Hogyan működik a motor forgattyús mechanizmusa

A motor forgattyús mechanizmusa a dugattyúk oda-vissza mozgását (az üzemanyag-keverék égési energiája miatt) a főtengely forgásává alakítja és fordítva. Ez egy műszakilag összetett mechanizmus, amely a belső égésű motor alapját képezi. A cikkben részletesen megvizsgáljuk a KShM eszközét és funkcióit.

A teremtés története

A hajtókar használatának első bizonyítékát a Kr.u. 3. században, a Római Birodalomban és Bizáncban a Kr.u. 6. században találták meg. Tökéletes példa erre a hierapolisi fűrészmalom, amely főtengelyt használ. Fém hajtókarra bukkantak a mai Svájc területén található Augusta Raurica római városában. Mindenesetre egy bizonyos James Packard szabadalmaztatta a találmányt 1780-ban, bár találmányának bizonyítékait az ókorban találták.

A KShM összetevői

A KShM alkatrészei hagyományosan mozgatható és rögzített részekre vannak osztva. A mozgó alkatrészek közé tartozik:

• Dugattyúk és Dugattyúgyűrűk;
• összekötő rudak;
• dugattyúcsapok;
• főtengely;
• lendkerék.

A KShM rögzített részei alapként, rögzítőelemként és vezetőként szolgálnak. Ezek tartalmazzák:

• hengerblokk;
• hengerfej;
• forgattyúház;
• olajteknő;
• kötőelemek és csapágyak.

A KShM fix részei

Forgattyúház és olajteknő

A forgattyúház a motor alsó része, amely a főtengely csapágyait és olajjáratait tartalmazza. A forgattyúházban a hajtórudak mozognak és a főtengely forog. Az olajteknő a motorolaj tartálya.

A forgattyúház alja működés közben állandó hő- és teljesítményterhelésnek van kitéve. Ezért erre a részre speciális szilárdsági és merevségi követelmények vonatkoznak. Gyártásához alumínium vagy öntöttvas ötvözeteket használnak.

A forgattyúház a hengerblokkhoz van rögzítve. Együtt alkotják a motor vázát, a karosszéria fő részét. Maguk a hengerek a blokkban vannak. A motorblokk feje felül van felszerelve. A hengerek körül üregek vannak a folyadékhűtéshez.

A hengerek elhelyezkedése és száma

Jelenleg a következő típusok a leggyakoribbak:

• soros négy- vagy hathengeres helyzet;
• hathengeres 90° V-állás;
• VR alakú helyzet kisebb szögben;
• ellentétes helyzet (a dugattyúk különböző irányokból mozognak egymás felé);
• W-pozíció 12 hengerrel.

Egyszerű soros elrendezésben a hengerek és a dugattyúk a főtengelyre merőleges sorban helyezkednek el. Ez a séma a legegyszerűbb és legmegbízhatóbb.

Hengerfej

A fej csapokkal vagy csavarokkal van a blokkhoz rögzítve. Felülről dugattyúkkal borítja a hengereket, és egy lezárt üreget - az égésteret - képez. A blokk és a fej között van egy tömítés. A hengerfejben található a szelepsor és a gyújtógyertyák is.

hengerek

A dugattyúk közvetlenül a motor hengereiben mozognak. Méretük a dugattyú löketétől és hosszától függ. A hengerek változó nyomáson és magas hőmérsékleten működnek. Működés közben a falak állandó súrlódásnak és 2500 °C-os hőmérsékletnek vannak kitéve. Különleges követelmények vonatkoznak a hengerek anyagára és megmunkálására is. Öntöttvasból, acélból vagy alumíniumötvözetből készülnek. Az alkatrészek felületének nemcsak tartósnak, hanem könnyen megmunkálhatónak is kell lennie.

A külső munkafelületet tükörnek nevezzük. Krómozott és tükörfényűre polírozott, hogy minimális kenési körülmények között minimalizálja a súrlódást. A hengereket a tömbbel együtt öntik, vagy levehető hüvelyek formájában készítik.

A KShM mozgatható részei

Dugattyú

A dugattyú mozgása a hengerben a levegő-üzemanyag keverék égése miatt következik be. Nyomás jön létre, amely a dugattyúkoronára hat. A különböző típusú motoroknál eltérő lehet az alakja. A benzinmotorokban az alja kezdetben lapos volt, majd homorú szerkezeteket kezdtek használni hornyokkal a szelepekhez. A dízelmotorokban az égéstérben levegőt sűrítenek elő, nem üzemanyagot. Ezért a dugattyú koronája is homorú alakú, ami az égéstér része.

A fenék formája nagy jelentőséggel bír a levegő-üzemanyag keverék elégetéséhez szükséges megfelelő láng kialakításában.

A dugattyú többi részét szoknyának nevezik. Ez egyfajta vezető, amely a henger belsejében mozog. A dugattyú vagy szoknya alsó része úgy van kialakítva, hogy mozgása során ne érintkezzen a hajtórúddal.

A dugattyúk oldalfelületén hornyok vagy hornyok vannak a dugattyúgyűrűk számára. A tetején két vagy három kompressziós gyűrű található. Szükségesek a kompresszió létrehozásához, azaz megakadályozzák a gáz behatolását a henger és a dugattyú falai közé. A gyűrűket a tükörhöz nyomják, csökkentve a rést. Alul van egy horony az olajkaparó gyűrű számára. Úgy tervezték, hogy eltávolítsa a felesleges olajat a henger faláról, hogy az ne kerüljön az égéstérbe.

A dugattyúgyűrűk, különösen a kompressziós gyűrűk, állandó terhelés és magas hőmérséklet mellett működnek. Előállításukhoz nagy szilárdságú anyagokat használnak, például ötvözött öntöttvasat, amely porózus krómmal van bevonva.

Dugattyúcsap és hajtórúd

A hajtórúd dugattyúcsappal van a dugattyúhoz rögzítve. Ez egy tömör vagy üreges hengeres rész. A csap a dugattyú furatába és a hajtórúd felső fejébe van beszerelve.

Kétféle csatolás létezik:

• rögzített illeszkedés;
• úszó leszállással.

A legnépszerűbb az úgynevezett "lebegő ujj". Rögzítéséhez zárógyűrűket használnak. A Fixed interferencia illesztéssel van felszerelve. Általában hőillesztést használnak.

A hajtórúd pedig összeköti a főtengelyt a dugattyúval, és forgó mozgásokat hoz létre. Ebben az esetben a hajtórúd oda-vissza mozgásai a nyolcas számot írják le. Több elemből áll:

• rúd vagy alap;
• dugattyúfej (felső);
• hajtókar feje (alsó).

A dugattyúfejbe bronz perselyt nyomnak a súrlódás csökkentése és az illeszkedő részek kenése érdekében. A forgattyús fej összecsukható, így biztosítva a mechanizmus összeszerelését. Az alkatrészek tökéletesen illeszkednek egymáshoz, és csavarokkal és ellenanyákkal vannak rögzítve. A hajtórúd csapágyai a súrlódás csökkentése érdekében vannak felszerelve. Két zárral ellátott acél bélés formájában készülnek. Az olajat olajhornyokon keresztül szállítják. A csapágyak pontosan illeszkednek a csuklómérethez.

A közhiedelemmel ellentétben a betéteket nem a reteszelés, hanem a külső felületük és a hajtórúdfej közötti súrlódási erő akadályozza meg az elfordulástól. Így a karmantyús csapágy külső része összeszereléskor nem kenhető.

Forgattyústengely

A főtengely mind tervezési, mind gyártási szempontból összetett alkatrész. Nyomatékot, nyomást és egyéb terheléseket vesz fel, ezért nagy szilárdságú acélból vagy öntöttvasból készül. A főtengely továbbítja a forgást a dugattyúkról a sebességváltóra és a jármű egyéb alkatrészeire (például a hajtótárcsára).

A főtengely több fő részből áll:

• őshonos nyakak;
• hajtórúd nyakak;
• ellensúlyok;
• orcák;
• lábszár;
• lendkerék karima.

A főtengely kialakítása nagymértékben függ a motor hengereinek számától. Egy egyszerű négyhengeres soros motorban a főtengelyen négy hajtórúdcsap található, amelyekre a dugattyús hajtórudak vannak felszerelve. Öt fő csap található a tengely központi tengelye mentén. A hengerblokk vagy a forgattyúház csapágyaiba vannak beépítve siklócsapágyakra (bélésekre). A fő csapok felülről csavarozott fedelekkel záródnak. A csatlakozás U-alakú.

A csapágycsap rögzítésére szolgáló speciálisan megmunkált támaszpontot nevezzük ágy.

A fő és a hajtórúd nyakát az úgynevezett orcák kötik össze. Az ellensúlyok csillapítják a túlzott rezgéseket és biztosítják a főtengely egyenletes mozgását.

A főtengelycsapok hőkezeltek és polírozottak a nagy szilárdság és a pontos illeszkedés érdekében. A főtengely is nagyon pontosan kiegyensúlyozott és központosított, hogy egyenletesen ossza el a rá ható erőket. A gyökérnyak középső részén, a támasz oldalain tartós félgyűrűket helyeznek el. Az axiális mozgások kompenzálásához szükségesek.

Az időzítő fogaskerekek és a motortartozék hajtótárcsa a főtengely szárához vannak rögzítve.

Lendkerék

A tengely hátulján van egy karima, amelyre a lendkerék rögzítve van. Ez egy öntöttvas alkatrész, ami egy masszív korong. A lendkerék tömegéből adódóan létrehozza a főtengely működéséhez szükséges tehetetlenséget, valamint egyenletes nyomatékátvitelt biztosít a sebességváltó felé. A lendkerék peremén egy fogaskerék (korona) található az indítóval való összekötéshez. Ez a lendkerék forgatja a főtengelyt és hajtja meg a dugattyúkat, amikor a motor beindul.

A forgattyús mechanizmus, a főtengely kialakítása és formája évek óta változatlan. Általában csak kisebb szerkezeti változtatásokat hajtanak végre a súly, a tehetetlenség és a súrlódás csökkentése érdekében.