انواع سیستم انتقال توان با تسمه و پولی در خودرو و وظایف آن ها

همانطور که در مقاله میل لنگ اشاره شد منبع اصلی تولید حرکت دورانی در موتور است؛ اما انتقال این قدرت به سایر بخش‌ها نیازمند یک واسطه منعطف و کارآمد است. سیستم انتقال توان با تسمه، به عنوان ساده‌ترین و اقتصادی‌ترین روش، وظیفه دارد نیروی محرک را از میل‌لنگ به اجزایی مثل دینام و پمپ آب منتقل کند. در این میان، شناخت انواع چرخ تسمه و قطعات کلیدی همچون پولی متحرک و هرزگرد برای درک نحوه عملکرد موتور ضروری است. در این مقاله، ضمن بررسی انواع تسمه‌های خودرویی، به تشریح مکانیزم تسمه تجهیزات جانبی و نحوه محاسبه دور موتور با پولی می‌پردازیم تا با نقش حیاتی این قطعات در بهینه‌سازی توان خروجی آشنا شوید.

وظیفه سیستم انتقال توان با تسمه و پولی چیست؟

در بخش مقدمه اشاره شد ساده‌ترین روش انتقال دور و توان، استفاده از تسمه است. شکل 1 اجرا سیستم انتقال توان ساده را نشان می‌دهد.

1-شفت محرک 2- پولی محرک 3- تسمه 4- پولی متحرک 5- شفت متحرک
شکل 1- مکانیزم ساده انتقال توان با پولی

ملاحظه می‌شود روی هر دو شفت محرک و متحرک، یک پولی (چرخ تسمه) نصب می‌شود و پولی‌ها با کمک تسمه به یکدیگر متصل می‌شوند. چرخش شفت محرک به پولی محرک انتقال پیدا کرده سپس با استفاده از تسمه به پولی متحرک می‌رسد. پولی متحرک نیز شفت موردنظر (متحرک) را به دوران در می‌آورد و به‌این‌ترتیب دور و گشتاور از شفت محرک به شفت متحرک منتقل می‌شود. بر اساس تناسب بین قطر پولی‌های محرک و متحرک سیستم انتقال توان با تسمه باعث افزایش گشتاور (و کاهش دور) و یا افزایش دور (کاهش گشتاور) خواهد شد. شکل 2 این موضوع را نشان می‌دهد.

شکل 2- رابطه بین دور و قطر پولی

فرمول محاسبه دور موتور و نسبت انتقال در چرخ تسمه

یکی از حیاتی‌ترین بخش‌ها در طراحی مکانیزم‌های صنعتی، تعیین سرعت خروجی است. برای محاسبه دور موتور با پولی، از رابطه تعادل قطرهای پولی محرک و متحرک استفاده می‌شود. این رابطه به ما می‌گوید که چگونه با تغییر اندازه چرخ تسمه، می‌توانیم گشتاور یا سرعت را کنترل کنیم.

نکته با استفاده از این رابطه می‌توانید تغییرات گشتاور را پیش‌بینی کنید. در اکثر مکانیزم‌ها، وظیفه پولی متحرک تغییر نسبت سرعت برای رسیدن به توان بهینه است.

انواع مکانیزم و چرخ تسمه در سیستم‌های انتقال قدرت

همانطور که در تمامی مقاله‌ها اشاره شده است همواره می‌توان یک سیستم را از دیدگاه‌های مختلف مورد بررسی قرار داد؛ بنابراین سیستم انتقال توان با تسمه نیز از این امر پیروی می‌کند. شکل 3 انواع روش‌های دسته‌بندی انتقال توان با تسمه را نشان می‌دهد.

شکل 3-روش دسته‌بندی مکانیزم انتقال توان

همانطور که ملاحظه می‌شود روش های بسیار زیادی برای دسته‌بندی مکانیزم‌ها وجود دارد. در ادامه به معرفی بخش‌هایی از آن پرداخته می‌شود.

 انواع تسمه صنعتی و کاربرد آن‌ها

شاید ساده‌ترین روشن دسته‌بندی این مکانیزم‌ها از نظر نوع تسمه مورد استفاده باشد. شکل 4 انواع تسمه را نشان می‌دهد.

1-گرد 2- ذوزنقه‌ای 3- تخت 4- شیاردار 5- دندانه‌دار
فلش: جهت حرکت تسمه (در تمامی تسمه‌های نشان‌داده‌شده)
شکل 4-انواع تسمه از نظر سطح مقطع

تسمه‌های نوع 1 و 3 در خودروها کاربرد چندانی ندارند اما از تسمه‌های ذوزنقه‌ای (شماره 2) و شیاردار (شماره 4) برای تسمه تجهیزات جانبی موتور یا به قول بازار تسمه دینام بسیار پرکاربرد است. تسمه دندانه‌دار در خودروها به‌عنوان تسمه تایم استفاده می‌شود

نحوه انتقال توان با تسمه و پولی

شکل 1 ساده‌ترین نوع روش انتقال توان با تسمه را نشان می‌دهد. در این روش فقط یک محرک و یک متحرک وجود دارد. خودروهایی که دارای یک میل سوپاپ هستند می‌توانند در این دسته قرار بگیرند. البته باید توجه کرد که تسمه مورداستفاده در این نوع، دندانه‌دار است و از چرخ تسمه به‌جای پولی استفاده می‌شود. در روش انتقال ساده جهت دوران محرک و متحرک یکسان است. اگر بخواهیم جهت دوران متحرک خلاف جهت محرک باشد از روش ضرب‌دری استفاده می‌شود. شکل 5 روش انتقال توان تسمه به روش ضرب‌دری را نشان می‌دهد.

شکل 5- روش انتقال توان با تسمه از نوع ضربدری

امروزه این روش به دلیل مشکلات خاص خود به‌ندرت و در شرایط خاص استفاده می‌شود. روش ضرب‌دری در خودروها برای انتقال توان استفاده نمی‌شود. اگر محور دوران متحرک موازی با محور دوران شفت محرک نباشد، نمی‌توان از روش ساده یا ضرب‌دری برای انتقال توان با تسمه استفاده کرد. برای این کار از روش چرخ تسمه با محور متنافر استفاده می‌شود. شکل 6 این نوع را نشان می‌دهد.

شکل 6- مکانیزم انتقال توان با تسمه از نوع متنافر

روش انتقال از نوع تسمه با محور متنافر بسیار خاص و در شرایط مخصوص استفاده می‌شود. در خودروها این روش معمولاً مشاهده نمی‌شود اما جالب است بدانید موتور خودرو 305 به‌صورت عریضی روی بدنه قرار گرفته است و پروانه آن نیز از نوع مکانیکی است برای اینکه نیروی پولی میل‌لنگ به پولی پروانه انتقال پیداکند از این روش استفاده شده است. شکل 7 موتور پژو 305 و مکانیزم حرکت پروانه را نشان می‌دهد.

1-پولی میل‌لنگ 2-پولی متنافر بالایی 3- پولی پروانه 4-پولی متنافر پایینی
شکل 7- موتور پژو 305

مشاهده می‌شود این موتور از دو پولی متنافر برای انتقال دور از پول میل‌لنگ به پولی پروانه خنک‌کننده موتور استفاده کرده است. این موارد استثنایی مانند پژو 305 اگر بگذریم، این روش به دلیل استهلاک بالای تسمه، کاربرد خاصی ندارد.