බැලන්ස් ශාෆ්ට්
බැලන්ස් ශාෆ්ට්
මොකක්ද මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් කියන්නේ? අද කියන්න යන්නේ එන්ජිමක භාවිතා කරන මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් එක ගැන.
පිස්ටන් එන්ජින් සැලසුම් වල නෛසර්ගිකව සමබර නොවීම නිසා ඇතිවෙන දෙදරීමට විරැද්ධව ක්රියාකරන විකේන්ද්රික බරු(eccentric wight)සහිත ශාෆ්ට් ඒකට කියනවා බැලන්ස් ශාෆ්ට් කියලා.
මේ බැලස් ශාෆ්ට් එකේ ඉතිහාසය ගැන බැලුවොත් 1904 දී බ්රිතාන්ය ඉංජිනේරුවෙක් වන ෆෙඩ්රික් ඩබ්ලිව් ලැන්චෙස්ටර්(engineer Frederick W. Lanchester) විසින් තමයි මුලින්ම මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් සොයාගැනීම කරලා ඒ සඳහා පේටන්ට් බලපත්රය අරගෙන තියෙන්නේ.
ඊට පස්සේ මිට්ෂූබිසී මෝටර් රථ සමාගම මගින් 1975 දී මේ බැලනස් ශාෆ්ට් එක සංවර්ධනය කරලා " සයිලන්ට් ශාෆ්ට් " ලෙස නම් කරලා මිට්සුබිෂී ඇස්ට්රෝන්(4G5)එන්ජින් සඳහා භාවිතා කරලා තියෙනවා.පසුව මිට්සුබිෂී සාමාගම විසින් ඒ සඳහා ඔවුන්ගේ ලියාපදිංච් පේන්ටඩ් බලත්රය සහිතව ෆියට්,සාබ් සහ පෝර්ෂ් සඳහා ලබාදීලා තියෙනවා.
සාබ් මෝටර් රථ සමාගම විසින් මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් එක වැඩි දියුණු කරලා Saab 9000 මෝටර් රථයේ B234 එන්ජිම සඳහා 1995 දී භාවිතා කරලා තියෙනවා.
ඊට අමතරව 1990 මැද භාගයේ ඉඳලා ටොයෝටා මෝටර් රථ සමාග විසින් ඔවුන්ගේ 3RZ-FE එන්ජින් සඳහා මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් භාවිතා කිරීම ආරම්භ කරලා තියෙනවා.
මේ බැලසන්ර් ශාෆ්ට් කියන එක සිලින්ඩර් හතරේ ඉන්ලයින් එන්ජින් වලට තමයි වැඩියෙන්ම භාවිතා කරන්නේ.හේතුව තමයි මේ වර්ගයේ එන්ජින් නිර්මාණ විෂමතාවය හේතුවෙන් ඇතිවෙන වයිබ්රේෂන් එක.ක්රෑන්ශාෆ්ට් එක,එක වටයක් කරකැවීමේ දී වයිබ්රේෂන් වර්ග දෙකක් ඇති වෙනවා.එකකට කියනවා ප්රයිමරි වයිබ්රේෂන් එක කියලා.ඒ කියන්නේ පිස්ටස් ඉහල පහල යනකොට ක්රෑන් එක කරකැවීම නිසා ඇතිවෙන වයිබ්රේෂන් එක.අනිත් වයිබ්රේෂන් එකට කියවා සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක කියලා.මේ සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක ක්රෑනක්ශාෆ්ට් එකේ අසමමිතකය කැරකීම සහ ඉග්නිෂන් ෆයරිං ඕඩර් එක නිසා ඇතිවෙනවා.
එත් සිලින්ඩර් හතරේ ප්ලැට් එන්ජින්(boxer, horizontally-opposed engine)වල මේ කියන වයිබ්රේෂන් එක නැහැ.මේ එන්ජින් තිරස් අතට නිර්මාණය කරලා තියෙන නිසා එන්ජින් නිර්මාණයෙන් ස්වභාවිකවම බැලන්ස් වෙලා තියෙනවා.ඒ නිසා මේ එන්ජින් වලට අමතර වියදම් සහිත බැලන්ස් ශාෆ්ට් අවශ්ය වෙන්නේ නැහැ.ඒ වගේම අමතර ඝර්ෂණ හානියකුත් නැහැ.ඒක තමයි මේ එන්ජින් වල තියෙන වාසිය.සුබරැ මෝටර් රථ සඳහා මේ වර්ගයේ ප්ලැට් එන්ජින් භාවිතා කරනවා.
ඒත් විශාල එන්ජින් වල සහ " V " එන්ජින් වල දිග පිස්ටන් පහරවල් තියෙන නිසා සහ පිස්ටන් විශාල නිසා බර වැඩි වීම නිසා,විවිධ ඇක්ස්ලරේෂන් තතවයන් වලදී එන්ජින් වයිබ්රේෂන් එක තවත් වැඩි වෙනවා.
මේ සඳහා එන්ජින් වල භාවිතා කරලා තියෙන උපක්රමය තමයි බැලන්ස් ශාෆ්ට්.සාමාන්යයෙන් මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකේ එක සමාන විකේන්ද්රික බරැ(eccentric weigh)වලින් සමන්විත වෙලා තියෙනවා.එතකොට කොහොමද මේ එනජින් වයිබ්රේෂන් එක මේ කියන බැලන්ස ශාෆ් එකෙන් නැති කරන්නේ.
කලින් කිව්වා ක්රෑන්ශාෆ්ට් එක වටයක් කරකැවෙනකොට වයිබ්රේෂන් වර්ග දෙකක් ඇතිවෙනවා කියලා.එන්ජිමේ පිස්ටන් ඉහල පහල යාම නිසා ඇති වෙන වයිබ්රේෂන් ප්රයිමරි වයිබ්රේෂන් එක ක්රෑන් ශාෆ්ට් එකේ නිර්මාණය නිසා සහ ෆයරිං ඕඩර් එකට අනුව පිස්ටන් ක්රියාකිරීම නිසා බැලන්ස් වෙලා යනවා.
ඒත් මේ සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක තවදුරටත් බැලන්ස් වෙන්නේ නැහැ.මේ සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක ක්රෑන් එක වටයක් කරකැවෙනකොට දෙපාරක් ඇතිවෙනවා.කොහොමද එහම වෙන්නේ?
ක්රෑන්ක් ශාෆ්ට් එක TDC වල ඉඳලා අංශක 90 මැද හරියේ(mid stroke)දී ක්රෑන්ක්ශාෆ්ට් එකේ මධ්ය ලක්ෂය එහි නියම මධ්ය ලක්ෂයට වඩා ටිකක් පහල වෙන්න තමයි පිහිටන්නේ.ඒ කියන්නේ කොන් රොඩ් එකේ ඇල කෝණය(tilt angle)එක නිසා ක්රෑන්ශාෆ්ට් එක TDC වලට අංශක 90 කට පස්සේ සහ TDC වලට අංශක 90 කට කලින් ඒ කියන්නේ ක්රෑන්කශාෆ්ට එකේ අංශක 360 න් අංශක 90 සහ 270 අතර දී පහරේ දිග ටිකක් වැඩි වීම නිසා පිස්ටන් එක ගමන් කරන දුර වැඩිවෙනවා.මේක ටිකක් සරලව කිව්වොත් ක්රෑන් එක TDC වලට අංශක 90 කට කලින් සහ TDC වලට අංශක 90 කට පස්සේ අතර කාලය තුලදී පිස්ටන් එක පහර තුල වැඩි දුරක් ගමන් කරනවා.BDC වලට අංශක 90 කට කලින් සහ BDC වලට අංශක 90 කට පස්සේ කොන්රොඩ් ඇ කෝණය නිසා පිස්ටන් පහර තුල අඩු දුරක් ගමන් කරනනවා.ඒ අනුව එන්ජින් වේගය වැඩි වෙනකොට මේ අසමතලිතාවය නිසා ක්රෑන් එක එක වටයකදී දෙපාරක් වයිබ්රේෂන් ඇති කරනවා.(ක්රෑන් එක TDC වලට පස්සේ අංශක 90 ක දී සහ TDC වලට කලින් අංශක 270 කියන තැන්වලදී)මෙන්න මේ සෙකන්ඩ්රි වයබ්රේෂන් එක නැති කරන්න තමයි බැලන්ස් ශාෆ්ට් භාවිතා කරන්නේ.මෙහි දී ෆයරිං ඔඩර් එකට අනුව පිස්ටන් උඩට ගමන් කරනකොට බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකේ විකේන්ද්රික බරැ යට පැත්තටත් පිස්ටන් පහලට ගමන් කරනකොට බැලන්ස් ශාෆ්ට් බරැ ඉහල දෙටත් පහිටීම නිසා ක්රෑන්ශාෆ් එකෙන් ඇතිවෙන සෙකනඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක නැතිවෙලා යනවා.
එතකොට ඇයි මේ බැලනස් ශාෆ්ට් දෙකක් භාවිතා කරන්නේ.එක බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකක් විතරක් තිබුණොත් සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක නැතිවෙලා ගියත් බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකේ විකේන්ද්රික බරැ අංශක 90 සහ 270 යන අවස්ථාවලදී තවත් වයිබ්රේෂන් එකක් එනජිමේ දෙපැත්තට ඇති කරනවා.මෙන්න මේ දෙපැත්තට ඇති කරන වයිබ්රේෂන් එක නැති කරන්න තමයි බැලනස් ශාෆ්ට් දෙකක් භාවිතා කරන්නේ.ඒ නිසා මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් 2:1 ටයිමිං අනුපාතයට ක්රෑන්ක් ශාෆ්ට් එකට ගියර් ක්රමයට හරි එහෙම නැත්නම් ගියර් ස්පොක්ට් සහ චේන් මගින් සම්බන්ධ කරලා තියෙනවා.ඒ නිසා මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් අලුත්වැඩියාවන් හෝ මාරැ කිරීම සඳහා ගලවා ඉවත් කිරීමේ දී එහි ඇති ටයිමිං මාර්ක් පිලිබඳ විශේෂයෙන් සැලකිලිමත් වෙන්න ඕනි.
(චන්ද්රසිරි ජයවික්රම විසිනි)
07/02/2017
බැලන්ස් ශාෆ්ට්
මොකක්ද මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් කියන්නේ? අද කියන්න යන්නේ එන්ජිමක භාවිතා කරන මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් එක ගැන.
පිස්ටන් එන්ජින් සැලසුම් වල නෛසර්ගිකව සමබර නොවීම නිසා ඇතිවෙන දෙදරීමට විරැද්ධව ක්රියාකරන විකේන්ද්රික බරු(eccentric wight)සහිත ශාෆ්ට් ඒකට කියනවා බැලන්ස් ශාෆ්ට් කියලා.
මේ බැලස් ශාෆ්ට් එකේ ඉතිහාසය ගැන බැලුවොත් 1904 දී බ්රිතාන්ය ඉංජිනේරුවෙක් වන ෆෙඩ්රික් ඩබ්ලිව් ලැන්චෙස්ටර්(engineer Frederick W. Lanchester) විසින් තමයි මුලින්ම මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් සොයාගැනීම කරලා ඒ සඳහා පේටන්ට් බලපත්රය අරගෙන තියෙන්නේ.
ඊට පස්සේ මිට්ෂූබිසී මෝටර් රථ සමාගම මගින් 1975 දී මේ බැලනස් ශාෆ්ට් එක සංවර්ධනය කරලා " සයිලන්ට් ශාෆ්ට් " ලෙස නම් කරලා මිට්සුබිෂී ඇස්ට්රෝන්(4G5)එන්ජින් සඳහා භාවිතා කරලා තියෙනවා.පසුව මිට්සුබිෂී සාමාගම විසින් ඒ සඳහා ඔවුන්ගේ ලියාපදිංච් පේන්ටඩ් බලත්රය සහිතව ෆියට්,සාබ් සහ පෝර්ෂ් සඳහා ලබාදීලා තියෙනවා.
සාබ් මෝටර් රථ සමාගම විසින් මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් එක වැඩි දියුණු කරලා Saab 9000 මෝටර් රථයේ B234 එන්ජිම සඳහා 1995 දී භාවිතා කරලා තියෙනවා.
ඊට අමතරව 1990 මැද භාගයේ ඉඳලා ටොයෝටා මෝටර් රථ සමාග විසින් ඔවුන්ගේ 3RZ-FE එන්ජින් සඳහා මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් භාවිතා කිරීම ආරම්භ කරලා තියෙනවා.
මේ බැලසන්ර් ශාෆ්ට් කියන එක සිලින්ඩර් හතරේ ඉන්ලයින් එන්ජින් වලට තමයි වැඩියෙන්ම භාවිතා කරන්නේ.හේතුව තමයි මේ වර්ගයේ එන්ජින් නිර්මාණ විෂමතාවය හේතුවෙන් ඇතිවෙන වයිබ්රේෂන් එක.ක්රෑන්ශාෆ්ට් එක,එක වටයක් කරකැවීමේ දී වයිබ්රේෂන් වර්ග දෙකක් ඇති වෙනවා.එකකට කියනවා ප්රයිමරි වයිබ්රේෂන් එක කියලා.ඒ කියන්නේ පිස්ටස් ඉහල පහල යනකොට ක්රෑන් එක කරකැවීම නිසා ඇතිවෙන වයිබ්රේෂන් එක.අනිත් වයිබ්රේෂන් එකට කියවා සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක කියලා.මේ සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක ක්රෑනක්ශාෆ්ට් එකේ අසමමිතකය කැරකීම සහ ඉග්නිෂන් ෆයරිං ඕඩර් එක නිසා ඇතිවෙනවා.
එත් සිලින්ඩර් හතරේ ප්ලැට් එන්ජින්(boxer, horizontally-opposed engine)වල මේ කියන වයිබ්රේෂන් එක නැහැ.මේ එන්ජින් තිරස් අතට නිර්මාණය කරලා තියෙන නිසා එන්ජින් නිර්මාණයෙන් ස්වභාවිකවම බැලන්ස් වෙලා තියෙනවා.ඒ නිසා මේ එන්ජින් වලට අමතර වියදම් සහිත බැලන්ස් ශාෆ්ට් අවශ්ය වෙන්නේ නැහැ.ඒ වගේම අමතර ඝර්ෂණ හානියකුත් නැහැ.ඒක තමයි මේ එන්ජින් වල තියෙන වාසිය.සුබරැ මෝටර් රථ සඳහා මේ වර්ගයේ ප්ලැට් එන්ජින් භාවිතා කරනවා.
ඒත් විශාල එන්ජින් වල සහ " V " එන්ජින් වල දිග පිස්ටන් පහරවල් තියෙන නිසා සහ පිස්ටන් විශාල නිසා බර වැඩි වීම නිසා,විවිධ ඇක්ස්ලරේෂන් තතවයන් වලදී එන්ජින් වයිබ්රේෂන් එක තවත් වැඩි වෙනවා.
මේ සඳහා එන්ජින් වල භාවිතා කරලා තියෙන උපක්රමය තමයි බැලන්ස් ශාෆ්ට්.සාමාන්යයෙන් මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකේ එක සමාන විකේන්ද්රික බරැ(eccentric weigh)වලින් සමන්විත වෙලා තියෙනවා.එතකොට කොහොමද මේ එනජින් වයිබ්රේෂන් එක මේ කියන බැලන්ස ශාෆ් එකෙන් නැති කරන්නේ.
කලින් කිව්වා ක්රෑන්ශාෆ්ට් එක වටයක් කරකැවෙනකොට වයිබ්රේෂන් වර්ග දෙකක් ඇතිවෙනවා කියලා.එන්ජිමේ පිස්ටන් ඉහල පහල යාම නිසා ඇති වෙන වයිබ්රේෂන් ප්රයිමරි වයිබ්රේෂන් එක ක්රෑන් ශාෆ්ට් එකේ නිර්මාණය නිසා සහ ෆයරිං ඕඩර් එකට අනුව පිස්ටන් ක්රියාකිරීම නිසා බැලන්ස් වෙලා යනවා.
ඒත් මේ සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක තවදුරටත් බැලන්ස් වෙන්නේ නැහැ.මේ සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක ක්රෑන් එක වටයක් කරකැවෙනකොට දෙපාරක් ඇතිවෙනවා.කොහොමද එහම වෙන්නේ?
ක්රෑන්ක් ශාෆ්ට් එක TDC වල ඉඳලා අංශක 90 මැද හරියේ(mid stroke)දී ක්රෑන්ක්ශාෆ්ට් එකේ මධ්ය ලක්ෂය එහි නියම මධ්ය ලක්ෂයට වඩා ටිකක් පහල වෙන්න තමයි පිහිටන්නේ.ඒ කියන්නේ කොන් රොඩ් එකේ ඇල කෝණය(tilt angle)එක නිසා ක්රෑන්ශාෆ්ට් එක TDC වලට අංශක 90 කට පස්සේ සහ TDC වලට අංශක 90 කට කලින් ඒ කියන්නේ ක්රෑන්කශාෆ්ට එකේ අංශක 360 න් අංශක 90 සහ 270 අතර දී පහරේ දිග ටිකක් වැඩි වීම නිසා පිස්ටන් එක ගමන් කරන දුර වැඩිවෙනවා.මේක ටිකක් සරලව කිව්වොත් ක්රෑන් එක TDC වලට අංශක 90 කට කලින් සහ TDC වලට අංශක 90 කට පස්සේ අතර කාලය තුලදී පිස්ටන් එක පහර තුල වැඩි දුරක් ගමන් කරනවා.BDC වලට අංශක 90 කට කලින් සහ BDC වලට අංශක 90 කට පස්සේ කොන්රොඩ් ඇ කෝණය නිසා පිස්ටන් පහර තුල අඩු දුරක් ගමන් කරනනවා.ඒ අනුව එන්ජින් වේගය වැඩි වෙනකොට මේ අසමතලිතාවය නිසා ක්රෑන් එක එක වටයකදී දෙපාරක් වයිබ්රේෂන් ඇති කරනවා.(ක්රෑන් එක TDC වලට පස්සේ අංශක 90 ක දී සහ TDC වලට කලින් අංශක 270 කියන තැන්වලදී)මෙන්න මේ සෙකන්ඩ්රි වයබ්රේෂන් එක නැති කරන්න තමයි බැලන්ස් ශාෆ්ට් භාවිතා කරන්නේ.මෙහි දී ෆයරිං ඔඩර් එකට අනුව පිස්ටන් උඩට ගමන් කරනකොට බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකේ විකේන්ද්රික බරැ යට පැත්තටත් පිස්ටන් පහලට ගමන් කරනකොට බැලන්ස් ශාෆ්ට් බරැ ඉහල දෙටත් පහිටීම නිසා ක්රෑන්ශාෆ් එකෙන් ඇතිවෙන සෙකනඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක නැතිවෙලා යනවා.
එතකොට ඇයි මේ බැලනස් ශාෆ්ට් දෙකක් භාවිතා කරන්නේ.එක බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකක් විතරක් තිබුණොත් සෙකන්ඩ්රි වයිබ්රේෂන් එක නැතිවෙලා ගියත් බැලන්ස් ශාෆ්ට් එකේ විකේන්ද්රික බරැ අංශක 90 සහ 270 යන අවස්ථාවලදී තවත් වයිබ්රේෂන් එකක් එනජිමේ දෙපැත්තට ඇති කරනවා.මෙන්න මේ දෙපැත්තට ඇති කරන වයිබ්රේෂන් එක නැති කරන්න තමයි බැලනස් ශාෆ්ට් දෙකක් භාවිතා කරන්නේ.ඒ නිසා මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් 2:1 ටයිමිං අනුපාතයට ක්රෑන්ක් ශාෆ්ට් එකට ගියර් ක්රමයට හරි එහෙම නැත්නම් ගියර් ස්පොක්ට් සහ චේන් මගින් සම්බන්ධ කරලා තියෙනවා.ඒ නිසා මේ බැලන්ස් ශාෆ්ට් අලුත්වැඩියාවන් හෝ මාරැ කිරීම සඳහා ගලවා ඉවත් කිරීමේ දී එහි ඇති ටයිමිං මාර්ක් පිලිබඳ විශේෂයෙන් සැලකිලිමත් වෙන්න ඕනි.
(චන්ද්රසිරි ජයවික්රම විසිනි)
07/02/2017
