Mechanizm korbowy silnika: urządzenie, przeznaczenie, sposób działania
Zawartość
W silnikach spalinowych istnieją dwa mechanizmy umożliwiające przemieszczanie pojazdów. To dystrybucja gazu i korba. Skoncentrujmy się na celu KShM i jego strukturze.
Co to jest mechanizm korbowy silnika
KShM oznacza zestaw części zamiennych, które tworzą jedną całość. W nim mieszanka paliwa i powietrza w określonej proporcji spala i uwalnia energię. Mechanizm składa się z dwóch kategorii części ruchomych:
- Wykonywanie ruchów liniowych - tłok porusza się w górę / w dół w cylindrze;
- Wykonywanie ruchów obrotowych - wału korbowego i zamontowanych na nim części.
Węzeł, który łączy oba typy części, jest w stanie przekształcić jeden rodzaj energii w inny. Gdy silnik pracuje autonomicznie, rozkład sił przechodzi z silnika spalinowego na podwozie. Niektóre samochody umożliwiają przekierowanie energii z powrotem z kół do silnika. Taka potrzeba może się pojawić np. Wtedy, gdy niemożliwe jest uruchomienie silnika z akumulatora. Przekładnia mechaniczna umożliwia uruchomienie auta z popychacza.
Do czego służy mechanizm korbowy silnika?
KShM uruchamia inne mechanizmy, bez których auto byłoby niemożliwe. W pojazdach elektrycznych silnik elektryczny dzięki energii pobieranej z akumulatora natychmiast wytwarza obrót, który trafia do wału napędowego.
Wadą jednostek elektrycznych jest to, że mają małą rezerwę mocy. Choć czołowi producenci pojazdów elektrycznych podnieśli tę poprzeczkę do kilkuset kilometrów, zdecydowana większość kierowców nie ma do nich dostępu ze względu na ich wysoki koszt.
Jedynym tanim rozwiązaniem, dzięki któremu możliwe jest pokonywanie długich dystansów iz dużą prędkością, jest samochód wyposażony w silnik spalinowy. Wykorzystuje energię wybuchu (a raczej rozszerzania się po nim), aby wprawić w ruch części grupy cylinder-tłok.
Zadaniem KShM jest zapewnienie równomiernego obrotu wału korbowego podczas prostoliniowego ruchu tłoków. Nie osiągnięto jeszcze idealnego obrotu, ale istnieją modyfikacje mechanizmów, które minimalizują szarpnięcia generowane przez ostre wstrząsy tłoków. Przykładem są silniki 12-cylindrowe. Kąt przemieszczania się w nich korb jest minimalny, a uruchomienie całej grupy siłowników jest rozłożone na większą liczbę przedziałów.
Zasada działania mechanizmu korbowego
Jeśli opiszesz zasadę działania tego mechanizmu, to można go porównać z procesem, który zachodzi podczas jazdy na rowerze. Rowerzysta naprzemiennie naciska na pedały, wprawiając w ruch zębatkę napędową.
Liniowy ruch tłoka zapewnia spalanie BTC w cylindrze. Podczas mikrowybuchu (HTS jest silnie ściskany w momencie przyłożenia iskry, co powoduje gwałtowne pchnięcie), gazy rozszerzają się, wypychając element do najniższego położenia.
Korbowód jest połączony z oddzielną korbą na wale korbowym. Bezwładność, a także identyczny proces w sąsiednich cylindrach, zapewnia obrót wału korbowego. Tłok nie zamarza w skrajnych dolnych i górnych punktach.
Obracający się wał korbowy jest połączony z kołem zamachowym, do którego jest połączona powierzchnia cierna przekładni.
Po zakończeniu skoku suwu roboczego, dla wykonania innych skoków silnika, tłok jest już wprawiany w ruch dzięki obrotom wału mechanizmu. Jest to możliwe dzięki wykonaniu skoku suwu roboczego w sąsiednich cylindrach. Aby zminimalizować szarpanie, czopy korby są przesunięte względem siebie (istnieją modyfikacje z czopami liniowymi).
Urządzenie KShM
Mechanizm korbowy składa się z dużej liczby części. Konwencjonalnie można je podzielić na dwie kategorie: tych, którzy wykonują ruch, i tych, którzy przez cały czas pozostają w jednym miejscu. Niektóre wykonują różnego rodzaju ruchy (translacyjne lub obrotowe), inne służą jako forma, w której zapewniona jest kumulacja niezbędnej energii lub podparcie tych elementów.
Są to funkcje wykonywane przez wszystkie elementy mechanizmu korbowego.
Zablokuj skrzynię korbową
Odlany z wytrzymałego metalu (w autach budżetowych - żeliwo, aw samochodach droższych - aluminium lub innego stopu) Wykonane są w nim niezbędne otwory i kanały. W kanałach krąży płyn chłodzący i olej silnikowy. Otwory techniczne pozwalają na połączenie kluczowych elementów silnika w jedną konstrukcję.
Największymi otworami są same cylindry. W nich umieszczone są tłoki. Ponadto konstrukcja blokowa ma podpory dla łożysk podporowych wału korbowego. W głowicy cylindra znajduje się mechanizm dystrybucji gazu.
Zastosowanie żeliwa lub stopu aluminium wynika z faktu, że element ten musi wytrzymywać duże obciążenia mechaniczne i termiczne.
W dolnej części skrzyni korbowej znajduje się miska olejowa, w której po nasmarowaniu wszystkich elementów gromadzi się olej. Aby zapobiec nadmiernemu wzrostowi ciśnienia gazu we wnęce, konstrukcja posiada kanały wentylacyjne.
Są samochody z mokrą lub suchą miską olejową. W pierwszym przypadku olej zbiera się w misce i pozostaje w niej. Ten element jest zbiornikiem do zbierania i przechowywania tłuszczu. W drugim przypadku olej wpływa do miski olejowej, ale pompa wypompowuje go do oddzielnego zbiornika. Taka konstrukcja zapobiegnie całkowitej utracie oleju w przypadku awarii miski olejowej - po wyłączeniu silnika wycieknie tylko niewielka część smaru.
Cylinder
Cylinder jest kolejnym stałym elementem silnika. W rzeczywistości jest to otwór o ścisłej geometrii (tłok musi idealnie do niego pasować). Należą również do grupy cylinder-tłok. Jednak w mechanizmie korbowym cylindry działają jak prowadnice. Zapewniają ściśle zweryfikowany ruch tłoków.
Wymiary tego elementu zależą od charakterystyki silnika i wielkości tłoków. Ściany w górnej części konstrukcji są skierowane w stronę maksymalnej temperatury, jaka może wystąpić w silniku. Również w tak zwanej komorze spalania (nad przestrzenią tłoka) następuje gwałtowne rozprężenie gazów po zapłonie VTS.
Aby zapobiec nadmiernemu zużyciu ścian cylindra w wysokich temperaturach (w niektórych przypadkach może gwałtownie wzrosnąć do 2 stopni) i wysokim ciśnieniu, są one smarowane. Cienka warstwa oleju tworzy się pomiędzy o-ringami a cylindrem, aby zapobiec kontaktowi metal-metal. Aby zmniejszyć siłę tarcia, wewnętrzna powierzchnia cylindrów jest traktowana specjalnym związkiem i polerowana w idealnym stopniu (dlatego powierzchnia nazywana jest lustrem).
Istnieją dwa rodzaje cylindrów:
- Typ suchy. Te cylindry są używane głównie w maszynach. Stanowią część bloku i wyglądają jak wywiercone otwory w obudowie. Aby schłodzić metal, na zewnątrz cylindrów wykonuje się kanały do cyrkulacji chłodziwa (płaszcz silnika spalinowego);
- Typ mokry. W takim przypadku cylindry będą osobno wykonanymi tulejami, które są wkładane w otwory bloku. Są niezawodnie uszczelnione, dzięki czemu podczas pracy urządzenia nie powstają dodatkowe wibracje, przez co części KShM zbyt szybko ulegną awarii. Takie wkładki stykają się z chłodziwem od zewnątrz. Podobna konstrukcja silnika jest bardziej podatna na naprawę (na przykład, gdy powstają głębokie rysy, tuleja jest po prostu zmieniana, a nie wiercona, a otwory w bloku są szlifowane podczas kapitalizacji silnika).
W silnikach w kształcie litery V cylindry często nie są ustawione symetrycznie względem siebie. Dzieje się tak, ponieważ jeden korbowód obsługuje jeden cylinder i ma osobne miejsce na wale korbowym. Istnieją jednak również modyfikacje z dwoma korbowodów na jednym czopie korbowodu.
Blok cylindrów
To największa część konstrukcji silnika. U góry tego elementu zamontowana jest głowica cylindra, a między nimi uszczelka (dlaczego jest potrzebna i jak określić jej awarię, przeczytaj w osobnej recenzji).
Wgłębienia są wykonane w głowicy cylindra, aby utworzyć specjalną wnękę. W nim zapalana jest mieszanka sprężonego powietrza i paliwa (często nazywana komorą spalania). Modyfikacje silników chłodzonych wodą będą wyposażone w głowicę z kanałami do cyrkulacji płynu.
Szkielet silnika
Wszystkie stałe części KShM, połączone w jedną strukturę, nazywane są szkieletem. Ta część postrzega główne obciążenie mocy podczas działania ruchomych części mechanizmu. W zależności od tego, jak silnik jest zamontowany w komorze silnika, szkielet przejmuje również obciążenia z nadwozia lub ramy. W trakcie ruchu ta część również zderza się z wpływem przekładni i podwozia maszyny.
Aby zapobiec poruszaniu się silnika spalinowego podczas przyspieszania, hamowania lub manewrowania, rama jest mocno przykręcona do nośnej części pojazdu. Aby wyeliminować drgania na przegubie, zastosowano mocowania silnika wykonane z gumy. Ich kształt zależy od modyfikacji silnika.
Kiedy maszyna porusza się po nierównej drodze, nadwozie poddawane jest naprężeniom skrętnym. Aby silnik nie przejmował takich obciążeń, zwykle mocuje się go w trzech punktach.
Wszystkie inne części mechanizmu są ruchome.
Tłok
Jest częścią grupy tłoków KShM. Kształt tłoków również może się zmieniać, ale najważniejsze jest to, że są one wykonane w formie szklanki. Górna część tłoka nazywana jest głowicą, a dół nazywana jest spódnicą.
Główka tłoka jest najgrubszą częścią, ponieważ absorbuje naprężenia termiczne i mechaniczne podczas zapłonu paliwa. Czoło tego elementu (spód) może mieć inny kształt - płaski, wypukły lub wklęsły. Ta część tworzy wymiary komory spalania. Często spotyka się modyfikacje z zagłębieniami o różnych kształtach. Wszystkie te typy części zależą od modelu ICE, zasady zasilania paliwem itp.
Po bokach tłoka wykonane są rowki do montażu O-ringów. Poniżej tych rowków znajdują się wgłębienia do odprowadzania oleju z części. Płaszcz ma najczęściej owalny kształt, a jego główną częścią jest prowadnica, która zapobiega klinowaniu się tłoka w wyniku rozszerzalności cieplnej.
Aby skompensować siłę bezwładności, tłoki są wykonane z lekkich materiałów stopowych. Dzięki temu są lekkie. Dno części, jak również ściany komory spalania, są narażone na maksymalne temperatury. Jednak ta część nie jest chłodzona przez krążenie chłodziwa w płaszczu. Z tego powodu element aluminiowy ulega silnej ekspansji.
Tłok jest chłodzony olejem, aby zapobiec zatarciu. W wielu modelach samochodów smarowanie jest dostarczane w sposób naturalny - mgła olejowa osiada na powierzchni i spływa z powrotem do miski olejowej. Istnieją jednak silniki, w których olej jest dostarczany pod ciśnieniem, zapewniając lepsze odprowadzanie ciepła z nagrzanej powierzchni.
Pierścienie tłokowe
Pierścień tłokowy spełnia swoją funkcję w zależności od tego, w której części głowicy tłoka jest zamontowany:
- Kompresja - najwyższa. Zapewniają uszczelnienie między cylindrem a ściankami tłoka. Ich celem jest zapobieganie przedostawaniu się gazów z przestrzeni tłoka do skrzyni korbowej. Aby ułatwić instalację części, wykonuje się w niej cięcie;
- Skrobak oleju - zapewniają usuwanie nadmiaru oleju ze ścian cylindra, a także zapobiegają przedostawaniu się smaru do przestrzeni nadtłokowej. Pierścienie te mają specjalne rowki, które ułatwiają spływ oleju do rowków spustowych tłoka.
Średnica pierścieni jest zawsze większa niż średnica cylindra. Dzięki temu zapewniają uszczelnienie w grupie cylinder-tłok. Aby ani gazy, ani olej nie przedostały się przez zamki, pierścienie są umieszczane na swoich miejscach z przesuniętymi względem siebie szczelinami.
Materiał użyty do wykonania pierścieni zależy od ich zastosowania. Dlatego elementy ściskane są najczęściej wykonane z żeliwa o dużej wytrzymałości i minimalnej zawartości zanieczyszczeń, a elementy zgarniające olej ze stali wysokostopowej.
Sworzeń tłokowy
Ta część umożliwia zamocowanie tłoka do korbowodu. Wygląda jak wydrążona rura, która jest umieszczona pod głowicą tłoka w występach i jednocześnie przez otwór w głowicy korbowodu. Aby zapobiec przesuwaniu się palca, jest on mocowany za pomocą pierścieni ustalających po obu stronach.
To mocowanie umożliwia swobodne obracanie się sworznia, co zmniejsza opór ruchu tłoka. Zapobiega to również tworzeniu się wypracowania tylko w punkcie mocowania w tłoku lub korbowodzie, co znacznie wydłuża żywotność części.
Aby zapobiec zużyciu spowodowanemu siłą tarcia, część jest wykonana ze stali. A dla większej odporności na naprężenia termiczne jest wstępnie utwardzany.
Korbowód
Korbowód to gruby pręt z usztywniającymi żebrami. Z jednej strony ma głowicę tłoka (otwór, w który wkładany jest sworzeń tłokowy), az drugiej dzianinową główkę. Drugi element jest składany, dzięki czemu część można zdjąć lub zamontować na czopie korbowym wału korbowego. Ma pokrywę przymocowaną do głowicy za pomocą śrub, a aby zapobiec przedwczesnemu zużyciu części, zainstalowana jest w niej wkładka z otworami do smarowania.
Tuleja dolnej głowicy nazywana jest łożyskiem korbowodu. Wykonany jest z dwóch stalowych płyt z zakrzywionymi wąsami do mocowania w głowie.
Aby zmniejszyć siłę tarcia wewnętrznej części górnej głowy, wciska się w nią brązową tuleję. Jeśli się zużyje, cały korbowód nie będzie wymagał wymiany. Tuleja ma otwory do doprowadzania oleju do sworznia.
Istnieje kilka modyfikacji korbowodów:
- Silniki benzynowe są najczęściej wyposażone w korbowody z łącznikiem głowicy umieszczonym prostopadle do osi korbowodu;
- Silniki spalinowe Diesla mają korbowody ze skośnym łącznikiem głowicy;
- Silniki widlaste są często wyposażone w podwójne korbowody. Wtórny korbowód drugiego rzędu jest przymocowany do głównego za pomocą sworznia na tej samej zasadzie, co do tłoka.
Wał korbowy
Element ten składa się z kilku wykorbień z przesuniętym rozmieszczeniem czopów korbowodów względem osi czopów głównych. Istnieją już różne typy wałów korbowych i ich cechy osobna recenzja.
Zadaniem tej części jest zamiana ruchu postępowego tłoka na ruch obrotowy. Sworzeń korbowy jest połączony z dolną głowicą korbowodu. Główne łożyska znajdują się w dwóch lub więcej miejscach na wale korbowym, aby zapobiec drganiom spowodowanym niezrównoważonym obrotem korb.
Większość wałów korbowych jest wyposażona w przeciwwagi, które pochłaniają siły odśrodkowe działające na główne łożyska. Część jest wykonana przez odlewanie lub toczenie na tokarkach z jednego półfabrykatu.
Koło pasowe jest przymocowane do czubka wału korbowego, które napędza mechanizm dystrybucji gazu i inne urządzenia, takie jak pompa, generator i napęd klimatyzacji. Na trzpieniu znajduje się kołnierz. Do niego przymocowane jest koło zamachowe.
Koło zamachowe
Część w kształcie dysku. Poświęcono również formy i typy różnych kół zamachowych oraz ich różnice Osobny artykuł... Konieczne jest pokonanie oporu ściskania w cylindrach, gdy tłok wykonuje suw sprężania. Wynika to z bezwładności obracającego się żeliwnego dysku.
Pierścień zębaty jest zamocowany na końcu części. Koło zębate rozrusznika jest do niego podłączone w momencie uruchomienia silnika. Po stronie przeciwnej do kołnierza powierzchnia koła zamachowego styka się z tarczą sprzęgła kosza przekładni. Maksymalna siła tarcia pomiędzy tymi elementami zapewnia przeniesienie momentu obrotowego na wał skrzyni biegów.
Jak widać, mechanizm korbowy ma złożoną konstrukcję, z powodu której naprawa urządzenia musi być wykonywana wyłącznie przez profesjonalistów. Aby przedłużyć żywotność silnika, niezwykle ważne jest przestrzeganie rutynowej konserwacji samochodu.
Dodatkowo obejrzyj recenzję wideo o KShM:
Pytania i odpowiedzi:
Jakie części są zawarte w mechanizmie korbowym? Części stacjonarne: blok cylindrów, głowica bloku, tuleje cylindrowe, tuleje i łożyska główne. Części ruchome: tłok z pierścieniami, sworzeń tłokowy, korbowód, wał korbowy i koło zamachowe.
Jak nazywa się ta część KShM? To jest mechanizm korbowy. Zamienia ruchy posuwisto-zwrotne tłoków w cylindrach na ruchy obrotowe wału korbowego.
Jaka jest funkcja stałych części KShM? Części te odpowiadają za dokładne prowadzenie ruchomych części (np. pionowy ruch tłoków) i bezpieczne ich mocowanie do obrotu (np. łożysk głównych).
