क्लच
क्लच यांत्रिक उपकरण है जो आउटपुट शाफ्ट (मैकेनिकल इंजीनियरिंग) को घूर्णन इनपुट शाफ्ट से डिस्कनेक्ट करने की अनुमति देता है।[1] क्लच का इनपुट शाफ्ट सामान्यतः मोटर से जुड़ा होता है, जबकि क्लच का आउटपुट शाफ्ट उस तंत्र से जुड़ा होता है, जो कार्य करता है।
मोटर वाहन में, क्लच इंजन और ट्रांसमिशन (यांत्रिकी) के बीच यांत्रिक संबंध के रूप में कार्य करता है। क्लच को अलग करने से, इंजन की गति (आरपीएम) अब चालित पहियों की गति से निर्धारित नहीं होती है।
क्लच के उपयोग का अन्य उदाहरण इलेक्ट्रिक ड्रिल में है।[2] क्लच का इनपुट शाफ्ट मोटर द्वारा संचालित होता है और आउटपुट शाफ्ट ड्रिल की बिट (कई मध्यवर्ती घटकों के माध्यम से) से जुड़ा होता है। क्लच ड्रिल बिट को या तो मोटर (क्लच लगे हुए) के समान गति से स्पिन करने की अनुमति देता है, मोटर (क्लच स्लिपिंग) के रूप में कम गति से स्पिन करता है या मोटर के घुमने के समय स्थिर रहता है (क्लच डिसइंगेज्ड)।
प्रकार
सूखा क्लच
सूखा क्लच इनपुट शाफ्ट से आउटपुट शाफ्ट तक विद्युत् स्थानांतरित करने के लिए शुष्क घर्षण का उपयोग करता है, उदाहरण के लिए कार इंजन के फ्लाईव्हील पर घर्षण डिस्क दबाती है। अधिकांश क्लच सूखे क्लच होते हैं, विशेषकर मैनुअल ट्रांसमिशन वाले वाहनों में। घर्षण क्लच (जहां क्लच आंशिक रूप से जुड़ा हुआ है लेकिन शाफ्ट अलग-अलग गति से घूम रहे हैं) की फिसलन कभी-कभी आवश्यक होती है, जैसे कि जब मोटर वाहन ठहराव से गति करता है; चूंकि पहनने की दरों में वृद्धि से बचने के लिए फिसलन को कम किया जाना चाहिए।
पुल-प्रकार के क्लच में, पैडल को दबाने से क्लच को अलग करने के लिए रिलीज बियरिंग खींचती है। पुश-प्रकार के क्लच में, पेडल को दबाने से रिलीज असर क्लच को अलग करने के लिए धक्का देता है।
बहु-प्लेट क्लच में कई घर्षण प्लेटें होती हैं, जो एकाग्र रूप से व्यवस्थित होती हैं। कुछ स्थितियों में, इसका उपयोग बड़े व्यास वाले क्लच के अतिरिक्त किया जाता है। ड्रैग रेसिंग कारें पहियों में विद्युत् हस्तांतरण की दर को नियंत्रित करने के लिए मल्टी-प्लेट क्लच का उपयोग करती हैं क्योंकि वाहन स्थायी प्रारंभ से तेज होता है।
कुछ क्लच डिस्क में स्प्रिंग्स सम्मिलित होते हैं, जो क्लच डिस्क की प्राकृतिक आवृत्ति को परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं, जिससे वाहन के अन्दर एनवीएच को कम किया जा सके। इसके अतिरिक्त, मैनुअल ट्रांसमिशन कारों के कुछ क्लच, क्लच के अचानक जुड़ाव से बचने के लिए क्लच डिले वाल्व का उपयोग करते हैं।
गीला क्लच
गीले क्लच में, घर्षण पदार्थ तेल बाथ (या फ्लो-थ्रू तेल) में बैठते है, जो क्लच को ठंडा और लुब्रिकेट करते हैं। यह सहज जुड़ाव और क्लच का लंबा जीवन प्रदान कर सकता है, चूंकि तेल में कुछ ऊर्जा स्थानांतरित होने के कारण गीले क्लच की दक्षता कम हो सकती है। चूंकि गीले क्लच की सतह फिसलन भरी हो सकती है (जैसा कि इंजन के तेल में नहाए हुए मोटरसाइकिल क्लच के साथ होता है), कई क्लच डिस्क को ढेर करने से घर्षण के कम गुणांक की भरपाई हो सकती है और इसलिए पूरी तरह से लगे रहने पर विद्युत् के नीचे फिसलन को समाप्त किया जा सकता है।
गीले क्लच अधिकांशतः समग्र कागज पदार्थ का उपयोग करते हैं।
केन्द्रापसारक क्लच
केन्द्रापसारक क्लच स्वचालित रूप से संलग्न होता है, क्योंकि इनपुट शाफ्ट की गति बढ़ जाती है और इनपुट शाफ्ट की गति कम हो जाती है। अनुप्रयोगों में छोटी मोटरसाइकिल, मोटर स्कूटर, चेनसॉ और कुछ पुराने ऑटोमोबाइल सम्मिलित हैं।
कोन क्लच
कोन क्लच शुष्क घर्षण प्लेट क्लच के समान होता है, अतिरिक्त इसके कि घर्षण पदार्थ शंक्वाकार आकार की वस्तु के बाहर प्रयुक्त होती है। कोन क्लच के लिए सामान्य अनुप्रयोग मैन्युअल ट्रांसमिशन में सिंक्रोनाइज़र रिंग है।
डॉग क्लच
डॉग क्लच, क्लच का नॉन-स्लिप डिज़ाइन है जिसका उपयोग नॉन-सिंक्रोनस ट्रांसमिशन में किया जाता है।
एकल-रेवोल्यूशन क्लच
एकल-रेवोल्यूशन क्लच को 19वीं सदी में शियर्स (शीट मेटल) या मशीन प्रेस जैसी मशीनरी को चलाने के लिए विकसित किया गया था, जहां ऑपरेटिंग लीवर का एकल पुल या (बाद में) बटन दबाने से क्लच को अलग करने से पहले ठीक एक चक्कर के लिए विद्युत् स्रोत और मशीन के क्रैंकशाफ्ट के बीच क्लच को जोड़ने वाले तंत्र को ट्रिप कर दिया जाएगा। जब क्लच बंद हो जाता है, तो संचालित सदस्य स्थिर रहता है। प्रारंभिक डिजाइन सामान्यतः डॉग क्लच के थे, जो संचालित सदस्य पर कैम के साथ उपयुक्त बिंदु पर डॉग क्लच को अलग करने के लिए उपयोग किया जाता था।[3][4]
20वीं शताब्दी में अत्यधिक सरलीकृत एकल-रेवोल्यूशन क्लच विकसित किए गए थे, जिसके लिए बहुत छोटे परिचालन बलों की आवश्यकता थी और कुछ भिन्नताओं में, प्रति ऑपरेशन रेवोल्यूशन के निश्चित अंश की अनुमति थी।[5] फास्ट एक्शन घर्षण क्लच ने कुछ अनुप्रयोगों में डॉग क्लच को परिवर्तित कर दिया, हर बार क्लच लगे होने पर डॉग क्लच पर प्रभाव लोड करने की समस्या को समाप्त कर दिया।[6][7]
भारी निर्माण उपकरणों में उनके उपयोग के अतिरिक्त, कई छोटी मशीनों पर एकल-रेवोल्यूशन क्लच लगाए गए थे। सारणीकरण मशीनों में, उदाहरण के लिए, ऑपरेट कुंजी को दबाने से सबसे हाल ही में अंकित किए गए नंबर को प्रोसेस करने के लिए एकल रेवोल्यूशन क्लच ट्रिप हो जाएगा।[8] हॉट मेटल टाइपसेटिंग में, किसी भी कुंजी को दबाने से विशेष वर्ण का चयन किया जाता है और उस वर्ण को टाइप करने के लिए तंत्र को चक्रित करने के लिए एकल रोटेशन क्लच भी लगाया जाता है।[9] इसी तरह, टेलीप्रिंटर्स में, प्रिंट तंत्र के चक्र को संचालित करने के लिए प्रत्येक वर्ण की प्राप्ति ने एकल-रेवोल्यूशन क्लच को ट्रिप कर दिया गया है।[10]
1928 में, फ्रेडरिक जी. क्रीड ने एकल-टर्न स्प्रिंग क्लच (ऊपर देखें) विकसित किया, जो विशेष रूप से टेलीप्रिंटर्स में आवश्यक दोहराए जाने वाले स्टार्ट-स्टॉप एक्शन के अनुकूल था।[11] 1942 में, पिटनी बोवेस के दो कर्मचारियों ने उत्तम एकल टर्न स्प्रिंग क्लच विकसित किया।[12] इन क्लच में, कॉइल स्प्रिंग को संचालित शाफ्ट के चारों ओर लपेटा जाता है और ट्रिप लीवर द्वारा विस्तारित कॉन्फ़िगरेशन में रखा जाता है। जब ट्रिप किया जाता है, तो क्लच को जोड़ने वाले विद्युत् शाफ्ट के चारों ओर स्प्रिंग तेजी से सिकुड़ता है। रेवोल्यूशन के अंत में, यदि ट्रिप लीवर को रीसेट कर दिया गया है, तो यह स्प्रिंग के अंत (या उससे जुड़ा पंजा) पकड़ता है, और संचालित सदस्य की कोणीय गति स्प्रिंग पर तनाव मुक्त करती है। इन क्लचों का परिचालन जीवन लंबा होता है—कई ने कभी-कभी स्नेहन के अतिरिक्त देखरेख की आवश्यकता के बिना दसियों और संभवतया करोड़ों चक्रों का प्रदर्शन किया है।
कैस्केड-पावल एकल-रेवोल्यूशन क्लच ने समान डिज़ाइन सिद्धांतों का उपयोग करते हुए टेलेटाइप मॉडल 28 और इसके उत्तराधिकारियों सहित टेलीप्रिंटर जैसे पेज प्रिंटर में रैप-स्प्रिंग एकल-रेवोल्यूशन क्लच का स्थान ले लिया। आईबीएम चयनकर्ता टाइपराइटर ने भी उनका उपयोग किया। ये सामान्यतः डिस्क के आकार की असेंबली हैं, जो चालित शाफ्ट पर लगाई जाती हैं। खोखले डिस्क के आकार के ड्राइव ड्रम के अंदर दो या तीन स्वतंत्र रूप से फ्लोटिंग पावल व्यवस्थित होते हैं जिससे जब क्लच को ट्रिप किया जाए तो ड्रम ब्रेक में जूते की तरह पावल स्प्रिंग से बाहर निकल जाएं। लगे रहने पर, प्रत्येक पावल पर लोड टॉर्क दूसरों को व्यस्त रखने के लिए स्थानांतरित करता है। ये क्लच एक बार बंद होने के बाद फिसलते नहीं हैं, और वे मिलीसेकंड के क्रम में बहुत तीव्रता से जुड़ते हैं। ट्रिप प्रोजेक्शन असेंबली से बाहर निकलता है। यदि ट्रिप लीवर ने इस प्रोजेक्शन को प्रारंभ कर दिया, तो क्लच को हटा दिया गया जाता है। जब ट्रिप लीवर इस प्रक्षेपण को जारी करता है, तो आंतरिक स्प्रिंग्स और घर्षण क्लच को जोड़ते हैं। क्लच तब एक या एक से अधिक घुमावों को घुमाता है, जब ट्रिप लीवर फिर से ट्रिप प्रोजेक्शन को रोकता है।
अन्य डिजाइन
- किकबैक क्लच-ब्रेक: 1940 के दशक से पहले निर्मित कुछ प्रकार की सिंक्रोनस-मोटर चालित इलेक्ट्रिक घड़ियों में घड़ी को पीछे की ओर जाने से रोकने के लिए बनाया गया था। क्लच में रैप-स्प्रिंग क्लच-ब्रेक होता है जो रोटर से रिडक्शन गियरिंग के एक या दो चरणों से जुड़ा होता है। पीछे की ओर घुमाने पर क्लच-ब्रेक लॉक हो जाता है, लेकिन इसमें कुछ स्प्रिंग एक्शन भी होता है। पीछे की ओर जाने वाले रोटर की जड़ता ने क्लच को जोड़ दिया और स्प्रिंग को घायल कर दिया। जैसे ही यह खुला, इसने मोटर को सही दिशा में फिर से प्रारंभ कर दिया।
- बेल्ट क्लच: कृषि उपकरण, लॉनमॉवर, टिलर और स्नो ब्लोअर पर उपयोग किया जाता है। इंजन की शक्ति बेल्ट (यांत्रिक) के समुच्चय के माध्यम से प्रेषित होती है, जो इंजन के निष्क्रिय होने पर सुस्त होती है, लेकिन आइडलर चरखी बेल्ट और पुली के बीच घर्षण को बढ़ाने के लिए बेल्ट को कस सकती है।
- बीएमए क्लच: 1949 में वाल्डो जे केली द्वारा खोजा गया,[13] दो शाफ्टों के बीच टॉर्क ट्रांसमिट करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें निश्चित ड्राइविंग सदस्य सम्मिलित होता है, जो उक्त शाफ्टों में से एक के लिए सुरक्षित होता है, और जंगम ड्राइविंग सदस्य होता है, जिसमें इंडेंटेशन की बहुलता के साथ संपर्क सतह होती है।
- विद्युत चुम्बकीय क्लच : सामान्यतः विद्युत चुम्बक द्वारा जुड़ा होता है जो क्लच असेंबली का अभिन्न अंग होता है। अन्य प्रकार, चुंबकीय कण क्लच, में ड्राइविंग और संचालित सदस्यों के बीच कक्ष में चुंबकीय रूप से प्रभावित कण होते हैं - प्रत्यक्ष धारा के अनुप्रयोग से कण आपस में टकराते हैं और ऑपरेटिंग सतहों का पालन करते हैं। जुड़ाव और फिसलन विशेष रूप से सहज हैं।
- रैप-स्प्रिंग क्लच: इसमें हेलिकल स्प्रिंग होता है, जो सामान्यतः स्क्वायर-क्रॉस-सेक्शन तार से लपेटा जाता है। इनका विकास 19वीं सदी के अंत और 20वीं सदी के प्रारंभ में हुआ था।[14][15] सरल रूप में स्प्रिंग को संचालित सदस्य के छोर पर बांधा जाता है; इसका दूसरा सिरा अनासक्त है। स्प्रिंग बेलनाकार ड्राइविंग सदस्य के चारों ओर बारीकी से फिट बैठता है। यदि ड्राइविंग सदस्य उस दिशा में घूमता है जो खुलता है तो स्प्रिंग सूक्ष्म रूप से फैलता है और कुछ खिंचाव के साथ फिसल जाता है। इस कारण से, स्प्रिंग क्लच को सामान्यतः हल्के तेल से चिकना करना चाहिए। ड्राइविंग सदस्य को दूसरी विधि से घुमाने से स्प्रिंग स्वयं को ड्राइविंग सतह के चारों ओर कसकर लपेट लेती है और क्लच बहुत शीघ्र लॉक हो जाता है। स्प्रिंग क्लच स्लिप बनाने के लिए आवश्यक टॉर्क स्प्रिंग में घुमावों की संख्या के साथ चरघातांकी रूप से बढ़ता है, तथा कैपस्तान समीकरण का पालन करता है।
ऑटोमोबाइल में उपयोग
मैनुअल ट्रांसमिशन
मैन्युअल ट्रांसमिशन वाली अधिकांश कारों और ट्रकों में सूखे क्लच का उपयोग होता है, जिसे चालक सबसे बाएं पेडल का उपयोग करके संचालित करता है। पैडल की गति को हाइड्रोलिक्स (मास्टर और स्लेव सिलेंडर) या केबल का उपयोग करके क्लच में स्थानांतरित किया जाता है। जब ड्राइवर क्लच पेडल दबा रहा होता है तो क्लच केवल तभी बंद होता है, इसलिए ट्रांसमिशन को इंजन से जोड़ने के लिए डिफ़ॉल्ट स्थिति होती है। तटस्थ गियर स्थिति प्रदान की जाती है, जिससे क्लच पेडल को वाहन के स्थिर रहने के साथ छोड़ा जा सके।
क्लच की आवश्यकता स्टैंडिंग प्रारंभ के लिए होती है और सामान्यतः (लेकिन सदैव नहीं) गियर परिवर्तन के समय इंजन की गति और ट्रांसमिशन को सिंक्रनाइज़ करने में सहायता के लिए उपयोग किया जाता है, अर्थात अपशिफ्ट के समय इंजन की गति (आरपीएम) को कम करते हुए और डाउनशिफ्ट के समय इंजन की गति को बढ़ाते हुए।
क्लच सामान्यतः सीधे इंजन के पहिए के सामने लगाया जाता है, क्योंकि यह पहले से ही सुविधाजनक बड़े व्यास वाली स्टील डिस्क प्रदान करता है जो क्लच की ड्राइविंग प्लेट के रूप में कार्य कर सकता है। कुछ रेसिंग क्लच छोटे मल्टी-प्लेट डिस्क पैक का उपयोग करते हैं जो फ्लाईव्हील का हिस्सा नहीं होते हैं। गियरबॉक्स के लिए क्लच और फ्लाईव्हील दोनों शंक्वाकार बेलहाउसिंग में संलग्न हैं। क्लच डिस्क के लिए उपयोग किये जाने वाले घर्षण पदार्थ भिन्न होते है, जिसमें सामान्य पदार्थ तांबे के तार के साथ कार्बनिक यौगिक राल या सिरेमिक पदार्थ होते है।[16]
स्वचालित ट्रांसमिशन
स्वचालित ट्रांसमिशन में, क्लच की भूमिका टॉर्क परिवर्त्तक द्वारा निभाई जाती है। चूंकि, ट्रांसमिशन के माध्यम से ऊर्जा हानि को कम करने और इसलिए ईंधन अर्थव्यवस्था में संशोधन करने के लिए, ट्रांसमिशन में अधिकांशतः आंतरिक क्लच सम्मिलित होते हैं, जैसे टोक़ कनवर्टर की फिसलन को रोकने के लिए लॉक-अप क्लच।[17]
पंखे और कंप्रेशर्स
पुराने बेल्ट-चालित इंजन कूलिंग पंखे अधिकांशतः द्विधात्वीय पट्टी के रूप में, ताप-सक्रिय क्लच का उपयोग करते हैं। जब तापमान कम होता है, स्प्रिंग हवाएं चलती हैं और वाल्व को बंद कर देती हैं, जिससे पंखा क्रैंकशाफ्ट की गति के लगभग 20% से 30% तक घूमता है। जैसे ही स्प्रिंग का तापमान बढ़ता है, यह वाल्व खोल देता है, जिससे तरल पदार्थ वाल्व से आगे निकल जाता है, जिससे पंखा क्रैंकशाफ्ट की गति के लगभग 60% से 90% तक घूम जाता है।
वाहन का एयर कंडीशनिंग कंप्रेसर, कंप्रेसर को आवश्यकतानुसार संलग्न करने के लिए अधिकांशतः चुंबकीय क्लच का उपयोग करता है।
मोटरसाइकिल में उपयोग
मोटरसाइकिल सामान्यतः ट्रांसमिशन के समान तेल में क्लच राइडिंग के साथ गीले क्लच का उपयोग करते हैं। ये क्लच सामान्यतः वैकल्पिक घर्षण प्लेटों और स्टील प्लेटों के ढेर से बने होते हैं। घर्षण प्लेटों के बाहरी व्यास पर लग्स होते हैं, जो उन्हें क्रैंकशाफ्ट द्वारा घुमाए गए टोकरी में बंद कर देते हैं। स्टील प्लेटों में उनके आंतरिक व्यास पर लग्स होते हैं, जो उन्हें ट्रांसमिशन इनपुट शाफ्ट में लॉक कर देते हैं। क्लच लगे होने पर कॉइल स्प्रिंग्स या डायाफ्राम स्प्रिंग प्लेट का समुच्चय प्लेटों को एक साथ विवश करता है।
मोटरसाइकिलों पर क्लच को बाएं हैंडलबार पर हैंड लीवर द्वारा संचालित किया जाता है। लीवर पर कोई दबाव नहीं होने का अर्थ है कि क्लच प्लेट्स लगे हुए हैं (ड्राइविंग), जबकि लीवर को राइडर की ओर वापस खींचने से क्लच प्लेट्स को केबल या हाइड्रोलिक एक्ट्यूएशन के माध्यम से अलग किया जाता है, जिससे राइडर गियर या कोस्ट को शिफ्ट कर सकता है। इंजन ब्रेकिंग के प्रभाव को समाप्त करने के लिए रेसिंग मोटरसाइकिलें अधिकांशतः स्लिपर क्लच का उपयोग करती हैं, जो केवल पिछले पहिये पर प्रयुक्त होने से अस्थिरता उत्पन्न कर सकता है।
यह भी देखें
- क्लच नियंत्रण
- युग्मन
- फ़्रीव्हील
- गियर शिफ़्ट
- टॉर्क परिवर्त्तक
- टॉर्क परिसीमक
संदर्भ
- ↑ Sclater, Neil (2011). तंत्र और यांत्रिक उपकरण सोर्सबुक (5th ed.). New York: McGraw-Hill. p. 212. ISBN 9780071704427. Retrieved 27 December 2020.
- ↑ "चंगुल कैसे काम करता है". howstuffworks.com (in English). 16 October 2007. Retrieved 24 December 2020.
- ↑ Frank Wheeler, Clutch and stop mechanism for presses, US 470797, granted Dec. 14, 1891.
- ↑ Samuel Trethewey, Clutch, US 495686, granted Apr. 18, 1893.
- ↑ Fred. R. Allen, Clutch, US 1025043, granted Apr. 30, 1912.
- ↑ John J. Zeitz, Friction-clutch, US 906181, granted Dec. 8, 1908.
- ↑ William Lautenschlager, Friction Clutch, US 1439314, granted Dec. 19, 1922.
- ↑ Fred. M. Carroll, Key adding device for tabulating machines, US 1848106, granted Mar. 8, 1932.
- ↑ Clifton Chisholm, Typesetting machine, US 1889914, granted Dec. 6, 1932.
- ↑ Arthur H, Adams, Selecting and typing means for printing telegraphs, US 2161840, issued Jun. 13, 1928.
- ↑ Frederick G. Creed, Clutch Mechanism, US 1659724, granted Feb. 21, 1928
- ↑ Alva G. Russell, Alfred Burkhardt, and Samuel E. Calhoun, Spring Clutch, US 2298970, granted Oct. 13, 1942.
- ↑ "क्लच पेटेंट".
- ↑ Analdo M. English, Friction-Clutch, US 255957, granted Apr. 4 1882.
- ↑ Charles C. Tillotson, Power-Transmission Clutch, US 850981, granted Apr. 23, 1907.
- ↑ Yu, Liang; Ma, Biao; Chen, Man; Li, Heyan; Ma, Chengnan; Liu, Jikai (2019-09-15). "कॉपर और पेपर आधारित घर्षण सामग्री के बीच घर्षण और पहनने की विशेषताओं की तुलना". Materials. 12 (18): 2988. Bibcode:2019Mate...12.2988Y. doi:10.3390/ma12182988. ISSN 1996-1944. PMC 6766303. PMID 31540186.
- ↑ "What is Lock-up Clutch Mechanism?". Your Online Mechanic. Retrieved 2014-07-17.
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