اکسل

اکسل

اصلی ترین وظیفه اکسل، نگهداشتن چرخها و حفظ موقعیت آنها می باشد.شکل اکسل و مدل آن بستگی به سیستم هایی دارد که بر روی آن نصب گردیده است.مثلاً برای اکسل جلوی خودرو، لازم است که سیستم فرمان بر روی آن نصب گردد:در صورتی که اکسل عقب خودرو نیازی به سیستم فرمان ندارد.همچنین نوع سیستم تعلیق و چگونگی ساختمان آن به شدت بر روی مدل اکسل تاثیر گزاراست:زیرا در حقیقت سیستم تعلیق ارتباط دهنده ی اکسل به شاسی می باشد.

 

یکی از موارد بسیار موثر در مدل اکسل ،مسئله سیستم انتقال قدرت می باشد .بطوریکه اگر چرخهای یک محوربصورت غیر محرک باشد، نیازی به سیستم انتقال قدرت نبوده و ساختمان اکسل به شکل بسیار ساده ای در می آید .در صورتیکه اگر چرخ ها ازنوع محرک بوده و نیاز باشد که به سیستم انتقال قدرت متصل گردند،اکسل دارای ساختمانی پیچیده تر خواهد بود.

 

انواع اکسل

 

اکسل ها را می توان از جهات مختلف دست بندی نمود.مهمترین مسئله ای که در مورد اکسل مطرح است،محرک بودن ویا محرک نبودن آن است .یعنی بر اساس اینکه محور اکسل به سیستم انتقال قدرت متصل گردیده است و یا اینکه بصورت مجزا است، می توان اکسل ها را به دو گروه تقسیم بندی نمود:

 

1-اکسل غیر محرک (اکسل مرده )

 

هنگامی که اکسل به سیستم انتقال قدرت متصل نیست ،به آن اکسل غیر محرک ویا اکسل مرده گفته می شود.در این حالت اکسل بصورت یک تیر فولادی صلب است که بیم (Beam )نامیده می شود .

 

ساختمان اکسل در این وضعیت بسیار ساده می باشد.بطوریکه فقط یک محور ساده نیاز است که بتواند چرخ ها را نگه دارد .البته گاهی اوقات که از سیستم تعلیق مستقل استفاده شده است ، این محور ساده نیز وجود ندارد و چرخ ها صرفاًتوسط سیستم تعلیق به شاسی متصل گردیده اند.

 

درمواردی که اکسل مرده درجلوی خودرو مورد استفاده قرارمی گیرد، سگدست ها در دو طرف بیم،توسط کینگ پین لولا می شوند تا امکان گردش چرخ ها و اعمال زاویه فرمان وجود داشته باشد.اما درمواردی که اکسل مرده در قسمت عقب خودرو بکاربرده                   می شود،سیستم فرمان نیز وجود نداشته و توپی چرخ مستقیماًو به صورت صلب به محور مرده متصل می گردد. توجه داشته باشید که در اکسل مرده،چرخ ها بصورت هرزگرد بر روی محور نصب می شوند.بنا براین در این حالت چرخ ها می توانند بصورت آزادانه گردش نمایند.

 

اکسل محرک (اکسل زنده )

 

هرگاه که چرخ های یک اکسل به سیستم انتقال قدرت متصل باشند و اکسل وظیفه انتقال گشتاور موتور به چرخ ها را بر عهده داشته باشد،به آن اکسل محرک ویا اکسل زنده گفته می شود.همواره در وسط یک اکسل محرک دیفرانسیل وجود دارد.دیفرانسیل قدرت موتور را پس از تبدیل در گیربکس دریافت نموده وبه چرخ ها منتقل می نماید.در فصل گذشته در خصوص دیفرانسیل بطور مفصل بحث نمودیم.در آنجا گفتیم که دیفرانسیل،قدرت دریافت شده را دربین چرخ ها تقسیم می نماید.

 

از دو طرف دیفرانسیل ،محورهایی خارج گردیده اند که وظیفه انتقال قدرت به چرخ ها را برعهده دارند:به این محورها پلوس گفته می شود.یک سر پلوس ها که درون دیفرانسیل قرار گرفته است،چرخدنده پلوس نصب گردیده است و سر دیگر آن به چرخ متصل می گردد.

 

یک طرف پلوس درون دیفرانسیل و سر دیگرآن به چرخ متصل می گردد.

 

در یک اکسل محرک،کلیه قطعات مربوط به مجموعه دیفرانسیل و پلوس ها، درون یک پوسته فلزی قرار می گیرند،که به آن پوسته اکسل گفته می شود.گاهی اوقات کل این پوسته بصورت یکپارچه می باشد و گاهی دیگرامکان جداسازی دیفرانسیل از سایر قطعات وجود دارد.

 

درنظر داشته باشید در موردی که لازم است سیستم فرمان بر روی اکسل محرک نصب گردد،نیاز به اتصالاتی داریم کخ هم بتواند گشتاور پلوس را به چرخ ها منتقل نماید و هم امکان تغییر جهت چرخ ها را فراهم کند .در ادامه به بررسی این اتصالات نیز خواهیم پرداخت.

پلوس

پلوس یه شفت تو پوپر و یا تو خالی می باشد که درون پوسته اکسل محرک قرار گرفته و وظیفه انتقال گشتاور از دیفرانسیل به چرخها را بر عهده دارد .یک سمت پلوس به چرخدنده پلوس درون دیفرانسیل متصل است و سمت دیگر آن به توپی چرخ متصل می شود.در اکسل های محرک عقب که سیستم فرمان وجود ندارد ،اتصال پلوس به توپی چرخ بسیار ساده و بصورت یک هزار خاری می باشد. ولی در اکسل های محرک جلو که علاوه بر سیستم انتقال قدرت ،سیستم فمان نیز وجود دارد، اتصال پلوس به توپی چرخ ، باید به گونه ای باشد که علاوه بر انتقال قدرت، امکان تغییر جهت چرخها را نیز فراهم نماید .به این اتصال ،کله پلوس (Stub Axle  ) نیز گفته می شود. کله پلوس از نوع اتصالات سرعت ثلبت است که در مورد آن صحبت خواهیم نمود .

نیروی وارده به پلوس در هنگام انتقال قدرت، از نوع گشتاور پیچشی می باشد. بنابر این لازم است که در هنگام طراحی پلوس،مقاوت آن در برابر گشتاورهای پیچشی وارده محاسبه گردد.از موارد قابل ذکر دیگر طول پلوس چپ و طول پلوس راست در اکسل های محرک عقب، معمولا با یکدیگر برابر است .اما در بسیاری از اوقات در خصوص اکسل های محرک جلو که دیفرانسیل و گیربکس در کنار یکدیگر و درون یک محفظه قرار گرفته اند (ترانس اکسل ) ،طول پلوس چپ با طول پلوس راست متفاوت بوده و ممکن است که یکی از پلوس ها بلندتر از دیگری باشد.

کله پلوس :

در مواقعی که هم وظیفه انتقال قدرت بر عهده اکسل می باشد و هم سیستم فرمان بر روی آن نصب گردیده است ، لازم است که اتصال چرخ به پلوس طوری می باشد که در حین انتقال گشتاور ،امکان تغییر زاویه چرخها را نیز فراهم نماید.اتصالی که این نیاز را بر آورده می سازد ،کله پلوس نامیده می شود.کله پلوس نوعی از کوپلینگ ساچمه ای محسوب می گردد.اتصال کله پلوس باید گونه ای عمل کند که امکان تغییر زاویه چرخ ها به منظور گردش خودرو را تا حدود 45 درجه فراهم نماید . همچنین لازم است که پلوس قابلیت تغییر جهت زاویه ای در جهت عمودی را تا حدود 20 درجه دارا باشد تا سیستم تعلیق نیز بتواند نوسانات لازم را انجام دهد.یعنی در حقیقت اتصال کله پلوس باید به گونه ای باشد که امکان تغییر زاویه چرخ نسبت به پلوس در تمامی جهات وجود داشته باشد . مناسب ترین نوع اتصالی که می تواند این نیاز را بر آورده سازد ، اتصال سرعت ثابت (Constant Velocity Joint  ) می باشد.همچنین گاهی اوقات در سر دیگر پلوس که به دیفرانسیل متصل گردیده است نیزاز اتصال سرعت ثابت استفاده می شود.در این حالت به اتصال پلوس با دیفرانسیل ،مفصل داخلی (Inner Joint  ) و به اتصال توپی چرخ با پلوس ،مفصل خارجی (Outer Joint   )گفته می شود .

 اتصال سرعت ثابت (Constant Velocity Joint )

بر خلاف اتصالات یونیور سال که اگر محور های  متصل شذه به یک دیگر زاویه دار باشند، سرعت گردش ان ها متغیراست، در اتصالات سرعت ثابت همواره سرعت گردش به صورت ثابت و یکنواخت می باشد.یکی از مهم ترین مواردی که  ازاین نوع اتصال استفاده می شود،کله پلوس می باشد.

در این مدل اتصال محور(پلوس) توسط هزار خاری به یک قطعه توپی شکل که دراطراف آن  شیار های منحنی  شکل  وجود دارد،متصل میگردد. این قطعه توپی شکل درون یک پوسته بیرونی قرار میگیرد که در قسمت داخلی این پوسته بیرونی  نیز شیار هایی وجود دارد.پوسته بیرونی  نیز به عضو دیگرکه  مثلا میتواند توپی چرخ باشد،متصل می شود.در بین شیارهای این دوقطعه،ساچمه هایی محصور گردیده است که امکان لغزیدن دو قطعه نسبت به یکدیگر را فراهم می نمایند.به طوری که هنگام تغییر زاویه توپی چرخ نسبت به پلوس،این ساچمه ها درون شیارهاحرکت نموده و به انجام این حرکت کمک میکنند.

هر چند اتصال سرعت ثابت نسبتاپیچیده بوده وهزینه ساخت ان به مراتب بیشتر از مدل های دیگر میباشد،ولی از انجایی که میتواند گشتاور رابه ارامی وبا سرعتی ثابت انتقال دهد،اتصالی مناسب برای به کارگیری در کله پلوس می باشد.

انواع اتصالات سرعت ثابت(Constant Velocity joint type):

اتصالات سرعت ثابت براساس اینکه صرفا قابلیت گردش زاویه ای را داشته باشند و یا اینکه علاوه بر گردش زاویه ای،امکان تغییرات طولی را نیز فراهم سازند، به دو مدل تقسیم بندی میشوند:

1_اتصالات ثابت:((fixed joints

دراین مدل شیارهای مربوط به قرار گیری ساچمه ها به شکلی است که فقط امکان دور انها زاویه ای را فراهم می کند.ولی امکان هیچگونه تغییرات طول پلوس وجود ندارد.

2_اتصالات شناور(Plunge joints)

در اتصالات شناور علاوه بر امکان حرکات زاویه ای،امکان تغییرات طولی نیز وجود دارد.یعنی علاوه بر تغییر زاویه چرخ نسبت به محورپلوس،امکان تغییر طول پلوس نیز وجود دارد.

*معمولا درخودروهای دیفرانسیل جلو که نیازه به استفاده ازاتصالات سرعت ثابت میباشد،بهتر است که مفصل  داخلی از نوع شناور و مفصل خارجی از نوع ثابت باشد.

همچنین از نظر شکل ساختمانی و اجزای داخلی مفصل،ممکن است که اتصال سر پلوس از نوع ساچمه ای و یا مدل سه شاخه ای باشه که درادامه به بررسی ساختمان این دو مدل اتصال سرعت ثابت میپردازیم.

اتصال سرعت ثابت ساچمه ای:(Ball joint )

دراین مدل تعدادی ساچمه در بین یک کنس داخلی (Inner Race)ویک کنس خارجی(Outer Race)قرارگرفته اند.کنس داخلی همان قطعه توپی شکل میباشدکه درمحیط داخلی آن شیار وجود دارد وتوسط هزار خاری به محور پلوس متصل میشود و کنس خارجی نیز همان پوسته بیرونی کله پلوس است که به توپی چرخ و یا دیفرانسیل متصل میگردد.معمولا به منظور حفظ موقعیت بهتر ساچمه هادر بین دو کنس،از یک قفسه نگهدارنده ساچمه نیز استفاده میشود.

جالب است که چگونگی عملکرد اتصال سرعت ثابت ساچمه ای،بستگی به شکل شیار هایی دارد که بر روی کنس های داخلی و خارجی وجود دارد.

اگراین شیارها کاملا منحنی شکل باشند،فقط امکان گردش های زاویه ای فراهم میشود و اتصال ساچمه ای از نوع ثابت خواهد بود.در صورتی که اگر شیار هاکمی بلند ترو به شکل استوانه ای باشند،علاوه برحرکت های زاویه ای،امکان حرکت های طولی نیز وجود خواهد داشت.به عبارتی دیگردر این حالت،اتصال ساچمه ای از نوع شناورمی باشد.

اتصال سرعت ثابت سه شاخه ای:(Tripod Joint)

در مدل اتصال سرعت ثابت،هیچ ساچمه ای وجود ندارد.بلکه قسمت مرکزی اینمفصل که برروی محور پلوس نصب گردیده است،بصورت سه شاخه ای بوده ودارای سهبازو مباشد.قست بیرونی کله پلوس نیزبه صورت لاله ای(سه پر)می باشد هریک از بازوهای قسمت مرکزی در داخل یکی از شیارهای کله پلوس لاله ای می افتد و امکان حرکت های زاویه ای را در این اتصال فراهم می اورد.

در ضمن به منضورحرکت نرم وبی صدای کله پلوس،ضرورت داردکه فضای بین سه شاخه وقسمت لاله ای توسط گیریس پرشود.

از سوی دیگر نحوه ی عملکردو در جات ازادی حرکت این مدل اتصال بستگی به شکل سه شاخه و شیارهای قسمت لاله ای شکل دارد.اگر به عنوان بازوهای سه شاخه از روبرینگ غلتکی استفاده شود،اتصال از نوع ثابت خواهد بود. در صورتیکه اگر بازوهای سه شاخه از رولبرینگهای سوزنی ساخته شود و شیارهای قسمت لاله ای کمی بلندتر در نظر گرفته شود،اتصال از نوع شناورخواهد بود.معمولا اتصالات سه شاخه ای از نوع شناور بوده و بیشتر به عنوان مفصل داخلی در محورهای جلو محرک مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع پلوس (Axle Shaft Types  )

همانطور که گفته شد پلوس از یک طرف دارای چرخنده پلوس می باشد که درون دیفرانسیل قرار گرفته است و از سوی دیگر به توپی چرخ متصل می گردد.نحوه ی یاتاقان بندی این طرف پلوس که به چرخ متصل است،به شکل های مختلفی می باشدکه تقسیم بندی پلوس ها نیز بر همین مبنا انجام می پذیرد:

1-پلوس با یاتاقان بندی نیمه شناور:( Semi Floating Axle Shaft )

این مدل یاتاقان بندی پلوس،علاوه بر انتقال گشتاور از دیفرانسیل به چرخ ها می تواند بارهای وارده به خودرو و وزن آن را نیز تحمل نماید.در این حالت در قسمت میانی از یک رولربرینگ مخروطی (یاتاقانی که به جای ساچمه،دارای غلتک های مخروطی شکل می باشد)استفاده می شودو در قسمت بیرونی از یک یاتاقان بلبرینگی (یاتاقان با ساچمه های کروی )و یا از یک رولربرینگ (یاتاقان با ساچمه های استوانه ای )استفاده می گردد.

2-پلوس با یاتاقان بندی سه چهارم شناور(Three Quarter Axle Shaft  )

این مدل یاتاقان بندی می تواندبارهای وارده از سوی اتاق خودرو را تحمل نماید.الیته در حالت عادی وزن اتاق به پلوس ها وارد نمی شود و نیروها به پوسته اکسل وارد می شود، ولی در هنگام گردش خودرو به آن نیروهای خشمی وارد می شود.در این حالت نیز قسمت میانی مشابه مدل نیمه شناور می باشد،ولی در قسمت بیرونی در بین توپی چرخ و پوسته اکسل از یک یاتاقان استفاده می شود.

3-پلوس با یاتاقان بندی تمام شناور:(Full Floating Axle Shaft  )

این مدل از پلوس،توانایی تحمل هیچ گونه بار عمودی وارد به محور را ندارد.بطوریکه در این حالت کار پلوس، فقط انتقال گشتاوردیفرانسیل به چرخ ها می باشد.در این مدل،دو عدد یاتاقان در بین پوسته خارجی و توپی چرخ قرار می گیرد تا یاتاقان بندی پلوس را انجام دهد.به همین دلیل این نوع پلوس به راحتی و بدون ضربه از محور خارج می گردد.

8-10-پوسته اکسل: (Axle Housing  )

در گذشته گفتیم که اگر اکسل از نوع غیرمحرک ( اکسل مرده ) باشد،اکسل به شکل یک تیر فولادی ساده در می آید.ولی اگر اکسل از نوع محرک (اکسل زنده ) باشد،اکسل شامل یک دیفرانسل و دو پلوس می باشد که پلوس ها توصل اتصالات سرعت ثابت به توپی چرخها و به دیفرانسیل متصل می گردند.به منظور محفوظ ماندن کلیه این قطعات ،ضرورت دارد که همه آنها درون یک پوسته فلزی قرار گیرند که به آن پوسته اکسل گفته می شود.پوسته اکسل گاهی اوقات به روش دایکاست (ریخته گری تحت فشار ) و گاهی دیگر به روش فورج (آهنگری گرم )تولید می گردد.

8-11-عیوب پلوس و اتصالات آن: (Axle Shaft Defects  )

معمولاً عیوبی که در پلوس ایجاد می گردد،ناشی از فرسودگی اتصالات و بوجود آمدن لقی ها می باشد.گاهی اوقات امکان تعمیر و اصلاح قسمتهای ساییده شده وجود دارد و گاهی دیگر ضرورت دارد که بعضی از قطعات تعویض گردند.به طور مثال یکی از روشهایی که برای از بین بردن لقی وجود دارد،استفاده از خال جوش واصلاح قسمتهای فرسوده توسط جوش می باشد.البته بعد از جوشکاری،لازم است که که سطح مربوطه سنگ زده شود.در ضمن توجه داشته باشید که این روش ها،راه حل های اساسی نبوده و به عنوان تعمیرات موقت محسوب می گرند.راه حل اساسی برای تعمیر این موارد،تعویض قطعات فرسوده می باشد.

1-بوجود آمدن صدای تق تق در پلوس ها : (Sound Of Axle Shaft  )

هرگاه در هنگام حرکت خودرو،از پلوس ها صدای تق تق شنیده شد و این صدا در لحظاتی که خودرو در حال گردش نمودن است ،افزایش یافت :علت آن می تواند مربوط به یکی از موارد زیر باشد:

1-      ساییدگی و گشاد شدن شیارهای لاله ای و یا کنس خارجی

2-      فرسودگی ساچمه ها و یا رولبرینگها

2-صدای زوزه کشیدن : (ُSound  )

این صدا معمولا در هنگام حرکت خودرو شنیده می شود و با افزایش سرعت و یا گردش نمودن خودرو، صدای آن افزایش می یابد. مهم ترین عوامل ایجاد کننده این صدا عبارتند از:

1-      کم بودن مقدار گیریس در کله پلوس (گاهی اوقات این موضوع به خاطر پارگی گرد گیر پلوس بوجود می آید )

2-      خراب شدن رولبرینگ های داخل کله پلوس

3-لرزش: (vibration   )

اگر پلوس ها در هنگام شتاب گیری خودرو و یا در هنگام دور زدن خودرو، دچار لرزش می شوند؛علت آن عبارت است از :

   1-وجود لقی در مفصل های کله پلوس    

2- از بین رفتن هزار خاری های پلوس

3-      خراب بودن رولبرینگ های درو کله پلوس

 

8-12- محاسبات مسیر انتقال قدرت : (power train calculations  )

در مسیر انتقال قدرت از موتور تا چرخ ها اجزایی همچون کلاچ ،گیربکس،گازدادن ،دیفرانسیل و محور ها وجود دارند که فقط مجموعه های گیربکس و دیفرانسیل وظیفه تبدیل دور و گشتاور را بر عهده دارند. البته با توجه به این که در گیربکس، نسبت دنده های مختلف وجود دارد، این نسبت تبدیل قابل تغییر می باشد؛ولی در دیفرانسیل فقط یک نسبت تبدیل ثابت وجود دارد.

نسبت تبدیل دیفرانسیل همواره به گونه ای است که در هنگام تبدیل،دور کاهش و گشتاور افزایش می یابد.در گیربکس نیز وضعیت به همین شکل است، با این تفاوت که فقط در دنده بیش سرعت (over Drive  ) قضیه به صورت بر عکس است.

به منظور محاسبه تبدیل گشتاور و دور صرفا کافی است که این مقدار را در نسبت تبدیل گیربکس و یا دیفرانسیل، ضرب و تقسیم نماییم.


منبع: تعمیرگاه مرسدس بنز گلچین


برچسب‌ها: