Friction Clutches MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Friction Clutches - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सिद्धांत:

दोनों तरफ प्रभावी और एकसमान घिसाव मानते हुए एकल प्लेट क्लच के लिए, प्रेषित टॉर्क है:

\( T = 2 \times \mu \times W \times \frac{R_o + R_i}{2} \)

दिया गया है:

\( W = 1000~N \), \( R_i = 0.10~m \), \( R_o = 0.15~m \), \( \mu = 0.5 \)

गणना:

\( T = 2 \times 0.5 \times 1000 \times \frac{0.15 + 0.10}{2} = 1000 \times 0.125 = 125~\text{N·m} \)

अवधारणा:

एक नए क्लच के मामले में, दाब की तीव्रता लगभग एकसमान होती है, लेकिन पुराने क्लच में, एकसमान घिसाव सिद्धांत अधिक सन्निकट होता है।

एकसमान दाब मानते हुए:

जब घर्षण अस्तर नया होता है, तो एकसमान दाब सिद्धांत लागू होता है। इसलिए,

p = स्थिरांक

घिसाव ∝ pr

घिसाव ∝ r

बाहरी त्रिज्या पर घिसाव अधिक होगा।

जब घर्षण अस्तर नया होता है, तो घिसाव त्रिज्या के समानुपाती होता है।

जब दाब घर्षण फलक के पूरे क्षेत्र पर समान रूप से वितरित होता है: (r1 और r2 = घर्षण फलकों की बाहरी और आंतरिक त्रिज्याएँ)

\(P = \frac{W}{{\pi [r_1^2 - r_2^2]}}\)

क्लच द्वारा प्रेषित बल आघूर्ण:

T = μ W R

\({R_m} = \frac{2}{3}\left[ {\frac{{R_1^3 - R_2^3}}{{R_1^2 - R_1^2}}} \right]\)

एकसमान दाब सिद्धांत केवल तभी लागू होता है जब घर्षण अस्तर नया हो। जब अस्तर सेवा में लगाया जाता है, तो घिसाव होता है।

एकसमान अक्षीय घिसाव मानते हुए:

मशीन के उन पुर्जों को डिजाइन करने में मूल सिद्धांत जो फिसलने वाले घर्षण के कारण घिसाव के अधीन हैं, यह है कि सामान्य घिसाव घर्षण के कार्य के समानुपाती होता है। घर्षण का कार्य सामान्य दाब (p) और फिसलने के वेग (V) के गुणनफल के समानुपाती होता है। इसलिए,

सामान्य घिसाव ∝ घर्षण का कार्य ∝ p.V

p.V = K (एक स्थिरांक) या p = K/V

यह ध्यान दिया जा सकता है कि जब घर्षण सतह नई होती है, तो पूरे संपर्क सतह पर एक समान दाब वितरण होता है। यह दाब सबसे तेज़ी से वहाँ घटेगा जहाँ फिसलने का वेग अधिकतम होगा और यह घर्षण सतहों के बीच के दाब को कम कर देगा।

यह माना जाता है कि घिसाव घर्षण डिस्क के पूरे सतह क्षेत्र पर समान रूप से वितरित होता है।

घिसाव ∝ pr = स्थिरांक

मान लीजिए कि क्लच के अक्ष से r दूरी पर p सामान्य दाब की तीव्रता है। चूँकि दाब की तीव्रता दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है, इसलिए

p.r = C ⇒ p = C/r

एकसमान घिसाव सिद्धांत में दाब वितरण त्रिज्या के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

\(C = \frac{W}{{2\pi [r_1 - r_2]}}\)

T = μ W R

\({R_m} = \frac{{{R_1} + {R_2}}}{2}\)

व्याख्या:

अपकेंद्री क्लच

• एक अपकेंद्री क्लच एक प्रकार का स्वचालित क्लच है जो क्लच तंत्र को जोड़ने के लिए अपकेंद्री बल का उपयोग करता है।
• यह आमतौर पर छोटे इंजन से चलने वाले उपकरणों जैसे गो-कार्ट, मोपेड और छोटी मोटरसाइकिलों में उपयोग किया जाता है।
• इंजन की गति बढ़ने पर क्लच अधिक मजबूती से जुड़ जाता है, जिससे शक्ति का एक सहज और स्वचालित हस्तांतरण होता है।
• एक अपकेंद्री क्लच में, क्लच शूज़ इंजन शाफ्ट से जुड़े होते हैं और रेडियल रूप से गति करने के लिए स्वतंत्र होते हैं।
• जैसे ही इंजन की गति बढ़ती है, क्लच शूज़ पर कार्य करने वाला अपकेंद्री बल भी बढ़ता है।
• जब अपकेंद्री बल शूज़ को अंदर की ओर पकड़े हुए स्प्रिंग बल को पार करने के लिए पर्याप्त होता है, तो शूज़ बाहर की ओर बढ़ते हैं और क्लच ड्रम की आंतरिक सतह के साथ संपर्क करते हैं।
• यह संपर्क इंजन की शक्ति को आउटपुट शाफ्ट तक पहुँचाता है, जिससे क्लच जुड़ जाता है।
• जैसे ही इंजन की गति बढ़ती है, क्लच शूज़ पर कार्य करने वाला अपकेंद्री बल भी बढ़ता है।
• यह बढ़ा हुआ अपकेंद्री बल क्लच शूज़ को बाहर की ओर बढ़ने और क्लच ड्रम की आंतरिक सतह के साथ संपर्क करने का कारण बनता है।
• इस अपकेंद्री बल के कारण क्लच शूज़ और ड्रम के बीच संपर्क बल बढ़ जाता है, जिससे क्लच जुड़ जाता है।
• यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक इंजन की गति बढ़ती है, जिससे क्लच का एक मजबूत और सुरक्षित जुड़ाव सुनिश्चित होता है।

लाभ:

• इंजन की गति के आधार पर स्वचालित जुड़ाव और वियोजन, एक सहज और निर्बाध संचालन प्रदान करता है।
• कम घटकों के साथ सरल डिज़ाइन, इसे बनाए रखना और मरम्मत करना आसान बनाता है।
• एक क्रमिक जुड़ाव प्रदान करता है, इंजन के रुकने की संभावना को कम करता है।

हानि:

• सीमित बलाघूर्ण क्षमता, इसे उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त बनाती है।
• मैनुअल क्लच की तुलना में जुड़ाव कम सटीक हो सकता है, जिससे संभावित फिसलन हो सकती है।

अनुप्रयोग:

• अपकेंद्री क्लच आमतौर पर छोटे, कम-शक्ति अनुप्रयोगों जैसे गो-कार्ट, लॉनमूवर, चेनसॉ और छोटी मोटरसाइकिलों में उपयोग किए जाते हैं।
• इनका उपयोग विभिन्न औद्योगिक मशीनों में भी किया जाता है जहाँ स्वचालित जुड़ाव और वियोजन फायदेमंद होते हैं।

व्याख्या:

अपकेंद्री क्लच:

• एक अपकेंद्री क्लच एक स्वचालित क्लच है जो इंजन को ड्राइवट्रेन से जोड़ने और डिस्कनेक्ट करने के लिए अपकेंद्री बल का उपयोग करता है। यह आमतौर पर छोटे इंजनों, स्कूटरों, गो-कार्ट और अन्य हल्के मशीनरी में उपयोग किया जाता है। जब इंजन की चाल एक निश्चित सीमा तक पहुँच जाती है, तो क्लच जुड़ जाता है, और इंजन के धीमा होने पर डिस्कनेक्ट हो जाता है।

कार्य सिद्धांत:

• अपकेंद्री क्लच में क्लच ड्रम से जुड़े जूते या घर्षण पैड का एक सेट होता है। ये जूते स्प्रिंग्स द्वारा रखे जाते हैं और रेडियल रूप से घूमने के लिए स्वतंत्र होते हैं। जैसे ही इंजन की चाल बढ़ती है, जूतों पर कार्य करने वाला अपकेंद्री बल स्प्रिंग तनाव पर काबू पा लेता है, जिससे वे बाहर की ओर बढ़ते हैं और क्लच ड्रम की आंतरिक सतह के साथ संपर्क करते हैं। यह संपर्क घर्षण पैदा करता है, इंजन से ड्राइवट्रेन तक शक्ति संचारित करता है। जब इंजन की चाल कम हो जाती है, तो स्प्रिंग जूतों को वापस खींच लेते हैं, क्लच को डिस्कनेक्ट कर देते हैं।

लाभ:

• मैन्युअल इनपुट की आवश्यकता के बिना स्वचालित संचालन, इसे उपयोगकर्ता के अनुकूल बनाता है।
• पूर्व निर्धारित इंजन चाल पर सुचारू जुड़ाव और डिस्कनेक्ट।
• डिजाइन में सादगी और अपेक्षाकृत कम लागत।

हानि:

• अन्य प्रकार के क्लच की तुलना में सीमित बल-आघूर्ण संचरण क्षमता।
• निरंतर जुड़ाव और डिस्कनेक्ट के कारण घर्षण सतहों पर टूट-फूट।
• शक्ति संचारित करने में कम कुशल, जिससे संभावित ऊर्जा हानि होती है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 3: यह उच्च बल-आघूर्ण नहीं बना सकता है।

यह विकल्प अपकेंद्री क्लच की प्राथमिक सीमाओं में से एक को उजागर करता है। इसके डिजाइन और जुड़ाव के लिए अपकेंद्री बल पर निर्भरता के कारण, क्लच उच्च बल-आघूर्ण संचारित करने में सक्षम नहीं है। यह सीमा इसे भारी मशीनरी या उच्च-प्रदर्शन वाले वाहनों जैसे उच्च बल-आघूर्ण संचरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त बनाती है। क्लच के भीतर घर्षण सतहें फिसलने से पहले केवल एक निश्चित मात्रा में बल को संभाल सकती हैं, जिससे अकुशल शक्ति संचरण और संभावित क्षति हो ती है।

स्पष्टीकरण:

क्लच:

क्लच एक यांत्रिक उपकरण है जो प्रचालक की इच्छा से शक्ति पारेषण प्रणाली के शेष हिस्से से शक्ति के स्रोत को जोड़ने या वियोजित करने के लिए उपयोग किया जाता है। क्लच डिजाइन ने दो सिद्धांतों की मदद ली, जो निम्नानुसार हैं।

वर्णन:

• क्लच का उपयोग इंजन फ्लाईव्हील से गियरबॉक्स चालक शाफ़्ट तक शक्ति के संचरण को जोड़ने और अलग करने के लिए किया जाता है।
• क्लच में परिचालित और चालित शाफ़्ट शामिल होता है।
• क्लच आवरण स्क्रू के समूह द्वारा फ्लाईव्हील पर आलंबित होता है।
• दबाव प्लेट स्प्रिंग के दबाव द्वारा फ्लाईव्हील के विरुद्ध क्लच प्लेट को दबाता है।
• दबाव प्लेट एक क्लच के परिचालित सदस्य के रूप में कार्य करता है।
• क्लच प्लेट हब गियरबॉक्स ड्राइव शाफ़्ट पर विभाजित होता है।
• क्लच प्लेट फ्लाईव्हील के साथ घूमता है और शक्ति ड्राइव शाफ़्ट से संचारित होता है।
• जब क्लच पेडल को दबाया जाता है, तो मोचन बेयरिंग संयोजन के माध्यम से प्रणोद प्लेट को दबाता है।

संकल्पना:

एक शंकु क्लच में आंतरिक और बाहर शंक्वाकार सतह शामिल है। 

• बाहरी शंकु चालन शाफ़्ट से कुंजीयित होता है, जबकि आंतरिक शंकु पट्टी के कारण चालन शाफ़्ट पर अक्षीय रूप से फिसलने के लिए मुक्त होता है, जैसा आकृति में दर्शाया गया है। 
• वे संरचना में साधारण होते हैं और उन्हें अलग करना आसान होता है। हालाँकि चालित और चालन शाफ़्ट को क्लच के दक्ष कार्य के लिए पूर्ण रूप से समाक्षीय होना चाहिए। 
• शंकु क्लच घर्षण क्लच होते हैं। 
• शंकु क्लच में स्वः-संलग्नता को नजरअंदाज करने के लिए इसके अर्ध-शंकु कोण को सदैव स्थैतिक घर्षण के कोण से बड़ा रखा जाता है। 

संकल्पना:

सम्पर्कित जोड़ों की संख्या = n1 + n2 – 1

जहाँ n1 संचालन शाफ़्ट पर डिस्क की संख्या है और n2 संचालित शाफ़्ट पर डिस्क की संख्या है।

गणना:

n1 = 6, n2 = 5

N = 6 + 5 – 1 = 10

व्याख्या:

एकल और बहु प्लेट क्लच:

संपर्क सतहों की संख्या जितनी बढ़ती है, ताप की उतनी ही अधिक मात्रा उत्पन्न की जाएगी।

बहु प्लेट क्लच में एकल प्लेट क्लच की तुलना में अधिक संपर्क सतह होती है जिसके परिणामस्वरूप ताप उत्पादन की मात्रा अधिक होती है। इसलिए, ताप के बड़ी मात्रा में उत्पादन के लिए शीतलन की कार्यक्षमता बनाए रखने की आवश्यकता होती है इसलिए बहुप्लेट क्लच नम क्लच होते हैं जबकि एकल प्लेट क्लच को ड्राई क्लच माना जाता है।

माना कि एक डिस्क क्लच लेते हैं, 

r_o डिस्क की बाहरी त्रिज्या है

r_i डिस्क की आंतरिक त्रिज्या है 

P दबाव की तीव्रता है 

F = डिस्क पर सामान्य बल 

स्ट्रिप पर सामान्य प्रतिक्रिया \(dF = P\left( {2\pi x\;dx} \right)\) दी गयी है 

कुल बल निम्न दिया गया है​\(\mathop \smallint \nolimits_{{r_i}}^{{r_o}} P\left( {2\pi x\;dx} \right) = 2\pi P\left( {\frac{{r_0^2 - r_i^2}}{2}} \right) = \;\pi P\left( {r_0^2 - r_i^2} \right)\)

डिस्क पर विकसित घर्षण बल निम्न दिया गया है \(d{F_f} = \mu \;P\left( {2\pi x\;dx} \right)\)

डिस्क पर विकसित घर्षण बल निम्न दिया गया है \(d{F_f} \times x = \mu \;P\left( {2\pi {x^2}\;dx} \right)\)

कुल घर्षण बलाघूर्ण \({T_f} = \;\mathop \smallint \nolimits_{{r_i}}^{{r_o}} \mu P\left( {2\pi {x^2}\;dx} \right) = \mu P\;2\pi \left( {\frac{{r_0^3 - r_i^3}}{3}} \right)\)

क्लच की औसत त्रिज्या  \({R_m} = \frac{2}{3}\left( {\frac{{r_0^3 - r_i^3}}{{r_0^2 - r_i^2}}} \right)\)दी गयी है।

जब एकसमान घर्षण सिद्धांत का उपयोग किया जाता है

 P.r = C (स्थिरांक)

P₁r_i = P₂r_o = C

\(F = 2\pi C\left( {{r_o} - {r_i}} \right)\)

\({T_f} = \mu C\pi \left( {r_o^2 - r_i^2} \right)\)

और औसत त्रिज्या \({R_m} = \frac{{{r_0}\; + \;{r_i}}}{2}\)

संकल्पना:

बहु डिस्क क्लच:

• बहु-डिस्क क्लच का प्रयोग तब किया जाता है जब बड़े बलाघूर्ण को संचारित किया जाना होता है।
• आंतरिक डिस्क विशेष रूप से इस्पात का बना होता है, जो अंतिम डिस्क को छोड़कर अन्य डिस्क को अक्षीय गति की अनुमति प्रदान करने के लिए चालन शाफ़्ट के लिए बंधा होता है। 
• बाहरी डिस्क विशेष रूप से पीतल का बना होता है जिसे बोल्ट द्वारा समायोजित किया जाता है और ढांचे के लिए बांधा जाता है जो चालित शाफ़्ट से जुड़ा होता है। 
• बहु डिस्क क्लच व्यापक रूप से मोटर कार, मशीन उपकरणों में प्रयोग किये जाते हैं।

डिस्कों की संख्या = संपर्क वाली सतह के युग्मों की संख्या + 1

∴ संपर्क वाली सतह के युग्मों की संख्या = डिस्क की संख्या - 1

संपर्क सतहों के युग्मों की संख्या (n) = n­1 + n2 – 1

जहाँ n­1 = चालित शाफ़्ट पर डिस्कों की संख्या, n2 = चालन शाफ़्ट पर डिस्कों की संख्या 

गणना:

दिया गया है:

n₁ = 3, n₂ = 4

n = n­1 + n2 – 1 

n = 3 + 4 - 1 = 6

∴ घर्षण क्लच के लिए संपर्क सतहों के युग्मों की संख्या 6 है।

व्याख्या:

वर्णन:

समतल किलक बेयरिंग:

संचारित घर्षण बलाघूर्ण (एकसमान दबाव सिद्धांत), \(T =\frac{2}{3}\mu WR\)

संधारित घर्षण बलाघूर्ण (एकसमान घर्षण सिद्धांत), \(T =\frac{1}{2}\mu WR\)

शंक्वाकार किलक बेयरिंग:

संचारित घर्षण बलाघूर्ण (एकसमान दबाव सिद्धांत), \(T=\frac{2}{3}\mu WR.\csc α \)

संचारित घर्षण बलाघूर्ण (एकसमान घर्षण सिद्धांत), \(T=\frac{1}{2}\mu WR.\csc α \)

जहाँ, W = अक्षीय भार, R = बेयरिंग त्रिज्या, α = शंकु का अर्ध कोण। 

उपरोक्त समीकरण से हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि एकसमान घर्षण की पूर्वधारणा की तुलना में एकसमान दबाव को मानकर एक शंक्वाकार या समतलीय किलक बेयरिंग में संचारित घर्षण बल अधिक होता है। 

Additional Information

संकल्पना:

एकसमान क्षय सिद्धांत के अनुसार यह माना जाता है कि क्षय को घर्षण डिस्क के पूरे सतह क्षेत्र पर समान रूप से वितरित किया जाता है। इस सिद्धांत का उपयोग क्षयित क्लचेस के लिए किया जाता है।

एकसमान दबाव सिद्धांत केवल तभी लागू होता है जब घर्षण अस्तर नया होता है। जब अस्तर को सेवा में रखा जाता है तो क्षय होता है। इसलिए घर्षण अस्तर के जीवन का एक बड़ा हिस्सा एकसमान क्षय की कसौटी के तहत आता है।

घर्षण अस्तर में क्षय के तंत्र के दो चरण हैं। वे इस प्रकार हैं

1. जब घर्षण अस्तर नया होता है, तो एकसमान दबाव सिद्धांत लागू होता है

P = constant

क्षय ∝ Pr, ∴ क्षय ∝ r

इसलिए क्षय शुरू में बाहरी त्रिज्या पर अधिक होगा और चूंकि प्लेट का दबाव कठोर है इस क्षय से बाहरी किनारे पर दबाव जारी होगा।

         2.एक बार बाहरी त्रिज्या पर दबाव जारी होने के बाद बाहरी छोर पर कोई क्षय नहीं होगा। दबाव प्लेट के संपर्क के कारण क्षय अब आंतरिक किनारे पर होगा। यह फिर से दबाव जारी करेगा और आंतरिक किनारे पर क्षय बंद हो जाएगा। बाहरी और आंतरिक किनारे पर क्षय की इस प्रक्रिया को वैकल्पिक रूप से तब तक जारी रखा जाएगा जब तक कि दबाव को इस तरह से समायोजित नहीं किया जाता है कि ‘‘Pr’’ का उत्पाद फिर से स्थिर हो जाए।

इसलिए एकसमान क्षय की धारणा बनाई जाती है क्योंकि यह क्लच के वास्तविक जीवन की स्थिति के समान है।