علبة السرعة gear box، هي من التجهيزات الأساسية نقل الحركة لنقل الحركة في المركبات. وظيفتها تغيير العزم وسرعة الحركة وفق الحاجة التي تقتضيها شروط عمل المركبة. وتزود جميع المركبات البرية بعلبة سرعة تحتوي على عدة مسننات للحركة الأمامية وأخرى للحركة الخلفية، وتفصل علبة السرعة عمود المرفق (الجذع المعقوف) في المحرك عن محاور الإدارة (القيادة) عند العمل على نظام الدوران الحر أواللاحمل. تتألف علبة السرعة من مجموعة مسننات يتعشق بعضها مع بعض زوجياً في أكثر من حالة لتعطي سرعات مختلفة بنسب نقل معينة.

الشرح

الاستخدامات

بسيطة

Multi-ratio systems

Automotive basics

يدوية

تختلف علب السرعة اليدوية بعدد السرعات التي توفرها (ثلاث سرعات، أربع، أوخمس) ويتم ربط السرعات فيها بتحريك مسنن قائد (مدير) أوبتحريك قابض.

توجد في علبة السرعة الثلاثية السرعات ثلاثة محاور، يتصل المحور المدير مع المحرِّك عن طريق الفاصل الواصل، ويتصل المحور المدار (الثانوي) بوساطة جملة نقل الحركة، بعجلات السيارة والمحور الوسيط (شجرة الوصل). يصنع المحور المدير مع المسنن المدير كتلة واحدة، وهجرب على المحور المدار مسننات متحركة ومسننات أخرى تصنع كتلة واحدة مع المحور الوسيط، ويبقى بعضها في حالة تعشيق دائم.

ولدى تعشيق مسنن ما من المحور الثانوي مع مسنن آخر على المحور الوسيط ينتقل العزم من المحرك إلى جملة نقل الحركة. تحسب نسبة النقل على أساس النسبة بين عدد أسنان المسننات المعشق بعضها ببعض. وتساوي نسبة النقل العامة جداء نسب سرعات المسننات الزوجية. ويزداد عزم الدوران المنقول إلى العجلات مع زيادة نسبة النقل.

تستخدم السرعة الأولى عندما تسير المركبة على طرقات غير معبدة أوعلى طرق شديدة الانحدار أوعند الإقلاع بحمولات كبيرة. وتساوي نسبة النقل عند السرعة الأولى من ثلاثة -8 في السيارات الشاحنة وفي الحافلات الكبيرة.

وتساوي من 2ـ أربعة في السيارات الخفيفة.

علبة السرعة الرباعية السرعات

تزود هذه العلبة بثلاثة مسارات وثلاثة محاور ويبين الشكل رسماً تفصيلياً لها مع أرقام تشير إلى جميع جزء منها، يستند المحور الأول إلى مدرجة كروية مركبة في الجدار الأمامي للحوض (رقم 11) وإلى مدرجة كروية أخرى مركبة على طرف عمود المرفق (الجذع المعقوف).

يصنع المحور (رقم 1) كتلة واحدة مع المسنن اللولبي (2)، الذي يتعشق باستمرار مع المسنن (12) على المحور الوسيط. يتوضع مسنن السرعة الأولى (5) على أخاديد المحور (6) ويستند مسنن السرعة الثانية (4) بحرية إلى جلبة مركبة على المحور (6)، ويحتوي على مخروط لتوصيل أداة التزامن. ويستند المحور (6) بدوره إلى مدرجة أسطوانية وأخرى كروية. ويدور المحور الوسيط (13) على مدرجتين، يتألف من كتلة بلحية من أربعة مسننات مسنن السرعة الأولى (7)، مسنن السرعة الثانية (9)، ومسنن السرعة الثالثة (10)، ومسنن التعشيق الدائم (12).

والمسننان (3، 4) المركبان على المحور الثاني موجودان في حالة تعشيق دائم مع مسننات المحور الوسيط. وتنطبق وضعية المسننات في الشكل على الوضعية الحرة التي لا ينقل عندها عزم الدوران من المحرك إلى محاور السيارة.

تصنع أسنان مسننات السرعات الثانية والثالثة والرابعة مائلة، ويتم تعشيق هذه السرعات وفصلها بمساعدة المسنن (5) وذراع التحريك (14) في أداة التزامن المركبة في مقدمة المحور الثاني.

هجرب السرعة الأولى عند تعشيق المسننين 5،سبعة الأسنان المستقيمة. وينقل عزم الدوران من المحور الأول (1) بوساطة المسننين (2، 12) إلى المحور الوسيط (13) وبعدها من خلال المسننين (7، 5) إلى المحور (6).

يتم وصل السرعة الثانية حين تتحرك الأخاديد الداخلية للمسنن (5) على مسند المسنن (4)، وينقل عزم الدوران من المحور الأول إلى المحور الثاني بوساطة المسننات (2، 12، 9، 4).

توصل السرعة الثالثة عند تحريك القابض 14 إلى الخلف، وينقل عزم الدوران إلى المحور الثانوي عن طريق المسننات (2، 12، 10، 3) والقابض (14).

وتوصل السرعة الرابعة (المباشرة): لدى تحريك القابض (14) إلى الإمام، وبعد وصل هذه السرعة يتحد المحوران الأولي والثانوي معاً ليؤلفا محوراً عاماً واحداً، وتساوي نسبة النقل هنا 1 ـ 1.

أما السرعة الخلفية فتوصل بالمسننين (2، 12)، والمسنن (7)، والمجموعة (8) (مسننات السرعة الخلفية) والمسنن (5).

يصنع حوض علبة السرعة من الحديد الصب بأسلوب السكب، ويحتوي الحوض على كمية من الزيت تحركه المسننات في أثناء دورانها لتزليق الأسنان والمدرجات بطريقة الرش.

ويمكن حتى توجد في العلبة مضخة زيت خاصة تقوم بعملية التزييت بالضغط.

كذلك تحتوي علبة السرعة على فوهة لملء الزيت وفتحة للتفريغ والتهوية. ويركب على جسم العلبة من الداخل مسنن خاص لعداد السرعات، وعداد المسافات متصل بنهاية المحور الثانوي في العلبة.

التحكم بعلبة السرعة

يتم توصيل السرعات بوساطة أداة تحكم مربوطة في الغطاء العلوي لعلبة السرعة هي الشوكة يحركها ذراع تبديل السرعة المتأرجح. ومن متطلبات أداة التحكم أوالشوكة تحقيق التعشيق الكامل لأسنان المسننات ومنع تعشيق سرعتين معاً في آن واحد، وكذلك منع حدوث تعشيق مفاجئ للسرعة الخلفية. وضمان استقرار المسننات والقوابض في وضعيات الوصل أوالفصل أوالوضعية الحرة. ويتحقق ذلك بوساطة أقفال خاصة.

ـ قابض الوصل السريع (السهل) وأداة التزامن: ومهمتهما تخفيف احتكاك المسننات والضجيج الذي ينشأ عن تعشيق الأسنان لدى تبديل السرعات. وتزود بأداة التوافق عادة المسننات العائدة إلى السرعات العالية (الثالثة والرابعة). ولا هجرب أداة التوافق على مسننات السرعة الأولى أوالخلفية لندرة استخدام هاتين السرعتين. يحتوي قابض الوصل السريع على عدد قليل من الأسنان نسبة للمسننات التي تتعشق معه. وتوجد قوابض تعشيق خارجي أوداخلي. تقوم أداة التوافق عادة بتخفيف حمل التصادم بين الأسنان عند بداية التعشيق.

وفي علبة السرعة الخماسية السرعات أداتان للتوافق إحداهما لوصل السرعة الثانية والثالثة، والأخرى لوصل السرعة الرابعة والخامسة.

علبة التوزيع

مهمتها توزيع عزم الدوران من علبة السرعة إلى المحاور المديرة في السيارة عندماقد يكون عدد المحاور المديرة أكثر من واحد.

وتحتوي علبة التوزيع على تجهيزات وصل وفصل للجسر الأمامي المدير. ويركب على السيارات العاملة على الطرق الصعبة علبة سرعة إضافية ذات سرعتين مخفضتين، أوذات سرعة مباشرة وأخرى مخفضة تسمح بزيادة إضافية لقوة الشد في الجسر المدير عند جميع سرعة في علبة السرعة.

وغالباً ما تجمع علبة السرعة الأساسية وعلبة التوزيع في هيكل واحد. يتم هجريب السرعة المخفضة في علبة التوزيع عند استخدام السيارة في عملية الجر أوعلى الطرق الشديدة الانحدار. ويتم وصل الجسر الأمامي عندما تسير السيارة على طرق رملية أوزلقة أومغطاة بالثلج. ولا يجوز وصله إلا عند الضرورة؛ لأن ذلك يسبب إجهاداً للمحرك وزيادة كبيرة في استهلاك الوقود، وتآكلاً في عجلات السيارة وأجهزة نقل الحركة.

ويتم تعشيق السرعة المخفضة في علبة التوزيع ووصل الجسر الأمامي والسيارة متوقفة فقط.

وهناك تجهيزات حماية خاصة التي تمنع وصل السرعة المخفضة عندماقد يكون الجسر الأمامي مفصولاً، وتمنع فصل الجسر الأمامي عند وصل السرعة المخفضة[ر:السلامة والأمان في المركبات].

Non-synchronous

الآلي

لتحسين الشد في السيارة يجب حتى يتغير العزم المعطى من المحرك إلى العجلات بنسب كبيرة، وهذا ما لا تتيحه علبة السرعة اليدوية، لأن عدد السرعات فيها محدود.

ولتحديد التناسب السليم بين حمولة السيارة ومقاومة الطريق وسهولة القيادة تستعمل علبة السرعة الهدروليكية المؤلفة من محول للعزم وعلبة مسننات آلية أونصف آلية.

يتألف المحول من ثلاثة عناصر، يرتبط الدولاب الأول بالمحرك مباشرة، ويرتبط الدولاب الثاني مع جملة نقل الحركة، أما الدولاب الثالث فموجه لحركة السائل الهدروليكي (الزيت)، الذي يملأ الفراغ الكائن بين هذه الأجزاء الثلاثة.

يزيد المحول العزم بنسبة كبيرة تصل إلى ثلاثة أضعاف، وتتعلق طرداً بالحمل.

وقد لايكفي هذا التغيير لضمان عملية شد جيدة للسيارة، لذلك يضاف إلى المحول علبة سرعة آلية أونصف آلية متعددة الغيارات (3 ـ 5)، ونظام إدارة هدروليكي مؤلف من مضخة هدروليكية أوأكثر لتغذية المحول بالزيت بضغط معين، وللتحكم بالقوابض في العلبة؛ إذ تحتوي العلبة على عدة قوابض احتكاكية لتوفير الحركة الأمامية والخلفية، وتعشيق نسب الغيارات المتنوعة.

يحتوي جميع قابض على عدة أقراص مديرة وأقراص مدارة، ولزيادة سطح الاحتكاك وتشغيل القابض تلزم قوة ضغط بسيطة تتضاعف بالتحكم بالعلبة هدروليكياً.

شبه تلقائية

الغيار في الدراجات

أنواع غير شائعة

Dual clutch transmission

متغيرة مستمرة

متغيرة غير محدودة

متغيرة كهربائية

غير مباشرة

كهربائية

هيدروستاتيكية

هيدرودينمايكية

أعطال علبة السرعة

إن أبرز أعطال علبة السرعة هي:

الضجة العالية والفصل اللاإرادي للمسننات وصعوبة وصل المسننات وارتفاع الحرارة في علبة السرعة. والسبب الرئيس في زيادة الضجة هوتآكل المسننات والمدارج، وخلل في عيار الفاصل الواصل أوانخفاض كمية الزيت في علبة السرعة.

والسبب الرئيس في الفصل اللاإرادي للمسننات هوضعف نوابض المثبتات، وتآكل أسنان المسننات، والمجاري في بعضها.

أما السبب الرئيس في صعوبة وصل المسننات فهواعوجاج المسننات (بسبب تآكل المدرجات) وخلل في الشوكات ووجود عطل فيها.

وأما السبب الرئيس في زيادة حرارة علبة السرعة فهوزيادة كمية الزيت أوانخفاضها كثيراً. أوبسبب حدوث تماسك في المدرجات.

تجب صيانة علبة السرعة وعلبة التوزيع بالمحافظة على مستوى الزيت فيهما وتبديله عند اللزوم، وتنظيف قاع العلبة من الرواسب وشظايا المعدن. وفحص نقاط التثبيت، وحالة المسننات وفحص أجزاء الحماية وتشحيم المدارج وغيرها.

انظر أيضاً

• Chain drive
• نقل هيدروليكي
• Motorcycle transmission
• Transfer case

المصادر

المراجع

• د.ي.ف ميخائيلوفسكي، السيارات (موسكو1978).
• د.ك.ب سيربرياكوف، السيارات (موسكو1978).
• د.ك.ب بانكراتوف، السيارات والجرارات (1982).

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Gearboxes.

• Eco-friendly transmission
• How Manual Transmissions Work
• The Transmission Bible

نطقب:Gears