logo

logo

logo

logo

logo



نقل الحركة (جملة-)

نقل حركه (جمله)

Transmission - Transmission

نقل الحركة (جملة ـ)

 

جملة نقل الحركة (مجموعة التوصيل) transmission هي مجموعة الأجهزة التي تحقق الصلة بين منبع القوة المحركة في المركبات (المحرك) والأجهزة المديرة فيها، والتي توفر مجال تغيير قوى الشد بما يتناسب مع مجال تغير المقاومات الخارجية التي تعترض حركة المركبة.

 تزوّد كل مركبة بجملة توصيل تقوم بتوسيع مجال تغير عزم المحرك وبالتالي توسيع مجال تغير قوة الشد، وهذا يفرض أحياناً ضرورة وجود محول لعزم دوران المحرك يوفر تغيير قوة شد المركبة، أي لابد من وجود علبة سرعة لتقوم بهذه المهمة.

يفترض في جملة نقل الحركة أن تمكن المركبة من الانطلاق (بدء الحركة)، وهذا يعني أن تتنامى قوة شد المركبة (السيارة) من الصفر إلى القيمة التي تحتاجه إليها عند الانطلاق. يتطلب ذلك وجود القارنة (الفاصل الواصل)[ر]، مع ملاحظة أن الفارق الكبير بين سرعة دوران المحرك وسرعة دوران العجلات القائدة للمركبة يفرض أحياناً احتواء جملة نقل الحركة على جهاز لتصغير سرعة دوران المحرك بنسبة ثابتة، هي نسبة سرعة دوران المحرك إلى سرعة دوران العجلات القائدة، وتدعى هذه الجملة جملة التوصيل الرئيسية.

تتكون أجهزة نقل الحركة في المركبات من الأقسام الرئيسية الآتية:

أ- القارنة (الفاصل الواصل)[ر] clutch.

ب- علبة السرعة[ر] gear box.

ج- عمود (شجرة) نقل الحركة transmission shaft.

د- مجموعة المسننات التفاضلية[ر] differential unit.

فالقارنة هي وصلة بين المحرك وعلبة السرعة تقوم بنقل القوى بينهما، وهي المسؤولة عن بدء انطلاق السيارة، وفصل القوة المحركة (المحرك) فصلاً تاماً عن جملة التوصيل عند الحاجة في الحالات الآتية:

أ - عند تغيير وضع التعشيق في علبة السرعة إلى الوضع المحايد بغرض إيقاف السيارة، أو عند الانتقال من سرعة ما إلى سرعة أخرى مع إمكانية تخفيف مقادير قوى الصدم التي يمكن أن تنشأ في جملة التوصيل في أثناء عملية الانتقال، يجب أن تكون القارنة ذات عزم عطالة صغير.

ب - عند حركة المركبة ببطء شديد مع السماح بفصل القارنة فصلاً خفيفاً.

ج - تعمل القارنة في حالة زيادة التحميل أكثر من اللازم على انزلاق أقراصها ذاتياً فترة وجيزة لوقاية أجزاء جملة التوصيل والمحرك من الحمولات المعاكسة.

وبالتالي فإنه من الضروري أن تكون القارنة في حالة نقل القوة المحركة (حالة وصل) عند بدء حركة المركبة مما يتطلّب ضرورة الوصل التدريجي للقارنة من دون ظهور اهتزازات. وأن يكون الفاصل الواصل مقاوماً جداً للاهتراء وأن يقوم بنقل القوى المحركة بأمان كافٍ وأن يكون تشغيله سهلاً وسريعاً.

علبة السرعة:

إن تباين ظروف عمل المركبة والمقاومات الخارجية التي تتعرض لها في أثناء سير المركبة يتطلب تزويد جملة نقل الحركة بعلبة سرعة ذات مسننات مختلفة لتغيير السرعة ويفصلها عن المحرك قارنة (فاصل واصل) بحيث يمكن تبديل تعشيق المسننات مع توفير أكبر عدد ممكن من مجالات السرعة مع المحافظة على سرعة دوران المحرك عند الحد الذي يعطي أعلى قدرة له. ويجب أن توفر علبة السرعة كذلك إمكانية فصل المسننات في الوضع المحايد، وإمكانية عكس اتجاه دوران العمود المدار من أجل التحرك في الاتجاه الخلفي.

أعمدة نقل الحركة والإدارة ومجموعة مسننات الإدارة النهائية:

تتضمن مجموعة إدارة العجلات:

أ - العمود المفصلي (عمود الكردان).

ب - مجموعة مسننات إدارة المحاور (الإدارة النهائية).

ج - مجموعة المسننات التفاضلية.

د - محاور الإدارة.

أ - عمود نقل الحركة (عمود الكردان): يقوم هذا العمود الممتد طولياً بالنسبة للمركبة التقليدية (الدفع الخلفي)، أي في حالة وجود المحرك في الأمام وعجلات خلفية قائدة، بنقل عزم الدوران من علبة السرعة إلى مجموعة مسننات إدارة المحاور (الإدارة النهائية) ومنها إلى المحاور الخلفية عبر مجموعة المسننات التفاضلية. من هنا يجب أن توفر جملة عمود نقل الحركة (الكردان) نقل العزوم بين محاور غير متسامتة أي لا تقع محاورها على استقامة واحدة، بل يميل محور العمود القائد على محور العمود المقود بزاوية قد تكون متغيرة في أثناء العمل نتيجة لتغير المسافة بين الأعمدة ذاتها، من هنا نقول إنه يجب أن يصمم عمود الكردان بحيث يسمح بتغيرات زاوية وطولية، وعادة ما يتكوّن هذا العمود من جزأين، فيصنع جسم العمود، أي الجزء الأول من الفولاذ المعالج حرارياً وتلحم عند أحد طرفيه وصلة مفصلية (تربيعية) وتلحم عند الطرف الآخر قطعة معدنية من عمود مخدّد، أما الجزء الآخر من العمود فهو قطعة منزلقة ذات صرّة مخدّدة مزاوجة للعمود وتلحم مع الوصلة المفصلية الثانية.

الشكل (1) عمود نقل الحركة المفصلي (عمود كردان)

يتعرّض عمود الكردان في عمله لإجهاد اللّي الناشئ عن عزم الدوران، وكذلك يتعرّض لقوى صدم بسبب الأحمال المتغيّرة وعمليات التعشيق، ومن هنا ولتجنب حدوث أي اهتزازات يُراعى أن يكون طول العمود المفصلي أقل ما يمكن، ويمكن تحقيق ذلك بزيادة طول العمود الخارج من علبة السرعة أو تجزئة العمود المفصلي في محمل وسيط كما هو موضح في الشكل (1).

كذلك يشترط في جمل النقل الكردانية أن توفر النواحي الآتية:

أ - دوران الأعمدة الموصولة بسرعة زاوية واحدة منعاً لنشوء عزوم عطالة تؤدي إلى نشوء إجهادات إضافية في عناصر جملة التوصيل.

ب - الدوران المنتظم من دون خفقان في كامل مجال تغيّر عدد دورات عمود الكردان.

ج - المردود العالي في نقل العزوم.

د - تحقيق التوازن السكوني والحركي منعاً لظهور أي اهتزاز في المركبة ومنعاً لحدوث تلف تدريجي لمحامل علبة السرعة، لهذا عادة ما يستخدم صفائح موازنة تثبّت على العمود باللحام النقطي.

يمكن تصنيف جمل نقل الحركة الكردانية تبعاً لمؤشرات مختلفة، منها:

أ - حسب مهام الجملة هناك جمل لنقل عزم الدوران من علبة السرعة الرئيسية أو الإضافية إلى الجسور القائدة (المديرة) في السيارة، وجمل لنقل العزم إلى العجلات القائدة ذات التعليقة المستقلة،وجمل لنقل العزم إلى العجلات القائدة والموجّهة في الوقت ذاته وبتعليقة مستقلة، وأخيراً جمل لنقل العزم إلى بعض المجموعات المتوضّعة على هيكل المركبة.

الشكل (2) وصلة مفصلية مزدوجة بزوايا ميل حتى 300.

ب - حسب عدد المفاصل الكردانية هناك جمل أحادية (بمفصل كرداني واحد) وجمل ثنائية ومتعدّدة المفاصل، الشكل (2).

ج- حسب خصائص العمل الكينماتيكية هناك جمل نقل كردانية ذات سرعات زاوية مختلفة لدوران الأعمدة الكردانية، وأخرى ذات سرعات متساوية.

د- حسب البنية التصميمية للعناصر هناك جمل ذات أعمدة كردانية مصمتة وجمل أنبوبية جوفاء، وجمل حرة طليقة من دون مضاجع استنادية، وأخيراً أعمدة كردانية مقيّدة مع مضاجع متوسطة.

الوصلات المفصلية الكردانية (الترابيع): تقسم الوصلات المفصلية عموماً إلى وصلات مفصلية عامة ووصلات مفصلية جافة، ويمكن تصنيف هذه الوصلات من وجهة نظر التركيب والوظيفة ومادة الصنع إلى:

- وصلات مفصلية مرنة قابلة للحركة.

- وصلات مفصلية مصنوعة من معدن ومادة ليّنة.

- وصلات مفصلية جافة ومنزلقة.

- وصلات مفصلية منتظمة الدوران ووصلات مفصلية غير منتظمة الدوران.

تقوم الوصلات المفصلية في الأعمدة المفصلية مقام القارنات المرنة أو القارنات القابلة للحركة، حيث تستخدم في حالة التغيرات الزاوية الكبيرة إضافة إلى قيام هذه الوصلات المرنة بتخميد الاهتزازات والصدمات الناجمة عن عزم الدوران غير المنتظم، وغالباً ما تستخدم مواد مطاطية مقوّاة عند توصيل الأطراف المتشعبة لتعمل الوصلات من دون تزليق وفي حالة جافة ولكن قليلة الاحتكاك.

هناك شكل شائع آخر للوصلات المفصلية وهو الوصلة المفصلية المعدنية (الوصلة العامة) التي تتكون من شعبتين متعامدتين وقطعة مستعرضة ذات أربعة مرتكزات متصالبة، إلا أن عيوب هذه الوصلات تظهر بجلاء عندما لا تكون محاور الدوران على استقامة واحدة فيظهر عدم الانتظام في عملها.

تُشكَّل كل من الشعبتين في الوصلة المفصلية العامة والقطعة المتصالبة (التربيعة) بالطرق في قوالب تشكيل وتصنع من فولاذ قابل للتصليد وتستقر محاملها في مدارج أبرية، ويمكن إحكامها جيداً بمانعات التسرب لمنع وصول الأوساخ والرطوبة إليها مما يقلل من أعمال الصيانة اللازمة.

أخيراً يمكن عن طريق زيادة انخفاض العمود المفصلي(عمود الكردان أو شجرة الوصل) المجزأ ذي المحمل الوسيط جعل أرضية المركبة أكثر استواء، أي الاستفادة من الحيز المتاح فيها مع تركيب عمود مفصلي أقصر مما يقلل الاهتزازات الناجمة عن نقل الحركة إلى درجة كبيرة.

ب ـ مجموعة مسننات إدارة المحاور (الإدارة النهائية): وهي صلة الوصل بين العمود المفصلي (شجرة الوصل) ومجموعة المسننات التفاضلية (المسننات الفلكية)، فإذا كان توضع المحرك طولياً على المركبة يتوجب أن تقوم الإدارة النهائية بتغيير اتجاه الحركة الدورانية لشجرة الوصل بزاوية قدرها 90 ْ بالاستعانة بمجموعة مسننات مخروطية أو دودية. يدعى المسنن الصغير المسنن المخروطي المدير (البنيون) والمسنن الكبير المسنن المدار (الكرونا أو مسنن التاج).

تكون المسننات المخروطية ذوات أسنان مستقيمة أو حلزونية ومجموعات مسننات هيبودية (متخالفة المحاور)، حيث تتميز مجموعات المسننات ذوات الأسنان الحلزونية بأنها أقل ضوضاء وأكثر متانة.

تصنع المسننات المخروطية لمجموعة الإدارة النهائية من الفولاذ السبائكي وتصلّد أسطحها الخارجية، ويجب أن يملأ حيز مجموعة مسننات الإدارة النهائية بزيوت تزليق خاصة بسبب تعرض الأسنان للأحمال العالية.

يوضح الشكل (3) الأنواع المختلفة لمجموعات المسننات.

الشكل (3) الأنواع المختلفة لمجموعات مسننات إدارة المحور

ج- مجموعة المسننات التفاضلية (الفلكية): تركّب مجموعة المسننات هذه في علبة مسننات إدارة المحاور (الإدارة النهائية) ومهمتها معادلة الفرق بين سرعتي دوران العجلتين القائدتين عند الانعطاف، كما تعمل على النقل المنتظم لعزم الدوران. وبالتالي فإن من مهام مجموعة المسننات التفاضلية توزيع عزم الدوران بين الجسور (المحاور) المديرة للعجلات في المركبة وكذلك توزيع عزم الدوران على العجلات القائدة (في الجسر القائد الواحد) وفق شروط تماسك كل منها وعمله، ولأن الجهاز التفاضلي يتوسط الجسر المدير نفسه بين العجلتين فهو يوفر الحركة الدورانية لهذه العجلات بسرعات زاوية مختلفة حين تقتضي شروط سير المركبة ذلك، كما هي الحال لدى حركة المركبة عند المنعطفات أو تعرض إحدى عجلاتها القائدة لتعرجات جزء من الطريق من دون العجلة الأخرى، من هنا يتبين أنه لو كان اتصال العجلتين القائدتين إحداهما بالأخرى اتصالاً جاسئاً لاستحالت المعادلة بين سرعتيهما مما يؤدي إلى انزلاق إحدى العجلتين، وانخفاض أمان حركة المركبة. وبالمقابل فإنه حين تسير المركبة في اتجاه مستقيم لا يدور المسنن المخروطي التفاضلي وإنما يتحرك في محيط دائري بنفس سرعة دوران المسننين المخروطيين المثبتين على عمودي المحورين.

يوضح الشكل (4) مبدأ عمل مجموعة المسننات التفاضلية عند انعطاف المركبة ومكونات مجموعة المسننات المخروطية التفاضلية.

الشكل (4) مبدأ عمل مجموعة المسننات التفاضلية ومكوناتها

يشترط في تصميم مجموعة المسننات التفاضلية ضمان:

- نسبة توزيع العزوم المطلوبة لكل من العناصر المديرة في المركبة، وأن تتوافق نسبة توزيع العزم مع عزم التماسك الممكن تحقيقه على كل من الجسور المديرة أو كل من العجلات القائدة للمركبة، بواقع شروط تماسكها مع سطح الاستناد.

- «الكينماتيكية» الصحيحة والمطلوبة لدوران العجلات القائدة في أثناء حركتها على المنعطفات أو الطرق غير المستوية، بحيث تقطع العجلة الداخلية (بالنسبة لمركز دوران المركبة الآني) خلال فترة زمنية واحدة مسافة أقل من المسافة التي تقطعها العجلة الخارجية مما يحول دون تزحلق المركبة أو انزلاقها.

- العمل بنعومة وهدوء وبمردود عالٍ في نقل العزم.

- صغر الحجم والوزن مع بساطة في التصميم وسهولة في أعمال الصيانة والإصلاح.

التقانات الحديثة المستخدمة في أجهزة نقل الحركة:

بعد استخدام التجهيزات الإلكترونية على المركبات حدث تبدل كبير في بنية المركبات، وخاصة مع ظهور الدارات الإلكترونية المنمنمة (الميكروية) التي تتميز بحجم نوعي صغير وبأداء وظائف كثيرة، أهلها للاستخدام في دارات التحكم بمنظومات أجهزة نقل الحركة والمحرك وأجهزة التعليق.

وقد احتلت الأجهزة الإلكترونية حيزاً كبيراً من اهتمام العلماء ومصممي المركبات في الشركات العالمية حتى باتت تؤدي دوراً كبيراً ومهماً في تحديد سعر المركبة ورواجها.

يمكن تصنيف منظومات التحكم الإلكترونية المركّبة في السيارات بحسب الوظيفة إلى:

- منظومات التحكم بالمحرك.

- منظومات التحكم بأجهزة نقل الحركة والتعليق.

- منظومات التحكم بقمرة السيارة.

تهدف منظومات التحكم الإلكترونية بأجهزة نقل الحركة والتعليق والفرملة عموماً إلى ما يأتي:

أ - التحكم أتماتياً بالفاصل الواصل مع علبة السرعة لتحديد السرعة التي يجب تعشيقها في الوقت المناسب والملائم لنظام عمل المحرك وحمولته.

ب - التحكم بمكابح المركبة بحيث تضمن الكبح التدريجي المناسب للطريق، ومنع إغلاق المكابح وهذا ما يؤول إلى اختصار مسافة الكبح على الطرق الزلقة مع الإقلال من اهتراء بطائن الشكائم الاحتكاكية وتآكلها.

منظومات التحكم الالكترونية بأجهزة نقل الحركة:

يعد تسهيل قيادة المركبة من أهم المشكلات الحيوية المطروحة أمام صناعة المركبات الحديثة، ولا يمكن حل هذه المسألة من دون أتمتة أجهزة نقل الحركة.

وقد تمّ اعتماد اتجاهين أساسيين في تطوير أجهزة نقل الحركة الأتماتية هما:

أ - أتمتة قيادة أجهزة نقل الحركة الميكانيكية.

ب - تزويد المركبات بأجهزة نقل حركة أتماتية تضمن القيادة السهلة والمريحة.

ومع ازدياد مستوى الأتمتة يزداد تعقيد المهام التي يجب أن تحلها منظومة التحكم (القيادة) وبالتالي يزداد تعقّد المنظومة ويرتفع ثمنها، من هنا يتضح الرواج الذي حققته علب السرعة الهدروميكانيكية بوصفها أجهزة نقل حركة مؤتمته مع زيادة الاهتمام في الوقت الحاضر بأجهزة نقل الحركة الميكانيكية الأتماتية والنصف أتماتية.

أما منظومات التحكم الإلكترونية بعمل الفاصل الواصل وعلبة السرعة فقد تمّ التوصل إلى حل مشكلات التحكم الأتماتي بالفاصل الواصل الاحتكاكي من خلال التطور الكبير في صناعة الإلكترونيات التي أصبحت تأخذ على عاتقها دور تحرير مدوسة الفاصل الواصل عن طريق الاستجابة لوضعية مدوسة الوقود أو سرعة دوران المحرك أو كليهما معاً، ومنها منظومة «drive matic» التي تتحسس وضعية مدوسة الوقود، وتستخدم عادة في سيارات المقعدين.

تلاقي منظومة آلية القيادة مع المضخمات استعمالاً واسعاً على المركبات، غير أن المضخمات تملك عامل تضخيم ثابت، الأمر الذي يؤثر سلباً في قيادة المركبة وخاصة عند السرعات الكبيرة والبطيئة. وبالتالي اعتمد التطور في مجال الإلكترونيات بغرض زيادة فعالية آلية القيادة على الاتجاهين الأساسيين الآتيين:

أ - التحكم بآلية القيادة عن طريق معرفة سرعة حركة المركبة.

ب - التحكم بآلية القيادة عن طريق معرفة سرعة دوران عمود مرفق المحرك.

في الحالة الأولى يتم تغيير ثابت تضخيم المضخم على أساس سرعة حركة المركبة، أما في الحالة الثانية فعلى أساس سرعة دوران عمود مرفق المحرك.في كلا الحالتين يتلخص هدف التغيير بجعل عملية القيادة أكثر سهولة عند السرعات المنخفضة وأقل حساسية عند السرعات العالية. يوجد في الوقت الحاضر منظومات تتحكم بمضخمات آلية القيادة بوساطة حاسب منمنم وعلى أساس سرعة دوران العجلات، يمكن إدخاله بالعمل حسب رغبة السائق.

أخيراً يمكن القول: إن مهندسي المركبات يعملون جادين على اقتباس الكثير من التقنيات الحديثة المستخدمة في عالم الطيران، وخاصة ما يتعلق بتطوير العلاقة الديناميكية بين السائق والمركبة، وعندما توضع الطلائع الأولى لهذه الابتكارات في الاستخدام فإن السائقين لن يتعبوا أنفسهم بعملية القيادة لأن الحاسب سوف ينتزع منهم تماماً زمام المبادرة.

محمد سعيد السابق

 

 الموضوعات ذات الصلة:

 

السيارة ـ علبة السرعة ـ القارنة في المركبة ـ المسنن.

 

 مراجع للاستزادة:

 

- TOM BIRCH & CHARLES ROCKWOOD, Automatic Transmissions and Transaxles (Prentice Hall; 3 edition 2005).




التصنيف : الصناعة
المجلد: المجلد الواحد والعشرون
رقم الصفحة ضمن المجلد : 10
مستقل

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

للحصول على اخبار الموسوعة

عدد الزوار حاليا : 8
الكل : 2558373
اليوم : 236

تراسل الحواس

تراسل الحواس   الرمز والرمزية وتراسل الحواس، مجموعة من المفهومات التي تنحدر من المعنى الأصلي لكلم «رمز». إن كلمة symbolon اليونانية كانت تستعمل للدلالة على أداة مشطورة إلى نصفين، يتقاسمهما شخصان، وتصير رمزاً ذا معنى حين يستطيع حاملاها تجميع جزأيها، أي إن أجزاء الكل تولد فيما بينها علاقة تكامل.

المزيد »