Cum funcționează mecanismul manivelei motorului

Mecanismul manivelă al motorului transformă mișcarea alternativă a pistoanelor (datorită energiei de ardere a amestecului de combustibil) în rotație a arborelui cotit și invers. Acesta este un mecanism complex din punct de vedere tehnic care formează baza unui motor cu ardere internă. În articol vom arunca o privire detaliată asupra designului și caracteristicilor de funcționare ale arborelui cotit.

Istoria creației

Primele dovezi ale folosirii unei manivele au fost găsite în secolul al III-lea d.Hr., în Imperiul Roman și în Bizanț în secolul al VI-lea d.Hr. Un exemplu excelent este fabrica de cherestea din Hierapolis, care folosește un arbore cotit. Manivela de metal a fost găsită în orașul roman Augusta Raurica din ceea ce este acum Elveția. În orice caz, un anume James Packard a brevetat invenția în 3, deși dovezi ale invenției sale au fost găsite în antichitate.

Componente KShM

Componentele KShM sunt împărțite în mod convențional în părți mobile și staționare. Piesele mobile includ:

• pistoane și segmente de piston;
• biele;
• bolțuri de piston;
• arbore cotit;
• volant.

Părțile fixe ale arborelui cotit servesc ca bază, elemente de fixare și ghidaje. Acestea includ:

• corp cilindric;
• cap cilindru;
• carter;
• tava de ulei;
• elemente de fixare și rulmenți.

Piese fixe ale arborelui cotit

Carter și baia de ulei

Carterul este partea inferioară a motorului care găzduiește rulmenții și pasajele de ulei ale arborelui cotit. În carter, bielele se mișcă și arborele cotit se rotește. Baia de ulei este un rezervor pentru uleiul de motor.

În timpul funcționării, baza carterului este supusă sarcinilor termice și de putere constante. Prin urmare, această piesă are cerințe speciale pentru rezistență și rigiditate. Pentru fabricarea acestuia se folosesc aliaje de aluminiu sau fontă.

Carterul este atașat la blocul cilindrilor. Împreună formează cadrul motorului, partea principală a corpului său. Cilindrii înșiși sunt amplasați în bloc. Capul blocului motor cu ardere internă este instalat deasupra. Există cavități în jurul cilindrilor pentru răcirea cu lichid.

Locația și numărul de cilindri

În prezent, cele mai comune tipuri sunt:

• poziție cu patru sau șase cilindri în linie;
• 90° poziție V cu șase cilindri;
• Poziție în formă de VR la un unghi inferior;
• poziție opusă (pistoanele se deplasează unul spre celălalt din părți diferite);
• Poziție W cu 12 cilindri.

Într-un aranjament simplu în linie, cilindrii și pistoanele sunt aranjate într-un rând perpendicular pe arborele cotit. Această schemă este cea mai simplă și cea mai de încredere.

Cap cilindru

Capul este atașat de bloc cu știfturi sau șuruburi. Acesta acoperă cilindrii cu pistoane deasupra, formând o cavitate etanșă - camera de ardere. Există o garnitură între bloc și cap. Chiulasa găzduiește și trenul de supape și bujiile.

Cilindri

Pistoanele se deplasează direct în cilindrii motorului. Dimensiunea lor depinde de cursa pistonului și lungimea acestuia. Cilindrii funcționează sub presiune variabilă și temperaturi ridicate. În timpul funcționării, pereții sunt supuși la frecare constantă și la temperaturi de până la 2500 ° C. De asemenea, sunt impuse cerințe speciale privind materialele și prelucrarea cilindrilor. Sunt fabricate din fontă, oțel sau aliaje de aluminiu. Suprafața pieselor nu trebuie doar să fie durabilă, ci și ușor de prelucrat.

Suprafața exterioară de lucru se numește oglindă. Este placat cu crom și lustruit până la un finisaj în oglindă pentru a minimiza frecarea în condițiile în care lubrifierea este limitată. Cilindrii sunt turnați împreună cu blocul sau realizati sub formă de manșoane detașabile.

Piese mobile KShM

Piston

Mișcarea pistonului în cilindru are loc datorită arderii amestecului aer-combustibil. Se creează o presiune care acționează pe partea inferioară a pistonului. Poate diferi ca formă în diferite tipuri de motoare. La motoarele pe benzină, fundul a fost inițial plat, apoi au început să folosească structuri concave cu caneluri pentru supape. La motoarele diesel, aerul este precomprimat în camera de ardere, mai degrabă decât combustibilul. Prin urmare, coroana pistonului are și o formă concavă, care face parte din camera de ardere.

Forma fundului este de mare importanță pentru crearea flăcării corecte de ardere a amestecului aer-combustibil.

Restul pistonului se numește fustă. Acesta este un fel de ghidaj care se deplasează în interiorul cilindrului. Partea inferioară a pistonului sau a mantalei este proiectată astfel încât să nu vină în contact cu biela în timpul mișcării acesteia.

Pe suprafața laterală a pistoanelor există caneluri sau caneluri pentru segmentele pistonului. Există două sau trei inele de compresie în partea de sus. Sunt necesare pentru a crea compresie, adică împiedică pătrunderea gazului între pereții cilindrului și piston. Inelele sunt apăsate pe oglindă, reducând decalajul. Există o canelură în partea inferioară pentru inelul de raclere a uleiului. Este conceput pentru a elimina excesul de ulei de pe pereții cilindrului, astfel încât să nu intre în camera de ardere.

Segurile de piston, în special segmentele de compresie, funcționează la sarcini constante și la temperaturi ridicate. Pentru producerea lor se folosesc materiale de înaltă rezistență, cum ar fi fonta aliată acoperită cu crom poros.

Bolt de piston și biela

Biela este atașată de piston cu ajutorul unui bolț de piston. Este o piesă cilindrică solidă sau goală. Știftul este instalat în orificiul pistonului și în capul superior al bielei.

Există două tipuri de prindere:

• cu aterizare fixă;
• cu aterizare plutitoare.

Cel mai popular este așa-numitul „deget plutitor”. Pentru fixarea acestuia se folosesc inele de reținere. Fixed este instalat cu interferențe. De obicei, se utilizează o potrivire termică.

Biela, la rândul său, conectează arborele cotit la piston și produce mișcări de rotație. În acest caz, mișcările alternative ale bielei descriu numărul opt. Este format din mai multe elemente:

• miez sau bază;
• cap piston (superior);
• cap manivelă (inferioară).

O bucșă de bronz este presată în capul pistonului pentru a reduce frecarea și a lubrifia părțile în contact. Capul manivelei este demontabil pentru a asigura asamblarea mecanismului. Piesele se potrivesc perfect între ele și sunt fixate cu șuruburi și piulițe de blocare. Pentru a reduce frecarea, sunt instalați rulmenți de biela. Sunt realizate sub formă de două inserții din oțel cu încuietori. Uleiul este furnizat prin canale de ulei. Rulmenții sunt adaptați cu precizie dimensiunii conexiunii.

Contrar credinței populare, căptușelile sunt împiedicate să se rotească nu prin încuietori, ci prin forța de frecare dintre suprafața lor exterioară și capul bielei. Prin urmare, partea exterioară a lagărului de alunecare nu poate fi lubrifiată în timpul asamblarii.

Arbore cotit

Arborele cotit este o piesă complexă, atât din punct de vedere al designului, cât și al producției. Absoarbe cuplul, presiunea și alte sarcini și, prin urmare, este fabricat din oțel de înaltă rezistență sau fontă. Arborele cotit transmite rotația de la pistoane la transmisie și la alte componente ale vehiculului (cum ar fi fulia de antrenare).

Arborele cotit este format din mai multe componente principale:

• gâtul molar;
• jurnalele de biele;
• contragreutati;
• obraji;
• coadă;
• flanșă volantă.

Designul arborelui cotit depinde în mare măsură de numărul de cilindri din motor. Într-un motor simplu cu patru cilindri în linie, pe arborele cotit sunt patru butoane, pe care sunt montate biele cu pistoane. Cinci jurnale principale sunt situate de-a lungul axei centrale a arborelui. Acestea sunt instalate în blocul cilindrilor sau suporturile carterului pe lagăre de alunecare (garnituri). Jurnalele principale sunt închise de sus cu capace pe șuruburi. Conexiunea formează o formă de U.

Se numește un punct de sprijin special prelucrat pentru instalarea jurnalului principal cu o căptușeală pat.

Principalele și cele de biela sunt conectate prin așa-numitele obraji. Contragreutățile atenuează vibrațiile în exces și asigură o mișcare lină a arborelui cotit.

Coloanele arborelui cotit sunt tratate termic și lustruite pentru a asigura rezistență ridicată și potrivire precisă. Arborele cotit este, de asemenea, foarte precis echilibrat și centrat pentru a distribui uniform toate forțele care acționează asupra acestuia. În regiunea centrală a gâtului rădăcinii, pe părțile laterale ale suportului, sunt instalate semiinele de împingere. Sunt necesare pentru a compensa mișcările axiale.

Angrenajele de sincronizare și fulia de antrenare a accesoriilor motorului sunt atașate la tija arborelui cotit.

Volant

Pe spatele arborelui există o flanșă de care este atașat volantul. Aceasta este o piesă din fontă care este un disc masiv. Datorită masei sale, volantul creează inerția necesară funcționării arborelui cotit și asigură, de asemenea, transmiterea uniformă a cuplului la transmisie. Există un inel dintat (jantă) pe janta volantului pentru conectarea la demaror. Acest volant rotește arborele cotit și antrenează pistoanele atunci când motorul pornește.

Mecanismul manivelei, designul și forma arborelui cotit rămân neschimbate de-a lungul anilor. De obicei, se fac doar modificări structurale minore pentru a reduce greutatea, inerția și frecarea.