ترمزهای ضد قفل طراحی های مختلفی دارند که به نوع ترمز به کار رفته بستگی دارد.ما به آنها بر اساس تعداد کانال ها(تعداد سوپاپ هایی که به طور جداگانه کنترل می شوند) و تعداد حسگر های سرعت اشاره می کنیم:
●ترمز ضد قفل با چهار کانال و چهار حسگر سرعت:این بهترین طراحی است که در آن برای هر چرخ حسگر و سوپاپ جداگانه ای وجود دارد با این روش کنترل گر هر چرخ را به طور مجزا بررسی می کند تا به هر چرخ بیشترین نیروی اصطکاک وارد شود.
●سه کانال و سه حسگر:این روش بیشتر در وانت ها و کامیون ها با چهار چرخ ضد قفل استفاده می شود و در آن برای هر چرخ جلو یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد اما برای دو چرخ عقب فقط یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد.حسگر سرعت چرخ های عقب روی محور عقب قرار دارد.
در این حالت برای هر چرخ جلو کنترل جداگانه وجود دارد بنابراین چرخ های جلو به بیشترین نیروی ترمزی می رسند. چرخ های عقب قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل، قفل می کنند. با این سیستم ممکن است یکی از چرخهای عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که نسبت به حالت چهار کاناله باعث کاهش کارایی ترمز می شود.
●یک کانال و یک حسگر:این سیستم در وانت ها و کامیون ها با محور عقب ضد قفل وجود دارد که یک سوپاپ برای کنترل هر دو چرخ عقب و یک حسگر سرعت واقع در محور عقب دارد
این سیستم مشابه قسمت عقب سه کاناله عمل می کند دو چرخ عقب با هم کنترل می شوند و قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل هر دو قفل می کنند.در این روش هم ممکن است یکی از چرخ های عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که باز هم باعث کاهش کارایی ترمز می شود.
این سیستم به سادگی قابل تشخیص است.معمولا یک لوله ی ترمز وجود دارد که با یک اتصالT شکل به دو چرخ عقب وصل می شود.شما می توانید حسگر های سرعت را با مشاهده ی اتصالات الکتریکی نزدیک دیفرانسیل در محورعقب پیدا کنید.

جنس مصرفی برای کلاچ ها و ترمزها

تاحدود سال 1930 برای ایجاد اصطکاک از اجسامی چون چرم و چوب و چوب پنیر و غیره را به عنوان عصر اصطکاک در تماس با فلزاتی چون چدن ، فولاد ، برنج قرار می دادند هرچند این اجسام دارای ضریب اصطکاک قابل قبولی بودند ولی عواملی چون رطوبت و روغن و درجه حرارت بالا عملکرد صحیح آن ها را مختل می نمود.
از سال 1930 لنت هایی از ماده اولیه آسبست و پود فلزات ساخته شد که دارای سائیدگی کم و مقاومت در درجه حرارت بالا ، داشتن ضریب اصطکاکی بالا و بالاخره کمتر بودن اثر رطوبت و روغن استفاده می شود این لنت ها به چهار دسته تقسیم می شود.

1- لنت با آسبست بافته شده

از الیاف آسبست حول سیمهایی از مس ، برنج ، سرب و قلع بافته شده و سپس در لاستیک ، نوعی آسفالت ( مخروطی از قیر و ذرات فلزی ) و یا اجسام دیگری پخته شده است که بعداً بمقدار زیادی فشرده می شود. آسبست بافته شده دارای عمر نسبتاً زیاد بود و مقدار معینی ارتجاعی می باشد.

2- لنت با آسبست ریخته شده

از الیاف کوتاه آسبست که در جوار اجسام دیگری که بافته شده است ساخته می شود.

3- لنت ریخته شده نیمه فلزی

تشکیل می شود از آسبست و پودر مس با اجسام سنتزی ( مصنوعی ) چسبان ، که معمولاً بضخامت تا اینچ برروی کفشکهای فلزی ریخته می شود. وجود پودر مس در آن باعث می شود که ضریب هدایت حرارتی بهتری نسبت به آسبست ریخته شده داشته باشد.

4- لنت مالشی پودر فلزی

که از پودر فلزات مس ، قلع ، آهن ، سیلیسیم یا اجسامی از قبیل آلومین ، سیلیکا ، کاربیت و گرافیت درست می شود. که این اجسام دارای سائیدگی کم و بدین ترتیب می توان آنها را با ضخامت های آسبست ، سیلیکات کلسیم و منیزیمکم مانند 006/0 تا 010/0 اینچ بکار برد.

کوپلینگ

کوپلینگ ها اجزایی از ماشین هستند که حرکت و توان را از انتهای یک محور دریافت و به محور دیگر منتقل می کنند. در کوپلینگ ها قطع ارتباط بین محور محرک و متحرک وجود ندارد. در یک دسته بندی کلی کوپلینگ ها به دو نوع صلب و انعطاف پذیر تقسیم بندی می شوند.

1- کوپلینگ های صلب (سخت)

این نوع کوپلینگ ها جهت اتصال دو محور کاملا هم راستا در تجهیزاتی که در آن ها هم محوری دقیق دو محور ضروری و قابل دسترس است استفاده می شود لازم به ذکر است که هر گونه عدم تقارن محوری در این نوع کوپلینگ ها خرابی های سریع را در اثر تشت های بالا به دنبال دارد این نوع از کوپلینگ ها به دو دسته تقسیم بندی می شوند:
1-1 کوپلینگ های پوسته ای
در این نوع کوپلینگها ، دو نصفه پوسته با فشار پیچها روی محور بسته شده و گشتاور چرخشی بوسیله اصطکاک به محور منتقل می گردد. هردو محور با خار انطباقی به پوسته متصل می شوند ، مونتاژ این کوپلینگها آسان است ولی فقط امکان انتقال قدرت بین دو محور هم قطر را میسر می سازد. این نوع کوپلینگ انتقال گشتاورهای کم را امکان پذیر می نماید.
2-1 کوپلینگ های فلنچی
سطح بیرونی بوش لغزشی مخروطی بوده و لذا در اثر محکم کردن پیچها اتصال فشاری و اصطکاک کافی بین فلنچ و بوش برقرار می گردد. دو محور در این اتصال بایستی کاملاً همراستا باشند ، مونتاژ و دمونتاژ این نوع کوپلینگ به آسانی انجام می شود.

2- کوپلینگ های انعطاف پذیر

کوپلینگ های انعطاف پذیر در انواع مختلف تجاری در دسترس هستند که هر یک برای شرایط کاری خاصی مناسب می باشند این نوع کوپلینگ ها می توانند عدم تقارن محوری شعاعی و زاویه ای را بین محور محرک و متحرک تحمل کنند.
کوپلینگهای انعطاف پذیر چهار وظیفه اصلی بر عهده دارند :
1- انتقال گشتاور و سرعت از محرک به متحرک
2- خنثی و مستهلک کردن ارتعاشات
3- جبران نامیزانیها
4- تاثیر بر فرکانس طبیعی سیستم
مقادیر ناهمراستایی مجاز کوپلینگها را باید از کاتالوگهای سرندگان بدست آورد ولی به طور کلی ناهمراستایی محوری مجاز در کوپلینگهای کوچک به in 005/0 و در کوپلینگهای بزرگ به in 03/0 محدود می باشد. حداکثر نامیزانی زاویه ای مجاز هم معمولاً در حدود در نظر گرفته می شود.
با توجه به طیف وسیعی از انواع کوپلینگ های انعطاف پذیر ، وجود یک دسته بندی جامع که بتواند تمام انواع را در برگیرد در دسترس نیست. لذا از دسته بندی انواع کوپلینگهای انعطاف پذیر صرف نظر می شود.
1-2 کوپلینگ توربوفلکس
این کوپلینگ از دو فلنچ و یک قطعه واسطه که اکثراً یک محور تو خالی می باشد تشکیل شده است. گشتاور چرخشی توسط واشر فنری منتقل می گردد و به کمک آن مقداری جابجایی محوری و زاویه ای میسر می شود. این نوع کوپلینگ توانایی تحمل نیروهای شعاعی زیاد ( مانند نیروهای اعمال شده به غلتکهای دستگاه نورد ) را دارا می باشد.
2-2 کوپلینگ شبکه ای ( فالک )
در این نوع کوپلینگ ، گشتاور از طریق یک فنر انعطاف پذیر به شیارهای فولادی روی کوپلینگ انتقال می یابدو بین دو نیمه کوپلینگ کمی فاصله وجود دارد که تا حدی نامیزانی محوری را جبران نموده و قابلیت تحمل بارهای ناگهانی سبک را بدلیل وجود فنریت پیچشی را بوجود می آورد. استفاده از محفظه و گریسکاری برای این کوپلینگ لازم است.
3-2 کوپلینگ های زنجیری
کوپلینگ زنجیری از دو چرخ زنجیر تشکیل شده است که توسط یک زنجیر دو ردیفه به یکدیگر متصل می گردند بدلیل وجود کمی لقی بین اجزاء رنجیر ، این نوع کوپلینگ مقادیر کم نامیزانی زاویه ای ، محوری و شعاعی را تحمل می کند. جهت طولانی شدن عمر کاری ، دندانه های چرخ زنجیرها سخت کاری می گردد.
کوپلینگ بایستی گریسکاری شده و درون یک محفظه بسته پر از گریس قرارداده شود.
4-2 کوپلینگ های چرخ دنده ای
کوپلینگ چرخ دنده ای از دو توپی متصل به چرخ دنده تشکیل شده که یک بوش هزار خاری آنها را به یکدیگر متصل می کند. بدلیل وجود لقی بین دنده ها و همچنین خاصیت عملکرد کشویی امکان جذب نامیزانی های دورانی ، زاویه ای و محوری و محوری را دارا می باشد. قابلیت انتقال توانهای زیاد در مقایسه با سایر انواع کوپلینگ ( به نسبت ابعاد و وزن ) از مشخصات کوپلینگ چرخ دنده ای است. مقدار نامیزانی مجاز و ظرفیت انتقال بار به شکل و لقی و زاویه فشار دنده ها بستگی دارد.
5-2 کوپلینگ فکی
کوپلینگ فکی یکی از متداولترین انواع کوپلینگهای انعطاف پذیر است که با استفاده از یک ضربه گیر الاستومری از انتقال ارتعاش و ضربه جلوگیری نموده و نامیزانیهای محور را جذب می نماید. این نوع کوپلینگ علیرغم حجم و ابعاد کم قابلیت انتقال توانهای بالا را دارا بوده و در طرحهای متنوع جهت کاربردهای عادی و اختصاصی استفاده می شود. مقدار سختی عضو الاستومری ، دمای کاری ، مقاومت شیمیایی و صلبیت پیچشی آن بسته به شرایط عملکرد تعیین می گردد.
معمولاً درجه حرارت کاری این نوع کوپلینگ در محدوده 40- تا 120 درجه سانتیگراد می باشد. توپی های کوپلینگهای فکی معمولاً از فولاد یا چدن ساخته می شوند.
6-2 کوپلینگ رولکس
اصلی ترین ویژگی این نوع کوپلینگ قابلیت انعطاف زیاد در جهت دورانی و جلوگیری از انتقال ضربه و ارتعاش می باشد.
7-2 آکارد ئونی
قابلیت تحمل نامیزانیهای زاویه ای و محوری و جذب ارتعاشات پیچشی مهمترین ویژگی این کوپلینگ است.
8-2 پارافلکس ( چرخی )
این نوع کوپلینگ ضمن تحمل ناهمراستایی محوری و زاویه ای قابلیت جذب ارتعاشات پیچشی را نیز دارا می باشد.
9-2 کوپلینگ متغیر زاویه ای ( یونیورسال)
کوپلینگهای انعطاف پذیر بسته به طرح و ساختمان داخلی می توانند ناهمراستایی زاویه ای را تا حدود 3 درجه و ناهمراستایی محوری را تا تحمل کنند. ولی در برخی از کاربردها لازم است که دو محور ناهمراستایی بیشتری داشته باشند. در این گونه کاربردها از چهارشاخه یا اتصال یونیورسال استفاده می شود. مفصلهای یونیورسال در سرعتهای بسیار پائین امکان کار تحت زاویه را نیز دارا هستند. ولی حداکثر زاویه قابل توصیه جهت سرعتهای بیشتر از rpm10 ، می باشد. در سرعتهای بالاتر از rpm600 این زاویه به حداکثر محدود می گردد.
معرفی پارامترهای موثر در انتخاب و فاکتورهای مشخصه هر کوپلینگ
برای انتخاب کوپلینگ فقط اطلاع از مقدار بار و قطر محور کافی نیست بلکه می بایست کلیه شرایط حاکم بر انتقال قدرت مورد بررسی قرار گیرد. نحوه سوار شدن دو نیمه کوپلینگ ، مقدار نامیزانی محورها ، محدوده گشتاور انتقالی و دمای سیستم از جمله مواردی است که بایستی قبل از انتخاب کوپلینگ مورد توجه قرار گیرد.
قبل از انتخاب کوپلینگ موارد زیر را مشخص کنید :
1- نوع سیستم محرک ( موتور الکتریکی ، موتور احتراقی ، تعداد سیلندر و ... )
2- نوع سیستم متحرک ( فرم پمپ ، سنگ شکن ، مخلوط کن و .... )
3- گشتاور نامی ( در عملکرد پیوسته )
4- گشتاور حداکثر در شروع و خاتمه حرکت و هنگام مواجهه با اضافه بار )
5- گشتاور ارتعاشی T ( میزان نوسان گشتاور حول مقدار نامی )
6- تعداد خاموش و روشن شدن در یک ساعت
7- مقدار و نوع نامیزانی بین محور های محرک و متحرک ( زاویه ای ، محوری ، هردو )
8- طریقه نصب کوپلینگ روی محور ( محور به محور ، محور به چرخ طیار ، انطباقی و .... )
9- اندازه محور ( قطر محورهای محرک و متحرک )
10- دمای کاری
11- محدوده سرعت دوران ( محدوده های حداقل و حداکثر سرعت )
12- ضریب عملکرد ( ضریبی که بتواند اثر مجموعه پارامترهای فوق را اعمال نماید. )

مشخصه های کوپلینگ

پس از تعیین شرایط عملکرد سیستم ، می بایست ضمن مقایسه مشخصه های کوپلینگ با شرایط عملکرد ، بهترین کوپلینگ را انتخاب نمود و مشخصه های هر کوپلینگ عبارتند از :
1- ظرفیت انتقال گشتاور ( Torque capcity )
2- حداقل و حداکثر قطر سوراخ کوپلینگ ( Bore size )
3- طریقه نصب (Type f mounting )
4- نامیزانی مجاز ( Permissiable misalignment )
5- محدوده حداکثر سرعت مجاز ( Maximum speed range )
6- انعطاف پذیری جسم ( Material fle ility )
و قابلیت کار در محیطهای گرم روغنی و صلبیت پیچشی کافی.

انتخاب کوپلینگ

اولین قدم جهت انتخاب کوپلینگ برمبنای گشتاور انتقالی و قطر محور برداشته می شود. سپس مناسب بودن کوپلینگ جهت شرایط نصب مقدار نامیزانی مجاز و سرعت و دمای عملکرد کنترل می گردد. بررسی امکان بروز پدیده تشدید ( رزونانس ) نیز نباید فراموش شود. البته در مواردی که محرک موتور الکتریکی دارای عملکرد آرام و مقادیر بار کم باشد ، معمولاً نیازی به بررسی پدیده تشدید نخواهد بود. برای سیستمهایی که دارای حرکت آرام هستند. معمولاً ضریب عملکردی برابر 5/1 در نظر گرفته می شود که این ضریب در گشتاور نامی ضرب شده و گشتاور بدست آمده مبنای انتخاب کوپلینگ قرار خواهد گرفت.
به عنوان یک ملاک کلی ، کوپلینگ ها بایستی سیکل دوران تحت حداکثر گشتاور در شرایطی که فرکانس نوسانات گشتاور بیش از 60 هرتز در ساعت نباشد تحمل کنند.
در ارتباط با نیروهای ارتعاشی ، کوپلینگ بگونه ای انتخاب می گردد که ارتعاشات وارد شده به آن عمدتاً جذب و مستهلک گردیده و به محور بعدی منتقل نشود. نرخ استهلاک ارتعاشات به میزان قابلیت جذب ارتعاش در عضو انعطاف پذیر وابسته است. جنس های نرمتر از قابلیت جذب ارتعاش بیشتری برخوردارند.
در ارتباط با نامیزانی مجاز ، اولاً کوپلینگ باید بتواند بین دو محور که نسبت به یکدیگر نامیزانی دارند قرار گرفته و گشتاور را منتقل کند و ثانیاً در اثر قرار گرفتن بین دو محور نامیزان نیروی زیادی به آنها وارد ننماید.
فرکانس طبیعی یک سیستم با توجه به مقدار اینرسی و صلبیت آن تعیین می گردد. پس از طراحی و ساخت یک سیستم تغییر مقدار صلبیت آن کار دشواری است در حالیکه با انتخاب کوپلینگ مناسب و کنترل صلبیت سیستم به راحتی می توان فرکانس طبیعی را تغییر داد.

فلایویل

درقسمت انتهای میل لنگ فلایویل قرار دارد فلایویل که بنام چرخ طیار یا چرخ لنگر نیز خوانده می شود وزنه سنگینی است که در کار موتور تاثیر بسزایی دارد و عملیات زیر به عهده فلایویل قرار دارد
الف : در زمان احتراق که پیستون از نقطه مرگ بالا به نقطه مرگ پایین می اید جلوی ضربه را گرفته و لرزش موتور را از بین می برد
ب: چون قدرتی که از طرف پیستون به میل لنگ داده می شود یکنواخت نیست موجب می شود که سرعت میل لنگ کم یا زیاد شود اینرسی فلایویل تمایل دارد که انرا با سرعت ثابت حرکت دهد بنابراین فلایویل در موقعی که میل لنگ تمایل به افزایش سرعت داشته باشد قدرت را گرفته و هنگامیکه تمایل به کاهش سرعت داشته باشد قدرت به ان پس میدهد این عمل ضربات وارده از پیستون را خنثی کرده و مانع شکسن و پیچش میل لنگ می شود بزرگی و سنگینی فلایویل نسبت عکس باتعداد سیلندرها دارد مثلا فلایویل ماشین چهار سیلندر از فلایویل ماشین هشت سیلندر بزرگتر و همین طور سنگین تر می باشد
ج: نیروی انفجاری را در خود ذخیره نموده و برای تکمیل عملیات سه گانه بعدی به میل لنگ کمک می کند
د: در سطح خارجی (محیط میل لنگ) دنده های مخصوصی نصب شده که به منظور گردانیدن موتور به وسیله دستگاه الکتریکی استارت این دنده با دنده استارت درگیر شده و باعث گردش میل لنگ و روشن شدن موتور می شود
و : فلایویل یکی از قطعات دستگاه انتقال نیرو محسوب شده و نیروی موتور بوسیله کلاچ از این قطعه به جعبه دنده منتقل می شود فلایویل روی صفحه مدور نعلبکی شکلی که در انتهای میل لنگ قرار دارد و بنام فلانچ معروف است توسط پیچشهای متصل می شود در مرکز دایره فلانچ سوراخی وجود دارد که بعنوان تکیه گاه سر شفت ورودی گیربکس بوده و برای جلوگیری از اصطکاک داخل سوراخ از بوش یا بلبرینگ استفاده شده است در ضمن در جلوی میل لنگ چرخ دنده میل لنگ قرار گرفته که با زنجیر یا تسمه یا درگیری مستقیم با دنده میل سوپاپ درگیر می شود که این دنده نصف دنده میل سوپاپ بوده ضمنا نیروی میل لنگ به وسیله پولی سر میل لنگ و تسمه پروانه باعث گردش پولی پروانه و پولی دینام می شود
آزمایشهای فلایول (چزخ طیار یا چرخ لنگر)
ساده ترین کنترل فلایویل موقعی است که فلایویل در محل خودش یعنی روی میل لنگ و موتور سوار و همچنین برای کنترل ان می توان از پایه های جناغی بلند و یا مرغک تراش استفاده کنیم
الف: کنترل مسطح بودن فلایویل (تاب نداشتن)
ب: کنترل مرکز بودن محل بلبرینگ شفت
ج: کنترل لنگی عمودی فلایویل
د: کنترل دنده فلایویل
ه: بررسی و دراوردن دنده فلایویل
خ: خط افتادن دنده فلایویل
ز: گشاد شدن محل پیچ های فلایول

منابع:

http://khodroha.com
http://fa.wikipedia.org
http://3305.blogfa.com
http://science-ak.blogfa.com
http://forum.gigapars.com

/س