හැඳින්වීම
යන්ත්‍රයක බලය ජනනය වන කොටස (එන්ජිම හෝ මෝටරය) සහ එම බලය ප්‍රයෝජනයට ගන්නා කොටස (රෝද, ෆෑන්, පොම්පය) බොහෝ විට වෙන් වෙන්ව පිහිටයි. එම බලය සහ චලිතය එක් තැනක සිට තවත් තැනකට ගෙන යාම බල සම්ප්‍රේෂණය (Power Transmission) නම් වේ. මෙහිදී චලිත ආකාරය, වේගය සහ ව්‍යවර්තය අවශ්‍ය පරිදි වෙනස් කළ හැක.
මෙම පාඩමේ ප්‍රධාන රාශි
| රාශිය | සංකේතය | ඒකකය |
|---|---|---|
| ව්‍යවර්තය | τ | N m |
| ක්ෂමතාව (බලය) | P | W හෝ kW |
| භ්‍රමණ වේගය | N | rpm (විනාඩියට භ්‍රමණ) |
| කෝණික වේගය | ω | rad/s |
| ඝර්ෂණ සංගුණකය | μ | ඒකක නැත |
පිටුව පහළට scroll කරමින් සටහන්, සිමියුලේෂන් සහ පුහුණු ප්‍රශ්න කියවන්න. ඉහළ තීරුවෙන් කැමති කොටසකට කෙළින්ම යා හැක.
1. මූලික චලිත ආකාර
යන්ත්‍රවල චලිතය ප්‍රධාන ආකාර හතරකි. එකම යන්ත්‍රයක් තුළ ආකාර කිහිපයක් දැකිය හැක. උදා: රථ එන්ජිමක පිස්ටන් අනුවැටුම්ව චලනය වන අතර ක්‍රෑන්ක් පතුවළ සහ රෝද භ්‍රමණය වේ.
රේඛීය චලිතය
මෝටර් රථයක් සරල මාර්ගයක් දිගේ ගමන් කරයි.
සිදුවන දේ: ප්‍රයෝජනවත් බලය හෝ ගමනාගමනය සරල රේඛීය දිශාවකට ලබා දීම. උදා: රථයක ගමන, ලිෆ්ට් එකක ඉහළ පහළ යෑම.
භ්‍රමණ චලිතය
රථයක රෝදය අක්ෂයක් වටා කැරකෙයි.
සිදුවන දේ: අඛණ්ඩ භ්‍රමණ බලයක් එක් තැනක සිට තවත් තැනකට සම්ප්‍රේෂණය කිරීම. උදා: බයිසිකල් රෝදය, ෆෑන් එකේ පතුරු.
අනුවැටුම් චලිතය
එන්ජිමේ සිලින්ඩරය තුළ පිස්ටනය ඉහළට සහ පහළට චලනය වේ.
සිදුවන දේ: පීඩනයක් ඇති කිරීම හෝ දහන බලය ජනනය කිරීම. උදා: එන්ජිම, වායු සම්පීඩකය (Compressor), මැහුම් මැෂිමේ ඉඳිකටුව.
දෝලන චලිතය
ඔරලෝසුවේ පෙන්ඩුලම නියමිත ලක්ෂයක් වටා දෙපැත්තට පැද්දේ.
සිදුවන දේ: පුනරාවර්තන සංඥා ලබා දීම හෝ කාලය මැනීම. උදා: ඔරලෝසුවේ පෙන්ඩුලම, වාහනයේ වයිපර්.
2. චලිත පරිවර්තන
බොහෝ විට ලැබෙන චලිත ආකාරය සහ අවශ්‍ය චලිත ආකාරය සමාන නොවේ. එවිට එක් චලිත ආකාරයක් තවත් ආකාරයකට හරවන යාන්ත්‍රණයක් භාවිතා කෙරේ.
රේඛීය ➔ භ්‍රමණ
රැක් සහ පිනියන්: ඉදිරියට පසුපටට යන රැක් එක පිනියනය කරකවයි.
සිදුවන දේ: රේඛීය චලිතය භ්‍රමණ චලිතයක් බවට හැරේ. උදා: ස්ටියරිං රැක්, ඩ්‍රිල් ප්‍රෙස් එකේ ලීවරය.
භ්‍රමණ ➔ රේඛීය
ජැක් එකේ හැන්ඩලය කරකැවූ විට ස්ක්‍රූව හරහා වේදිකාව ඉහළ පහළ යයි. ස්ටියරිං පද්ධතියද මෙසේම ක්‍රියා කරයි.
සිදුවන දේ: කැරකෙන චලිතය කෙළින් ඉහළ පහළ යන චලිතයක් බවට හැරේ. උදා: ජැක් එක, ස්ටියරිං පද්ධතිය, ස්ක්‍රූ පිඹුරු.
භ්‍රමණ ➔ අනුවැටුම්
කැම් සහ ෆොලෝවර්: කැම් ෂාෆ්ට් එක කැරකෙද්දී වෑල්ව් එක ඉහළ පහළ යයි.
සිදුවන දේ: භ්‍රමණ චලිතය අනුවැටුම් චලිතයක් බවට හැරේ. කැම් එකේ හැඩය අනුව වෑල්වය විවෘත වන කාලය තීරණය වේ.
වෙනත් පරිවර්තන යාන්ත්‍රණ
- ක්‍රෑන්ක් සහ සම්බන්ධක දණ්ඩ: පිස්ටනයේ අනුවැටුම් චලිතය ක්‍රෑන්ක් පතුවළේ භ්‍රමණයක් බවට පත් කරයි.
- ලීඩ් ස්ක්‍රූව: ලේත් යන්ත්‍රයේ කැරකෙන ස්ක්‍රූවෙන් කටර් එක රේඛීයව ගෙන යයි.
- ලීවර සහ සම්බන්ධක: වයිපර් එකේ භ්‍රමණය දෝලන චලිතයක් බවට හැරේ.
3. කෝණික වේගය සහ භ්‍රමණ වේගය
භ්‍රමණ වේගය සාමාන්‍යයෙන් මනින්නේ විනාඩියකට භ්‍රමණ ගණන (rpm) ලෙසය. ගණිතමය ගැලපීම් සඳහා තත්පරයකට රේඩියන ගණන වන කෝණික වේගය භාවිතා කෙරේ. එන්ජිම අක්‍රීයව (idle) පවතින විට ක්‍රෑන්ක් පතුවළේ වේගය අඩු වන අතර, එක්සලරේටරය තද කරන විට වැඩි වේ.
කෝණික වේගය සහ භ්‍රමණ වේගය
එන්ජිමේ ක්‍රෑන්ක් පතුවළේ භ්‍රමණ වේගය.
සූත්‍රය
සංකේත පැහැදිලි කිරීම
- ω = කෝණික වේගය (rad/s)
- π = පයි නියතය
- N = භ්‍රමණ වේගය (rpm)
සිදුවන කාර්යය: එක් භ්‍රමණයක් 2π රේඩියන වන අතර විනාඩියක් තත්පර 60කි. එබැවින් rpm අගය කෝණික වේගය බවට හැරවීමට මෙම සූත්‍රය යොදයි. ක්‍රෑන්ක් පතුවළේ වේගය රෙව් මීටරයෙන් (ටැකෝමීටරය) දැකිය හැක.
4. පටි සහ කප්පි පද්ධති
කප්පි දෙකක් පටියකින් සම්බන්ධ කර බලය සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ. බලය ලබා දෙන කප්පිය ධාවක කප්පිය ලෙසත්, බලය ලබාගන්නා කප්පිය ධාවිත කප්පිය ලෙසත් හැඳින්වේ. වාහනවල ෆෑන් බෙල්ට් (V-පටි) ක්‍රෑන්ක් කප්පියෙන් ඇල්ටර්නේටරය, වතුර පොම්පය සහ ෆෑන් එක කරකවයි.
පටි සහ කප්පි පද්ධති
වාහනවල ෆෑන් බෙල්ට් පද්ධතිය.
සූත්‍රය
සංකේත පැහැදිලි කිරීම
- N₁, N₂ = ධාවක සහ ධාවිත කප්පිවල වේග (rpm)
- D₁, D₂ = ධාවක සහ ධාවිත කප්පිවල විෂ්කම්භ
සිදුවන කාර්යය: කප්පි දෙකේ විෂ්කම්භ අනුපාතය අනුව වේගය වෙනස් කෙරේ. ධාවිත කප්පිය කුඩා නම් වේගය වැඩි වේ; විශාල නම් වේගය අඩු වේ.
- පටි වර්ග: පැතලි පටි, V-පටි, සමය (Timing) පටි.
- වාසි: නිහඬයි, ලාභයි, ඉතා දුරින් ඇති පතුවළ දෙකක් සම්බන්ධ කළ හැක, අධික බරක් එන විට පටිය ලිස්සා යාමෙන් යන්ත්‍රය ආරක්ෂා වේ.
- අවාසි: ලිස්සීම නිසා වේග අනුපාතය නිශ්චිත නොවේ, කාලයත් සමඟ ඇදී ලිහිල් වේ.
- සාමාන්‍ය පටි පද්ධතියේ කප්පි දෙකම එකම දිශාවට කැරකෙයි; පටිය හරස් කළහොත් දිශා දෙක ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ.
5. දම්වැල් සහ ස්ප්‍රොකට් පද්ධති
දත් සහිත ස්ප්‍රොකට් දෙකක් දම්වැලකින් සම්බන්ධ කර බලය සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ. දම්වැලේ සම්බන්ධක ස්ප්‍රොකට් දත් අතරට ගැලපෙන නිසා ලිස්සීමක් සිදු නොවේ. මෝටර් සයිකල් සහ බයිසිකලවල ඉදිරි ස්ප්‍රොකට් එකෙන් පසුපස රෝදයට බලය යැවෙන්නේ මේ ආකාරයටය.
දම්වැල් සහ ස්ප්‍රොකට් පද්ධති
මෝටර් සයිකලයක ඉදිරි සහ පසුපස ස්ප්‍රොකට් අතර දම්වැල් ක්‍රියාකාරීත්වය.
සූත්‍රය
සංකේත පැහැදිලි කිරීම
- N₁, N₂ = ධාවක සහ ධාවිත ස්ප්‍රොකට්වල වේග (rpm)
- T₁, T₂ = ධාවක සහ ධාවිත ස්ප්‍රොකට්වල දත් ගණන
සිදුවන කාර්යය: දත් ගණන් අනුපාතයට අනුව වේගය සහ ව්‍යවර්තය වෙනස් කෙරේ. පසුපස ස්ප්‍රොකට් එකේ දත් වැඩි නම් පසුපස රෝදය සෙමින් නමුත් වැඩි ව්‍යවර්තයෙන් කැරකෙයි.
- වාසි: ලිස්සන්නේ නැත, නිශ්චිත වේග අනුපාතයක් ලැබේ, වැඩි බරක් දරයි.
- අවාසි: ශබ්දය වැඩියි, නිතර ලිහිසි තෙල් ආලේප කළ යුතුයි, දම්වැලේ ඇදීම ගැලපිය යුතුයි.
6. ගියර පද්ධති
ගියර යනු එකිනෙක හා ගැටී බලය සම්ප්‍රේෂණය කරන දත් සහිත රෝද වේ. දිගු දුරක් නොව කෙටි දුරකින් ඇති පතුවළ අතර නිශ්චිත වේග අනුපාතයකින් බලය ගෙන යෑමට උපකාරී වේ. වාහනවල ගියර පෙට්ටිය (Gearbox) සහ ඩිෆරෙන්ෂලය ගියර පද්ධති වේ.
ගියර පද්ධති
වාහනවල ගියර පෙට්ටිය (Gearbox) සහ ඩිෆරෙන්ෂල් පද්ධතිය.
සූත්‍රය
සංකේත පැහැදිලි කිරීම
- GR = ගියර අනුපාතය
- T₁, T₂ = ධාවක සහ ධාවිත ගියරවල දත් ගණන
- N₁, N₂ = ධාවක සහ ධාවිත ගියරවල වේග (rpm)
සිදුවන කාර්යය: ගියර අනුපාතය 1ට වැඩි නම් වේගය අඩු වී ව්‍යවර්තය වැඩි වේ (කන්දක් නගින විට පහළ ගියර). අනුපාතය 1ට අඩු නම් වේගය වැඩි වේ (ඉහළ ගියර).
| ගියර වර්ගය | භාවිතය |
|---|---|
| සරල ගියර (Spur) | සමාන්තර පතුවළ, ගියර පෙට්ටි |
| හෙලිකල් ගියර (Helical) | නිහඬ ක්‍රියාකාරීත්වය, නවීන ගියර පෙට්ටි |
| බෙවල් ගියර (Bevel) | ඩිෆරෙන්ෂලය (පතුවළ අතර කෝණය 90°) |
| වර්ම් ගියර (Worm) | විශාල වේග අඩු කිරීම, ස්ටියරිං පෙට්ටි |
| රැක් සහ පිනියන් | ස්ටියරිං, රේඛීය ↔ භ්‍රමණ |
7. ක්ලච් පද්ධති
ක්ලච් එකෙන් එන්ජිමේ බලය ගියර පෙට්ටියට සම්බන්ධ කිරීම හෝ විසන්ධි කිරීම සිදු කෙරේ. රථය නවතා ඇති විට එන්ජිම ක්‍රියාත්මකව තබා ගැනීමට, සුමටව ගමන් ආරම්භ කිරීමට සහ ගියර මාරු කිරීමට මෙය අවශ්‍යයි.
ප්‍රධාන කොටස්: ෆ්ලයිවීලය, ඝර්ෂණ තහඩුව, ප්‍රෙෂර් ප්ලේට් එක, ස්ප්‍රින්ග්, ක්ලච් පෙඩලය සහ රිලීස් බෙයාරිංය.
ක්ලච් පද්ධති
වාහනවල තනි තහඩු ක්ලච් එක (Single Plate Clutch).
සූත්‍රය
සංකේත පැහැදිලි කිරීම
- τ = සම්ප්‍රේෂණය කළ හැකි ව්‍යවර්තය
- μ = ඝර්ෂණ සංගුණකය
- W = අක්ෂීය බලය (ස්ප්‍රින්ග් බලය)
- R = ඝර්ෂණ තහඩුවේ මධ්‍යන්‍ය අරය
- n = ඝර්ෂණ පෘෂ්ඨ ගණන
සිදුවන කාර්යය: පෙඩලය අත්හරින විට ස්ප්‍රින්ග් බලයෙන් තහඩුව ෆ්ලයිවීලයට තද වී ඝර්ෂණයෙන් ව්‍යවර්තය සම්ප්‍රේෂණය වේ. පෙඩලය තද කළ විට තහඩුව ඉවත් වී සම්ප්‍රේෂණය නවතී.
- වර්ග: තනි තහඩු ක්ලච්, බහු තහඩු ක්ලච් (මෝටර් සයිකල්), කේන්ද්‍රාපසාරී ක්ලච්.
- ඝර්ෂණ ද්‍රව්‍ය කාලයත් සමඟ ගෙවී යන නිසා නිතර පෙඩලය අඩක් තද කර රථය පැදවීම නුසුදුසුයි.
8. පතුවළ සහ බෙයාරිං පද්ධති
පතුවළ යනු භ්‍රමණ චලිතය සහ ව්‍යවර්තය සම්ප්‍රේෂණය කරන දණ්ඩකි. ලොරි සහ බස් රථවල ප්‍රොපෙලර් පතුවළ ගියර පෙට්ටියේ බලය ඩිෆරෙන්ෂලයට ගෙන යයි. වෙනත් පතුවළ: ක්‍රෑන්ක් පතුවළ, කැම් පතුවළ, ඇක්ස්ල් පතුවළ.
බෙයාරිං මඟින් පතුවළට ආධාර කර ඝර්ෂණය අඩු කිරීමෙන් භ්‍රමණය සුමට කෙරේ.
පතුවළ සහ බෙයාරිං පද්ධති
ලොරි සහ බස් රථවල ප්‍රොපෙලර් පතුවළ සහ බෙයාරිං.
සූත්‍රය
සංකේත පැහැදිලි කිරීම
- P = සම්ප්‍රේෂණය වන ක්ෂමතාව (W)
- N = පතුවළේ වේගය (rpm)
- τ = පතුවළේ ව්‍යවර්තය (N m)
සිදුවන කාර්යය: ක්ෂමතාව, වේගයට සහ ව්‍යවර්තයට සමානුපාතික වේ. එකම ක්ෂමතාවක් අඩු වේගයෙන් සම්ප්‍රේෂණය කිරීමට වැඩි ව්‍යවර්තයක් අවශ්‍යයි; ඒ නිසා පතුවළ ඊට ප්‍රමාණවත් තරම් ඝන විය යුතුයි.
| බෙයාරිං වර්ගය | විශේෂත්වය |
|---|---|
| සරල බෙයාරිං (බුෂ්) | සරලයි, ලාභයි, ලිහිසි තෙල් අවශ්‍යයි |
| බෝල බෙයාරිං | අඩු ඝර්ෂණය, අධිවේගී භ්‍රමණ |
| රෝලර් බෙයාරිං | බර බර දරයි |
| තෘස්ට් බෙයාරිං | අක්ෂය දිගේ බලයට (ක්ලච් රිලීස් බෙයාරිං) |
- බෙයාරිං ගෙවුණහොත් ශබ්දය, වෙව්ලීම සහ අධික රත්වීම ඇති වේ.
- ප්‍රොපෙලර් පතුවළේ යුනිවර්සල් සන්ධි, පතුවළ අතර කෝණය වෙනස් වන විටත් බලය සම්ප්‍රේෂණය කරයි.
9. අමතර කරුණු
සම්ප්‍රේෂණ පද්ධති සංසන්දනය
| පද්ධතිය | ලිස්සීම | දුර | ශබ්දය | ලිහිසි තෙල් | උදාහරණ |
|---|---|---|---|---|---|
| පටි සහ කප්පි | ඇත | දිගු | අඩු | අවශ්‍ය නැත | ෆෑන් බෙල්ට් |
| දම්වැල් සහ ස්ප්‍රොකට් | නැත | මධ්‍යම | වැඩි | අවශ්‍යයි | මෝටර් සයිකලය |
| ගියර | නැත | කෙටි | මධ්‍යම | අවශ්‍යයි | ගියර පෙට්ටිය |
කාර්යක්ෂමතාව
ඝර්ෂණය නිසා ශක්තියෙන් කොටසක් තාපය ලෙස නැති වේ. එබැවින් ප්‍රතිදාන ක්ෂමතාව ආදාන ක්ෂමතාවට වඩා සැමවිටම අඩුය. කාර්යක්ෂමතාව = (ප්‍රතිදාන ක්ෂමතාව ÷ ආදාන ක්ෂමතාව) × 100%. පද්ධති කිහිපයක් එකට යෙදූ විට (උදා: කප්පි සහ ගියර) වේග අනුපාත ගුණ වන අතර කාර්යක්ෂමතාවයද එයින් අඩු වේ.
නඩත්තුව සහ ආරක්ෂාව
- පටි ඇදීම සහ ඉරි තැලීම් නිතර පරීක්ෂා කරන්න.
- දම්වැලට නියමිත ලිහිසි තෙල් ආලේප කර ඇදීම ගැලපුවන්න.
- ගියර පෙට්ටියේ තෙල් මට්ටම පරීක්ෂා කරන්න.
- ක්ලච් පෙඩලයේ නිදහස් චලනය (free play) නිවැරදිව තබාගන්න.
- චලනය වන කොටස් ආරක්ෂිත ආවරණවලින් (Guards) වසා තබන්න; යන්ත්‍රය නවතා ඉන් පසුව පමණක් සේවා කරන්න; ලිහිල් ඇඳුම් හෝ දිගු කෙස් සමඟ කරන්න එපා.
වචන මාලාව
- ධාවක / ධාවිත
- බලය ලබා දෙන / බලය ලබාගන්නා කොටස.
- ව්‍යවර්තය
- වස්තුවක් කරකැවීමට ඇති හැකියාව (N m).
- ක්ෂමතාව
- කාර්යය කරන වේගය (W).
- ගියර අනුපාතය
- ධාවිත ගියරයේ සහ ධාවක ගියරයේ දත් ගණන් අනුපාතය.
- ලිස්සීම
- පටිය සහ කප්පිය අතර ඇතිවන සාපේක්ෂ චලිතය.
10. පුහුණු ප්‍රශ්න (පහසු සිට අපහසු දක්වා)
1. රේඛීය චලිතයට උදාහරණයක් දෙන්න.
පිළිතුර: ලිෆ්ට් එකක ඉහළ පහළ යෑම, සරල මාර්ගයක ධාවනය වන රථයක චලිතය.
2. ඔරලෝසුවේ පෙන්ඩුලමයේ චලිත ආකාරය කුමක්ද? එය අනුවැටුම් චලිතයෙන් වෙනස් වන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: දෝලන චලිතය. අනුවැටුම් චලිතය සරල රේඛාවක් දිගේ ඉදිරියට පසුපසට යන අතර, දෝලන චලිතය නියමිත ලක්ෂයක් වටා චාපයක් දිගේ දෙපැත්තට පැද්දේ.
3. කැම් සහ ෆොලෝවර් යාන්ත්‍රණයෙන් සිදුවන චලිත පරිවර්තනය කුමක්ද?
පිළිතුර: භ්‍රමණ චලිතය අනුවැටුම් චලිතයක් බවට පරිවර්තනය වේ; එන්ජිමේ වෑල්ව් ක්‍රියාත්මක කෙරේ.
4. ධාවක කප්පිය 100 mm සහ 1000 rpm වේ. ධාවිත කප්පිය 200 mm නම් එහි වේගය කීයද?
පිළිතුර: N₂ = 1000 × 100/200 = 500 rpm.
5. ගියර දෙකක දත් ගණන T₁ = 20 සහ T₂ = 40 වේ. N₁ = 1200 rpm නම් ගියර අනුපාතය සහ N₂ සොයන්න.
පිළිතුර: GR = 40/20 = 2. N₂ = 1200 × 20/40 = 600 rpm.
6. ධාවක ස්ප්‍රොකට් දත් 14ක්, ධාවිත ස්ප්‍රොකට් දත් 42ක් වේ. N₁ = 600 rpm නම් N₂ කීයද? දම්වැල ලිස්සන්නේ නැත්තේ ඇයි?
පිළිතුර: N₂ = 600 × 14/42 = 200 rpm. දම්වැලේ සම්බන්ධක ස්ප්‍රොකට් දත් අතරට ගැලපෙන නිසා.
7. ක්ලච් එකක μ = 0.3, W = 1500 N, R = 0.1 m, n = 2 නම් සම්ප්‍රේෂණය කළ හැකි ව්‍යවර්තය සොයන්න.
පිළිතුර: τ = 0.3 × 1500 × 0.1 × 2 = 90 N m.
8. පතුවළක වේගය 2000 rpm සහ ව්‍යවර්තය 150 N m නම් සම්ප්‍රේෂණය වන ක්ෂමතාව කීයද?
පිළිතුර: P = 2π × 2000 × 150 / 60 ≈ 31 416 W ≈ 31.4 kW.
9. ධාවක කප්පිය (100 mm, 1000 rpm) ධාවිත කප්පිය (200 mm) කරකවයි. ධාවිත කප්පියේ පතුවළේ ඇති T₁ = 20 ගියරය T₂ = 40 ගියරයක් කරකවයි. අවසාන වේගය සොයන්න.
පිළිතුර: කප්පි පද්ධතියෙන් 1000 × 100/200 = 500 rpm. ගියරයෙන් 500 × 20/40 = 250 rpm.