بلاگ
راهنمای کامل شفت گیربکس و کاربرد آن
شفت گیربکس یکی از قطعات کلیدی در سیستم انتقال قدرت خودرو است که وظیفه اصلی آن انتقال نیرو از موتور به جعبه‌دنده و سپس به چرخ‌هاست. این قطعه با طراحی دقیق و عملکردی بی‌نقص، نقش حیاتی در حرکت روان و بهینه خودرو ایفا می‌کند. از خودروهای سواری گرفته تا ماشین‌آلات سنگین، شفت در هر وسیله نقلیه موتوری نقشی غیرقابل انکار دارد.
در این مقاله قصد داریم به بررسی شفت گیربکس، انواع مختلف آن، نحوه عملکرد، و نکات مهم در انتخاب و نگهداری این قطعه بپردازیم. با ما همراه باشید تا اطلاعات جامعی درباره این بخش حیاتی از سیستم خودرو کسب کنید.
شفت گیربکس چیست؟
شفت گیربکس از قطعات ضروری ماشین در گیربکس‌های مکانیکی مختلف به ویژه خودروها هستند. آنها محورهایی هستند که چرخ دنده‌های خودرو را در موقعیت خود نگه می‌دارند و نیرو را از طریق جعبه دنده انتقال می‌دهند.
شفت گیربکس بسته به پیکربندی موتور می‌تواند اتوماتیک یا دستی باشد. طراحی و مشخصات شفت گیربکس نقشی اساسی در چیدمان گیربکس خودرو دارد. یک گیربکس اتوماتیک از مجموعه دنده سیاره ای برای تولید نسبت دنده های مختلف استفاده می کند، در حالی که یک گیربکس دستی با دنده های مختلف به محور محرک کار می کند.
در خودروهایی با دیفرانسیل عقب، شفت انتقال (یا گاردان) معمولاً بلندتر است، زیرا باید نیروی موتور را از گیربکس که در جلوی خودرو قرار دارد به دیفرانسیل عقب منتقل کند. اما در خودروهایی با دیفرانسیل جلو، طراحی شفت‌ها متفاوت است و معمولاً به‌صورت کوتاه‌تر و در دو طرف گیربکس قرار دارند تا نیروی تولیدشده را به چرخهای جلو منتقل کنند.
بیشتر بخوانید: معرفی قطعات گیربکس خودرو
شفت گیربکس خودرو چگونه کار می‌کند؟
شفت گیربکس معمولاً در گیربکس‌های دستی به‌کار می‌روند و وظیفه دارند قدرت تولیدشده توسط موتور را به چرخ‌ها منتقل کنند. به‌طور مشابه، شفت انتقال در حین انتقال نیرو، سرعت را تنظیم و با نیاز خودرو هماهنگ می‌کند. این کار توسط گیربکس و از طریق چیدمان دقیق شفت‌ها و دنده‌ها انجام می‌شود.
یاتاقان‌ها از شفت‌های انتقال در ماشین‌آلات پشتیبانی می‌کنند، زیرا عناصر ماشین مانند چرخ فلایو و قرقره‌ها را برای انتقال گشتاور مورد نیاز موتور می‌چرخانند.
این پروسه به این صورت است که: میل لنگ موتور می‌چرخد و نیرو تولید می‌کند که باید از شفت انتقال به چرخ عبور کند. شفت ورودی اولین مولفه‌ای است که نیروی تولید شده را دریافت می‌کند و می‌توان آن را از طریق کلاچ درگیر و جدا کرد. شفت ورودی به موازات شفت خروجی در یک چرخ محرک عقب قرار دارد تا یک جزء واحد به نام شفت انتقال اصلی را تشکیل دهد.
تشبیهی ساده برای درک بهتر عملکرد شفت گیربکس
اگر سیستم انتقال قدرت خودرو را به بدن انسان تشبیه کنیم، گیربکس مانند قلب عمل می‌کند؛ قلبی که وظیفه پمپاژ نیرو (انرژی مکانیکی) را بر عهده دارد. در این میان، شفت‌های گیربکس مانند رگ‌ها و شریان‌های اصلی بدن هستند که این نیرو را به قسمت‌های مختلف سیستم (مثل چرخ‌ها) می‌رسانند.
درست همانطور که رگ‌ها باید سالم، بدون گرفتگی و هماهنگ با ضربان قلب باشند، شفت گیربکس نیز باید دقیق، روان و هماهنگ با دنده‌ها کار کنند تا خودرو عملکردی نرم، قدرتمند و بدون لرزش داشته باشد.
طراحی و جنس شفت گیربکس خودرو
احتمالا برایتان سوال شده باشد شفت گیربکس از چه جنسی ساخته می‌شود و توجه به آن چرا تا این اندازه مهم است. شفت‌های گیربکس باید فشار، حرارت، لرزش و نیروهای چرخشی بالا را تحمل کنند. به همین دلیل طراحی آنها فقط به شکل ظاهری محدود نمی‌شود، بلکه از نظر جنس، مقطع، نوع آلیاژ و روش ساخت باید کاملاً مهندسی‌شده باشند.
در ادامه، چند نکته کاربردی و مهم درباره طراحی و جنس شفت گیربکس آورده‌ایم:
- جنس شفت‌ها معمولاً از فولاد آلیاژی است
این نوع فولادها با ترکیب عناصری مثل کروم، نیکل یا مولیبدن ساخته می‌شوند تا مقاومت بیشتری در برابر فشار، خوردگی، سایش و حرارت داشته باشند. دلیل انتخاب فولاد آلیاژی، تعادل بین استحکام بالا و انعطاف مناسب است. - مقطع شفت‌ها معمولاً دایره‌ای است
چون این شکل هندسی بهترین عملکرد را در برابر چرخش و تنش‌های پیچشی دارد و باعث انتقال نرم‌تر نیرو می‌شود. - برخی شفت‌ها «سخت‌کاری» می‌شوند
یعنی سطح آنها با عملیات حرارتی سخت‌تر می‌شود تا در برابر سایش مقاومت بیشتری پیدا کند، در حالی‌که بخش داخلی همچنان اندکی انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند. این روش مخصوص شفت‌هایی است که دائماً تحت بار زیاد و اصطکاک بالا هستند. - مقاومت در برابر بار چرخهای (Fatigue)
شفت‌ها باید در برابر بارهایی که بارها و بارها به آنها وارد می‌شود (مثلاً موقع تعویض دنده یا حرکت در سربالایی) دوام بیاورند. به همین دلیل جنس و طراحی آنها باید تحمل خستگی فلزی در درازمدت را داشته باشد. - پوشش ضدزنگ یا روکش کروم در شفت‌های خاص
در بعضی کاربردها، شفت‌ها دارای پوشش ضدزنگ یا روکش کروم هستند، مخصوصاً در خودروهایی که در مناطق مرطوب یا شرایط سخت آب‌وهوایی استفاده می‌شوند.
در نتیجه در صورتی که شفت گیربکس به‌درستی طراحی یا جنس مناسبی برای آن انتخاب نشود، احتمال ساییدگی، خمیدگی یا حتی شکستگی آن افزایش می‌یابد. به همین دلیل، طراحی استاندارد و استفاده از فولاد با کیفیت، نقش مهمی در عملکرد صحیح و دوام طولانی گیربکس خودرو دارد.
انواع شفت گیربکس خودرو (بر اساس محل قرارگیری و وظیفه)
شفت گیربکس در انواع مختلفی وجود دارند که هر کدام هدف مشخصی دارند. در اینجا مهم‌ترین‌ها را توضیح دادیم:
شفت اصلی یا ورودی
شفت اصلی یا شفت ورودی، شفت اولیه گیربکس است که نیروی موتور را دریافت یا جذب می‌کند. با انتقال نیرو از موتور به سایر اجزای موتور مانند دنده‌های موجود در گیربکس کار می‌کند و از بلوک موتور تا گیربکس گسترش می‌یابد. شفت اصلی گشتاور و حرکت چرخشی را به میل لخت منتقل می کند.
شفت اصلی از دو شفت مختلف تشکیل شده است، حتی اگر به صورت یک شفت به نظر می‌رسد. یک بلبرینگ کوچک از عقب شفت ورودی، جلوی شفت اصلی را پشتیبانی می‌کند. شفت اصلی با چرخش در سرعت‌های مختلف گشتاور مورد نیاز خودرو را تامین می‌کند. شفت اصلی اسپلینت شده است؛ از این رو، همگام ساز یا چرخ دنده برای درگیری و جدا شدن می چرخد.
بیشتر بخوانید: آموزش عیب یابی شفت اولیه همراه با ویدیو
شفت شمارنده
شفت شمارنده جهت گیری موازی با شفت اصلی دارد. از طریق یک چرخ دنده پینیون حرکت را از شفت اولیه به ناحیه مورد نیاز منتقل می‌کند. دنده های گیربکس به طور دائم به میل جلو متصل می‌شوند و با آن در یک طرح گیربکس دستی معمولی می‌چرخند. در خودروهای دیفرانسیل جلو، ورودی و میل جلو یکسان است و خودرو دارای مکانیزم؛ کلاچ است که آن را به موتور متصل می‌کند و نیرو را از طریق دنده به محور اصلی منتقل می‌کند.
شفت هرزگرد
شفت هرزگرد که به آن شفت هرزگرد معکوس نیز می‌گویند، شفت ساده کوچکی است که وظیفه معکوس کردن چرخ دنده هرزگرد را بر عهده دارد. همانطور که از نامش پیداست، در افزایش گشتاور و کاهش سرعت شرکتی ندارد. از این رو، مستقیماً با محور خروجی یا موتور نصب نمی‌شود. هرزگرد با چرخ دنده های هرزگردی عرضه می شود که با چرخ دنده ها در شفت پیشخوان و شفت اصلی جفت می‌شوند.
وظیفه اصلی شفت هرزگرد معکوس کردن جهت چرخ دنده است. به عبارت دیگر، جهت چرخش را تغییر می‌دهد. یک شفت هرزگرد از عناصر دوار در گیربکس ها مانند چرخ دنده ها، چرخ دنده ها و قرقره ها پشتیبانی می‌کند.
شفت ثانویه
شفت ثانویه در گیربکس وظیفه انتقال نیرو از شفت اولیه به دنده‌های مختلف را بر عهده دارد. این شفت در داخل گیربکس قرار دارد و به کمک دنده‌ها، نیرو را به نسبت‌های مختلف به شفت خروجی منتقل می‌کند. عملکرد شفت ثانویه به هماهنگی دقیق با شفت اولیه و دیگر اجزای گیربکس وابسته است. در خودروهای دنده‌ای، نحوه جابه‌جایی دنده‌ها مستقیماً به شفت ثانویه مرتبط است و این شفت نقش اساسی در تغییر سرعت و گشتاور خروجی دارد.
از نظر طراحی، شفت ثانویه معمولاً از مواد مقاوم و بادوام مانند فولاد آلیاژی ساخته می‌شود تا فشارهای بالا و حرارت تولید شده در حین کار را تحمل کند. همچنین دقت ساخت این شفت بسیار بالا است تا از هرگونه لرزش یا صدا در هنگام کار جلوگیری شود. نگهداری منظم و استفاده از روغن گیربکس باکیفیت می‌تواند عمر مفید شفت ثانویه را افزایش داده و از خرابی‌های احتمالی جلوگیری کند.
شفت خروجی
شفت خروجی، همانطور که از نامش پیداست، وظیفه انتقال نیروی نهایی از گیربکس به دیفرانسیل یا سیستم انتقال نهایی را دارد. این شفت آخرین مرحله در فرآیند انتقال نیرو در گیربکس محسوب می‌شود و نیروی مکانیکی را به چرخ‌ها یا سیستم حرکتی منتقل می‌کند. سرعت و گشتاور خروجی که از شفت خروجی به سیستم نهایی انتقال می‌یابد، مستقیماً به وضعیت دنده‌های گیربکس وابسته است.
شفت خروجی باید علاوه بر استحکام بالا، مقاومت خوبی در برابر ساییدگی داشته باشد، چرا که تحت فشار و بار مداوم قرار دارد. در صورت خرابی یا آسیب دیدن شفت خروجی، عملکرد خودرو به شدت مختل شده و ممکن است خودرو قادر به حرکت نباشد. به همین دلیل، توجه به علائم خرابی مانند صداهای غیرعادی یا لرزش در سیستم انتقال قدرت، می‌تواند از بروز مشکلات جدی جلوگیری کند.
شفت‌های گیربکس خودرو: از جمله شفت ورودی، شفت میانی (یا شفت ثانویه)، شفت خروجی، شفت هرزگرد و شفت کمکی، اجزای کلیدی در سیستم انتقال قدرت محسوب می‌شوند که نقش مهمی در عملکرد دقیق جعبه‌دنده دارند.
شفت ورودی مستقیماً به کلاچ متصل است و وظیفه دریافت گشتاور موتور و انتقال آن به داخل گیربکس را بر عهده دارد. شفت میانی گشتاور را به مجموعه دنده‌ها منتقل کرده و نسبت دنده‌ها را تنظیم می‌کند، در حالی که شفت خروجی نیروی نهایی را به دیفرانسیل و چرخ‌ها منتقل می‌کند. شفت هرزگرد که در برخی طراحی‌ها دیده می‌شود، به‌منظور تغییر جهت دوران یا انتقال نیرو در مسیرهای غیرمستقیم به کار می‌رود. شفت کمکی نیز بسته به نوع گیربکس، برای به‌کارگیری سنکرونایزرها، پمپ روغن یا انتقال قدرت به اجزای جانبی مانند PTO (خروجی توان) استفاده می‌شود.
هماهنگی دقیق میان این شفت‌ها، عملکرد نرم، راندمان بالا و عمر مفید سیستم گیربکس را تضمین می‌کند.
برای آشنایی بیشتر شفت خروجی گیربکس و عیب یابی آن می‌توانید مقاله راهنمای عیب یابی شفت خروجی گیربکس همراه ویدیو را بررسی کنید.
مقایسه انواع شافت گیربکس
در ادامه انواع شفت گیربکس را مقایسه می کنیم :
| نوع شفت | محل قرارگیری | نقش اصلی | درگیر با کدام بخش‌ها | جنس رایج | احتمال خرابی متداول |
|---|---|---|---|---|---|
| شفت ورودی | ابتدای گیربکس | انتقال نیرو از موتور به گیربکس | کلاچ، دنده‌ها | فولاد آلیاژی | آسیب دندانه یا خم شدن |
| شفت میانی | موازی با شفت ورودی | انتقال نیرو بین دنده‌ها | شفت ورودی و خروجی | فولاد مقاوم | سایش یاتاقان‌ها |
| شفت خروجی | انتهای گیربکس | انتقال قدرت تنظیم‌شده به دیفرانسیل | دنده‌ها، دیفرانسیل | فولاد سخت‌کاری‌شده | ترک ناشی از تنش |
| شفت هرزگرد | بین ورودی و خروجی | ایجاد حرکت معکوس (دنده عقب) | چرخ‌دنده‌های معکوس | فولاد معمولی | ساییدگی دنده‌ها |
| شفت کمکی | بخش جانبی گیربکس | انتقال نیرو به اجزای جانبی | پمپ روغن، دنده فرعی | فولاد سبک | کمتر دیده می‌شود |
لازم به ذکر است نگهداری منظم، استفاده از روغن گیربکس مناسب و توجه به علائم خرابی از جمله مواردی هستند که می‌توانند به حفظ کیفیت و عملکرد شفت گیربکس کمک کنند. درک صحیح از وظایف و اهمیت این قطعات به ما کمک می‌کند تا علاوه بر افزایش طول عمر گیربکس، از هزینه‌های اضافی تعمیرات نیز جلوگیری کنیم. بنابراین، آگاهی و رسیدگی به این بخش‌های کلیدی از خودرو، ضامن عملکرد مطمئن و بهینه سیستم انتقال قدرت خواهد بود.
بیشتر بخوانید: آموزش عیب یابی گیربکس خودرو
کارماتک: تامین کننده قطعات خودرو در ایران
شرکت بازرگانی رهیابان فردای تابان پاسارگاد از سال ۱۳۹۴ در زمینه تامین قطعات گیربکس خودرو با همکاری بزرگترین و بهترین سازندگان قطعات یدکی فعالیت می‌کند. در تمام این سال‌‌ها، مشتری مداری و جلب رضایت مشتری نیل در رسیدن به اهداف متعالی کیفی در عرضه و تامین قطعات خودرو قرار داده‌ایم.
اکنون نیز با استفاده از پیشینه متخصصین خود و نوآوری‌‌های صنعت خودرو، در حوزه تولید قطعات خودرو به ویژه ساخت و تولید قطعات دیفرانسیل، گیربکس و به خصوص شفت گیربکس، تولید قطعات خودرو را با نام تجاری کارماتک (KARMATEC) شروع کرده‌ایم. در تلاش‌ایم تا با حمایت مشتریان وفادار خود به‌زودی دامنه فعالیت خود را گسترش داده و در زمره بزرگترین تامین کنندگان قطعات خودرو در کشور قرار گیریم.
برای مشاهده محصولات ما کاتالوگ را مشاهده نمایید.
منبع:
Understanding Transmission Shafts: Types, Materials, Design, and Manufacture