Şanzıman nedir ve neden var? Ne işe yarıyor? Arkasında ki fizik nedir? Yazımızda bunları değineceğim. Motordestek.com un özel olarak derlediği yazımıza hoş geldiniz.
Şanzıman Çeşitleri
Şanzıman çeşitleri ister manuel olsun, ister tam otomatik, ister çift kavramalı yani ne olursa olsun. Özünde yaptığı şey aynıdır. Sadece bunlar, çeşitlerini belirtiyor. Mekanizması biraz farklı ama yaptığı şey hep aynıdır. O da, motorun çalışabileceği devir aralığı ile, sizin gitmek istediğiniz hız aralığını eşleştirebilmesidir.
Bunu da, daha iyi anlamak için; Temel Fiziğine değineceğim, ardından ise dişli kutularına.
Dişliler ne yapar ne işe yarar? bunları anlamak gerekiyor öncelikle. Daha sonra da, bu dişlilerin temel yaptığı iş nedir?
Kamyondan, motosiklete kadar tutunda, hepsinde şanzıman kullanıyoruz. Şanzıman olmasaydı, sonuç ne olurdu?
Bu konuları anlamak için önce, Moment yada Tork denilen şey nedir? bunu anlamamız gerekiyor. Bunun da aslında tanımı, Döndürme Kuvveti; bir cisme uyguladığınız kuvvetin, döndürmeye olan etkisidir.
Fiziksel olarak formülü; uyguladığınız dik kuvvet * uyguladığınız kuvvet koludur.
( Moment (M)=Kuvvet (F) × Kol (d) ) formülü ile ifade edilir.
Peki bunlar ne anlama geliyor? – Şanzıman nedir
Basit bir örnek gerekirse; eliniz de bir İngiliz anahtarı var. Somunu açmaya çalışıyorsunuz. Çevirmeye çalışıyorsunuz bir süre, gücünüz yetmiyor. Rahat bir şekilde, somunu açmak için ne yaparsınız? Daha uzun bir İngiliz anahtarı kullanırsınız.
Yada somunu açmaya çalıştığınız, ingiliz anahtarına boru desteği ile kolu uzatarak, çevirmeye çalışırsınız. Bu şekilde de, anahtarı daha kolay bir şekilde çevirdiğinizi fark edersiniz.
Az önce, açamadığınız o somun, civata yada her neyse, artık aynı kuvveti uyguladığınız da kolaylıkla açılabilir. Moment yada tork, işte burada devreye giriyor. Formülde belirttiğimiz üzere, uyguladığınız kuvvet çarpı kuvvet kolu. Siz somunu açamadığınız için, daha uzun bir kol kullandınız. Gücünüz hala aynı ama kolu uzattığınız için, moment artmış oldu.
Örnek verecek olursak; iki katı kol taktıysanız iki katı moment üretmiş oldunuz. Bu tarz uygulamaları da, aslında hayatın her anında, köşesinde kolayca görebilirsiniz. En basiti, anahtarlarımızdır. Anahtarın kilidine giren kısmı ile sizin çevirmek için tuttuğunuz sapı arasında, boyut farkı vardır. Tuttuğunuz taraf daha büyüktür. Bu şekilde rahatlıkla açabilirsiniz kilidi.
Aynı şey tornavidalarda da vardır. Her zaman, vidaya giren kısmından ise sizin tuttuğunuz taraf daha büyüktür. Bu şekilde kuvvet kolunu arttırarak, rahatlıkla o vidayı çevirebilir döndürebilirsiniz.
Veya bir diğer standart örneği; kapı koludur. En uç noktasına güç uygularsanız, rahatlıkla döner. Lakin uç kısmına doğru kuvvet uygularsanız, kapı kolunu açamayacak hale gelirsiniz.
Kapı kolunun, şanzıman ile ne alakası var diyebilirsiniz. Ama konuya devam edildikçe aynı mantıkla ilerlediğini fark edeceksiniz. Ama bunun bide dezavantajı var. Evrende hiçbir avantaj, dezavantajsız gelmez. Bu kural fiziğin, dünyanın kanunudur.
Momenti Arttırmanın Dezavantajı Nedir?
Siz, bunu yaptığınız zaman yolu uzatmış olursunuz. Ne anlama geliyor? Az önce somun konusu değinmiştim. Yine somun üzerinden bahsedeyim.
Siz, bir birim uzunlukta ki ingiliz anahtarı ile 90° (derece) çevirdiniz somunu. Aynı şekilde, 2 katı uzunlukta ki ingiliz anahtarı ile çevirdiğinizi düşünün. İkisini de 90° çevirdiniz. Ama 2 katı uzun olanda ki, çevirdiğiniz mesafe kısa anahtardan 2 katı fazla olur. Yani, moment kolunu ne kadar uzatırsanız, o kadar fazla döndürmeniz gerekiyor.
Tabi bu moment kavramı, gündelik hayatta pek önemsiz gibi görünse de. Motor gibi bir şeye bağladığınız zaman, bunun önemi ortaya çıkacaktır.
Şanzıman nedir ve içindeki dişliler ne işe yaramaktadır?
Az önce değindiğim, momenti arttırıp azaltma işini, dişliler ile yapıyoruz. Motor gibi dönen elemanlar için.
Çok ilkel bir dişli seti düşünürseniz aslında; bu dişli az önce değindiğim konu gibi, bir moment kolu içeren, basit bir çubuktan oluşur aslında. Bunu dişli setinde düşünürsek; bir küçük dişli ve büyük dişlimiz olsun.
Küçük dişliyi motor gibi bir kaynak ile, döndürdüğünüzü varsayın. Küçük dişli doğal olarak büyük dişliyi çevirecek. Küçük olan dişliye şaft bağladınız, onunla dönüyor. Döndüğüne göre ise, şaftan gelen bir kuvvet var. Bu kuvvetten aynısı, diğer dişliye aktarılır.
Şimdi, diğer dişliye aynı kuvveti aktardınız lakin o dişli daha büyük. Yani, merkez noktasına göre, moment kolu biraz daha uzun. Artık büyük olan dişli de, çok daha büyük bir moment üretmiş oluyoruz.
Şanzıman Dağılması
Şanzıman dağılması dedikleri olayda şu oluyor, şanzımanın içinde dişlilerin birbirine bağlantı noktalarının zaman ile aşınarak kutu içerisinde dağılmasına şanzıman dağılması deniyor ancak bu ancak yüksek hızlarda vites küçültmeniz ve şanzımanın yağsız kalmasından kaynaklanıyor.
Ama bunun dezavantajı ne diye düşünecek olursanız?
Büyük dişliye baktığınız zaman, küçüğe göre daha yavaş döndüğünü görebilirsiniz. Bu oran da, yarı çapları ile doğru orantılıdır. Yani şu şekilde oluyor; bir birimlik küçük ve bir birimlik büyük dişli olmak üzere, 2 dişliniz var. Tork’u 2 katına çıkartırken, hızı yarıya düşürürsünüz.
Şanzımanın yada dişli kutusunun, yaptığı şey ise tam olarak budur. Daha fazla tork üretip. hızı azaltmaktır.
Yine bir örnekle değinecek olursak; asansör’ün 4 kişi taşımasını vede 2 saniyede bir kat çıkmasını istiyorsunuz. Ama biz farklı bir asansör istiyoruz. Bu asansör, o kadar hızlı inip çıkmasa da olur, daha fazla kişi taşımasını istiyorum diyorsanız.
2 dişli konusunda değindiğim gibi, bir küçük birde onun 2 katı büyüklüğünde bir dişliyi bağlayıp, asansör halatını da büyük dişliye bağlarsanız, bu asansör 8 kişi taşıyabilir. Ama 2 saniye yerine 4 saniyede bir kat çıkar.
Yani hızı yavaşladı ve yük kaldırma kapasitesi arttığı anlamına geliyor. Otomobilimizde de yaptığı şey tam olarak budur. Farklı dişlilerde, 1. vites 2. vitese geçişlerde bu dişlilerin oranı değişir. Bu da size ne avantaj sağlar? Eğer, yük gerektiren koşulda iseniz örneğin; arabanız 5 kişilik bagaja da eşyaları doldurdunuz.
Bir rampa çıkmanız gerekiyor. Ne yaparsınız? 1. 2. viteste çıkarsınız. Yüksek bir hızda çıkmazsınız, ama yinede o yokuşu çıkabilirsiniz. 4. 5. vites de, bu yokuşu çıkmaya motorun ürettiği tork yetmez. Doğal olarak da, bu tork’u arttırmanız gerekir. Bu da, daha büyük dişli oranı olan 1. vitese alırsınız. Burada, tekerleğe aktarılan tork artmış olur.
Asansör örneğinde değindiğimiz gibi, motor kaynak asansör ise sizin tekerleğiniz. O güç şanzımandan çıktıktan sonra, tekerleğe gidiyor. Arabanızı hareket ettiriyor. Bu etkiyi şöylede hissedersiniz; arabanız yada motosikletiniz 1. viteste kaldırıp, gaza bastığınız zaman, sizi arkaya yaslayacak bir güç uygular.
Hızlanmanız fazladır. Çünkü; tekerleğe aktardığınız tork fazladır. Ama, yüksek bir vitese geçtiğiniz zaman, bunu hissedemezsiniz. O kadar geriye yaslanmazsınız. Tekerleğe aktardığınız tork 1. vitese göre azaldığı için.
Ama bunu ne gibi bir getirisi var? – Şanzıman Nedir
Birinci viteste 150 kilometre hızla gidemezsiniz. 4. viteste ise gayet rahat gidebilirsiniz. Yani, hız ve hızlanma arasında ki dengeyi, şanzıman ile sağlıyoruz. Çoğu otomobilin dişli oranlarına baktığınız zaman, 1. vites yaklaşık 3,5-4 dişli oranına sahiptir.
Bu da ne anlama geliyor? – Şanzıman Nedir
Sizin otomobilinizin motoru, 200 Nm (Newton-Metre) tork’a sahip olabilir. Bu teknik verileri aslında hepimiz biliyoruz. Ama şanzımandan çıktıktan sonra, 1. viteste iken oranımız 4 olsun, 800 Nm’ye (200×4=800) formülü şeklinde bir değere ulaşır.
Fakat, otomobilimizde ki tek dişli burası değil. Birde Diferansiyel var. Diferansiyelin çalışma prensibinden ötürü de, orada da bir dişli oranı var. 3 civarı bir şey olur. Yani sizin, 200 Nm tork’unuz önce 1. viteste 800 Nm’ye çıktı. Diferansiyel oranı yüzünden, bir daha 3 ile çarpıldı ve 2400 yani, (800×3=2400) Nm tork olarak tekerleklere iletildi. 2. vitese attığınız da oran daha düşük olacak. Her vites atışınız da bu oran daha düşük olacak.
Şanzıman kullanımının bir nedeni daha var. Sadece tork yani, hızlanma için değil. Aynı zamanda da, hız aralığını da bu şekilde belirleyebiliyorsunuz. Hız ve hızlanma diye değinmiştik. Bunun arasında ki dengeyi kuruyorsunuz.
Günümüzde içten yanmalı motor, rölanti devri yaklaşık olarak, 1000 devire yakın oluyor. Daha düşük oluyor ama, hesap etmek açısından 1000 olarak belirteyim.
Eğer ki siz, arabanın tekerini motora bağlasaydınız. 1000 devirlede bu tekerlek dönseydi. Standart bir otomobil için yaklaşık, rölanti hızında 115 km/s hızla gidiyor olmanız gerekiyordur.
Arada bir dişli kutusu, herhangi bir iç dişli olmadığından dolayı, doğrudan bağladığınız da bu tekeri, çok hızlı gitmeniz gerekiyor. Halbuki, bizim böyle bir isteğimiz olmadığından ötürü, 1. vitesi atıp 20-30 kilometre hız ile gitmek istiyorum.
Bu yüzden tork’u katladığınız gibi, bu motorun çalışma aralığında, hızı da düşürmüş oluyorsunuz. Aynı son hıza ulaşmak için vites yükselttiğiniz gibi.
Siz bunları okur iken, aklınız da şöyle bir düşünce belirebilir örnek maksatıyla.
Benim araba 5 vites, 6yı 7yi taktırsam, bir şekilde yapsam, o dişli oranını küçültsem yada işte diferansiyel ile oynasam. Arabam 200 değil de, 300’e kadar çıkar o zaman. Diye düşünebilirsiniz.
Maalesef hayır. Son hız, arabanızın beygiri ile alakalıdır. Maksimum beygir gücünüz ne ise, sizin son hızınızı o belirtir.
Yani, 100 beygir bir arabanız var. Maksimum 200 km/s hıza çıkıyorsunuz. Siz, vites oranları ile ne kadar oynarsanız oynayın, o araba 200 km/s’i geçemez. Çünkü; şanzımanın beygire herhangi bir etkisi olmuyor. Şanzıman yada dişli oranları ne olursa olsun, aracın beygiri hep aynıdır.
Sadece tork ve yol arasında ki bağlantıyı kuruyorsunuz. Dişli oranlarını değiştirerek 0-100 oranlarını değiştirebilirsiniz. Daha hızlı yada daha yavaş bu hıza çıkabilirsiniz. Fakat son hızınızı değiştiremezsiniz.
