دنده ماشین (دیفرانسیل)
دنده ماشین چگونه کار می کند؟
تا به حال پشت فرمان ماشین نشسته اید؟ پیش دست راننده چطور؟ همیشه اولین سوالی که برای بچه ها در این موقعیت پیش می آید این است که چرا راننده مجبور است مدام دنده عوض کند؟ چرا نمی شود فقط با بیشتر گاز دادن، تندتر رفت؟
اگر کمی درباره دنده بدانید، سوال هایتان هم کمی پیشرفته تر می شود. ممکن است از خودتان بپرسید وقتی در دنده عوض کردن اشتباه می کنید، آیا دنده ها خرد می شوند یا اینکه وقتی کلاچ را زود رها می کنید یا دیر کلاچ می گیرید، سر و صدایی که می شنوید از کجا می آید. آیا ممکن است در اثر رانندگی اشتباه، دنده ها خراب شوند؟
می توانید پاسخ همه این سوال ها را خودتان پیدا کنید. فقط کافی است کمی همت و حوصله به خرج دهید.
دنده چه کار می کند؟
ماشین ها دنده می خواهند چون دور موتور آنها نباید از حد معینی بالاتر رود. اگر دقت کرده باشید در کنار سرعت سنج ماشین ها عقربه دیگری وجود دارد که دور موتور را نشان می دهد. در قسمت انتهایی این عقربه ناحیه ای وجود دارد که با رنگ قرمز مشخص شده است. اگر موتور ماشین مدتی در این محدوده کار کند، از کار می افتد. اگر سرعت کار موتور از حد معینی تجاوز کند حتی ممکن است باعث انفجار آن شود.
علاوه بر این، بیشترین توان و گشتاور موتور در یک محدوده خاص از دور موتور به دست می آید و هرچه از این محدوده دور شویم، توان موتور افت می کند. کاری که دنده می کند اینست که بدون تغییر دور موتور، امکان رسیدن به سرعت های مختلف را فراهم می نماید. با دنده عوض کردن موتور را در بهترین وضعیت خود حفظ می کنید، اما در عین حال می توانید در سرعت های مختلف برانید.
دنده از یک طرف توسط کلاچ به موتور وصل می شود و از طرف دیگر با یک محور به دیفرانسیل متصل است. حرکت از موتور می آید، سرعت و قدرت آن در دنده تنظیم میشود و توسط محور و دیفرانسیل به چرخ ها منتقل می شود. در یک ماشین پنج دنده معمولی، پنج جفت چرخ دنده با نسبت های مختلف وجود دارد که پنج سرعت مختلف را در خروجی ایجاد می کنند. در جدول زیر تعدادی از این نسبت ها به عنوان مثال آورده شده است.
دنده نسبت چرخ دنده ها سرعت چرخش محور خروجی از جعبه دنده(دور در دقیقه(
1 315:1/2 1295
2 568:1/1 1913
3 195:1/1 2510
4 000:1/1 3000
5 915:1/0 3278
در جدول بالا فرض شده است که دور موتور در 3000 دور در دقیقه ثابت باقی بماند.
یک دنده ساده
برای اینکه با نحوه کار دنده ماشین آشنا شوید، در شکل شماره سه، جعبه دنده یک ماشین فرضی نشان داده شده است که بسیار ساده است و فقط دو دنده دارد. فرض کرده ایم دنده ماشین خلاص است، یعنی هیچ نیرویی از موتور به چرخ ها منتقل نمی شود. بیایید با هم نگاهی به قسمت های مختلف شکل بیندازیم تا وظیفه هر یک را برای شما شرح دهیم:
• محور سبز رنگ به کلاچ متصل است. این محور و چرخ دنده سبز با هم کار می کنند. کلاچ ابزاری است که انتقال نیروی موتور به جعبه دنده را کنترل می کند. وقتی پایتان را روی کلاچ فشار می دهید، ارتباط موتور و جعبه دنده قطع می شود؛ پس موتور می تواند کار کند در حالیکه ماشین ثابت است. اگر پدال را رها کنید، محور سبز به موتور متصل می شود و چرخ دنده سبز رنگ با همان سرعت موتور شروع به چرخش می کنند.
• محور قرمز و چرخ دنده های قرمز رنگ، "محور کمکی" نامیده می شود. کل این مجموعه به هم متصل است، پس تمام چرخ دنده های روی آن با هم حرکت می کنند. محور سبز و محور قرمز توسط دو چرخ دنده مستقیما به هم متصل اند و اگر محور سبز حرکت کند، محور قرمز نیز می چرخد؛ به این ترتیب هر وقت که پای شما روی کلاچ نباشد، قدرت از موتور به محور کمکی می رسد.
• محور زرد یک محور دندانه دار است که محور محرک را می چرخاند. محور محرک نیز از طریق دیفرانسیل به چرخ های ماشین متصل می شود و آنها را به حرکت در می آورد. هر زمان که چرخ های ماشین بچرخند، محور زرد هم در حال چرخش است.
• چرخ دنده های آبی روی بلبرینگ قرار گرفته اند، پس می توانند مستقل از محور زرد بچرخند. اگر موتور خاموش باشد ولی ماشین حرکت کند، محور زرد می تواند در درون این چرخ دنده ها بچرخد، درحالیکه چرخ دنده های آبی و محور کمکی بی حرکت هستند.
• وظیفه حلقه این است که یکی از دو چرخ دنده آبی را به محور زرد خروجی متصل کند. حلقه از طریق تعدادی برجستگی خار مانند به محور زرد متصل می شود و آن را می چرخاند. حلقه می تواند به چپ و راست حرکت کند تا با یکی از دو محور آبی رنگ درگیر شود. روی حلقه برآمدگی هایی است که با سوراخ هایی که روی دو چرخ دنده تعبیه شده است، جفت می شود.( این برآمدگیها را به خاطر بسپارید، چون جواب بعضی از سوالهایتان به آن مربوط می شود. )
حالا که نحوه کار هر یک از این قسمت ها را فهمیدید، فرض می کنیم که ماشین با دنده یک حرکت کند. همان طور که در شکل زیر می بینید وقتی با دنده یک جلو می روید، حلقه به چرخ دنده آبی سمت راست می چسبد.
محور سبز که به موتور متصل است محور کمکی را می چرخاند. هردو چرخ دنده آبی شروع به حرکت می کنند، اما چون حلقه به چرخ دنده سمت راست متصل است، محور زرد با سرعتی برابر آن حرکت می کند. چرخ دنده آبی سمت چپ هم روی بلبرینگ خود هرز می چرخد.