کاسه نمد چیست و چه وظایفی دارد؟
کاسه نمد، یا Radial shaft seal یکی از اجزای درزگیر یا عایق‌کار خودرو است که در شفت‌ها به کار می‌رود و وظیفه آب‌بندی آنها را برعهده دارد. وجه تسمیه آن را می‌توان به استفاده از نمد در گذشته برای درزگیری در اتصالات شفت‌ها، بلبرینگ‌ها و رولبورینگ‌ها مرتبط دانست. نمد در این اتصالات، مانع از نفوذ سیالاتی مانند آب یا روغن، به درون یا بیرون پوسته شفت یا قطعات مشابه می‌شد. بر همین اساس امروزه به این قطعه درزگیر کاسه نمد گفته می‌شود. از کاسه نمد برای درزبندی پوسته‌های حاوی سیالات مختلف نیز استفاده می‌شود. اما مورد استفاده عمده آن، در اتصالات قطعات دوار و چرخنده مانند شفت‌های‌دوار است. این قطعات برای حرکت راحت و چرخش به دور از اصطکاک نیاز به روغن‌کاری و روانکاری دارند. اما این روغن نباید به بخش‌های دیگر نفوذ کند، اینجا است که کاسه نمد کارایی خود را نشان داده و عایق‌بندی مورد نظر را انجام می‌دهد تا مانع از حرکت و فرار سیالی مانند روغن شود. بنابراین کاسه نمد در بخش‌های مختلفی از خودرو مانند پلوس، کمک فنر، شیر فرمان، سوپاپ و حتی پیستون به کار می‌رود و نقشی حیاتی را بازی می‌کند. در برخی تئوری‌ها کاسه نمد را Oil Seal می‌نامند. در این تئوری کاسه نمد به‌عنوان یکی از اجزای سیستم روانکاری یا روغن‌کاری خودرو شناخته می‌شود و وظایف دیگری نیز به آن محول می‌شود. این وظایف عبارتند از:
- پیشگیری از هدررفت روغن با ممانعت از نشت آن؛
- پیشگیری از ورود آلودگی و ذرات گرد و غبار به درون اجزای روغنی؛
- پیشگیری از نفوذ آب به درون اجزا و تداخل آب و روغن؛
- پیشگیری از تماس اجزای فلزی دوار و ایجاد اصطکاک بین آنها و کمک به روان کار کردن‌شان.
البته که این وظایف نیز خود در وظیفه اصلی و کلی کاسه نمد یعنی عایق‌بندی اجزای متحرک و پوسته‌های حاوی سیالات گنجانده می‌شود. این وظیفه اصلی را می‌توان در پوشش فضای خالی بین یاتاقان و شفت‌ها که روی هم در حال حرکت هستند، جهت عایق‌بندی خلاصه کرد.
ساختار و اجزای کاسه نمد
کاسه نمد به‌طور کلی و در نگاه اولیه شبیه به یک واشر ساده و کمی قطور است. اما همین قطعه ساده، از پیچیدگی‌های خاصی برخوردار است. احتمالا به‌دلیل همین پیچیدگی‌ها است که کاسه نمد با وجود سادگی قیمت بالایی دارد. البته باید به این نکته نیز اشاره کرد که کاسه نمد در ابعاد و جنس‌های مختلف تولید می‌شود که این تنوع مربوط به محل‌های مختلفی است که مورد استفاده قرار می‌یگرد. برای مثال کاسه نمد پلوس و کاسه نمد گیربکس، قطعا در یک اندازه نیستند و با توجه به حساسیت کارایی جنس متفاوتی دارند. اما به‌طور کلی کاسه نمد از سه بخش اصلی فنر، نمد، واشر تشکیل می‌شود. این اجزا هرکدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند و از جنس‌های مختلف ساخته می‌شوند. جنس اجزای کاسه نمد بستگی به کاربرد آنها دارد.
۱. فنر
این قطعه که معمولا فلزی است، در فاصله نمد و واشر قرار می‌گیرد. فنر جهت ایجاد خاصیت ارتجاعی در کاسه نمد به‌کار می‌رود تا کمک کند که این قطعه در محل موردنظر کاملا جا بیفتد و وظیفه درزگیری خود را به‌خوبی و بی‌نقص انجام دهد. به کمک فنر، کاسه نمد در جای خود محکم شده و در اثر فشار یا ضربه حرکت عرضی یا طولی نخواهد داشت. جنس فنر بستگی به محل کاربرد کاسه نمد دارد. برای مثال اگر از این قطعه برای آب‌بندی استفاده می‌شود و امکان تماس آن با آب وجود دارد، آن را از استیل ضدزنگ می‌سازند.
۲. واشر
این بخش که در لبه داخلی کاسه نمد قرار می‌یگرد، از جنس لاستیک مقاوم ساخته شده و به چسبندگی کامل قطعه بر دیواره شفت یا بلبرینگ کمک می‌کند و مانع از ایجاد اصطکاک می‌شود. وجود واشر باعث می‌شود که حتی ارتعاشات ریز قطعات در حال کار، مانع از نفوذ‌ناپذیری کاسه نمد نشود و این قطعه را در جای خود حفظ نماید.
۳. نمد
نمد با توجه به گرما، ضربه و فشاری که تحمل می‌کند از جنس‌های مختلفی مانند لاستیک فشرده، چرم، سیلیکون یا تفلون ساخته می‌شود. ساختار نمد دارای سه بخش اصلی مرز آب‌بند، لبه آب‌بند و لبه گردگیر است. لبه گردگیر نمد که معمولا شیاردار است، صورت راست‌گرد یا چپ‌گرد طراحی می‌شود و بسته به محل استفاده کاسه نمد یکی از آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عوامل مؤثر در انتخاب کاسه نمد
البته هستند کاسه نمد‌هایی که بدون فنر ساخته می‌شوند یا حتی کاملا یک تکه و به شکل واشری لاستیکی طراحی می‌شوند. هر یک از این کاسه نمد‌ها بسته به شرایطی که با آن مواجه هستند مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال کاسه نمدی که برای مثال کاسه نمد گریس معمولا بدون فنر و تنها از جنس لاستیک ساخته می‌شود. اما کاسه نمد روغن حتما باید از نوع فنر و واشردار باشد. در این شرایط چند نکته اصلی‌ترین شاخصه‌ها هستند که عبارتند از:
- فشار و اختلافات ایجاد شده در آن؛
- گرما و به‌طور کلی تغییرات دمایی؛
- سرعت حرکت و نیروی چرخشی قطعات مربوطه؛
- نحوه قرارگیری (عمودی یا افقی)؛
- نوع سیال مرتبط؛
- لنگی قطعات دوار.
به این ترتیب قانون کلی برای انتخاب کاسه نمد وجود ندارد. برای مثال ممکن است یک نوع کاسه نمد در پلوس یک خودرو کاملا کارآمد و مناسب به نظر برسد، اما در خودرویی دیگر کارایی چندانی نداشته باشد.
نکته دیگر در ساختار کاسه نمد، فرم لبه داخلی آن است. این فرم می‌تواند تأثیر مستقیم بر کارایی آن داشته باشد. برای مثال کاسه نمد با فرم لبه داخلی S شکل برای نشت‌گیری روغن به‌کار می‌رود و کاسه نمد با لبه داخلی V شکل برای ممانعت از نفوذ گریس مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انواع کاسه نمد خودرو
همان‌طور که گفته شد کاسه نمد در اجزای مختلف خودرو به‌خصوص اجزای هیدرولیکی که با نیروی چرخشی در حرکت هستند به‌کار می‌رود. همچنین کاسه نمد با توجه به کارایی و محل مورد استفاده ساختار و جنس متفاوتی دارد. برای مثال کاسه نمد پلوس و کاسه نمد گیربکس مشخصات مشابهی ندارند. در نهایت اینکه کاسه نمد این قطعات ممکن است در خودروهای مختلف، تفاوت‌هایی داشته باشند. اما برای کاسه نمد اجزای مختلف خودرو، با توجه به اینکه کدام‌یک از وظایف ممانعت از اصطکاک، عایق‌بدی، آب‌بندی یا روانکاری در آن اهمیت بیشتری داشته باشد، تعدادی شاخصه ثابت و غیرقابل تغییر دارند. بر همین اساس کاسه نمد‌های مهم و اصلی در خودرو به این شرح هستند:
۱. کاسه نمد پلوس
نیروی تولیدی توسط موتور پس از طی مسیر خود از کلاچ، گیربکس، میل گاردان به دیفرانسیل می‌رسد. در این مرحله قدرت از طریق دیفرانسیل به چرخ‌های متحرک خودرو منتقل می‌شود. انتقال‌دهنده اصلی نیروی محرکه به چرخ‌ها پلوس است که از یک سو به دیفرانسیل و از سوی دیگر به چرخ‌های متحرک خودرو متصل است. این قطعه در دو سمت دیفرانسیل و برای برقراری ارتباط با هر چرخ به‌صورت جداگانه تعبیه می‌شود و در بخش اتصال به چرخ‌ها فرمی متحرک و مفصل‌گونه دارد. این حالت خم‌شونده و متحرک برای جلوگیری از شکستگی پلوس هنگام دور زدن خودرو است. در این میان کاسه نمد پلوس قطعه‌ای پلاستیکی است که در محل اتصال پلوس و دیفرانسیل یا جعبه‌دنده قرار می‌گیرد. این قطعه از نشت روغن از جعبه‌دنده یا محفظه دیفرانسیل جلوگیری می‌کند. در برخی از خودروها، کاسه نمد پلوس کمک می‌کند تا پلوس با جعبه دنده در راستایی مناسب قرار بگیرد. همچنین کاسه نمد پلوس از ورود گرد و خاک به سر پلوس جلوگیری می‌کند. از آنجا که پلوس در قسمتی قرار دارد که احتمال نفوذ گرد و خاک به داخل آن بسیار زیاد است و این گرد و خاک در عملکرد صحیحش تأثیر بسزایی دارد. باید اضافه کرد که کاسه نمد پلوس از ایجاد سر و صدای اضافه این قطعه در هنگام دور زدن و چرخش چرخ‌ها نیز پیشگیری می‌کند.
۲. کاسه نمد گیربکس
در ساختمان گیربکس تعداد زیادی چرخ‌دنده روی هم سوار می‌شوند و بسته به فعالیت هریک، میزان قدرت و گشتاور انتقالی از موتور به چرخ‌ها مشخص می‌شود. هریک از چرخ دنده‌ها نشانگر یکی از دنده‌های روی دسته دنده (سرعت دنده) داخل کابین هستند. وجود این چرخ دنده‌ها در تمام انواع گیربکس ثابت است اما نوع و تعداد آنها تغییر می‌کند. این چرخ‌دنده‌ها عموما در یک پوسته بیرونی جای داده می‌شوند که ساختار جعبه دنده را تشکیل می‌دهد. علاوه بر چرخ‌دنده‌ها گیربکس معمولا با سه شفت خروجی، ورودی و میانی حرکت چرخشی را منتقل می‌کند. بنابراین در این قطعه حجم قابل توجهی روغن برای روانکاری حرکت شافت‌ها و چرخ‌دنده‌ها وجود دارد که به‌عنوان روغن گیربکس شناخته می‌شود. روغنی که معمولا درون یاتاقان‌ها و بیرینگ‌ها قرار دارد و به روانی حرکت شفت‌ها کمک می‌کند. کاسه نمد گیربکس از یاتاقان‌ها و روغن درون آنها در برابر نفوذ ذرات گرد و غبار محافظت می‌کنند. کاسه نمد گیربکس معمولا در شفت خروجی و ورودی از نوع فنری و فلزی به‌کار می‌رود تا از نشت روغن به سیستم موتور یا دیفرانسیل جلوگیری کند همچنین حجم روغن درون پوسته را برای غوطه‌ور ماندن چرخ‌دنده‌ها در روغن حفظ کند.
۳. کاسه نمد میل سوپاپ
باز و بسته شدن سوپاپ‌های موتور توسط میل بادامک‌ها انجام می‌شود. زمان‌بندی باز و بسته شدن سوپاپ‌ها نیز برعهده میل بادامک است. تنظیم این زمان‌بندی با اتصالی که توسط تسمه‌تایم بین میل بادامک و میل لنگ برقرار شده است صورت می‌گیرد. روغن‌کاری این قطعه در روند کار آن اهمیت بالایی دارد. به این ترتیب کاسه نمد میل سوپاپ یا میل بادامک نقش مهمی در عملکرد آن بازی می‌کند. این کاسه نمد که در بخش ابتدایی میل سوپاپ و محل اتصال یاتاقان میل بادامک با بادامک‌ها و تسمه تایم به‌کار می‌رود و از نشت روغن به سرسیلندر و تسمه تایم پیشگیری می‌کند. کاسه نمد میل سوپاپ را از جنسی مقاوم به گرما و فشار می‌سازند.
۴. کاسه نمد میل‌لنگ
میل لنگ که یکی از اصلی‌ترین قطعات موتور خودرو است حرکت خطی پیستون را تبدیل به حرکت چرخشی می‌کند. میل لنگ توسط یاتاقان بر بلوک سیلندر سوار می‌شود. این قطعه که نیروی لازم برای چرخش دینام، پمپ هیدرولیک فرمان، پمپ روغن، کمپرسور کولر و واتر پمپ را تأمین می‌کند در دو سر خود نیاز به کاسه نمد دارد. در واقع در صورت تأمین نشدن روغن موردنیاز یاتاقان‌ها یا بیرینگ‌های میل لنگ، این قطعه خشک کار می‌کند و دچار آسیب خواهد شد. اما نفوذ روغن موردنیاز آن به قطعات در ارتباطش نیز دردسرهایی را برای تسمه تایم، موتور و سیستم کلاچ به همراه دارد. بنابراین کیفیت کاسه نمد میل‌لنگ نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. میل‌لنگ در دو بخش از کاسه نمد کمک می‌گیرد.
- پشت پولی (کاسه نمد جلوی موتور)؛
- پشت فلایویل (کاسه نمد پشت موتور).
کاسه نمد میل‌لنگ از نوع فنردار و با جنسی مقاوم به گرما و فشار ساخته می‌شود. البته معمولا کاسه نمد جلو که پشت پولی میل‌لنگ می‌نشیند و از نفوذ روغن روی تسمه تایم پیشگیری می‌کند به‌دلیل درگیری بیشتر یاتاقان این بخش با استهلاک بیشتری مواجه می‌گردد. کاسه نمد پشت فلایویل نیز از نفوذ روغن به شفت خروجی گیربکس و سیستم کلاچ خودداری می‌کند.
علائم و عوامل خرابی کاسه نمد
کاسه نمد یکی از اجزای خودرو است که باید در سرویس‌های دوره‌ای مورد بررسی قرار گیرد. از آنجایی که عوارض خرابی کاسه نمد می‌تواند بزرگ و پردردسر باشد باید نسبت به علائم خرابی این قطعه دقت ویژه‌ای داشت. برخی از این علائم عبارتند از:
- پر سر و صدا کار کردن دیفرانسیل؛
- کمبود روغن دیفرانسیل؛
- نشت روغن از شفت بین چرخ‌دنده‌های دیفرانسیل؛
- روغن‌ریزی موتور؛
- نشستن گرد و خاک اطراف کاسه نمد پلوس؛
- مسدود شدن سوپاپ‌های هوای گیربکس.
به‌طور کلی کاسه نمد‌ها عمر مفید مشخصی دارند و پس از طی این زمان باید تعویض شوند. اما برخی عوامل نیز می‌تواند باعث مستهلک شدن و از هم گسیختگی زودرس آنها شود که عبارتند از:
- کاهش سطح روغن موتور، دیفرانسیل یا گیربکس؛
- بی کیفیت بودن روغن؛
- بی کیفیت بودن کاسه نمد؛
- عدم نصب صحیح کاسه نمد.
هریک از این عوامل می‌تواند منجر به از بین رفتن لایه لاستیکی یا واشر کاسه نمد و به‌دنبال آن خرابی کل قطعه گردد. باید دقت داشت که خرابی کاسه نمد می‌تواند منجر به آسیب جدی به دیفرانسیل، سرسیلندر، سوپاپ‌ها و گیربکس شود. بنابراین نسبت به سلامت آن توجه لازم را به خرج داد.
در آخر
در این مطلب با کاسه نمد و کاربردهای آن در خودرو آشنا شدیم. امیدواریم پاسخ سؤالاتتان را دریافت کرده باشید. اگر هنوز سؤال یا ابهامی درباره کاسه نمد دارید، حتما آن را در بخش دیدگاه‌ها با ما به اشتراک بگذارید. کارشناسان کارنامه آماده پاسخگویی به سؤالات شما هستند.
دیدگاه خود را بنویسید