සුක්කානම් පද්ධතිය - Steering System A/L Engneering Technology (ET)

වාහනයක සුක්කානම් පද්ධතිය අවශ්‍යතාව එහි නිර්මාණය සහ ඒ සදහා යොදා ගන්නා උපාංග පිළිබඳව මෙහි විස්තර කෙරේ.

අවශ්‍යතාව

වාහනයක ගමන් කරන දිසාව වෙනස් කිරීම සුක්කානම් පද්ධතිය තුළින් ඉටු වන ප්‍රධාන කාර්යයි. මේ සදහා වාහන වල ඉදිරි රෝද හැරවීම පිණිස විවිධ උපක්‍රම යොදා ගනු ලැබේ. මෙසේ යොදා ගනු ලබන උපක්‍රමය සුක්කානම් ක්‍රමය ලෙස හැඳින්විය හැකිය.

ධාවනය කරන වාහනය ඕනෑම දිසාවකට හැරවීමට හැකියාව තිබිය යුතුය. මෙසේ අවශ්‍ය දිශාවකට වාහනය යොමු කිරීම නැතහොත් හැරවීම සුක්කානම නම් වේ.

සුක්කානම ක්‍රම

සුක්කානම් පද්ධතියක කාර්යන් ඉටු කර ගැනීම සඳහා විවිධ සුක්කානම් ක්‍රම භාවිතා කෙරේ. බහුල වශයෙන් භාවිතා කරන සුක්කානම ක්‍රම හා එ් සඳහා යොදා ගන්නා ප්‍රධාන උපාංග පිළිබදව මෙහිදී විස්තර කෙරේ.

වාහන වල භාවිතා වන සුක්කානම් ක්‍රම, නිර්මාණ අනුව දෙයාකාර වේ. එනම්,

• දැති තලව්ව හා දව රෝද වර්ගය (Rack And Pinion  Type)
• ලඹ බාහු වර්ගය (Drop Arm Type)

දැති තලව්ව හා දව රෝද වර්ගය

මෙම සුක්කානම් ක්‍රමය සුක්කානම් ඊෂාවට සම්බන්ධ දව රෝදයකින් ද, හෙලික්සීය දැති සහිත දැති තලව්වකින්  හා එම කොටස් එකලස් කර ඇති නිවෙස්නාවකින් ද සමන්විතය. දව රෝදය හා දැති තල මෙම හෙලික්සීය දැති මඟින් සම්බන්ධ වී නිවෙස්නාව තුළ සවි කර තිබේ.

දැති තලව්ව දෙකෙලෙවර ඈදුම් දඬු (Tierod) 2ක් හා ඊට ඉස්කුරුප්පු පොටක් මඟින් ගලා මුට්ටු දෙකක් ද සවි කර ඇත. මෙම ගලා මුට්ටු ඉස්කුරුප්පු පොටක් මඟින් සම්බන්ධ කරනුයේ අවශ්‍ය පරිදි ඈදුම් දණ්ඩේ දිග වෙනස් කිරීමේ හැකියාව ලබා ගැනීම පිණිසය. මෙම ගුලා මුට්ටු ඉදිරි රෝද වල ඇති සුක්කානම් අත්වලට (Steering Arm) සම්බන්ධ වන අතර සුක්කානම් නිවෙස්නාව දෙකෙලවරින් වාහනයේ රාමුවට සවි වේ. සුක්කානම් රෝදයේ රියදුරු කුටියේ සවි කිරීමේදී  සමහර වාහන වල සුක්කානම් ඊෂාව සඳහා තනි සෘජු දණ්ඩක් භාවිතා කල නොහැකි වේ. ඉහත රූපයෙන් දැක්වෙන පරිදි සුක්කානම් ඊෂාව කෝණාකාරව තබා ගැනීම සඳහා දසත මූට්ටු දෙකක් භාවිතා කෙරේ. මෙම සුක්කානම් ඊෂාව කෝණ කිහිපයක හරවා පිහිට වූවාද දසත මූට්ටු යෙදීම මඟින් බාධාවකින් තොරව කැරකුම් බලය ලබා ගැනීමට හැකි වේ.

රියදුරා සුක්කානම් රෝදය කැරකැවූ විට සුක්කානම් ඊෂාව මඟින් දව රෝදය (Pinion) කරකවයි. මේ නිසා දැති තලව්ව ඊට අනුරූප දිසාව ට රේඛීයව චලනය වී එම චලිතය ඈදුම් දඬු හරහා රෝද වලට සම්ප්‍රේෂණය වී චාප ආකාරයට රෝද හරවාලයි.

ගුලා මුට්ටුව(Ball joint)

සුක්කානම් ක්‍රම වල ඇති දඬු චලනය කරන විට පහසුවෙන් එහා මෙහා ගමන් කිරීමට හැකි වන පරිදි ඒවා සවි කර යුතුය. එම දඬු ගුලා මුට්ටුවක් මඟින් සම්බන්ධ කිරීමෙන් අර්ධ ගෝලයක ආකාරයට විවිධ දිසාවන්ට පහසුවෙන් චලනය කල හැකි මුට්ටුවක්  ලබා ගත හැකිය. එක් සුක්කානම් පද්ධතියක ගුලා මුට්ටු 5 හෝ 6 ක් තිබිය හැකිය. ඉහක රූපයේ දැක්වෙන ආකාරයට  ටේපර් හැඩයකින් යුත් ගුලා ඇණයක් ද එම ගුලා ඇණයේ ගෝලාකාර කොටස පිහිට වීමට හැකි පරිදි සකස් කල නිවෙස්නාවකින් ද යුක්තය. මෙම ගුලා මුට්ටු ස්නේහනය කල යුතු අතර ඒ සඳහා ග්‍රීස් යොදා ගනු ලැබේ. නවීන කුඩා වාහන වල භාවිතා කරන ගුලා මුට්ටුු එහි ජීවිත කාලයට ම අවශ්‍ය විශේෂ ස්නේහක ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනයේ දී යොදනු ලැබේ. නවීන කුඩා වාහන වල භාවිතා කරන ගුලා මුට්ටු එහි ජීවිත කාලයට ම අවශ්‍ය පරිදි ස්නේහක ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනයේදී ම යොදනු ලැබේ. එහෙත් සමහර වාහන වල ස්නේහක යෙදීම සඳහා ග්‍රීස් පුඬුවක් තබා ඇත. කලින් කලට මේවාට ග්‍රීස් යෙදීම කල යුතුය.

සුක්කානම් රෝදය (Steering Wheel)

ඕනෑම මෝටර් රථයක සුක්කානම් රෝදයක් තිබේ. මෙම රෝදය විශාල වූ තරමට රියදුරාට අඩු ආයාසයකින් සුක්කානම් ක්‍රියා වලිය සිදු කල හැකිය. නමුත් රියදුරු කුටිය තුළ අපහසුවකින් තොරව යෙදිය හැකි පරිදි සුක්කානම් රෝදය කුඩා එකක් ලෙස නිර්මාණය කර තිබේ.

සුක්කානම් දණ්ඩ ( Steering Shaft) 

මෙය බොහෝ වාහන වල වානේ නළයකින් ආවරණය වී ඇත. සුක්කානම් රෝදය හා සුක්කානම් ගියර පෙට්ටිය සම්බන්ධ කරනුයේ මෙම සුක්කානම් දණ්ඩ මඟිනි.

ලඹ බාහු වර්ගයේ සුක්කානම් ක්‍රමය

බර වාහන ඇතුළු බොහෝ වාහන වල වැඩි වශයෙන් මෙම ක්‍රමය භාවිතා කෙරේ. ලඹ - බාහු වර්ගයේ සුක්කානම් පද්ධතියක කොටස් පහත රූපයෙන් දැක්වේ.

මෙහි ප්‍රධාන කොටස් ලෙස සුක්කානම් රෝදය, සුක්කානම් ඊෂාව, සුක්කානම් ගියර පෙට්ටිය, ලඹ බාහුව, ඇඳුම් පුරුක්, තලාද අක්ෂ දණ්ඩ ලෙස සැලකිය හැකිය.

සුක්කානම් ගියර පෙට්ටිය Steering Gear box

සුක්කානම් පද්ධතියක ඉතාම ප්‍රයෝජනවත් කාර්ය ඉටු කරන උපාංගය මෙයයි. මෙහි ගැඩවිලාකාර  ගියර දෙකක් එකිනෙක නියැදෙන (meshed) ලෙස බෙයාරිං මත රඳවා ඇත. එක් ගැඩවිලා ගියරයක (Worm Gear) කෙලවරක් සුක්කානම් ඊෂාවට ද අනෙක් ගැඩවිලා ගියරය පෑද්දුම් දණ්ඩකට ද සම්බන්ධව පවතින අතර එයට පහත රූපයේ පරිදි පත්කීල (Splines) මඟින් ලඹ බාහුව සම්බන්ධ වේ.

1. සුක්කානම් ඊෂාව

2. වෑපැද්දුම දණ්ඩ

3. පිට පත්කීල

4. සුන්කානම් ගියර පෙට්ටිය

5. ලබ බාහුව

6. ඇතුළත පත්කීල සහිත සුදුර

මේ සුක්කානම් රෝදය මඟින් සුක්කානම් ඊෂාව කරකවන විට ලඹ බාහුව චාපයක හැඩයට චලිතයක් ඇති කරයි. මෙම චලිතය, ලඹ බාහුවට සමබන්ධ කර ඇති දඬු පද්ධතිය ඔස්සේ රෝද වලට ගමන් කර රෝද හැරවීම සිඳු කරයි.

බර වාහන වල ගමන් මාර්ගය 90⁰  කින් පමණ හැරවීමට සුක්කානම් රෝදය වට 5 ක් 6 ක් කැරකවිය යුතු වන සේ සකස් කර ඇත. එසේ කර ඇත්තේ රියදුරාට අඬු ආයාසයකින් රෝද හැරවීම සඳහා ය. සුක්කානම් ගියර පෙට්ටියේ අඩු ගියර අනුපාතයක් සකස් කිරීමෙන්  මෙය ලබාගෙන ඇත.

වාහන වල විවිධ වර්ගයේ සුක්කානම් ගියර පෙට්ටි භාවිතා වේ. බහුලව යොදා ගන්නා සුක්කානම් ගියර පෙට්ටි කිහිපයකි.

• ගැඩවිලා හා ගැඩවිලි රෝද වර්ගය
• ගැඩවිලා හා කේන්ද්‍ර ඛන්ඩ වර්ගය
• ඉස්කුරුප්පු හා මුරිච්චි වර්ගය
• නැවත සංසරණ ගුලා වර්ගය

ගැඩවිලා හා ගැඩවිලි රෝද වර්ගය ( Worm and Worm Wheel Type)

සුක්කානම් ඊෂාව කෙලෙවර ඇති ගැඩවිලා, සුක්කානම් ගියර පෙට්ටිය තුළ රඳවා ඇත්තේ තෙරපුම් බෙයාරින් දෙකක් මතය. ගැඩවිලි රෝදය සහිත ලඹ බාහු ඊෂාව ලෝකඩ බුහු (Bronze Bushes) මත කැරකෙන සේ රඳවා ඇත. ගැඩවිලා සහ ගැඩවිලි රෝද වර්ගය පහත රූපයෙන් පැහැදිලි වේ.

සුක්කානම් රෝදය කරකවන විට සුක්කාවම් ඊෂාව මඟින් ගැඩවිලා කැරකේ. මෙවිට එය සමඟ සම්බන්ධව ඇති ගැඩවිලා රෝදය හා පෑද්දුම දණ්ඩ කැරකේ.මෙයින් ලැබෙන අතිරේක වාසියක් නම්, ගැඩවිලා රෝදය කැරකෙන 90⁰ පමණ ප්‍රදේශය ගෙවුණු විට ගැඩවිලා රෝදය නොගෙවුණු පැත්ත හරවා ගැඩවිලාට සම්බන්ධ කිරීමට හැකි වීමයි.

ගැඩවිලා හා රෝල වර්ගය ( Worm And Roller Type) 

මෙය ගැඩවිලා ගියරයකින් හා ඊට සම්බන්ධ රෝලයකින් සමන්විතය. සුක්කානම් ඊෂාව කැරකෙන විට ගැඩවිලා කැරකෙන අතර රෝලරය, ගැඩවිලා දිගේ ගමන් කරයි. මේ නිසා රෝලරයට සම්බන්ධ පෑද්දුම් දණ්ඩ කැරකී එම චාප ආකාර චලිතය ලඹ- බාහුවට ලබා දෙයි. මෙහි පතුලේ ඇති ඇණයක් මඟින් සුක්කානම් රෝදයේ නිදහස් බුරුල සීරු මාරු කිරීමේ හැකියාව ඇත. ඝර්ෂනය හා ගෙවීමේ සීඝ්‍රතාව අඩු විම මෙම ක්‍රමයේ වාසියකි.

ගැඩවිලා සහ කේන්ද්‍ර ඛණ්ඩ වර්ගය (Worm And Sector Type) 

මෙම නිර්මාණයේ දී සුක්කානම් ගියර පෙට්ටිය තුළ රඳවා ඇත්තේ ගැඩවිලා ගියරයක් (Worm) හා කේන්ද්‍රක ඛණ්ඩය (Sector) නම් දැති කීපයකින්ම යුතු ගියරයකිනි. මෙම ක්‍රමය පහත රූපයේ දැක්වේ.

මෙහි දී ගැඩවිලා හරහා කේන්ද්‍ර ඛණ්ඩයට එන කැරකුම ලඹ බාහුවට ලැබේ. ලඹ බාහුවට සම්බන්ධ දඬු ආධාරයෙන් ආධාරයෙන් රෝද වල හැරවීම සිදු කරයි. ගැඩවිලා හා කේන්ද්‍ර ඛණ්ඩ  වර්ගය සරළ හා සැහැල්ලු සුක්කානම් ගියර පෙට්ටියකි. මේ නිසා වාහනවල බහුලව භාවිතා කරනු දක්නට ලැබේ.

ඉස්කුරුප්පු හා මුරිච්චි වර්ගය ( Screw And Nut Type) 

සුක්කානම් ඊෂාවේ පහළ කෙළවර සැකසුණු ඉස්කුරුප්පුව ඒ හා සමාන පොට සහිත මුරිච්චියක් තුල ක්‍රියාත්මක වේ. සුක්කානම් ඊෂාව කරකවන විට ඊට සම්බන්ධ ඉස්කුරුප්පුව කැරකේ. මුරිච්චියට කැරකීමට නොහැකි ලෙස සකස්  ඇති බැවින් මුරිච්චි පොට දිගේ ගමන් කරයි. මෙය කැරකුම් බලයක් ලෙස පෑද්දුම් දණ්ඩ හරහා ලඹ බාහුවට ලැබේ.

නැවත සංසරණ ගුලා වර්ගය (Recirculating Ball Type)

මෙය සුක්කානම් ගියර පෙට්ටි වල සුක්කානම් ඊෂාවට සම්බන්ධ ගැඩවිලා මත විශේෂ මුරිච්චියක් වෙයි. මෙම මුරිච්චියේ ඇතුළත  හා ගැඩවිලාගේ පිටත, ගුලා (Balls) පිහිටවිය හැකි පරිදි ඇලි සකස් කර ඇත. මුරිච්චිය ගැඩවිලා සමඟ සම්බන්ධ වී ඇත්තේ ඇලි ( grooves) වල රඳවා ඇති ගුලා මත ඉහළ පහළ ගමන් කල හැකි ලෙසය. මෙය පහත රූපයෙන් පැහැදිලි වේ.

සුක්කානම් ඊෂාව කැරකෙන විට ඇලි ඔස්සේ පෙරලෙන ගුලා මඟින් මුරිච්චිය ගැඩවිලා දිගේ චලනය වීමට සළසයි. මුරිච්චියේ පිටත ඇති දැති වලට පෑද්දුම් දණ්ඩේ කේන්ද්‍ර ඛණ්ඩය සම්බන්ධ වී ඇති නිසා කේන්ද්‍ර ඛණ්ඩය මඟින් පෑද්දුම් දණ්ඩ කරකවයි.

චලනය වන කොටස් වල ඝර්ෂණය අඩු වීම, මුරිච්චිය හා ගැඩවිලා ගෙවී යාම අඩු වීම ආදිය මෙම නැවත සංසරණ ගුලා ක්‍රමයේ වාසි ලෙස දැක්විය හැකිය.

ඉහතින් සඳහන් කල සෑම සුක්කානම් ගියර පෙට්ටියක ලඹ - බාහුව සදහා චාපාකාර චලනයක් ලබා දේ. මෙම චලිතය රෝද දක්වා ගෙන යනු ලබන්නේ සුක්කානම් දඬු ( Steering Linkage) පද්ධතිය මඟිනි. මෙම දඬු සැකසුම් විවිධාකාර වන අතර එක් ක්‍රමයක් පහත රූපයෙන් දැක්වේ.

කෙටි අක්ෂ දණ්ඩ ( Stub Axle)

සෑම වාහනයකම ඉදිරි රෝද සවි කරනු ලබන්නේ කෙටි අක්ෂ දණ්ඩය. කෙටි අක්ෂ දණ්ඩට රෝදය සවි කිරීම සදහා හබ් (Hub) එකක් යොදා ගෙන ඇති අතර කෙටි අක්ෂ දණ්ඩට සවි කර ඇත්තේ ටේපර් රෝල බෙයාරිං 2ක් මත සිටින සේ මුරිච්චියකිනි. මෙය ගුලා මුට්ටු මගින් හෝ රජ ඇණ ආධාරයෙන් තලාද අක්ෂ දණ්ඩට සවි කර ඇත. 

තලාද අක්ෂ දණ්ඩ ( Beam Axle)

වාහන සැකිල්ල සවි කර ඇත්තේ මෙම තලාද දණ්ඩටය. මෙය දැනට බොහෝ විට දක්නට ඇත්තේ බර වාහනවලය.

තලා ද දණ්ඩෙත් , කෙටි අක්ෂ දණ්ඩෙත් ඇති සිදුරු එකට සිටින සේ තබා ඇති එම සිදුරු තුළින් රජ ඇණය (King Pin) යවා මෙම අක්ෂ දඬු 2 ක සම්බන්ධ කර ඇත. මෙසේ රජ ඇණය මඟින් සම්බන්ධව ඇති නිසා සුක්කානම් ක්‍රියාවලියේ දී මෙම කෙටි අක්ෂ දණ්ඩ පහසුවෙන් දෙපසට චලනය කල හැකිය.

තලාද අක්ෂ දණ්ඩ හා කෙටි අක්ෂ දණ්ඩ රජ ඇණය මඟින් සම්බන්ධ කරන ක්‍රම දෙකකි. මෙය පහත රූපයෙන් පැහැදිලි වේ.

සුක්කානම් ගියර අනුපාතය ( Steeing gear ratio) 

සුක්කානම් ගියර අනුපාතය යනු ඉදිරි රෝද අංශක 1 කින් හැරවීම සඳහා සුක්කානම් රෝදය කැරකැවිය යුතු අංශක ප්‍රමාණය ලෙස හැඳින්විය හැකිය. එනම් වාහනයක ඉදිරි රෝද අංශක 1 කින් හැරවීම සදහා සුක්කානම් රෝදය අංශක 15ක්, කැරකැවිය යුතු නම් එම වාහනයේ සුක්කානම් අනුපාතය 15:1 ක ලෙස ගැනේ. සාමාන්‍ය වාහනවල විවිධ සුක්කානම් අනුපාත සකස් කර ඇති අතර කුඩා වාහන වල 20:1 පමණ වන සේ සකස් කර තිබේ. බර වාහන වල මෙම අනුපාත ඊට වැඩි අගයක් ගනු ලැබේ. සුක්කානම් අනුපාතයේ  අගය වැඩි වන විට රියදුරා විසින් රෝද හැරවීම සඳහා යෙදිය යුතු ආයාසය අඩු කර ගත හැකිය. මේ නිසා පහසුවෙන් වාහනයේ රෝද  හැරවීම කල හැකිය. නමුත් රෝද යම් ප්‍රමාණයකින් හැරවීම සඳහා සුක්කානම් රෝදය වඩා වැඩි ප්‍රමාණයකින් කැරකැවිය යුතු වීම නිසා ඉක්මනින් රෝද හරවා ගැනීමේ අපහසුතාව ඇති වේ.

සුක්කානම් ජ්‍යාමිතිය

මාර්ග විෂමතා ඉදිරියේ බාධාවකින් තොරව වාහනය ධාවනය කරවීම , නතර කිරීම හැරවීම හා හැසිරවීම ආදී කාර්යන්ට පහසු වන අයුරින් සුක්කානම් පද්ධතිය සකස් කිරීම තිබිය යුතුය. මෙම කරුණු සළකා චෙසි රාමුවත් ඉදිරිපස රෝදත් අතර කෝණික අගයන් පවත්වා ගනු ලබන අතර මෙය සුක්කානම් ජ්‍යාමිතිය නම් වේ.ඊට අදාළ හැඩ හා කෝණ ගණනාවක් ඇති අතර ඉන් ඇතුල් ඇලය පිළිබඳව මෙහිදී අවධානය යොමු කෙරේ.

ඇතුල් ඇලය (Toe in)

වාහනයක ඇතුල් ඇලය යනු රෝද වලට ඉහළින් ඉදිරි රෝද දෙස බැලීමේදී රෝද වල පසු පරතරයට (b) වඩා රෝද වල ඉදිරි පරතරය (a) ස්වල්පයක් අඩු වන සේ සකස් කිරීමයි. එය පහත රූපයෙන් දැක්වේ

වාහනවල එන්ජිමේ පිහිටීම හා එළවුම ලබා දීම දීම ගැන සැලකන විට ඉදිරි එන්ජිම පසු පස  එළවුම, පසු පස එන්ජිම පසු පස එළවුම සහිත වාහන වල පසු පස රෝද මඟින් එළවුම ලබා දෙන අතර ඉදිරිපස රෝද නිදහසේ කැරකේ. එබැවින් වාහනය ධාවනය කරන විට ඉදිරි රෝද පිටත දෙසට ඈත් වීමේ නෑඹුරුතාවයක් දක්වයි. මෙසේ ධාවනයේ දී ඉදිරි රෝද දෙපසට ඈත් වූවහොත් ටයරයේ ඇතුළු දාරය අධිකව ගෙවීමටත් සුක්කානම් ක්‍රියාවලිය අපහසු වීමටත් ඉඩ ඇත.

මේ නිසා ඉදිරි රෝද පිටත දෙස නිදහසේ ඈත් වීමට ඉඩ තැබීම සඳහා පසු පසු එළවුම සහිත වාහන වල සෑම විටම ඉදිරි රෝද සවි කරන විට ඇතුල් ඇලයක් සිටින සේ සකස් කර ඇත. මේ නිසා ධාවනයේ දී රෝද ඈත් වී රෝද කෙලින් පිහිටයි.

සාමාන්‍යෙයන් මෙම ඇතුල් ඇලය මි.මි 1.5-4.4 අතර අගය ප්‍රමාණ වලින් තබනු ලබන අතර එම අගයන් වාහන නිෂ්පාදකයන් විසින් සපයනු ලබයි.

පිටත ඇලය (Toe Out)

ඉදිරි පස රෝද එළවුම සහිත වාහන ධාවනයේ දී ඉදිරි රෝද වලට බලය ලැබෙන බැවින් කැරකීමේ දී රෝද ඉදිරියෙන් ඇතුළට ලං වේ. මේ නිසා මෙවැනි වාහන වල ඉදිරි රෝද කෙලින් සකස් කර තිබුණහොත් ධාවනයේදී ඇතුල් දෙසට හැරීම නිසා ටයර් වල පිටත දාරය අධික ලෙස ගෙවීමට භාජනය වෙයි. මෙය වැලැක්වීම සඳහා පහත රූපයේ ආකාරයට ඉදිරි රෝද එළවුම සහිත වාහන වල ඉදිරිපස රෝද අතර ඉදිරි පරතරය (a) පසු පරතරයට (b) වඩා ස්වල්පයක් වැඩියෙන් තබා සවි කරනු ලැබේ. මේ නිසා ධාවනයේ දී රෝද කෙලින් පිහිටයි.

සෑම මෝටර් රථයකම මෙම ඇතුල් ඇලය හෝ පිටත ඇලය සීරු මාරු කිරීමට ක්‍රමයක් සකස් කර ඇත. සුක්කානම් දඬු පද්ධතියේ ඇදුම් දණ්ඩේ දෙකෙලවර ඇති ගුලා මුට්ටු බුරුල් කර ඇඳුම් දණ්ඩ කැරකැවීමෙන් මෙම ඇතුල් හෝ පිටත ඇලයක් සීරු මාරු කර ගත හැක.