الوحدة 1
1
الوحدة 1 - تدريب متقدم على القيادة الرشيدة، مع مراعاة لوائح السلامة
2
لا يقتصر دور القيادة الاقتصادية والفعّالة على تقليل استهلاك الوقود أثناء عمليات النقل فحسب، بل يمتد ليشمل إطالة عمر مكونات المركبات من خلال التشغيل المسؤول والمتقن. ولا شك أن هذه الوفورات ستؤثر بشكل كبير على الوضع المالي للشركة، وسيزداد هذا التأثير كلما زاد عدد الكيلومترات التي تقطعها مركباتها سنويًا.
3
يُعرَّف استهلاك الوقود النوعي بأنه كمية الوقود التي يستهلكها المحرك، سواءً كانت حجمية أو وزنية، وهو ضروري لأداء مهمة محددة.
يُحدد استهلاك الوقود النوعي بالمعايير التالية:
- معدل استهلاك الوقود: يشير إلى كمية الوقود المستهلكة، محسوبة لكل وحدة زمنية عندما يعمل المحرك وفقًا للمعايير الاسمية.
4
- شدة انبعاثات غازات العادم - والتي تُسمى الانبعاث الحجمي أو الوزني لغازات العادم لكل وحدة زمنية في محرك يعمل وفقًا للمعايير الاسمية (القدرة الاسمية، السرعة الاسمية)؛ تُصنف انبعاثات غازات العادم بناءً على نسبة مختلف
5
- الحد الأدنى لاستهلاك الوقود المحدد - تحديد وزن أو حجم كمية الوقود التي يستهلكها المحرك لأداء العمل في ظل المعايير الاسمية وفي وحدة زمنية معينة؛
6
- متوسط الضغط المفيد هو متوسط قيمة الضغط في غرفة الاحتراق أثناء انفجار خليط الوقود، وهو مرتبط بعزم دوران المحرك.
7
يعتمد استهلاك الوقود على استغلال الطاقة الحرارية المنبعثة من احتراق الوقود أثناء تحويل الطاقة إلى شغل ميكانيكي. وبالتالي، فإن كفاءة المحرك هي نسبة الحرارة المحولة إلى شغل مفيد إلى إجمالي كمية الحرارة المُزوَّدة للمحرك في دورة واحدة. وتؤثر كفاءة المحرك الإجمالية تأثيرًا حاسمًا على اقتصاده في استهلاك الوقود.
8
تؤثر الكفاءة الإجمالية للمحرك بشكل حاسم على اقتصاد الوقود، أي استهلاك الوقود.
9
كفاءة استهلاك الوقود هي مقياس لجودة الوقود المُزوَّد للمحرك. ويُقاس هذا الوقود بالجرام لكل كيلوواط ساعة (جم/كيلوواط ساعة). وتُعرَّف كفاءة استهلاك الوقود بأنها كمية الوقود بالجرام لكل وحدة عمل مُنجزة. وهنا يتأثر استهلاك الوقود بكفاءة المحرك؛ فكلما قلت كفاءة المحرك، زاد استهلاكه للوقود لإنجاز نفس كمية العمل.
10
لتوضيح مفهوم استهلاك الوقود النوعي، فإن استهلاكًا نوعيًا للوقود يبلغ 250 غ/كيلوواط ساعة يعني أن المحرك يستهلك 250 غ من الوقود لتوليد 1 كيلوواط من الطاقة في ساعة واحدة. يُستخدم استهلاك الوقود النوعي كمقياس لمقارنة كفاءة المحركات المختلفة.
11
يُعدّ معدل استهلاك الوقود النوعي أحد أهم معايير أداء المحرك، إذ يقيس كمية الوقود المستهلكة لكل وحدة عمل. ويعتمد هذا المعدل على نوع المحرك ومستوى حمولته.
12
يحقق المحرك أدنى معدل استهلاك للوقود عند تشغيله بسرعة عمود المرفق عند أقصى عزم دوران. ويتم اختبار استهلاك الوقود للمحرك على جهاز قياس القدرة.
13
العوامل المؤثرة على استهلاك الوقود:
- وزن المركبة،
- شكل الهيكل، ومعامل شكل الهيكل (CX)،
- مواصفات المحرك،
- اختيار نسب التروس المناسبة لناقل الحركة والمحور النهائي،
- أداء المركبة،
- خصائص السائق، وخاصة أسلوب القيادة،
- مقاومة التدحرج،
- حالة الإطارات ونوعها وضغط الهواء المناسب فيها.
14
يتأثر استهلاك الوقود بشكل كبير بما يلي:
- الطريق الذي تسير عليه المركبة،
- كثافة حركة المرور (الشوارع المزدحمة)،
- درجة الحرارة المحيطة،
- الاستخدام الصحيح للتروس،
- مقدار التسارع المستخدم،
- سرعة المركبة،
- طريقة الكبح.
15
يزداد استهلاك الوقود مع ازدياد وزن المركبة، كالشاحنة مثلاً، نتيجةً لزيادة الحمولة المصممة لحملها. علاوة على ذلك، غالباً ما تجر هذه المركبة مقطورة، قد يتجاوز وزنها الفعلي، وفقاً للوائح، 40% من وزن المركبة.
16
يؤدي الوزن الثقيل والسرعة المتزايدة إلى زيادة الطاقة الحركية التي تمتلكها الشاحنة أثناء حركتها. عند الكبح، يجب تبديد هذه الطاقة بأسرع ما يمكن، وإلا فقد تكون العواقب وخيمة.
17
تؤثر مقاومة الهواء في المركبة على استهلاك الوقود. وتُعرَّف مقاومة الهواء بأنها مجموع القوى التي تعمل على إبطاء المركبة، بما في ذلك مقاومة التدحرج (الناتجة عن الاحتكاك الداخلي لآليات المركبة والتشوه المرن للإطارات)، ومقاومة الهواء الديناميكية، والجاذبية. ويمكن استخدام الفرق بين قدرة المحرك والقدرة اللازمة للتغلب على مقاومة الهواء لزيادة السرعة.
18
تُعرَّف مقاومة التدحرج بأنها التغلب على قوى احتكاك العجلات بالأرض، والاحتكاك في محامل العجلات المثبتة في نظام القيادة، وجميع القوى الأخرى الناتجة عن تدحرج عجلة السيارة.
19
تعتمد مقاومة التدحرج على:
السرعة، ووزن المركبة، وتصميم الإطار، ونمط مداس الإطار، وضغط الإطار، وهندسة التوجيه الصحيحة، وتركيب جميع العجلات الداعمة، وظروف سطح الطريق.
20
تتأثر مقاومة التدحرج أيضًا بفقدان الطاقة المرتبط بعمل تشويه الإطار وعمل الهواء داخل الإطار عندما تتحرك التشوهات حول محيط الإطار.
21
عندما تتحرك شاحنة، تتكون من مقطورة جرّارة، تكون مقاومة الهواء عالية جدًا. ويبرز هذا الأمر بشكل خاص في حالة شاحنات الحاويات والمقطورات ذات الجوانب الستائرية. ويمكن التخفيف من اضطراب الهواء غير المرغوب فيه باستخدام مشتتات هواء (عوامل انعكاس) على شكل أغطية سقفية وأغطية بين كابينة القيادة والجدار الأمامي للمقطورة النصفية.
22
لضمان عدم رفرفة القماش المشمع أثناء القيادة، يجب أن تكون المقطورات النصفية المغطاة به مشدودة بإحكام. كلما زاد سمك القماش المشمع، انخفضت مقاومة الهواء. كما نحرص على أن يكون القماش المشمع سليمًا وخاليًا من أي ثقوب.
23
تُتحكم المحركات المُصنّعة حاليًا إلكترونيًا، ما يعني أنه عندما يرفع السائق قدمه عن دواسة الوقود أثناء القيادة، يتوقف نظام حقن الوقود عن تزويد المحرك بالوقود. ويستمر هذا حتى تنخفض سرعة المحرك إلى حوالي 1300-1500 دورة في الدقيقة. عندها، تستأنف البخاخات عملها لمنع توقف المحرك.
24
يُوفر استخدام فرامل المحرك فائدة إضافية في هذه الحالة. فبالإضافة إلى تقليل تآكل مكونات نظام الفرامل، فإنه يُقلل أيضًا من استهلاك الوقود. تذكر أن استخدام فرامل المحرك، كأي نوع من أنواع الفرامل، يخضع لقواعد معينة. يجب أن يكون الانتقال إلى وضع الفرامل سلسًا، وذلك برفع دواسة الوقود تدريجيًا مع اختيار نسبة التروس المناسبة. هذا يُجنب إجهاد ناقل الحركة وجهاز التوقيت.
25
تشير التطورات في تكنولوجيا وقود السيارات إلى أن أنواع الوقود المتوفرة تجاريًا تقترب من المستوى الأمثل من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية. يوفر الوقود الاصطناعي أداءً أفضل، لكن تكلفته الحالية تحول دون استخدامه على نطاق واسع. وقد استلزمت التطورات الكبيرة في تحسين أداء الوقود إدخال أنظمة حقن حديثة في تصميم المحركات، بالإضافة إلى لوائح بيئية أكثر صرامة.
26
نسبة انضغاط المحرك هي نسبة إزاحة الأسطوانة إلى حجم غرفة الاحتراق. زيادة هذه النسبة تزيد من كفاءة محرك الاحتراق الداخلي. تتراوح نسبة الانضغاط في محركات الإشعال بالشرارة عادةً بين 10 و11، بينما تتراوح في محركات الإشعال بالضغط بين 13 و24.
27
يجب دائمًا مراعاة نسبة الانضغاط في محركات الإشعال بالشرارة بالتزامن مع رقم الأوكتان للوقود. يُعدّ رقم الأوكتان مقياسًا لمقاومة الوقود للاحتراق غير الطبيعي. فكلما ارتفع رقم الأوكتان، زادت إمكانية ضغط خليط الوقود والهواء في غرفة الاحتراق دون حدوث احتراق تلقائي.
28
يمكن تحسين الكفاءة الميكانيكية للمحرك عن طريق تقليل الاحتكاك داخله. ويتحقق ذلك باستخدام زيوت عالية الجودة ومنخفضة الكثافة، وإجراء تعديلات تصميمية تقلل من كتلة الأجزاء المتحركة، وتقليل الاحتكاك عن طريق تقليل خشونة أسطح التلامس (باستخدام أسطح مصقولة)، والاستغناء عن بعض الأجهزة الإضافية التي تتطلب تشغيل المحرك.
29
يمكن رفع رقم الأوكتان للوقود من خلال عملية إنتاج البنزين الصحيحة، والمعروفة باسم إعادة التشكيل، واستخدام إضافات مناسبة. كما يمكننا زيادة نسبة الانضغاط في المحرك باستخدام وقود ذي رقم أوكتان أعلى.
30
يُتيح لنا معدل استهلاك الوقود النوعي مقارنة المحركات ذات الأنواع والتصاميم المختلفة. فهو يُبيّن لنا أي محرك يحتاج إلى كمية أقل من الوقود لإنتاج طاقته، مما يعني أنه أكثر كفاءة واقتصادية.
31
تُظهر الخطوط الصفراء في الرسم البياني ظروف التشغيل (عدد دورات المحرك في الدقيقة وموضع الخانق) التي يحقق فيها المحرك استهلاكًا ثابتًا للوقود. يُمثل أصغر خط أصفر أدنى استهلاك. أما خط القدرة الثابتة، المُحدد باللون الأحمر، فيُبين كيفية الحصول على نفس القدرة عند توليفات مختلفة من سرعة المحرك وموضع الخانق.
32
يمكن تقليل استهلاك الوقود بزيادة قيمته الحرارية. فاستخدام وقود ذي قيمة حرارية أعلى لتشغيل محرك الاحتراق الداخلي يسمح بإنتاج نفس القدر من الطاقة المفيدة بكمية أقل من الوقود، أو إنتاج طاقة أكبر بكمية ثابتة من الوقود. وتعتمد القيمة الحرارية للوقود الهيدروكربوني على خصائصه الفيزيائية والكيميائية، مثل تركيبه ودرجة نقائه وغيرها.
33
تستخدم تقنية الشحن التوربيني طاقة غازات العادم لتشغيل توربين مثبت على عمود مشترك مع الضاغط، الذي يضخ الهواء إلى الأسطوانات تحت ضغط متزايد. يزيد الشحن التوربيني وزن المحرك بنسبة 3% تقريبًا (وزن الشاحن التوربيني والنظام)، ولكن هذا يُعوَّض بزيادة متوسطة في القدرة بنسبة 50% وانخفاض في استهلاك الوقود.
34
تم تأكيد انخفاض استهلاك الوقود النوعي الناتج عن استخدام الشاحن التوربيني من خلال اختبارات على جهاز الدينامومتر، حيث تمت مقارنة محركي ديزل متطابقين، أحدهما مزود بشاحن توربيني. وأظهرت الدراسة انخفاض استهلاك الوقود النوعي للمحرك المزود بالشاحن التوربيني بنسبة 10% تقريبًا، مع زيادة ملحوظة في القدرة المتاحة.
35
يبلغ فقد الطاقة في محرك مكبسي يعمل بسحب الهواء الطبيعي على ارتفاع 2000 متر فوق سطح البحر حوالي 20% مقارنةً بتشغيله على ارتفاع صفر متر فوق سطح البحر. وفي الوقت نفسه، يزداد استهلاك الوقود النوعي بنسبة 20% تقريبًا. ويساهم استخدام الشاحن التوربيني في تقليل نقص الطاقة المتاحة بشكل ملحوظ.
36
يعود انخفاض فقدان الأداء على الارتفاعات العالية إلى الزيادة الكبيرة في كمية الهواء المُزوَّدة للمحرك التوربيني مقارنةً بالمحرك ذي السحب الطبيعي. ومن الجدير بالذكر أن أنظمة الشحن التوربيني طُوِّرت وبدأ إنتاجها على نطاق واسع لزيادة قوة محركات الطائرات المكبسية كوسيلة لتقليل الأداء على الارتفاعات العالية، حيث تنخفض كثافة الهواء بشكل ملحوظ.
37
تتمثل ميزة الشحن التوربيني في تحسين شكل موجة عزم الدوران، حيث يزداد كل من مقدار عزم الدوران وذروته. ويتوفر عزم دوران أكبر عند دورات محرك أقل. وتعتمد ذروة موجة عزم الدوران بشكل كبير على خصائص الشاحن التوربيني، الذي يجب أن يتوافق مع المحرك من حيث نسبة الانضغاط والكفاءة. تجدر الإشارة إلى أن الضاغط يعمل بتدفق غازات العادم، لذا يوجد تأخير بين إضافة الغاز واستجابة الضاغط.
38
يُعزى هذا التأخير أيضًا إلى قصور دوران دوار الضاغط. فعند انخفاض كميات غازات العادم، قد يدور التوربين ببطء شديد، دون إحداث أي تأثير ملحوظ. ونتيجةً لذلك، لا يُلاحظ الأداء الفعال للشاحن التوربيني إلا عند سرعات معينة للمحرك. تُعرف هذه الظاهرة باسم "تسرب التوربو". وقد بُذلت محاولات للتغلب على هذه المشكلة باختيار شواحن توربينية أصغر حجمًا، والتي تُوفر زيادة أقل في قدرة المحرك عند السرعات المنخفضة، أو شواحن أكبر حجمًا، والتي تُوفر زيادة أكبر في القدرة وعزم الدوران عند السرعات العالية.
39
يُمكن أيضًا تقليل الضوضاء باستخدام الشاحن التوربيني. فعند تشغيل الشاحن التوربيني، تنقل غازات العادم جزءًا من طاقتها الحركية إلى شفرات التوربين، مما يسمح لها بالخروج من نظام العادم بسرعة أقل، وبالتالي تقليل الضوضاء. يُمكن اعتبار الشاحن التوربيني، بمعنى ما، كاتم صوت إضافي، خاصةً إذا كان مزودًا بغلاف تبريد مائي متصل بنظام التبريد. في بعض الأحيان، يُركّب الشاحن التوربيني مكان كاتم الصوت الأساسي في نظام العادم.
40
بما أن الشاحن التوربيني يُشحّم بزيت المحرك، فمن الضروري فهم بعض ظروف التشغيل. بعد تشغيل المحرك، انتظر حوالي 10-15 ثانية قبل القيادة. تجنب أيضًا زيادة سرعة المحرك فجأة. سيسمح ذلك للزيت بملء أنابيب الزيت والمساحة المخصصة في الشاحن التوربيني.
41
تستخدم حلول المحركات الجديدة شاحنين توربينيين: أحدهما صغير والآخر كبير، لتغطية نطاق أوسع بكثير من سرعات المحرك. ومع التقدم في المواد المقاومة بشدة للتأثيرات الضارة لتدفقات غازات العادم عند درجات حرارة تتجاوز 800 درجة مئوية، يجري الآن تطوير ضواغط ذات هندسة متغيرة، قادرة على إعادة شحن المحرك بكفاءة عالية ضمن نطاق واسع جدًا من سرعاته.
42
يُعدّ استخدام وقود عالي الجودة وبكمية مناسبة أمرًا بالغ الأهمية لإطالة عمر الشاحن التوربيني. ويمكن أن يؤدي تراكم السخام الناتج عن احتراق الوقود غير الكامل في الأسطوانة، والمترسب على جانب العادم للمكونات الداخلية للشاحن التوربيني، إلى تلفه بسهولة. وتُعدّ التوربينات ذات الهندسة المتغيرة أكثر عرضةً لهذا التلف. علاوةً على ذلك، فإن أي جزيئات صلبة تتلامس مع شفرات التوربين الدوارة بسرعة عالية قد تُلحق الضرر بأسطحها عند درجات الحرارة المرتفعة.
43
بفضل النسبة العالية للهواء إلى الوقود، تكون انبعاثات العادم واستهلاك الوقود النوعي أقل من تلك الخاصة بمحرك ذي سحب طبيعي بنفس القدرة. ومن خلال استغلال طاقة غازات العادم، تزداد كفاءة المحرك - تذكر أن طاقة غازات العادم تمثل 30-40% من إجمالي الطاقة التي يوفرها الوقود.
44
يُعدّ الاستخدام الأمثل لأداء المركبة أساس القيادة الآمنة والموفرة للوقود، فهو يُحدد إلى حد كبير موثوقية المركبة وعمرها الافتراضي. ويرتكب العديد من السائقين أخطاءً بسيطة تُعرّض السلامة على الطريق للخطر وتُسرّع من تآكل المركبة.
45
أخطاء شائعة لدى السائقين:
- القيادة بسرعة كبيرة مباشرة بعد تشغيل المحرك البارد تُسرّع من تآكله؛
- القيادة لفترة طويلة مع تشغيل جهاز التشغيل (إن وُجد) تُسرّع من تآكل المكابس والأسطوانات؛
- القيادة ببطء شديد في غيار عالٍ تُسرّع من تآكل المحرك.
46
- بالإضافة إلى ذلك، يؤدي بدء الحركة المفاجئ والتحرير المفاجئ لدواسة القابض إلى تسارع تآكل الإطارات والمفاصل ومحاور العجلات والقابض؛
كما يؤدي الكبح المفاجئ (مع انغلاق العجلات) إلى تسارع تآكل الإطارات؛
ويؤدي الضغط على دواسة ناقل الحركة لفترة طويلة إلى تسارع تآكل الإطارات.
47
نظام الدفع هو مجموعة من الآليات والأجهزة المستخدمة لدفع المركبة.
48
ينقل هذا النظام الطاقة الميكانيكية من المحرك عبر علبة التروس ومحور الدفع إلى عجلات السيارة. ويتحكم السائق في هذه العملية عبر علبة التروس، مما يضمن الاستخدام الأمثل للطاقة الميكانيكية في مختلف ظروف القيادة. ويؤثر نظام نقل الحركة على أداء السيارة واستهلاك الوقود وانبعاثات العادم.
49
تُجهز الشاحنات بمحرك يقع إما فوق المحور أو بين المحورين الأمامي والخلفي. وهي سيارات من نوع سيارات الستيشن واجن. يُستخدم هذا التصميم لأن قوانين المرور تحد من الطول الإجمالي لمجموعة الجرار والمقطورة. وينطبق الأمر نفسه على الجرارات والمقطورات التي يرتكز فيها جزء كبير من وزن نصف المقطورة على وصلة العجلة الخامسة فوق العجلات الخلفية.
50
يُستخدم حل وضع المحرك في الجزء الخلفي من المركبة في الحافلات نظرًا للتوزيع المتساوي لحمولة المركبة بين الركاب المنقولين وتقليل الضوضاء المنبعثة من المركبة بواسطة المحرك أثناء التشغيل.
51
يتكون نظام الدفع من العناصر التالية: المحرك، دولاب الموازنة، القابض، علبة التروس، عمود الدوران، علبة التروس - إن وجدت، الترس التفاضلي، عمود الدوران، محور العجلة، علبة التروس - إن وجدت.
52
يمكن دمج المكونات المذكورة أعلاه في مركبة لتكوين أنظمة قيادة معقدة. كما يمكن وضعها بشكل منفصل. ولربط هذه المكونات، تُستخدم أعمدة الكردان مع وصلات مفصلية أو عناصر مرنة تسمح بالدوران النسبي لعمود الكردان بالنسبة للعمود النشط تبعًا لعزم الدوران المنقول.
53
يمكن أن يكون تغيير التروس في ناقل الحركة يدويًا أو ميكانيكيًا أو أوتوماتيكيًا. في نواقل الحركة الأوتوماتيكية، يتم التحكم بواسطة أنظمة هيدروليكية. يتم اختيار نسبة التروس المتسلسلة في علبة التروس بناءً على خصائص المحرك الذي سيتم تركيبه معه لضمان الاستخدام الأمثل لعزم الدوران.
54
يعتمد اختيار نسب التروس على توازن قوة المركبة. يجب اختيار نسبة التروس بحيث تتمكن المركبة، بالنظر إلى خصائص المحرك الخارجية، من تحقيق أعلى سرعة قصوى ممكنة للغرض المقصود منها، مع توفير أكبر احتياطي من الطاقة للصعود والتسارع.
55
يعتمد صعود التلال وتسارع السيارة على عوامل عديدة. تذكر أنه عند السرعات العالية، تقل قدرة السيارة على الصعود والتسارع. ويعتمد صعود التلال والتسارع بمهارة بشكل كبير على مهارة السائق. وتشمل هذه العوامل اختيار نسبة التروس المناسبة والاستفادة من قصور السيارة الذاتي.
56
ينبغي على السائق استغلال كامل إمكانيات ناقل الحركة. فنسبة التروس الصحيحة تُسهم في تقليل استهلاك الوقود. كما ينبغي أن يكون السائق قادراً على الاستفادة من قوة جرّ السيارة في جميع الظروف. ويتم تقييم الاستخدام الأمثل والأكثر كفاءة لسرعة ناقل الحركة ونسبة التروس عند صعود السيارة تلة.
57
بما أن محرك الاحتراق الداخلي يحقق أقصى عزم دوران في نطاق السرعة الذي يكون فيه استهلاك الوقود النوعي في أدنى مستوياته، يجب اختيار نسب التروس لضمان الوصول إلى السرعة المطلوبة للمركبة عند السرعة التي تحقق أقصى عزم دوران. ويمكن القول أنه من خلال زيادة عزم الدوران إلى أقصى حد، نحصل على قوة دافعة بأقل تكلفة.
58
يُعدّ تقليل فقد الطاقة الناتج عن الاحتكاك أحد العناصر التصميمية الشائعة في المحركات النهائية. إذ يُولّد تعشيق التروس احتكاكًا، وبالتالي فقدًا للوقود. وقد شهدت التروس والمحامل في نظام الدفع تحسينات على مر السنين، مما أدى إلى تحسين استهلاك الوقود.
59
تُعدّ المتانة عاملاً حاسماً في نظام نقل الحركة النهائي. ومن حيث كفاءة استهلاك الوقود، كلما كان نظام نقل الحركة النهائي أخف وزناً، كان ذلك أفضل. وتُصمّم معظم أنظمة نقل الحركة النهائية لتلبية متطلبات أداء محددة.
60
تتميز علب التروس بمتانتها العالية وموثوقيتها التشغيلية، ويعود ذلك إلى مقاومة التآكل العالية للعجلات والمحامل. وقد تطورت علب التروس، فاستبدلت التروس المستقيمة بتروس حلزونية متداخلة باستمرار. وتستطيع هذه العجلات تحمل أحمال أثقل، كما تعمل علبة التروس بهدوء أكبر.
61
كما يتضمن تصميم علبة التروس عنصرًا مثل الصغر، بحيث يمكن أن تكون صغيرة وخفيفة قدر الإمكان، مما يترك أكبر مساحة ممكنة للركاب والبضائع والمكونات الأخرى للسيارة.
62
تُستخدم علبة تروس السيارة للقيادة بسرعات مختلفة، حيث تُغير قوة الدفع على العجلات. يجب على السائقين تذكر أنه مع زيادة السرعة، تقل قوة الدفع. وبناءً على حالة الطريق، يجب اختيار الترس المناسب (أي نسبة التروس المناسبة). يؤثر تغيير التروس الأمثل بشكل كبير على عمر السيارة، وخاصة المحرك، والأهم من ذلك، على استهلاك الوقود.
63
من أهم مميزات ناقل الحركة تشغيله الهادئ وسهولة تغيير التروس. وللتخلص من الاهتزاز أثناء تغيير التروس، من الضروري معادلة سرعة الأجزاء المتزاوجة باستخدام أجهزة التزامن. ولكن قبل تطبيق هذا الحل، كان على السائق مزامنة سرعة دوران عمود الإدارة مع العمود المُدار، ثم فصله مرتين (فصله ثم إعادة تعشيقه).
64
تتمثل الوظائف الرئيسية لعلبة التروس فيما يلي:
- تغيير قوة الدفع على العجلات تبعًا لمقاومة الحركة المؤثرة على المركبة؛ فكلما انخفض الترس، زادت قيمة هذه القوة؛
- القدرة على فصل المحرك عن نظام الدفع حتى مع تعشيق القابض (ما يُعرف بالارتداد، أو الوضع المحايد)؛
- القدرة على الرجوع للخلف.
65
تنقسم علب التروس ذات المحاور الثابتة إلى فئتين بناءً على طريقة تغيير التروس:
- تروس ذات عجلات منزلقة،
- تروس ذات عجلات متداخلة باستمرار.
66
تُصنف علب التروس ذات المحاور الثابتة وفقًا لطريقة تغيير التروس:
- علب تروس ذات عجلات منزلقة،
- علب تروس ذات تعشيق مستمر للعجلات.
67
تُقسّم علبة التروس إلى الفئات التالية بناءً على طريقة التحكم:
- ناقل الحركة اليدوي، حيث يقوم السائق بتغيير التروس يدويًا؛
- ناقل الحركة الأوتوماتيكي، حيث يتم اختيار نسبة التروس المثلى تلقائيًا وفقًا للظروف المحددة، دون تدخل السائق؛ وهذا يحدد فقط نطاق تشغيل علبة التروس، مثل الأمام والخلف، إلخ.
68
- ناقلات الحركة الأوتوماتيكية، كحلقة وصل بين ناقل الحركة اليدوي وناقل الحركة الأوتوماتيكي، حيث يتم تغيير التروس باستخدام التحكم الآلي (المشغلات).
69
تتصل علبة التروس بالمحرك عبر قابض احتكاكي. يسمح هذا بفصل نظام الدفع أثناء تغيير التروس، ثم يعمل على معادلة السرعة بسلاسة لتجنب التحميل الزائد، وأخيراً، ينقل عزم الدوران بقوة.
70
تتكون القابض متعدد الأقراص من عدة أقراص احتكاك. يزيد هذا التصميم الاحتكاك بشكل كبير ويطيل عمر القابض. يُستخدم هذا التصميم غالبًا في القوابض الرطبة والجافة للمركبات الثقيلة.
71
في ناقلات الحركة اليدوية، يتم تغيير نسب التروس باستخدام التروس. تحتوي ناقلات الحركة اليدوية على ذراع تغيير تروس يدوي. في هذا النوع من ناقلات الحركة، تكون التروس في حالة تعشيق مستمر. يتم اختيار نسبة التروس المناسبة من خلال نظام معقد من القوابض المتزامنة (المزامنات).
72
ناقل الحركة التسلسلي هو نوع من ناقل الحركة اليدوي كان يُستخدم في الأصل في الدراجات النارية. يتم تغيير التروس بواسطة ذراع لا يمكنه تغيير سوى ترس واحد في كل مرة (للأعلى أو للأسفل). أما ناقل الحركة الإلكتروني، فيُستخدم أيضاً في السيارات والشاحنات.
73
في أنظمة نقل الحركة الميكانيكية، قد تتعرض الأذرع والكابلات للتشوه. حتى التغيرات الطفيفة في طول أو خلوص هذه العناصر تعيق عملية النقل. لذلك، يجري استبدال الأنظمة الميكانيكية بأنظمة هيدروليكية أو هوائية. وتُستخدم هذه الأنظمة بشكل أساسي للتحكم في ناقلات الحركة متعددة السرعات ذات نسب التروس المتعددة.
74
يُجبر هذا العدد الكبير من التروس السائق على تغييرها بشكل متكرر، مما يؤثر سلبًا على راحته. لذا، تُتحكم وحدات تغيير نسبة التروس ونطاقها عادةً هوائيًا باستخدام مشغلات مثبتة على علبة التروس. ويتم التحكم في نظام نقل الحركة بتحريك ذراع ناقل الحركة من وضع إلى آخر، دون الحاجة إلى مفاتيح إضافية.
75
عند ضغط السائق على دواسة القابض، يتم تغيير التروس تلقائيًا، ولكن إذا تجاهل السائق لوحة التحكم ولم يضغط على دواسة القابض، فستستمر السيارة في تغيير التروس على الترس الحالي. ويمكن للسائق التبديل بين التحكم اليدوي والآلي.
76
يؤدي تحريك ذراع ناقل الحركة إلى تنشيط صمامات كهرومغناطيسية تتحكم في أسطوانات الهواء التي تعمل بدورها على آلية ناقل الحركة الداخلية. في الوضع الأوتوماتيكي، لا يحتاج السائق إلى الضغط على دواسة القابض لاختيار الترس المقترح من النظام.
77
تُجهز بعض ناقلات الحركة بأنظمة تحكم آلية تختار نسبة التروس المثلى وفقًا للظروف السائدة، مع ضمان القيادة الموفرة للوقود في الوقت نفسه. وتتحكم هذه الأنظمة في القابض وعلبة التروس معًا.
78
الأنظمة الحاصلة على براءات اختراع والمستخدمة من هذا النوع:
1) سكانيا CAG،
2) مرسيدس-بنز EPS،
3) فولفو جيرترونيك.
79
نظام التحكم CAG. يتضمن كمبيوتر نظام تغيير التروس المساعد من سكانيا وحدة تحكم إلكترونية ومستشعرات، مثل سرعة المحرك، وموضع دواسة الوقود، والترس الحالي، وسرعة السيارة. إذا حدد النظام أن الترس غير مناسب لظروف القيادة الحالية، فسيتم عرض عدد مناسب من التروس على لوحة العدادات.
80
في ناقل الحركة الهيدروميكانيكي، يتم تغيير التروس عن طريق تغيير معدل تدفق السائل. وعادةً ما تكون هذه نواقل حركة أوتوماتيكية أو شبه أوتوماتيكية.
81
في أبسط أنواع ناقلات الحركة المتغيرة باستمرار، تُحدد نسب التروس بواسطة سير على شكل حرف V مصمم خصيصًا، يلتف حول زوجين من التروس المخروطية التي تتحرك متباعدة أو متقاربة، مما يضمن تغييرًا سلسًا للتروس. يمكن أن تكون نسبة التروس في هذا التصميم أي قيمة ضمن حدود معينة. ويُستخدم هذا النوع من ناقلات الحركة بشكل أساسي في الجرارات الزراعية الحديثة والدراجات البخارية.
82
يتم تحقيق أفضل أداء لناقل الحركة عن طريق اختيار نسبة التروس بناءً على ظروف القيادة بحيث يعمل المحرك في نطاق السرعة الأكثر ملاءمة (بين أقصى عزم دوران وأقصى قوة).
83
عند القيادة الاقتصادية، وخاصةً مع الأحمال الخفيفة وعلى الطرق الجيدة (الجافة والملساء)، تكون سرعة القيادة أقل بقليل من عزم الدوران الأقصى المحدد. تشمل معايير التقييم سلاسة القيادة، وأداء المحرك، وقدرة التسارع في كل غيار. من المهم أيضًا تذكر أن القيادة بسرعات منخفضة، وخاصةً في الغيارات العالية، تضر بالمحرك وتعيق التسارع السريع (على سبيل المثال، في الحالات التي يكون فيها ذلك ضروريًا لأسباب تتعلق بالسلامة).
84
لتحقيق أقصى استفادة من أداء المحرك وتحقيق أقصى تسارع، يجب ضبط سرعة السيارة في كل ترس على سرعة تتوافق مع أقصى قوة للمحرك، ويجب إجراء تغيير التروس بأسرع ما يمكن (بحيث لا تنخفض سرعة المحرك عن السرعة التي تتوافق مع أقصى عزم دوران).
85
علبة التروس هي وحدة نقل ضمن نظام الدفع في السيارة، تعمل على نقل الطاقة من المحرك، ومن خلال آليات الدفع الأخرى، إلى عجلات السيارة. تشمل وظائفها فصل الدفع (يُسمى الترس الوسيط)، وتغيير اتجاه السير (الترس العكسي)، وتكييف قوة الدفع مع ظروف القيادة المتغيرة (السرعة، ومقاومة القصور الذاتي للسيارة، وميل الطريق، ونوع السطح وحالته، ومقاومة الهواء، إلخ) عن طريق تغيير نسبة التروس، وبالتالي تغيير عزم الدوران.
86
في مركبة مزودة بناقل حركة يدوي، تُستخدم التروس كما يلي:
- يُستخدم الترس الأول للانطلاق، وكذلك لصعود المنحدرات الحادة والقيادة بسرعات منخفضة جدًا؛
- يُستخدم الترس الثاني للانطلاق على الطرق الجليدية وعبور التقاطعات من الطرق الفرعية؛
87
نستخدم الترس الثالث للقيادة في المناطق المأهولة بالسكان.
نستخدم الترس الرابع للقيادة خارج المناطق المأهولة بالسكان، وداخلها عند الضرورة.
نستخدم الترس الخامس، الذي يُسمى أحيانًا بالترس الأعلى، للقيادة الاقتصادية في ظروف الطرق والطقس الجيدة.
88
السرعة الزائدة هي نسبة تروس إضافية، وهي أعلى نسبة تروس في ناقل الحركة. يدور المحور المُدار أسرع من المحور الدافع، وتكون نسبة التروس أقل من 1:1. تُستخدم السرعة الزائدة عندما تتحرك المركبة بسرعة عالية وثابتة.
89
تتيح لك خاصية السرعة الزائدة زيادة سرعة السيارة دون زيادة سرعة المحرك. وتكمن ميزة استخدامها في تقليل استهلاك الوقود. نستخدم هذه الخاصية مع مقاومة قيادة منخفضة (على سبيل المثال، على الطرق السريعة وحتى في بعض أجزاء الطرق).
90
ناقل الحركة الأوتوماتيكي هو نظام هيدروليكي يختار نسبة التروس بين عمود المحرك وعجلات القيادة دون تدخل السائق. وأكثر أنواع نواقل الحركة الأوتوماتيكية شيوعاً هي نواقل الحركة الطاردة المركزية (فاريوماتيك) أو نواقل الحركة الهيدروليكية (هيدروماتيك).
91
مبدأ عمل ناقل الحركة الأوتوماتيكي بسيط. لا تحتوي هذه المركبة على دواسة قابض، بل يتم تشغيل القابض بواسطة محول عزم الدوران. عند الضغط على دواسة الوقود، يزيد السائق من سرعة المحرك، مما يؤدي إلى دوران دوار مضخة خاصة مع دولاب الموازنة، وبالتالي تدوير الزيت داخل الوحدة. يعمل الزيت على توربين ثانٍ، تنتقل طاقته إلى عجلات المركبة عبر علبة التروس ومكونات نظام الدفع الأخرى.
92
يتم اختيار الترس المناسب في ناقل الحركة الأوتوماتيكي بواسطة وحدة تحكم إلكترونية، حيث تجمع المعلومات اللازمة من الحساسات. تتعلق هذه المعلومات بوضع دواسة الوقود (حساس قياس الجهد الموجود على محور الخانق) وسرعة السيارة (حساسان مستقلان للسرعة). تضمن الخصائص المقابلة، المخزنة في ذاكرة وحدة التحكم، التشغيل السليم لناقل الحركة في مختلف الظروف، كما تسمح، بالمقارنة مع المعلومات المتوفرة حاليًا، بضبط الوحدة لتلبية الاحتياجات الحالية.
93
تُقسم ناقلات الحركة الأوتوماتيكية، بحسب تصميمها، إلى:
- ناقلات الحركة الهيدروليكية،
- ناقلات الحركة الكهرومائية،
- ناقلات الحركة الهيدروليكية ذات التحكم الإلكتروني،
- ناقلات الحركة المتغيرة باستمرار.
94
تتكون علبة التروس من العناصر الرئيسية التالية:
- الماسك،
- مجموعة التروس،
- جهاز التحكم.
95
بالنسبة لمحركات محول عزم الدوران، يمكن استخدام محول عزم دوران ثلاثي العناصر، أو محول عزم دوران أبسط، أو مضخة هيدروليكية دوارة كقابض، وربما مع وظائف إضافية.
96
تستخدم علب التروس نظام قفل ميكانيكي لتثبيت ناقل الحركة في وضعية التوقف (P) لذراع تغيير السرعات. يتكون هذا النظام عادةً من ترس ذي أسنان شعاعية أو محورية، يقوم بقفل مكونات خرج علبة التروس (الأعمدة أو صفائح الضغط). في بعض أنواع علب التروس، من الممكن تحريك ذراع الاختيار إلى وضعية التوقف (P) أثناء القيادة، مما يؤدي في أغلب الأحيان إلى تلف خطير لعلبة التروس (كسر القفل، أو العجلات، أو حتى الغلاف).
97
يحتوي ناقل الحركة الأوتوماتيكي على ذراع تحكم يمكن للسائق الوصول إليه لتغيير وضع التشغيل الأساسي المطلوب. ويحتوي محدد الوضع على مؤشر للوضع. وتتضمن علب التروس الشائعة الاستخدام اليوم عناصر تغيير أساسية وأوضاع P وR وN وD.
98
في المركبات المزودة بناقل حركة أوتوماتيكي، لا يمكن تشغيل المحرك عادةً إلا عند فصل وضعيتي التوقف (P) والحياد (N). كما يُنصح بإطفاء المحرك في وضعيتي التوقف والحياد، مع العلم أنه يمكن إيقاف المركبة في أي وضعية ناقل حركة، حتى في حالة وجود تعشيق.
99
إن معرفة كيفية تشغيل وفصل نظام الدفع بشكل صحيح تخفف الضغط بشكل كبير على نظام نقل الحركة الهيدروليكي، خاصة في الوحدات الأوتوماتيكية القديمة، حيث ينخفض الضغط في وضعية التوقف/الحياد. وعند إيقاف تشغيل المحرك في وضعية القيادة أو الرجوع للخلف، تبقى أنظمة نقل الحركة ثابتة تحت الضغوط والأحمال المعاكسة.
100
مواضع ناقل الحركة الأوتوماتيكي:
P - وضع الركن (Park) - يكون ناقل الحركة في وضع الحياد (N)، ولا ينقل الدوران أو عزم الدوران إلى العجلات. وينطبق الأمر نفسه على وضع الحياد (N). علاوة على ذلك، يكون ناقل الحركة مقفلاً ميكانيكياً عند طرف العجلة. في هذا الوضع، يمكن للعجلات غير المُدارة الدوران. ويمكن تشغيل المحرك في هذا الوضع، كما هو الحال في وضع الحياد (N).
101
القفل الموجود في علبة التروس ميكانيكي، ويجب عدم محاولة تشغيله أثناء الحركة، فقد يتسبب ذلك في تلفه. قبل استخدام وضع التوقف (P)، قم بتفعيل فرامل الخدمة وتفعيل الفرامل المساعدة لتخفيف الضغط على ألسنة التثبيت.
102
R - تعني كلمة "Reverse" وضعية الرجوع للخلف. يتم تعشيق ناقل الحركة في وضعية الرجوع للخلف، وتتصل القوابض والتروس الكوكبية عبر آليات قفل إلكترونية أو هيدروليكية لمنع محاولات التحويل السريع إلى وضعية الرجوع للخلف أثناء التحرك للأمام أو في حالات مماثلة.
103
N - الوضع المحايد، أو ما يُعرف أيضًا بالوضع غير المُحكم، حيث ينقل ناقل الحركة عزمًا ضئيلاً أو معدومًا من المحرك إلى عجلات القيادة.
P - وضع التوقف - يقوم ناقل الحركة بفصل نظام التشغيل؛ وعادةً، في الأوضاع الأخرى غير P وN، يكون تشغيل المحرك مستحيلاً.
104
يُعدّ جهاز القفل المُثبّت على ناقل الحركة الأوتوماتيكي إجراءً وقائيًا لمنع الحوادث. فبدون قابض ميكانيكي، يدور المحرك بحرية عندما يكون ناقل الحركة في وضع الخمول، ويمكن تشغيله في أي وضعية تقريبًا لذراع ناقل الحركة. وعندما يزداد ضغط التشغيل، يُعشّق ناقل الحركة أحد التروس، مما يتسبب في تحرك السيارة في اتجاه غير مرغوب فيه.
105
يمكن سحب مركبة مزودة بناقل حركة أوتوماتيكي لمسافات قصيرة تتراوح بين بضعة كيلومترات وعشرات الكيلومترات بسرعات منخفضة. مع ذلك، من المهم أثناء السحب أخذ فترات راحة للسماح لناقل الحركة بالتبريد (إذا كان بالإمكان تشغيل المحرك وناقل الحركة، فقم بتشغيل المحرك كل بضعة كيلومترات واترك ناقل الحركة يعمل في وضع الخمول لتزييت وتبريد الأجزاء).
106
يؤدي سحب المقطورة أو محاولة القيادة لمسافات طويلة أو بسرعة باستخدام نظام الدفع الرباعي، مثل قذف السيارة أثناء القيادة في وضع الحياد، إلى تلف آليات علبة التروس بسبب نقص التشحيم وارتفاع درجة الحرارة، مما يعرضنا لتكاليف إصلاح باهظة للغاية.
107
الوضع D - القيادة، ويُشار إليه أحيانًا بالرمز OD، حيث يُمثل الحرف D داخل O الوضع الأمامي الأساسي.
يجمع ناقل الحركة تروسًا عبر نطاق السرعات والنسب (3 تروس في ناقلات الحركة القديمة، و4 أو 5 في ناقلات الحركة الشائعة، ومن 6 إلى 8 في أحدث الأجيال) بناءً على وضع دواسة الوقود، ودواسة الفرامل، وسرعة السيارة، وعشرات المعايير الأخرى التي يأخذها نظام التحكم في الاعتبار.
108
تعتمد خصائص ونقاط تغيير التروس عادةً على مدى قوة الضغط على دواسة الوقود. ويحدث التبديل إلى تروس أقل عمومًا بناءً على وضع الدواسة. وقد يؤدي الضغط المفاجئ على الدواسة أحيانًا إلى التبديل إلى ترس أقل بمقدار ترسين.
109
الوضع الأكثر شيوعًا في ناقلات الحركة الأوتوماتيكية الحديثة هو الوضع 3 أو D، إذا كان الوضع الافتراضي هو OD. يعمل هذا الوضع على "تقصير" ناقل الحركة إلى ترس أعلى أو أكثر. ويستمر ناقل الحركة في العمل في الوضع الأوتوماتيكي من الترس الأول إلى ترس متوسط، مثل الترس الثالث.
110
من المهم تعريف السائق بدليل ناقل الحركة الأوتوماتيكي، وخاصة فيما يتعلق باستخدام الأوضاع المختصرة.
111
وضع التبديل العالي هو الذي يقوم فيه صندوق التروس بالتبديل باستمرار بين الترس الثالث والرابع والعودة (على سبيل المثال، تكون نقطة التبديل من الثالث إلى الرابع عند 70 كم/ساعة عند القيادة في حركة مرور كثيفة، وفي المتوسط حول هذه القيمة) - عندها من الأفضل تفعيل الوضع الثابت 3 بحيث يبقى صندوق التروس في ترس واحد، بدلاً من التبديل المستمر بين الترس الثالث والرابع.
112
أوضاع إضافية: 2 أو S - هذا وضع قفل الترس الثاني (الثاني، الثلج). بحسب الشركة المصنعة، قد يقوم ناقل الحركة إما بقفل الترس الثاني تمامًا أو يستخدم الترسين الأول والثاني الأماميين تلقائيًا. يُشار إلى هذا الوضع أحيانًا بعلامة نجمة أو ندفة ثلج أو رمز كرة ثلج، وما إلى ذلك.
113
يُستخدم هذا الوضع للانطلاق على الأسطح الزلقة، مثل الثلج والجليد والرمال. (إذا لم يُبدِ السطح أي مقاومة، وزادت سرعة دوران عجلات القيادة، فإن ناقل الحركة يستشعر ذلك كحركة للأمام، فيُغيّر التروس إلى الأعلى، وهو ما كان يمنع الانطلاق الفعال على الأسطح الزلقة في الأنظمة القديمة). في كثير من الحالات، يُنصح باستخدام هذا الوضع أيضًا للمهام الأكثر صعوبة، مثل سحب المقطورات الثقيلة، وصعود المنحدرات الحادة، وما إلى ذلك.
114
عادةً ما يكون الترس الثاني في ناقل الحركة الأوتوماتيكي هو الأقوى من حيث نقل عزم الدوران، حيث تصل سرعته القصوى إلى 80 كم/ساعة (50 ميل/ساعة). يُنصح دائمًا بالرجوع إلى توصيات الشركة المصنعة للسيارة بشأن الاستخدام الأمثل للتروس المقفلة (إمكانيات تغيير التروس أثناء التعشيق، والأحمال الموصى بها، والسرعات القصوى، إلخ).
115
يستخدم ناقل الحركة الأوتوماتيكي أوضاعًا إضافية، مثل الوضع 1 أو L، الذي يُعطّل الترس الأول (المنخفض). يُستخدم هذا الترس بشكل مشابه للوضع 2/S، خاصةً عند بدء التشغيل تحت الأحمال الثقيلة (المقطورات، المنحدرات، إلخ). يُرجى دائمًا مراجعة توصيات الشركة المصنعة للمركبة بشأن الاستخدام الصحيح للتروس المُعطّلة (الأحمال، السرعات القصوى، إلخ).
116
تنتقل الطاقة بين علبة التروس والمحرك عبر قابض احتكاكي. باستخدام ذراع أو مشغل القابض، يمكنك فصل نظام الدفع أثناء تغيير التروس، وموازنة السرعات بسلاسة لتجنب التحميل الزائد، وأخيرًا، نقل عزم الدوران.
117
يتكون قابض الاحتكاك من لوحة ضغط، وقرص متحرك مغطى ببطانات مصنوعة من مادة ذات معامل احتكاك عالٍ، وعجلة حذافة متصلة بشكل لا ينفصل بعمود المرفق للمحرك.
118
عند تحرير ذراع القابض، تبقى الأقراص مضغوطة معًا بأقصى قوة، دون أي فرق في السرعة بينها. يؤدي الضغط على الدواسة إلى تقليل الضغط على الأقراص، مما يزيد الانزلاق حتى تنفصل الأقراص تمامًا. يتم التحكم بدواسة القابض بواسطة ذراع، بينما في المركبات الحديثة يتم تشغيلها بواسطة نظام هيدروليكي.
119
تتمثل الوظائف الأساسية لقوابض السيارات فيما يلي:
- توصيل المحرك بناقل الحركة،
- ضمان حركة سلسة للمركبة،
- فصل نظام الدفع مؤقتًا عن المحرك عند تغيير التروس،
- منع تلف مكونات نظام الدفع في حالة التحميل الزائد (وهي حالة تُعرف بالانزلاق).
120
باستخدام الوصلات، يمكن تصميم وحدات نظام القيادة وآليات العمل كوحدات منفصلة، وتجميعها وفقًا لذلك اعتمادًا على احتياجات تصميم المركبة.
121
في السيارات، القابض هو العنصر الذي يربط المحرك بناقل الحركة (عادةً ما يكون من النوع الاحتكاكي). تُستخدم القوابض الجافة بشكل شائع في السيارات (قوابض أحادية القرص في السيارات والحافلات الصغيرة، وقوابض متعددة الأقراص في الشاحنات)، بينما تستخدم الدراجات النارية القوابض الرطبة (التي تعمل في حمام زيت) والقوابض متعددة الأقراص.
122
أنواع القوابض المستخدمة في السيارات:
- قوابض الاحتكاك،
- قوابض الكهرومغناطيسية،
- محولات عزم الدوران.
123
يتكون الوصل من عنصر نشط (محرك) مثبت على العمود النشط، وعنصر سلبي (تابع) مثبت على العمود الثانوي، وموصل يربط بين العنصرين. يُسمى الوصل ميكانيكيًا عندما يكون جسم صلب هو الموصل؛ وهيدروديناميكي عندما يكون سائلًا؛ وكهرومغناطيسيًا عندما يكون مجالًا كهرومغناطيسيًا.
124
يُعدّ السائل (الزيت الهيدروليكي) القوة الدافعة لمحول عزم الدوران. وتجبره خاصية القصور الذاتي على الدوران بين شفرات دوارات المضخة والتوربين المتقابلة. يرتبط دوار المضخة بشكل دائم بعمود مرفق المحرك، بينما يُركّب دوار التوربين على عمود قابض ناقل الحركة. صُممت شفرات كلا الدوارين لتشكيل قنوات منحنية، يوجد منها عشرات القنوات حول محيط الدوارين.
125
مع دوران عمود المرفق، يُدفع السائل الذي يملأ قنوات دوار المضخة بعيدًا عن محور دوران الدوار بفعل قوة الطرد المركزي. وعندما يخرج السائل من قنوات دوار المضخة، يصطدم بشفرات التوربين، مما يدفعه عائدًا إلى قنوات دوار المضخة. وبتغيير اتجاهه عند خروجه من قنوات دافعة المضخة، يُسلط السائل ضغطًا قويًا على شفرات دافعة التوربين، مما يؤدي إلى دورانها خلف دافعة المضخة.
126
تشمل مزايا محولات عزم الدوران نقل عزم الدوران الثابت والتخميد الكامل لجميع الاهتزازات والصدمات في نظام القيادة، بالإضافة إلى اتصال مرن للغاية بين عمود المرفق وعمود القابض.
127
تصميم محول عزم الدوران.
يتكون محول عزم الدوران بشكل أساسي من دافعتين مثبتتين في غلاف مشترك. تتصل إحداهما بعمود مرفق المحرك وتعمل كمضخة هيدروليكية.
128
يُركّب الجزء الثاني على عمود علبة التروس ويُشكّل توربينًا يدور بفعل تدفق السائل الهيدروليكي الذي تضخه المضخة. ويوجد بينهما عادةً عجلة مجداف ثالثة (ثابتة) ذات زاوية ميل متغيرة.
129
يوجّه المروحة الثالثة تدفق الزيت إلى شفرات التوربين بزاوية تتغير تبعًا لمحور الدوّار. يؤدي انخفاض هذه الزاوية (زيادة حدّتها) إلى زيادة عزم دوران التوربين، بينما يؤدي ارتفاعها إلى انخفاضه. عادةً، يُوفّر المحوّل زيادة في عزم الدوران تتراوح بين ضعفين إلى ضعفين ونصف.
130
قرص القابض مصنوع من قرص معدني مزود بعناصر احتكاك مثبتة على كلا جانبيه. عند تعشيق القابض، تدفع نوابض الضغط قرص القابض للانضغاط بين مكونات القيادة (دولاب الموازنة ولوحة الضغط). تسمح قوة الاحتكاك بين هذه المكونات للقابض بنقل عزم الدوران.
131
يمكن تقسيم قابضات السيارات إلى:
- قرص واحد،
- قرصان،
- عدة صفائح.
132
من المكونات المهمة الأخرى التي تتعرض للتلف بشكل متكرر في السيارة هي المكابح، أو تحديدًا وسادات المكابح. ونظرًا لوزن السيارة الثقيل، فإنها تكون عرضة للتلف بشكل خاص أثناء الكبح. لذلك، بالإضافة إلى المكابح، تُستخدم حلول كبح تُسمى مثبطات السرعة.
133
لا يُحمّل جهاز الكبح المُثبِّط، مثله مثل مكابح المحرك، المكابح الرئيسية للمركبة. ويُستخدم عادةً خلال مرحلة الكبح الأولية لتحويل الطاقة الحركية للمركبة إلى حرارة. ويُقلل استخدامه من تآكل مكابح الخدمة ويُحسّن سلامة القيادة النشطة. وبناءً على مبدأ تشغيله، يُمكن تصنيف أجهزة الكبح المُثبِّطة إلى هيدروديناميكية (هيدروليكية) أو كهرومغناطيسية (كهرومغناطيسية).
134
يُشبه المُثبِّط الكهروديناميكي في تصميمه ووظيفته المكابح الهيدروديناميكية. وبناءً على موقع تركيبه في المركبات التجارية، يُمكن تقسيم هذه الأجهزة إلى مجموعتين: المُثبِّطات الأولية، المُثبَّتة بين المحرك وعلبة التروس، والتي تؤثر على سرعة المحرك؛ والمُثبِّطات الثانوية، المُثبَّتة بين علبة التروس والعجلات، والتي تؤثر مباشرةً على سرعة المركبة.
135
تتكون المكابح الهيدروديناميكية من جزأين متحدي المحور: جزء ثابت (ستاتور) مثبت داخل غلاف، وجزء دوار (روتور) يقع أيضًا داخل نفس الغلاف، ويدور بواسطة أعمدة متصلة بعلبة التروس والترس الصغير للمحور المُدار. عند دوران عجلات المركبة أثناء الحركة، يدور الدوار بسرعة تعتمد على سرعة الحركة الأمامية. يحتوي كلا الجزأين، الستاتور والروتور، على تجاويف مفصولة بحواجز في المستويات الأمامية.
136
أحيانًا، تُستخدم تصاميم تتضمن دوارًا يتفاعل مع جزأين ثابتين على جانبيه. يسمح استخدام دوار مزدوج الجوانب بتقليل قطر المُثبِّط. يحتوي غلاف المُثبِّط على خزان مملوء بالزيت، موصول بنظام هواء مضغوط يُستخدم لتشغيل مكابح التعليق وغيرها من الأجهزة الهوائية. يتيح التحكم في تدفق الهواء إلى الخزان التحكم في التدفق وزيادة الضغط أو خفضه.
137
بحسب الضغط داخل الخزان، يتم تزويد جزء الغلاف الذي يحتوي على الجزء الثابت والدوار بكمية محددة من الزيت. ولضمان عمل المُثبِّط بشكل صحيح، يجب أن يكون الضغط في النظام ضمن المستوى المناسب. تعمل حواجز الجزء الدوار على دفع الزيت في حركة دائرية داخل المُثبِّط، بينما يواجه الزيت مقاومة من حواجز الجزء الثابت. يمكن تركيب المُثبِّطات الهيدروديناميكية على التوالي أو في تكوين جانبي.
138
في الحالة الثانية، يكون محور المُثبِّط موازيًا لمحور عمود ناقل الحركة. ويتطلب ذلك ترسًا إضافيًا لربط المُثبِّط بناقل الحركة، وفي هذه الحالة يُستخدم ترس زيادة السرعة. ونتيجةً لذلك، يُمكن تقليل أبعاد المُثبِّط ووزنه. على سبيل المثال، يُولِّد مُكابح VOITH R115H المتوازية، التي يبلغ وزنها حوالي 60 كجم، عزم كبح يبلغ 3200 نيوتن متر. أما مُثبِّط سلسلة R120، المماثل له في الوزن، فيبلغ أقصى عزم كبح له 2000 نيوتن متر. ومن المزايا الإضافية إمكانية إضافة نظام نقل حركة إضافي.
139
تُجبر حواجز الدوّار الزيت على الدوران في حركة دائرية داخل صمام الخانق. ويواجه الزيت مقاومة من حواجز الجزء الثابت. تُطبَّق قوى تثبيت على الجزء الثابت، وتنتقل ردود فعل مساوية من الزيت إلى الدوّار. يُكبح الدوّار بعزم دوران يعتمد على قطره وقوته. ينتقل عزم الكبح إلى عجلات المركبة، مما يُسبب قوى كبح موجهة في الاتجاه المعاكس لقوى الدفع.
140
متطلبات المثبط: يجب أن يتحكم نظام منع انغلاق المكابح (ABS) بالمثبط بحيث لا تنغلق عجلات المحور تحت تأثيره عند سرعات تتجاوز 15 كم/ساعة. لا ينطبق هذا الشرط على كبح المحرك؛ إذ يجب أن يتمتع المثبط بمستويات فعالية متعددة، حسب الحاجة والظروف. من الضروري أن ينفصل المثبط عند انزلاق المركبة وتفعيل نظام منع انغلاق المكابح (ABS).
141
يجب عرض المعلومات التالية في أماكن مرئية للسائق على المركبات المجهزة بمثبطات السرعة: الحد الأقصى للكتلة التي يمكن سحبها دون استخدام مثبط السرعة، ونسبة الحد الأدنى المطلوب من الطاقة لمثبط سرعة المقطورة أو نصف المقطورة إلى كتلتها، وتأكيد توافق جهاز التحكم في مثبط السرعة مع المقطورات المتصلة، وتحذير بشأن خطر الربط بمقطورة غير متوافقة.
142
إذا كانت المقطورة أو نصف المقطورة مزودة بمثبط سرعة، فيجب وضع العلامات التالية عليها: نسبة قوة مثبط السرعة للمقطورة أو نصف المقطورة إلى وزنها، وتأكيد توافق أدوات التحكم مع العناصر الأخرى في القطار، وتحذير من خطر ربط المقطورة أو نصف المقطورة بجرار غير متوافق.
143
موقع المُثبِّط.
في أغلب الأحيان، يُركَّب المُثبِّط على علبة التروس، بينما تستخدم المُثبِّطات المزودة بمحول عزم الدوران تروسًا لزيادة قوة الكبح. كما يُمكن تركيب المُثبِّط على هيكل السيارة في موضع محمل دعم عمود الدوران (وهو موقع غير مُفضَّل نظرًا لعزم الدوران الواقع على الأعمدة)، ويُثبَّت على غلاف محور الدوران، حيث يعمل على عمود إدخال الدفع النهائي.
144
بالإضافة إلى المثبطات المثبتة بشكل مستقل، هناك أيضًا مثبطات مرتبطة داخليًا في علبة التروس أو مثبطات مثبتة بين علبة التروس والمحرك، والتي تعمل مع ناقلات الحركة اليدوية.
145
تُستخدم أجهزة إبطاء السرعة في الحالات التالية:
- الحافلات بين المدن والحافلات داخل المدن التي يزيد وزنها الإجمالي عن 5.5 طن،
- الشاحنات الثقيلة والمقطورات (نصف المقطورات)،
- المركبات البلدية،
- مركبات الإمداد،
- المركبات التي تنقل مواد خطرة ويزيد وزنها الإجمالي عن 16 طنًا، أو المصممة لجر مقطورات (نصف المقطورات) ويزيد وزنها الإجمالي عن 9 أطنان.
146
تنقسم المكابح المستمرة إلى:
- مكابح المحرك (العادم، الماء)،
- مكابح الاحتكاك،
- المكابح الكهرومغناطيسية،
- المكابح الهيدروكينيتيكية.
147
تعتمد فرامل المحرك، حيث يعمل محرك المركبة كمثبط للسرعة، على كبح السرعة عن طريق تثبيت سرعة المحرك في نظام نقل الحركة المتصل بعلبة التروس. في هذه الحالة، يكون مصدر عزم الكبح هو المقاومة الداخلية الناتجة عن الاحتكاك، وتأثيرات الضخ، وتخميد تدفق الغازات أو السوائل في المحرك.
يمكن تقسيم فرامل المحرك إلى: فرامل محرك بدون أجهزة إضافية، وأنظمة تخميد غازات العادم، وأنظمة تخفيف الضغط، والفرامل الرطبة.
148
مكابح المحرك بدون أجهزة إضافية - يتحقق تأثير الكبح عن طريق إغلاق صمام الخانق في نظام وقود المحرك. ويكون مصدر قوة الكبح حينها هو مقاومة الاحتكاك للأجزاء المتحركة والفقد الداخلي للطاقة.
149
مكابح تخميد العادم - تعمل هذه المكابح عن طريق ضغط الهواء بإغلاق مشعب العادم باستخدام صمام خانق أو مخمد، يتحكم به السائق أو يرتبط بدواسة الفرامل. عند الضغط على هذه المكابح، ينقطع إمداد الوقود عن المحرك. ويمكن زيادة فعالية هذه المكابح عن طريق تخفيض السرعة.
150
يعمل مكبح الخانق الثابت عن طريق تخفيف ضغط المحرك عمدًا في نهاية شوط الضغط. ويتكون المكبح من صمام إضافي مُركّب في رأس الأسطوانة، أصغر قطرًا من صمام العادم؛ ويوجد صمام واحد لكل أسطوانة.
151
يقع مكبح الخانق الثابت بالقرب من صمام العادم. ويتم تشغيل صمام الخانق هوائياً. عند نهاية شوط الضغط، ينفتح الصمام إلى ارتفاع يسمح بدخول مقطع عرضي ثابت لغازات العادم (والهواء لاحقاً) إلى مشعب العادم، ثم يُغلق بواسطة صمام الخانق.
152
تم دمج مكابح المحرك الهيدروليكية (سائل تبريد المكابح) في مضخة الماء. مبدأ التشغيل مشابه لمبدأ المكابح الهيدروليكية التقليدية، باستثناء استخدام سائل التبريد بدلاً من الزيت الهيدروليكي.
153
المكبح الكهرومغناطيسي (تيلما) هو مكبح كهربائي يعمل باستخدام التيارات الدوامية. يتكون المكبح من غلاف ثابت (الجزء الثابت) مزود بملفات حثية وقرصين من الفولاذ الطري (الجزء الدوار) بشفرات مبردة بالهواء.
154
يمكن استخدام المثبطات الكهرومغناطيسية على محاور متعددة في شاحنات النقل الثقيل ذات المقطورات الثقيلة. كما يمكن استخدامها في المقطورات وشبه المقطورات.
155
إن مبدأ تشغيل مكبح محول عزم الدوران مطابق لمبدأ تشغيل قابض محول عزم الدوران في ناقلات الحركة الأوتوماتيكية، باستثناء أنه في المكابح يكون دوار التوربين متصلاً بشكل دائم بهيكل ثابت (الجزء الثابت)، ويكون دوار المضخة متصلاً بعمود الدوران (الدوار).
156
سائل التشغيل هو الزيت الهيدروليكي، الذي يُضخ إلى حيز العمل من خزان سفلي. يعمل جهاز Intrader بطريقة مشابهة جدًا لمحول عزم الدوران، باستثناء أنه يعمل دائمًا بنسبة تروس صفرية.
157
قد يؤدي تعطل مضخة تبريد الزيت أثناء سحب المركبة إلى ارتفاع درجة حرارة المكابح، مما قد يسبب مشكلة. لذا، عند سحب المركبات ذات ناقل الحركة الأوتوماتيكي وفصل عمود الدوران، يجب فصل نظام الدفع.
158
استخدام فرامل المحرك والفرملة المستمرة - عند صعود التلال، اختر ترساً يسمح بالدخول السهل دون تحميل زائد على المحرك. النزول صعب وخطير؛ لا تدع السيارة تتسارع.
159
عند استخدام فرامل المحرك، نطبق مبدأ "أي ترس للأعلى وأي ترس للأسفل". إذا قمت بتغيير التروس للأسفل بشكل خاطئ أثناء القيادة صعودًا، فقد يتوقف المحرك بسهولة، مما يخلق وضعًا خطيرًا على الطريق. لا تضع ناقل الحركة في وضع الحياد أبدًا. عند استخدام فرامل المحرك، احرص على عدم تجاوز السرعة القصوى للمحرك.
160
يعمل كبح المحرك كالتالي: عند الضغط على دواسة الفرامل، تبدأ السيارة بالتباطؤ، ويبدأ دوران المحرك بالانخفاض. عندما تكون السرعة منخفضة نسبيًا، وبالتالي لا يكون كبح المحرك فعالًا جدًا، اضغط على دواسة القابض، ثم انقل ناقل الحركة إلى ترس أقل، ثم ارفع قدمك عن دواسة القابض (مع إبقاء دواسة الفرامل مضغوطة طوال الوقت). ستبدأ السيارة بالتوقف فجأة مرة أخرى.
161
عندما ينخفض عدد دورات المحرك مرة أخرى ويصبح منخفضًا نسبيًا، ويصبح كبح المحرك غير فعال، اضغط على دواسة القابض مجددًا، ثم انتقل إلى ترس أقل، وارفع قدمك عن دواسة القابض، وهكذا. بالطبع، استمر بالضغط على دواسة الفرامل. عند هذه النقطة، نكون قد استخدمنا الكبح الأكثر فعالية - كبح المحرك مع كبح القدم.
162
بالإضافة إلى تقليل تآكل مكونات نظام الفرامل، يُسهم استخدام فرامل المحرك في خفض استهلاك الوقود. ومن المهم التذكير بأن فرامل المحرك، كأي نوع من أنواع الفرملة، تخضع لقواعد معينة: يجب أن يكون الانتقال إلى مرحلة الفرملة سلسًا، وذلك برفع القدم تدريجيًا عن دواسة الوقود.
163
يُجنّب هذا الأمر إجهادًا غير ضروري على ناقل الحركة وجهاز التوقيت. إذا لم تكن المركبة مزودة بأنظمة كبح إضافية مثل المكابح المانعة للتسارع، فيمكن استخدام المحرك، حتى بدون دواسة الوقود، كمكبح طوارئ. في هذه الحالة، ينبغي على السائق استخدام ترس أقل.
164
لا يُشكّل مُثبِّط السرعة، مثله مثل فرامل المحرك، أي ضغط على فرامل السيارة الرئيسية. ويُستخدم عادةً خلال مرحلة الكبح الأولية لإبطاء السيارة. ويُقلّل استخدامه من تآكل فرامل الخدمة ويُحسّن من سلامة القيادة النشطة.
165
يمكن تقسيم أجهزة الكبح، بحسب مبدأ عملها، إلى نوعين: هيدروديناميكية (هيدروليكية) وكهروديناميكية (كهرومغناطيسية). يُنصح باستخدام الكبح بواسطة أجهزة الكبح مع طرق الكبح الأخرى لتقليل مسافة الكبح.
166
تُشير مقارنة خصائص مكابح العادم ومثبط السرعة الهيدروليكي إلى أهمية استخدام كلا النوعين. ذلك لأن مثبط السرعة يكون أكثر فعالية عند دورات المحرك المنخفضة، كما أن فعاليته ليست ثابتة، بينما تعمل مكابح العادم عند دورات المحرك العالية. يوفر استخدام كلا النوعين كبحًا ممتدًا دون الحاجة إلى استخدام مكابح الخدمة، مما يُحسّن السلامة للمركبات التي تستخدم الكبح بقوة بشكل متكرر.
167
إنشاء جسر طريق.
يتكون محور الدفع من جسم صلب، وفي مركزه توجد مجموعة نقل الحركة النهائية، والترس التفاضلي، وأعمدة نقل الحركة. وتتصل أعمدة نقل الحركة بمحاور عجلات الدفع. وبحسب طريقة تعليق عجلات الدفع، تُصمم محاور الدفع إما صلبة (تعليق العجلات التابعة) أو مفصلية (تعليق العجلات المستقلة).
168
محور القيادة عبارة عن مجموعة من آليات القيادة التي تشمل مهامها: نقل حمولة المركبة ونقل الطاقة بشكل موحد من عمود القيادة إلى بكرات الدعم.
169
تُصنّف محاور الدفع حسب موقعها كما يلي:
- المحور الخلفي،
- المحور الأمامي،
- المحور الأوسط (إذا كانت المركبة تحتوي على أكثر من محورين).
أما محاور التعليق فتُقسّم إلى الأنواع التالية:
- المحور الصلب،
- المحور ذو نظام التعليق المستقل للعجلات.
170
يحدث نظام نقل الحركة النهائي ذو التروس المخروطية المباشرة عندما يتكون نظام نقل الحركة النهائي من زوج من التروس المخروطية التي تتقاطع محاور دورانها. وتحتوي هذه التروس في أغلب الأحيان على أسنان حلزونية لتقليل الضوضاء.
171
الترس المخروطي الهيبويدي هو نظام نقل حركة نهائي يتكون من زوج من التروس المخروطية التي لا تتقاطع محاور دورانها. تُستخدم ناقلات الحركة الهيبويدية بكثرة في حافلات النقل الحضري. يسمح هذا الحل بخفض أرضية المركبة بالنسبة لسطح الطريق.
172
يُعدّ عمود الدوران جزءًا من ناقل الحركة في السيارة، حيث ينقل الطاقة من علبة التروس (أو المحور الخلفي) إلى محاور العجلات، كما يسمح بنقل عزم الدوران من المحرك إلى عجلات السيارة. يتكون عمود الكردان من وصلتين ومحور توصيل، أو يكون صلبًا.
173
تتمثل وظيفة أعمدة نقل الحركة في نقل عزم الدوران من المحور الخلفي إلى عجلات القيادة في السيارة. ويمكن أن تكون هذه الأعمدة صلبة أو مفصلية، وذلك بحسب تصميمها. ويعتمد هذا على ما إذا كانت تنقل عزم الدوران إلى عجلات القيادة الموجهة أو غير الموجهة، وكذلك على ما إذا كانت العجلات معلقة بشكل مستقل أم لا.
174
تُصنّف أنواع أعمدة نقل الحركة إلى الأنواع التالية:
- أعمدة نقل الحركة غير المحملة، والتي، بالإضافة إلى عزم الدوران، تتعرض لعزوم انحناء ناتجة عن قوى رد فعل الأرض الطولية والعرضية الرأسية والأفقية المؤثرة على عجلات القيادة أثناء حركة المركبة.
175
- أعمدة نقل الحركة غير المحملة جزئيًا، والتي بالإضافة إلى نقل عزم الدوران، تنقل أيضًا بعض عزوم الانحناء من عجلات قيادة المركبة؛
- أعمدة نقل الحركة غير المحملة، والتي لا تنقل عزوم الانحناء وتعمل تحت تأثير أحمال القص.
176
تُستخدم العديد من مكونات المركبات باستمرار، بما في ذلك المحرك وناقل الحركة ونظام الفرامل. وللحد من التآكل، تستخدم الشاحنات حلولاً تدعم التسارع والفرملة. تُحسّن هذه الأجهزة السلامة، وتُسهّل القيادة، وتضمن عمرًا أطول للمكونات.
177
تُستخدم علبة التروس لتسريع المركبة. يمكن دمج علبة التروس داخل علبة التروس، على الرغم من أنها غالبًا ما تكون مكونات منفصلة أو مدمجة في محور الدفع. يزيد استخدام علبة التروس من عزم الدوران المتاح عن طريق زيادة سرعة الدوران.
178
يستخدم السائق نظام تحكم خاصًا لتفعيل أو تعطيل الترس الأول أو الثاني، مما يضاعف عدد التروس في المركبة مقارنةً بعدد التروس في ناقل الحركة. وهذا يمنح السائق نطاقًا أوسع من التروس للاختيار من بينها، مما يُسهّل تسارع المركبة، وخاصة الشاحنة.
179
نوع آخر من تروس التخفيض هو الترس الأسطواني، المعروف أيضًا بالترس الجانبي، والذي يُستخدم على العجلة أو في محور عجلة القيادة. تُستخدم التروس النهائية لزيادة عزم الدوران مع تقليل سرعة العجلة في الوقت نفسه، مما يسمح لناقل الحركة بالعمل عند دورات أعلى في الدقيقة. هذا يُخفف الحمل على المحرك ويقلل الحاجة إلى عزم دوران كبير.
180
يمكن دمج علبة التروس في محور القيادة أو أن تكون مكونًا منفصلاً تمامًا. ومع ذلك، غالبًا ما تكون وحدة إضافية داخل علبة التروس. تتكون علب التروس التي تعمل كمكون منفصل عادةً من عدة تروس. أما التروس الكوكبية أو التصاميم الهجينة فهي أقل شيوعًا.
181
علب تروس ثنائية السرعة أو متعددة السرعات
توجد أنواع أخرى من علب التروس، تُعرف باسم علب التروس النهائية أو علب التروس الجانبية. تُركّب هذه العلب على العجلة أو مباشرةً في محور عجلة القيادة في المركبة. قد تكون هذه المكونات أسطوانية أو مخروطية أو كوكبية.
182
تُجهز بعض المركبات التجارية بتروس كوكبية على عجلات القيادة. وتُستخدم المحركات النهائية بشكل أساسي لزيادة عزم الدوران وبالتالي تقليل دوران العجلات.
183
تتمثل ميزة استخدام علبة التروس في أن مكونات ناقل الحركة تعمل عند سرعات دوران أعلى وعزم دوران أقل، مما يسمح بتصغير حجمها وتخفيف وزنها (مما يقلل من وزن المركبة). كما يتيح استخدام علبة التروس زيادة أو تقليل الخلوص الأرضي (على سبيل المثال، في الحافلات منخفضة الأرضية)، مما ينتج عنه مساحة أكبر في الجزء السفلي من المركبة.
184
تتناسب قدرة محرك الاحتراق الداخلي طرديًا مع سعته، ومتوسط ضغط التشغيل، وسرعة دورانه. وهي، بحسب التعريف، نسبة الشغل المبذول إلى الزمن اللازم لإنجازه. وحدات القدرة:
1 حصان (حصان) = 0.736 كيلوواط
1 كيلوواط (كيلوواط) = 1.36 حصان
185
مقياس سرعة الدوران هو أداة قياس تُستخدم لقياس سرعة المحرك. كانت مقاييس سرعة الدوران القديمة تعتمد على نظام ميكانيكي، وكانت معلومات عدد دورات المحرك في الدقيقة تُنقل عبر عمود مرن.
186
تُستخدم حاليًا عدادات سرعة الدوران الإلكترونية التي تحسب النبضات من نظام الإشعال أو نظام حقن الوقود أو أجهزة استشعار خاصة. وعادةً ما يُشار إلى نطاق سرعة الدوران الأمثل والحرج لمحرك معين على قرص عداد سرعة الدوران.
187
يعرض عداد دورات المحرك عدد دورات عمود المرفق في الدقيقة (RPM). يُستخدم هذا المؤشر بشكل أساسي في المركبات ذات ناقل الحركة اليدوي، حيث يساعد في اختيار نسبة التروس المناسبة بناءً على سرعة المحرك (المنطقة الخضراء).
188
يشير مقياس سرعة الدوران عادةً إلى نطاق آمن لعدد دورات المحرك في الدقيقة (RPM) الذي يمكن للمحرك العمل ضمنه (تجاوز هذا النطاق قد يؤدي إلى التآكل وحتى التلف). ويُشار عادةً إلى نطاق عدد دورات المحرك الحرج على مقياس سرعة الدوران باللون الأحمر.
189
في المركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي، يرتبط عداد دورات المحرك بنظام الإشعال. ويعرض هذا النظام عدد دورات المحرك في الدقيقة (RPM). أما اليوم، فمعظم السيارات مزودة بمستشعر سرعة عمود المرفق، مثبت في مقدمة المحرك أو على دولاب الموازنة. ويعتمد هذا المستشعر على تأثير هول.
190
يعمل المحرك بأقصى كفاءة ضمن نطاق دورات المحرك بين أقصى عزم دوران وأقصى قدرة. وكلما اتسع هذا النطاق، زادت مرونة المحرك. وهذا يعني أنه يمكنك التسارع بفعالية ضمن هذا النطاق دون الحاجة إلى تغيير التروس.
191
يكون التسارع أكثر فعالية عندما يتسارع المحرك من سرعة الدوران التي تصل إلى أقصى عزم دوران، أو بالقرب من أقصى عزم دوران عند تغيير التروس.
192
يظهر نطاق سرعة الدوران هذا (أو قد يكون مُعلَّمًا) على عداد سرعة الدوران. كما يعرض عداد سرعة الدوران أيضًا سرعة الدوران الممكنة والقصوى والآمنة للمحرك المحدد.
193
في وحدات محطات الطاقة المزودة بناقلات حركة إضافية (علب التروس، محور القيادة)، قد تتغير قيم عزم الدوران وسرعة الدوران.
194
تتميز المحركات الحديثة بعزم دوران أقصى يصل إلى 0.5-0.6 من سرعة الدوران الاسمية.
195
مع ازدياد عزم الدوران، تنخفض سرعة الدوران (والعكس صحيح). لا يؤثر تغيير عزم الدوران وسرعة الدوران على القدرة المنقولة بواسطة نظام الدفع. ولنقل عزم الدوران من المحرك إلى العجلات، تُستخدم سلسلة من نسب التروس، والتي عادةً ما تُقلل سرعة الدوران وتزيد عزم الدوران، بينما يظل ناتج القدرة ثابتًا.
196
يجب تحديد قيم عزم الدوران، ثم قيم القدرة، لكامل نطاق سرعة المحرك. بعد ذلك، يتم رسم مخطط بياني لخصائص نظام نقل الحركة. يمكن العثور على أعلى قيم المعلمات، بالإضافة إلى قيم دورات المحرك في الدقيقة التي تم الحصول عليها عندها، في المواصفات الفنية للمركبة.
197
يتم تحقيق أقصى عزم دوران وقوة للمحرك عند سرعات مختلفة. فعندما يكون عزم الدوران في أعلى مستوياته، يحول المحرك الحرارة إلى طاقة بكفاءة عالية، وتتسارع السيارة بأفضل شكل.
198
يتميز المحرك بأفضل خصائص السرعة بين أقصى قدرة وأقصى عزم دوران. ولذلك، يتم إعداد مخططات القدرة وعزم الدوران بناءً على سرعة المحرك (وتسمى خصائص المحرك الخارجية)، والتي يتم من خلالها حساب نطاقات السرعة المثلى لأنواع المحركات المختلفة.
199
بحسب التعريف، فإن عزم الدوران هو حاصل ضرب القوة المؤثرة على سطح المكبس في طول ذراع المرفق. بالنسبة لمحرك احتراق داخلي ذي قدرة محددة، يكون طول ذراع المرفق ثابتًا. وبالتالي، فإن عزم الدوران يعتمد بشكل أساسي على ضغط الغازات المؤثرة على سطح المكبس.
200
تحتوي المحركات الحديثة على نظام قطع الوقود عند أقصى سرعة للمحرك. إذا لم يكن المحرك مزودًا بهذا النظام في نظام الحقن، فإن اقتراب مؤشر عداد دورات المحرك من الحد الأحمر سينبه السائق إلى تجاوز سرعة المحرك الحد المسموح به واحتمالية تلفه.
201
يُحدد مخطط عزم الدوران والقدرة نطاق سرعة المحرك الأمثل لتقليل استهلاك الوقود. تقع سرعة الدوران المثلى تقريبًا في منتصف المسافة بين أقصى عزم دوران وأقصى قدرة. ويضمن الحفاظ على سرعة المحرك قريبة من هذه القيمة، كما يُشير إليها عداد الدوران، انخفاض استهلاك الوقود.
202
تُعرض خصائص محرك الاحتراق الداخلي باستخدام الرسوم البيانية. توفر هذه الرسوم تمثيلاً بيانياً لمعايير تشغيل المحرك تبعاً لسرعة عمود الدوران عبر نطاق تشغيل المحرك بالكامل. مثال على خاصية بيانية لمحرك احتراق داخلي:
Me - عزم الدوران
Ne - القدرة الصافية
Ge - استهلاك الوقود بالساعة
ge - استهلاك الوقود النوعي
203
لكي تتحرك السيارة وتتسارع، لا بد من وجود طاقة عند العجلات. ولنقل عزم الدوران من المحرك إلى العجلات، تُستخدم سلسلة من نسب التروس، والتي عادةً ما تُقلل من سرعة الدوران وتزيد من عزم الدوران. ومع ذلك، تظل القدرة، باعتبارها حاصل ضرب هاتين الكميتين، ثابتة، باستثناء الخسائر التي تحدث عندما تكون كفاءة نظام الدفع أقل من 100%، والتي تتراوح بين 7 و12% تقريبًا.
204
إن القدرة المُوَصَّلة إلى العجلات أقل في الواقع من القدرة المُوَصَّلة إلى ناقل الحركة. وتواجه آليات الدفع مقاومة أثناء الحركة، ناتجة عن قوى الاحتكاك على أسطح المكونات المتفاعلة (التروس، المحامل) أو ظاهرة ضخ الزيت داخل التروس. ولذلك، فإن الكفاءة الميكانيكية لنظام الدفع تكون دائمًا أقل من واحد.
205
أهم معايير المحرك:
- نوع المحرك،
- نسبة دوران المحرك في الدقيقة،
- عدد أسطوانات المحرك،
- سرعة المحرك،
- معامل السرعة القصوى للمحرك.
206
معايير أخرى للمحرك:
- متوسط الضغط الفعال،
- نسبة شوط المكبس إلى قطر الأسطوانة،
- متوسط سرعة المكبس،
- مؤشر مرونة عزم الدوران،
- مؤشر مرونة سرعة الدوران.
207
تُعد المرونة العالية للمحرك ميزة مفيدة لأنه من خلال الحفاظ على سرعة المحرك أعلى بقليل من الحد الأقصى لعزم الدوران، فإننا نضمن أنه عندما تزداد مقاومة القيادة (على سبيل المثال عند صعود تلة صغيرة) وما يصاحب ذلك من انخفاض في سرعة الدوران، فإن المحرك يزيد عزم الدوران تلقائيًا وبالتالي قوة الدفع عند العجلات.
208
عند القيادة بوتيرة مريحة، يستخدم السائقون عادةً سرعات منخفضة للمحرك، بما في ذلك لتوفير الوقود. وعندما تستدعي ظروف القيادة زيادة السرعة، يكون من الضروري استخدام أقصى قوة دفع ممكنة عند تلك السرعة.
حان الوقت لاختبار معلوماتك!
يتكوّن اختبار الوحدة 1 من 29 سؤالًا. يُسمح بحد أقصى 3 إجابات خاطئة للنجاح.