آشنایی با میل گاردان و کاربرد آن
گاردان به زبان ساده یک جزء مکانیکی فولادی است جهت انتقال گشتاور و چرخش از یک قطعه مکانیکی محرک به قطعه مکانیکی متحرک، که به دلیل فاصله طولی
و عرضی، یا نیاز به حرکت چرخشی نسبی، نمی‌توانند بصورت مستقیم بهم وصل شوند، در اینجا گاردان بین این دو قطعه قرار می گیرد تا فاصله طولی و عرضی را
جبران نماید.
در واقع گاردان یک وسیله مکانیکی برای انتقال نیرو از محرک(مانند :تراکتور) به متحرک (مانند:خرمن‌کوب) است، و اجازه می‌دهد این دو قطعه به صورت آزادانه
بچرخند.
به دلیل کاهش وزن و از محور خارج نشدن گاردان به دلیل وزن زیاد و همچنین افزایش استحکام پیچشی آن گاردان را معمولاً توخالی و سبک طراحی می کنند.
میل گاردان نیروی پیچشی زیادی تحمل می کند و وظیفه آن، انتقال گشتاور پیچشی گیربکس به دیفرانسیل میباشد. این قطعه در خودروهایی که چرخ های محرک در جلو
دارد، کاربرد ندارد. خودروهایی که شامل دستگاه تولید نیرو ، دستگاه انتقال قدرت و دستگاه کلاچ در جلو می باشند، دستگاه محرک واقعی آن ها در عقب قرار میگیرد .
برای انتقال نیرو به دستگاه محرک در عقب، اجزای مخصوصی نیاز می باشد که این کار را انجام دهند؛ این اجزا در مهندسی خودرو، «محور حرکت» نامیده می شوند.
در ادامه همراه آریا محور باشید تا به توضیحات کامل تری درباره میل گاردان بپردازیم.
قفل های میل گاردان
قفل های میل گاردان برای انتقال نیرو با سرعت زاویه ای ثابت استفاده می شوند و محورها را با انعطاف زیاد به هم ارتباط می دهند. این کار زمانی که زاویه های بین
محورها تغییر کند، به انتقال نیرو کمک می نماید . زمان خرابی جاده، به خاطر انعطاف میله های معلق، امکان هم محور بودن قفل گاردان به ندرت وجود دارد.
امکان دارد قفل گاردان بین محور زنده و دوک چرخ جلو (پلوس) نیز وجود داشته باشد که در این صورت، نیرو را به چرخ ها منتقل خواهد کرد .
قفل گاردان شامل اجزای زیر می باشد :
مفصل هوک : از اجزای خیلی متداول قفل گاردان، مفصل هوک میباشد. این قفل ابتدا در محورهای حرکت خودرو استفاده می شود و به طور زوجی از آن مصرف
می کردند تا چرخ های جلو محرک باشند. مفصل هوک، حجم زیادی اشغال می کند، به همین دلیل، از مفصل مخصوص سرعت ثابت که کوچک تر است، استفاده
می کنند.
مفصل مخصوص سرعت ثابت : این مفصل به دلیل ارتعاش دادن به چرخ ها خیلی متداول می باشد .
مفصل مخصوص ، حرکت زاویه ای عضو محرک را به گونه ای جهت می دهد که عضو به حرکت درآورنده دارای همان سرعتی باشد که عضو محرک دارد.
توضیحات کامل و کاربردی در مورد میل گاردان
میل گاردان ، میله ای فولادی تا اندازه ای قطور و بسیار محکم و کاملاً صاف و راست می باشد که نیروی گیربکس را به دیفرانسیل منتقل می نماید؛ چون گیربکس با
دیفرانسیل فاصله دارد و از طرف دیگر، با بالا و پایین رفتن، چرخ های عقب در یک سطح مساوی قرار ندارند. دیفرانسیل هم بالا و پایین می رود؛ به همین خاطر و برای
اینکه آسیبی به میل گاردان وارد نشود، در دو سر میل گاردان، دو عدد چهار شاخه وجود دارد که یک سر آن به شفت گیربکس و سر دیگر آن به دنده پیستون دیفرانسیل
وصل شده است که این مجموعه ، میل گاردان و قفل های گاردان نامیده می شود.
میل گاردان ممکن است توپُر یا توخالی تولید شده باشد. نوع توخالی به دلیل وزن کمتری که دارد، برای موتورهایی با عملکرد سنگین بیشتر کاربرد دارد. این نوع دارای
قدرت انتقال گشتاور بیشتری می باشد. میله های توخالی معمولاً از لوله درزدار ساخته می شوند. لوله ها که از ورقه های فولاد کم زغال تولید می شوند، به صورت
الکتریکی یا به وسیله گاز جوش داده شده اند. دلیل ایجاد صدا زیر میل گاردان، به خصوص زمانی که گاز را کم می کنیم و یا ناگهانی روی پدال فشار وارد می کنیم ، وجود
لقی در ناحیه چهار شاخه میباشد؛ به این خاطر که موارد فوق و سایر معایب کمتر شده و از نیروی گریز از مرکز میل گاردان موقع گردش جلوگیری شود، سعی شده است
که در حد امکان میل گاردان را کوتاه تر بسازند. مزیت عالی کوتاه بودن میل گاردان این است که از نیروی موتور کاسته نخواهد شد و به طور کامل به دیفرانسیل منتقل
می شود و قدرت خودرو بیشتر خواهد شد؛ به همین دلیل در بسیاری از خودروها دیفرانسیل را در جلو قرار می دهند و البته بسیاری از خودروهای دیگر مانند جیپ دارای
دو دیفرانسیل می باشند.
خرابی قفل گاردان، گیر کردن کشویی گاردان، خوردگی بلبرینگ های چهار شاخه گاردان، تعویض دنده معکوس در دور زیاد و فشار آوردن به خودرو در جایی که بکس و باد
می کند، باعث بریدن میل گاردان خواهد شد.
چهارشاخه گاردان
در بعضی دستگاه های مکانیکی(محرک و متحرک) مجموعه گرداننده ها با توجه به ناهمواری ها و تغییر زوایا نوسان می کنند، به همین دلیل برای جلوگیری از شکسته
شدن، گاردان لازم است دارای قابلیت تغییر زاویه باشد. به همین دلیل در دو طرف گاردان از مفصل های صلیبی به نام «چهارشاخه گاردان» به کار برده می شود.
چهار شاخه گاردان به گاردان اجازه می دهد که چرخش و گشتاور را تحت زاویه قابل تغییر از محرک به متحرک انتقال دهد.
چهار شاخه گاردان ها از یک سمت به گاردان و از سمت دیگر به فلنج متصل می شوند. این فلنج‌ها نیز به شفت خروجی محرک و شفت ورودی متحرک متصل اند.
اجزای یک چهار شاخه گاردان شامل موارد زیر است :
- چهار شاخه گاردان
- غلتک های سوزنی
- لاستیک آب بندی
- کاسه ساچمه
چهار شاخه گاردان باید حول محور صلیبی خود دوران داشته باشد تا بتواند به گاردان اجازه تغییر زاویه بدهد. به همین دلیل از چهار کاسه ساچمه‌ی سوزنی به منظور
یاتاقان بندی کم اصطکاک چهارشاخه گاردان، در راستای دو محور عمود بر هم استفاده می شود. این کاسه ساچمه‌ها توسط خار فنری در فلنج‌ها مهار خواهند شد.
بین چهار شاخه و محفظه ساچمه‌ها برای جلوگیری از ورود گرد و غبار و خروج گریس آن از یک لاستیک آب‌بندی به کار برده می شود.
قابلیت ها
- قابلیت جبران فاصله طولی و عرضی بین محرک و متحرک
- امکان ساخت در اندازه و طول های متنوع
انواع میل گاردان
میل گاردان را به صورت یک تکه و دو تکه می سازند. در خودروهایی که فاصله بین گیربکس و موتور حداکثر ۵/ ۱ متر باشد، از گاردان یک تکه و برای بیش از این فاصله
، از گاردان دو تکه استفاده می شود. اگر طول گاردان یک تکه خیلی بلند باشد، در سرعت زیاد دچار مشکل می شود، به همین دلیل از نوع دو تکه استفاده می کنند.
میل گاردان دو تکه، علاوه بر داشتن چهار شاخه در سر و ته آن و کشویی در جلو، در ناحیه وسط نیز بلبرینگ و لاستیک ضربه گیر دارد
معایب میل گاردان
خرابی و سائیدگی کاسه ساچمه چهار شاخه :
زمان حرکت اولیه و رها کردن کلاچ، تقه ایجاد می کند و در سرعت زیاد، اتاق خودرو را به لرزش در می آورد.
خرابی و سائیدگی کشویی گاردان :
زمان حرکت خودرو، صدا و تقه ایجاد می کند. معمولاً میل گاردان نیازی به بررسی و نگهداری بخصوصی ندارد و فقط هر چند وقت یک بار باید چهار شاخه گاردان را بررسی
نمود.
کاربرد میل گاردان
وظیفه گاردان ، انتقال گشتاور چرخشی از محرک به متحرک و جبران فاصله طولی و عرضی بین آنها می باشد .
به عبارت دیگر ، گاردان نوعی کوپلینگ است ، که قابلیت های زیر را نیز دارد :
- امکان ساخت گاردان با طول های متنوع و بسیار بلند
- امکان تغیر طول گاردان (حرکت کشویی) و جبران فاصله نسبی بین محرک و متحرک در حین چرخش
- قابلیت جبران زاویه زیاد توسط میل گاردان
در دو سمت گاردان معمولا دو عدد مفصل چهارشاخه وجود دارد که وظیفه ایجاد درجه های آزادی و جبران زاویه را بر عهده دارد و در وسط آنها یک مجموعه کشویی قرار
میگرد که وظیفه جبران تغییر طول بین محرک و متحرک را به عهده دارد .
گاردان گشتاور ساخته شده توسط یک واحد قدرت را به مصرف کننده انتقال می دهد ، و به صورت مداوم تحت تنش های پیچشی و برشی قرار دارد ، از این رو باید ،
قدرت کافی برا تحمل تنش های اعمالی را دارا باشد .
از سمت دیگر ، این انتقال گشتاور معمولا با سرعت چرخشی بالا همراه میباشد و گاردان باید تا حد امکان سبک، ظریف و با دقت تولید شود تا در حد امکان از ایجاد
لرزش ، صدا و خسارت های جانبی جلوگیری کند.
هرچند ممکن است میل گاردان در نگاه اول ، قطعه ساده ای به نظر بیاید ولی موارد قید شده ، تولید کننده گاردان را با چالش های جدی ، خصوصا در طراحی های اولیه
روبرو می کند .
موارد مصرف گاردان در صنعت بسیار گسترده میباشد و از جمله قطعاتی است که کاربرد عمومی دارد ، در قسمت پایین بعضی از مصارف عمده مصرف گاردان ذکر شده
است :
انوع گاردان
گاردان خودریی
در کلیه خودروهایی که محور محرک آن در عقب قرار دارد ، گشتاور ساخته شده توسط موتور و گیربکس به واسطه گاردان به محور عقب منتقل می شود.
بسته به فاصله گیربکس تا دیفرانسیل امکان دارد گاردان به صورت یک تکه و یا دو تکه تولید شود .
نورد فولاد
در خطوط نورد فولاد مثل خطوط تولید تیر آهن ، نبشی و … گشتاور ساخته شده توسط موتور و گیربکس به وسیله گاردان به غلطک ها منتقل میشود.
با توجه به گشتاور و شک های بسیار زیادی که در فرایند نورد فولاد وجود دارد ، گاردان های مورد استفاده معمولا بسیار بزرگتر و قوی تر از گاردان های خودرویی بوده که
وزن آنها بعضا به چندین تن میرسد .
دستگاه های کشاورزی
در بسیاری از دستگاه های کشاورزی مانند سمپاش ، کودپاش ، خرمن کوب ، … معمولا به تراکتور وصل می شوند و گشتاور مورد نیاز از توسط گاردان از انتهای تراکتور
به وسیله مورد نظر منتقل میشود .
این گاردان ها معمولا به پشت تراکتور متصل می شوند و نیروی محرک را از تراکتور به دستگاه متحرک انتقال می دهند.
قطار
در قطارها معمولا در دو مورد از گاردان استفاده خواهد شد ، اول جهت انتقال گشتاور موتور به گیربکس و بعد به دیفرانسیل و دوم جهت استفاده از گشتاور چرخشی
چرخها و انتقال آن به ژنراتور و تولید برق مورد نیاز واگن ها.
