กลไกข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ทำงานอย่างไร

กลไกข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์เปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ (เนื่องจากพลังงานจากการเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิง) เป็นการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงและในทางกลับกัน นี่เป็นกลไกที่ซับซ้อนทางเทคนิคซึ่งเป็นพื้นฐานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในบทความเราจะพิจารณารายละเอียดอุปกรณ์และคุณสมบัติของการทำงานของ KShM

ประวัติความเป็นมาของการสร้าง

หลักฐานแรกของการใช้ข้อเหวี่ยงพบในโฆษณาศตวรรษที่ 3 ในจักรวรรดิโรมันและไบแซนเทียมในโฆษณาศตวรรษที่ 6 ตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบคือโรงเลื่อยจาก Hierapolis ซึ่งใช้เพลาข้อเหวี่ยง พบข้อเหวี่ยงโลหะในเมือง Augusta Raurica ของโรมันในประเทศสวิสเซอร์แลนด์ ไม่ว่าในกรณีใด James Packard บางคนได้จดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์นี้ในปี 1780 แม้ว่าจะพบหลักฐานการประดิษฐ์ของเขาในสมัยโบราณ

ส่วนประกอบของ KShM

ส่วนประกอบของ KShM แบ่งตามอัตภาพเป็นชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้และตายตัว ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ได้แก่

• ลูกสูบและแหวนลูกสูบ
• ก้านสูบ;
• หมุดลูกสูบ;
• เพลาข้อเหวี่ยง;
• มู่เล่

ชิ้นส่วนที่ตายตัวของ KShM ทำหน้าที่เป็นฐาน ตัวยึด และตัวกั้น ซึ่งรวมถึง:

• บล็อกกระบอกสูบ
• หัวถัง;
• เหวี่ยง;
• กระทะน้ำมัน
• รัดและแบริ่ง

ชิ้นส่วนคงที่ของ KShM

ข้อเหวี่ยงและอ่างน้ำมัน

ข้อเหวี่ยงคือส่วนล่างของเครื่องยนต์ที่มีตลับลูกปืนและทางเดินน้ำมันของเพลาข้อเหวี่ยง ในเพลาข้อเหวี่ยง ก้านสูบจะเคลื่อนที่และเพลาข้อเหวี่ยงจะหมุน กระทะน้ำมันเป็นอ่างเก็บน้ำสำหรับน้ำมันเครื่อง

ฐานของข้อเหวี่ยงระหว่างการทำงานต้องรับภาระความร้อนและพลังงานคงที่ ดังนั้นส่วนนี้จึงอยู่ภายใต้ข้อกำหนดพิเศษสำหรับความแข็งแรงและความแข็งแกร่ง สำหรับการผลิตนั้นใช้อลูมิเนียมหรือโลหะผสมเหล็กหล่อ

ข้อเหวี่ยงติดอยู่กับบล็อกกระบอกสูบ พวกเขาร่วมกันสร้างเฟรมของเครื่องยนต์ซึ่งเป็นส่วนหลักของร่างกาย กระบอกสูบอยู่ในบล็อก ส่วนหัวของบล็อกเครื่องยนต์ติดตั้งอยู่ด้านบน รอบกระบอกสูบมีโพรงสำหรับระบายความร้อนด้วยของเหลว

ตำแหน่งและจำนวนกระบอกสูบ

ประเภทต่อไปนี้เป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุดในปัจจุบัน:

• ตำแหน่งกระบอกสูบสี่หรือหกแบบอินไลน์
• หกสูบ 90° ตำแหน่งวี;
• ตำแหน่งรูป VR ในมุมที่เล็กกว่า
• ตำแหน่งตรงข้าม (ลูกสูบเคลื่อนที่เข้าหากันจากทิศทางที่ต่างกัน);
• ตำแหน่ง W ที่มี 12 กระบอกสูบ

ในการจัดเรียงแบบอินไลน์ที่เรียบง่าย กระบอกสูบและลูกสูบจะถูกจัดเรียงเป็นแถวตั้งฉากกับเพลาข้อเหวี่ยง โครงการนี้เป็นวิธีที่ง่ายและน่าเชื่อถือที่สุด

ฝาสูบ

หัวติดกับบล็อกด้วยกระดุมหรือสลักเกลียว มันครอบคลุมกระบอกสูบด้วยลูกสูบจากด้านบนทำให้เกิดช่องที่ปิดสนิท - ห้องเผาไหม้ มีปะเก็นระหว่างบล็อกกับหัว หัวกระบอกสูบยังมีชุดวาล์วและหัวเทียนอีกด้วย

ถัง

ลูกสูบเคลื่อนที่โดยตรงในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ ขนาดขึ้นอยู่กับจังหวะลูกสูบและความยาวของลูกสูบ กระบอกสูบทำงานที่ความดันและอุณหภูมิสูงที่แตกต่างกัน ระหว่างการใช้งาน ผนังจะต้องเสียดสีคงที่และอุณหภูมิสูงถึง 2500 ° C นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดพิเศษเกี่ยวกับวัสดุและการประมวลผลของกระบอกสูบด้วย พวกเขาทำจากเหล็กหล่อ เหล็กหรือโลหะผสมอลูมิเนียม พื้นผิวของชิ้นส่วนต้องไม่เพียงแค่ทนทานเท่านั้น แต่ยังต้องแปรรูปง่ายอีกด้วย

พื้นผิวการทำงานด้านนอกเรียกว่ากระจกเงา มีการชุบโครเมียมและขัดเงาให้เงาเพื่อลดการเสียดสีในสภาวะการหล่อลื่นที่จำกัด กระบอกสูบถูกหล่อร่วมกับบล็อกหรือทำเป็นปลอกแขนที่ถอดออกได้

ชิ้นส่วนที่เคลื่อนย้ายได้ของ KShM

ลูกสูบ

การเคลื่อนที่ของลูกสูบในกระบอกสูบเกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิง สร้างแรงกดที่กระทำต่อเม็ดมะยมลูกสูบ อาจมีรูปร่างแตกต่างกันในเครื่องยนต์ประเภทต่างๆ ในเครื่องยนต์เบนซิน ตอนแรกด้านล่างแบน จากนั้นจึงเริ่มใช้โครงสร้างเว้าพร้อมร่องสำหรับวาล์ว ในเครื่องยนต์ดีเซล อากาศจะถูกบีบอัดล่วงหน้าในห้องเผาไหม้ ไม่ใช่เชื้อเพลิง ดังนั้นมงกุฎลูกสูบจึงมีรูปทรงเว้าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของห้องเผาไหม้

รูปร่างด้านล่างมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างเปลวไฟที่ถูกต้องสำหรับการเผาไหม้ส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิง

ส่วนที่เหลือของลูกสูบเรียกว่ากระโปรง นี่เป็นแนวทางที่เคลื่อนที่ภายในกระบอกสูบ ส่วนล่างของลูกสูบหรือกระโปรงทำในลักษณะที่ไม่สัมผัสกับก้านสูบระหว่างการเคลื่อนที่

บนพื้นผิวด้านข้างของลูกสูบมีร่องหรือร่องสำหรับแหวนลูกสูบ มีวงแหวนบีบอัดสองหรือสามวงอยู่ด้านบน จำเป็นในการสร้างการบีบอัดนั่นคือป้องกันการแทรกซึมของก๊าซระหว่างผนังของกระบอกสูบกับลูกสูบ วงแหวนถูกกดเข้ากับกระจกเพื่อลดช่องว่าง ที่ด้านล่างมีร่องสำหรับวงแหวนขูดน้ำมัน ออกแบบมาเพื่อขจัดน้ำมันส่วนเกินออกจากผนังกระบอกสูบเพื่อไม่ให้เข้าไปในห้องเผาไหม้

แหวนลูกสูบ โดยเฉพาะแหวนอัด ทำงานภายใต้โหลดคงที่และอุณหภูมิสูง สำหรับการผลิตจะใช้วัสดุที่มีความแข็งแรงสูง เช่น เหล็กหล่ออัลลอยด์ที่เคลือบด้วยโครเมียมที่มีรูพรุน

ลูกสูบและก้านสูบ

ก้านสูบติดอยู่กับลูกสูบด้วยหมุดลูกสูบ เป็นชิ้นส่วนทรงกระบอกทึบหรือกลวง พินถูกติดตั้งในรูในลูกสูบและที่หัวส่วนบนของก้านสูบ

สิ่งที่แนบมามีสองประเภท:

• พอดีคงที่;
• ด้วยการลงจอดแบบลอยตัว

ที่นิยมมากที่สุดคือสิ่งที่เรียกว่า "นิ้วลอย" ใช้สำหรับยึดแหวนล็อค ติดตั้งแบบตายตัวพร้อมการแทรกสอดพอดี มักจะใช้ความร้อนพอดี

ในทางกลับกันก้านสูบเชื่อมต่อเพลาข้อเหวี่ยงกับลูกสูบและสร้างการเคลื่อนไหวแบบหมุน ในกรณีนี้ การเคลื่อนที่แบบลูกสูบของก้านสูบจะอธิบายหมายเลขแปด ประกอบด้วยองค์ประกอบหลายประการ:

• คันหรือฐาน
• หัวลูกสูบ (บน);
• หัวข้อเหวี่ยง (ล่าง).

บูชสีบรอนซ์ถูกกดเข้าไปในหัวลูกสูบเพื่อลดแรงเสียดทานและหล่อลื่นชิ้นส่วนที่ผสมพันธุ์ หัวจานสามารถพับเก็บได้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการประกอบกลไก ชิ้นส่วนต่างๆ เข้ากันอย่างลงตัวและยึดด้วยสลักเกลียวและน็อตล็อค มีการติดตั้งตลับลูกปืนก้านสูบเพื่อลดแรงเสียดทาน พวกเขาทำในรูปแบบของซับเหล็กสองพร้อมตัวล็อค น้ำมันถูกจ่ายผ่านร่องน้ำมัน ตลับลูกปืนถูกปรับให้เข้ากับขนาดข้อต่ออย่างแม่นยำ

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม แผ่นปิดถูกกันไม่ให้หมุนไม่ได้เกิดจากการล็อค แต่เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวด้านนอกกับหัวก้านสูบ ดังนั้นจึงไม่สามารถหล่อลื่นส่วนนอกของตลับลูกปืนของปลอกได้ระหว่างการประกอบ

เพลาข้อเหวี่ยง

เพลาข้อเหวี่ยงเป็นส่วนที่ซับซ้อนทั้งในแง่ของการออกแบบและการผลิต ใช้แรงบิด แรงดัน และโหลดอื่นๆ ดังนั้นจึงทำจากเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงหรือเหล็กหล่อ เพลาข้อเหวี่ยงส่งการหมุนจากลูกสูบไปยังชุดเกียร์และส่วนประกอบอื่นๆ ของรถยนต์ (เช่น รอกของไดรฟ์)

เพลาข้อเหวี่ยงประกอบด้วยส่วนประกอบหลักหลายประการ:

• คอพื้นเมือง
• คอก้านสูบ;
• ถ่วงน้ำหนัก;
• แก้ม;
• ก้าน;
• หน้าแปลนมู่เล่

การออกแบบเพลาข้อเหวี่ยงขึ้นอยู่กับจำนวนกระบอกสูบในเครื่องยนต์เป็นส่วนใหญ่ ในเครื่องยนต์แบบอินไลน์สี่สูบที่เรียบง่าย มีวารสารก้านสูบสี่อันบนเพลาข้อเหวี่ยงซึ่งติดตั้งก้านสูบที่มีลูกสูบ วารสารหลักห้าเล่มตั้งอยู่ตามแกนกลางของเพลา พวกเขาจะติดตั้งในแบริ่งของบล็อกกระบอกสูบหรือข้อเหวี่ยงบนตลับลูกปืนธรรมดา (ซับ) วารสารหลักปิดจากด้านบนด้วยฝาปิดแบบเกลียว การเชื่อมต่อเป็นรูปตัวยู

เรียกว่าจุดศูนย์กลางกลึงพิเศษสำหรับติดตั้งวารสารแบริ่ง เตียง.

คอแกนหลักและก้านสูบเชื่อมต่อกันด้วยแก้มที่เรียกว่า น้ำหนักถ่วงลดแรงสั่นสะเทือนที่มากเกินไปและทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่น

วารสารเพลาข้อเหวี่ยงผ่านการอบชุบด้วยความร้อนและขัดเงาเพื่อความแข็งแรงและความพอดีที่แม่นยำสูง เพลาข้อเหวี่ยงยังมีความสมดุลอย่างแม่นยำและอยู่ตรงกลางเพื่อกระจายแรงทั้งหมดที่กระทำต่อมันอย่างสม่ำเสมอ ในบริเวณส่วนกลางของคอรูตด้านข้างของส่วนรองรับมีการติดตั้งวงแหวนครึ่งวงแบบถาวร จำเป็นเพื่อชดเชยการเคลื่อนที่ตามแนวแกน

เฟืองไทม์มิ่งและรอกขับเคลื่อนอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์ติดอยู่กับก้านเพลาข้อเหวี่ยง

มู่เล่

ที่ด้านหลังของเพลามีหน้าแปลนสำหรับติดมู่เล่ นี่คือชิ้นส่วนเหล็กหล่อ ซึ่งเป็นดิสก์ขนาดใหญ่ เนื่องจากมวลของมัน มู่เล่จึงสร้างแรงเฉื่อยที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเพลาข้อเหวี่ยง และยังให้การส่งแรงบิดที่สม่ำเสมอไปยังระบบส่งกำลัง ที่ขอบล้อมู่เล่มีวงแหวนเฟือง (เม็ดมะยม) สำหรับเชื่อมต่อกับสตาร์ทเตอร์ มู่เล่นี้จะเปลี่ยนเพลาข้อเหวี่ยงและขับลูกสูบเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์

กลไกข้อเหวี่ยง การออกแบบและรูปร่างของเพลาข้อเหวี่ยงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหลายปี ตามกฎแล้วจะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเพียงเล็กน้อยเท่านั้นเพื่อลดน้ำหนัก ความเฉื่อย และแรงเสียดทาน