Camshaft (કેમશાફ્ટ) ⚙️
Objectives: આ લેસનના અંતે તમે આ બાબતો શીખી શકશો:
- Camshaft નું કાર્ય (function) જણાવવું.
- Camshaft ના constructional features અને તેના material વિશે જણાવવું.
Functions of the camshaft (કેમશાફ્ટના કાર્યો): 🔄
Camshaft નો ઉપયોગ cam lobe ની મદદથી rotary motion ને reciprocating motion માં બદલવા માટે થાય છે. આ reciprocating motion ને tappet, push-rod અને rocker levers દ્વારા valve સુધી પહોંચાડવામાં (transmit) આવે છે.
Camshaft ને crankshaft દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે અને તે crankshaft ની અડધી ઝડપે (half speed) ફરે છે. Camshaft એ oil pump shaft ને પણ ચલાવે છે. પેટ્રોલ એન્જિનમાં, fuel pump અને distributor પણ કેમશાફ્ટથી જ ડ્રાઈવ મેળવે છે.
Construction of the camshaft (કેમશાફ્ટની બનાવટ): 🏗️
Camshaft (2) (Fig 1) કાં તો forged હોય છે અથવા દરેક વાલ્વ માટે એક cam lobes (1) સાથે કાસ્ટ (cast) કરવામાં આવે છે. કેમશાફ્ટ તેની આખી લંબાઈમાં support bearings ની હારમાળા ધરાવે છે.
Fig 2 મુજબ, લાંબા આયુષ્ય માટે કેમની સપાટી (cam surface) ને hardened કરવામાં આવે છે. કેટલાક એન્જિનમાં tappet/lifter (3) ની ધરી (axis) કેમ લોબ (1) ની ધરીથી સહેજ offset હોય છે. આ ઓફસેટને કારણે જ્યારે tappet/lifter ઉપર જાય છે, ત્યારે તે થોડું ફરે છે. જેનાથી tappet/lifter (3) નો નીચેનો ભાગ સમાન રીતે ઘસાય છે.
Lifter/tappet (3) એ કેમ લોબ (1) ના base circle પર ટકે છે. જ્યારે કેમ ફરે છે, ત્યારે લોબ લિફ્ટર (3) ને ઉપર ઉઠાવે છે.
Material for camshaft (કેમશાફ્ટ માટેનું મટીરીયલ): 💎
- Forged alloy steel (ફોર્જ્ડ એલોય સ્ટીલ).
Camshaft Drive Mechanisms (કેમશાફ્ટ ડ્રાઈવ મિકેનિઝમ્સ) ⛓️
Objective: આ લેસનના અંતે તમે વિવિધ પ્રકારના camshaft drive mechanisms વિશે જાણી શકશો.
Camshaft એ crankshaft માંથી ડ્રાઈવ મેળવે છે અને crankshaft ની અડધી ઝડપે ફરે છે, કારણ કે crankshaft ના દર બે પરિભ્રમણ (revolutions) માં દરેક વાલ્વ એકવાર ખુલે છે.
Camshaft drive mechanisms ના ત્રણ પ્રકાર છે:
- Gear drive
- Chain drive (Fig 1)
- Belt drive (Fig 2)
1. Gear drive (ગીયર ડ્રાઈવ): ⚙️
આ direct drive (Fig 1) નો ઉપયોગ ત્યાં થાય છે જ્યાં crankshaft અને camshaft એકબીજાની ખૂબ નજીક હોય. Camshaft gear (1) ના દાંતા (teeth) crankshaft gear (2) ના દાંતા કરતા બમણા હોય છે. આમાં, એન્જિનનું camshaft એ crankshaft ની વિરુદ્ધ દિશામાં ફરે છે. કેટલાક એન્જિનમાં crankshaft અને camshaft ની પરિભ્રમણની દિશા સમાન રાખવા માટે idler gear નો ઉપયોગ થાય છે.
2. Chain drive (ચેઈન ડ્રાઈવ): ⛓️
Timing gear sprockets (Fig 1) એ ચેઈન (1) દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે. તેથી આ ડ્રાઈવને sprocket drive કહેવામાં આવે છે. Crankshaft અને camshaft ના પરિભ્રમણની દિશા સમાન હોય છે. તેનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે crankshaft અને camshaft વચ્ચેનું અંતર વધારે હોય. ચેઈન ડ્રાઈવમાં કોઈ idler gear નો ઉપયોગ થતો નથી.
3. Belt drive (બેલ્ટ ડ્રાઈવ): 🎗️
આ ડ્રાઈવ (Fig 2) ચેઈન ડ્રાઈવ જેવી જ છે. ચેઈનને બદલે કેમશાફ્ટ ચલાવવા માટે belt (2) નો ઉપયોગ થાય છે. બેલ્ટ ડ્રાઈવ મોટે ભાગે overhead camshaft design માં વપરાય છે. Crankshaft અને camshaft ના પરિભ્રમણની દિશા સમાન હોય છે. બેલ્ટ લપસી ન જાય તે માટે automatic belt tensioner (1) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
Camshaft Classification (કેમશાફ્ટનું વર્ગીકરણ) 📊
Camshaft નું વર્ગીકરણ તેના સ્થાન (location) અને શાફ્ટની સંખ્યાના આધારે કરવામાં આવે છે:
- Bottom mounted traditional cam shaft (OHV Engine) (Fig 4)
- Single over head cam shaft (OHC / SOHC) (Fig 5)
- Double over head cam shaft (DOHC) (Fig 6)
Bottom mounted traditional cam shaft (OHV Engine): 🏎️
OHV (Fig 4) નો સામાન્ય અર્થ Over Head Valve થાય છે. વાલ્વ સિલિન્ડર હેડમાં ફીટ કરવામાં આવે છે. ઘણીવાર “OHV” શબ્દનો ઉપયોગ એવા એન્જિનની ડિઝાઇન માટે થાય છે જ્યાં કેમશાફ્ટ એન્જિન બ્લોકની અંદર ફીટ કરવામાં આવે છે અને વાલ્વ lifters, pushrods અને rocker arms દ્વારા સંચાલિત થાય છે. આ ડિઝાઇનને “Pushrod” એન્જિન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
OHV ડિઝાઇનના ફાયદા અને ગેરફાયદા:
- Disadvantage: ઉચ્ચ RPM પર વાલ્વ ટાઈમિંગને ચોકસાઈથી નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ છે.
- Advantages: ઓછી કિંમત, સાબિત થયેલ ટકાઉપણું (durability), low-end torque અને કોમ્પેક્ટ સાઈઝ. તે ધીમી ગતિના એન્જિનો માટે વધુ યોગ્ય છે. ભારે એન્જિનોમાં તે ઓછા RPM પર વધુ ટોર્ક આપે છે (Fig 3).
Over head cam / Single over head cam shaft (OHC/SOHC): 🔝
OHC (Fig 5) એટલે સામાન્ય રીતે Over Head Cam, જ્યારે SOHC એટલે Single Over Head Cam અથવા સિંગલ કેમ. SOHC એન્જિનમાં કેમશાફ્ટ સિલિન્ડર હેડમાં ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે અને વાલ્વ કાં તો rocker arms દ્વારા અથવા સીધા lifters દ્વારા સંચાલિત થાય છે.
OHC ડિઝાઇનનો મુખ્ય ફાયદો: વાલ્વ લગભગ સીધા કેમશાફ્ટ દ્વારા સંચાલિત થાય છે, જેનાથી ઉચ્ચ RPM પર ચોક્કસ ટાઈમિંગ જાળવવાનું સરળ બને છે. સિલિન્ડર દીઠ ત્રણ કે ચાર વાલ્વ ઇન્સ્ટોલ કરવાનું પણ શક્ય છે.
Double over head cam shaft (DOHC): 🚀
DOHC (Fig 6) એટલે Double Over Head Cam. મોટાભાગના આધુનિક વાહનોમાં DOHC એન્જિન હોય છે. DOHC એન્જિનમાં બે કેમશાફ્ટ અને સિલિન્ડર દીઠ 4 વાલ્વ હોય છે. એક કેમશાફ્ટ intake વાલ્વ ચલાવે છે, જ્યારે બીજી કેમશાફ્ટ exhaust વાલ્વ ચલાવે છે. આનાથી ઇન્ટેક વાલ્વ એક્ઝોસ્ટ વાલ્વથી મોટા એન્ગલ પર હોઈ શકે છે, જેથી volumetric efficiency વધે છે અને નાના એન્જિન વોલ્યુમમાંથી વધુ હોર્સપાવર (horsepower) ઉત્પન્ન થાય છે.
DOHC ડિઝાઇનના ફાયદા:
- તેમાં direct injection, variable valve timing અને variable valve lift જેવી ટેકનોલોજી સરળતાથી લાગુ કરી શકાય છે, જેનાથી fuel efficiency માં સુધારો થાય છે.
DOHC ટેકનોલોજીના ગેરફાયદા:
- મોટી સાઈઝ અને વધારાના ટાઈમિંગ બેલ્ટ અથવા ચેઈન સાથેની જટિલ ડિઝાઇન.
- ટાઈમિંગ બેલ્ટને સમયાંતરે બદલવો પડે છે, જેનાથી maintenance cost (જાળવણી ખર્ચ) વધે છે.
Keywords: 🔍
- Camshaft functions in Gujarati
- Difference between SOHC and DOHC
- What is OHV Engine
- Camshaft drive mechanisms gear chain belt
- Diesel Engine Components study material
- Automotive Mechanic Diesel lessons
- કેમશાફ્ટના પ્રકારો અને કાર્યો
- DOHC engine advantages and disadvantages
Instructor Note: 📝 વિદ્યાર્થીઓને આકૃતિઓ (Figures) સાથે સરખામણી કરીને સમજાવવું જેથી તેઓ Gear, Chain અને Belt drive વચ્ચેનો તફાવત સ્પષ્ટ રીતે સમજી શકે.
