Ako funguje kľukový mechanizmus motora

Kľukový mechanizmus motora premieňa vratný pohyb piestov (v dôsledku energie spaľovania palivovej zmesi) na otáčanie kľukového hriadeľa a naopak. Ide o technicky zložitý mechanizmus, ktorý tvorí základ spaľovacieho motora. V článku sa budeme podrobne zaoberať zariadením a funkciami prevádzky KShM.

História stvorenia

Prvý dôkaz o používaní kľuky sa našiel v 3. storočí nášho letopočtu, v Rímskej ríši a Byzancii v 6. storočí nášho letopočtu. Dokonalým príkladom je píla z Hierapolis, ktorá používa kľukový hriadeľ. V rímskom meste Augusta Raurica na území dnešného Švajčiarska sa našla kovová kľuka. V každom prípade si istý James Packard patentoval vynález v roku 1780, hoci dôkazy o jeho vynáleze sa našli už v staroveku.

Komponenty KShM

Komponenty KShM sú konvenčne rozdelené na pohyblivé a pevné časti. Pohyblivé časti zahŕňajú:

• piesty a piestne krúžky;
• ojnice;
• piestne čapy;
• kľukový hriadeľ;
• zotrvačník.

Pevné časti KShM slúžia ako základňa, upevňovacie prvky a vodidlá. Tie obsahujú:

• blok valcov;
• hlava motora;
• kľuková skriňa;
• Olejová panvica;
• spojovacie prvky a ložiská.

Pevné časti KShM

Kľuková skriňa a olejová vaňa

Kľuková skriňa je spodná časť motora, ktorá obsahuje ložiská a olejové kanály kľukového hriadeľa. V kľukovej skrini sa ojnice pohybujú a kľukový hriadeľ sa otáča. Olejová vaňa je nádrž na motorový olej.

Základňa kľukovej skrine je počas prevádzky vystavená konštantnému tepelnému a energetickému zaťaženiu. Preto táto časť podlieha špeciálnym požiadavkám na pevnosť a tuhosť. Na jeho výrobu sa používajú zliatiny hliníka alebo liatiny.

Kľuková skriňa je pripevnená k bloku valcov. Spolu tvoria kostru motora, hlavnú časť jeho karosérie. Samotné valce sú v bloku. Hlava bloku motora je inštalovaná na vrchu. Okolo valcov sú dutiny na chladenie kvapalinou.

Usporiadanie a počet valcov

V súčasnosti sú najbežnejšie tieto typy:

• pozícia štyroch alebo šiestich valcov v rade;
• šesťvalec 90° poloha V;
• Poloha v tvare VR pod menším uhlom;
• opačná poloha (piesty sa pohybujú smerom k sebe z rôznych smerov);
• Pozícia W s 12 valcami.

Pri jednoduchom in-line usporiadaní sú valce a piesty usporiadané v rade kolmo na kľukový hriadeľ. Táto schéma je najjednoduchšia a najspoľahlivejšia.

Hlava motora

Hlava je pripevnená k bloku pomocou čapov alebo skrutiek. Zhora pokrýva valce s piestami, čím vytvára utesnenú dutinu - spaľovaciu komoru. Medzi blokom a hlavou je tesnenie. V hlave valcov sa nachádza aj ventilový rozvod a zapaľovacie sviečky.

cylindre

Piesty sa pohybujú priamo vo valcoch motora. Ich veľkosť závisí od zdvihu piesta a jeho dĺžky. Valce pracujú pri rôznych tlakoch a vysokých teplotách. Steny sú počas prevádzky vystavené konštantnému treniu a teplotám až do 2500 ° C. Špeciálne požiadavky sú kladené aj na materiály a spracovanie valcov. Sú vyrobené z liatiny, ocele alebo zliatin hliníka. Povrch dielov musí byť nielen odolný, ale aj ľahko spracovateľný.

Vonkajší pracovný povrch sa nazýva zrkadlo. Je pochrómovaný a leštený do zrkadlového lesku, aby sa minimalizovalo trenie v obmedzených podmienkach mazania. Valce sú odliate spolu s blokom alebo sú vyrobené vo forme odnímateľných puzdier.

Pohyblivé časti KShM

piest

Pohyb piestu vo valci nastáva v dôsledku spaľovania zmesi vzduchu a paliva. Vytvára sa tlak, ktorý pôsobí na korunu piesta. V rôznych typoch motorov sa môže líšiť tvarom. V benzínových motoroch bolo dno spočiatku ploché, potom sa začali používať konkávne štruktúry s drážkami pre ventily. V dieselových motoroch sa v spaľovacej komore stláča vzduch, nie palivo. Preto má konkávny tvar aj koruna piesta, ktorá je súčasťou spaľovacej komory.

Tvar dna má veľký význam pre vytvorenie správneho plameňa pre spaľovanie zmesi vzduchu a paliva.

Zvyšok piestu sa nazýva plášť. Toto je druh vodidla, ktoré sa pohybuje vo vnútri valca. Spodná časť piestu alebo plášťa je vyrobená tak, aby sa pri svojom pohybe nedostala do kontaktu s ojnicou.

Na bočnej ploche piestov sú drážky alebo drážky pre piestne krúžky. Na vrchu sú dva alebo tri kompresné krúžky. Sú potrebné na vytvorenie kompresie, to znamená, že zabraňujú prenikaniu plynu medzi steny valca a piestu. Krúžky sú pritlačené k zrkadlu, čím sa zmenšuje medzera. V spodnej časti je drážka pre krúžok na škrabku oleja. Je určený na odstránenie prebytočného oleja zo stien valca, aby sa nedostal do spaľovacej komory.

Piestne krúžky, najmä kompresné krúžky, pracujú pri konštantnom zaťažení a vysokých teplotách. Na ich výrobu sa používajú vysokopevnostné materiály ako legovaná liatina potiahnutá poréznym chrómom.

Piestny čap a ojnica

Ojnica je pripevnená k piestu pomocou piestneho čapu. Ide o pevnú alebo dutú valcovú časť. Čap je inštalovaný v otvore v pieste a v hornej hlave ojnice.

Existujú dva typy upevnenia:

• pevné uloženie;
• s plávajúcim pristátím.

Najpopulárnejší je takzvaný "plávajúci prst". Na jeho upevnenie sa používajú poistné krúžky. Pevná je inštalovaná s presahom. Zvyčajne sa používa tepelná úprava.

Ojnica zase spája kľukový hriadeľ s piestom a vytvára rotačné pohyby. V tomto prípade vratné pohyby ojnice opisujú číslo osem. Skladá sa z niekoľkých prvkov:

• tyč alebo základňa;
• hlava piestu (horná);
• hlava kľuky (spodná).

Bronzové puzdro je vtlačené do hlavy piestu, aby sa znížilo trenie a premazali protiľahlé časti. Hlava kľuky je sklopná, aby sa zabezpečila montáž mechanizmu. Časti sú navzájom dokonale prispôsobené a sú upevnené skrutkami a poistnými maticami. Na zníženie trenia sú inštalované ojničné ložiská. Vyrábajú sa vo forme dvoch oceľových vložiek so zámkami. Olej sa dodáva cez olejové drážky. Ložiská sú presne prispôsobené veľkosti kĺbu.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, vložky sa neotočia nie kvôli zámkom, ale kvôli trecej sile medzi ich vonkajším povrchom a hlavou ojnice. Vonkajšiu časť objímkového ložiska teda nemožno počas montáže premazať.

Kľukový hriadeľ

Kľukový hriadeľ je zložitá časť, a to ako z hľadiska konštrukcie, tak aj výroby. Preberá krútiaci moment, tlak a iné zaťaženia, a preto je vyrobený z vysoko pevnej ocele alebo liatiny. Kľukový hriadeľ prenáša rotáciu z piestov na prevodovku a ďalšie komponenty vozidla (napríklad hnaciu remenicu).

Kľukový hriadeľ pozostáva z niekoľkých hlavných komponentov:

• domorodé krky;
• hrdla spojovacích tyčí;
• protizávažia;
• líca;
• stopka;
• príruba zotrvačníka.

Konštrukcia kľukového hriadeľa do značnej miery závisí od počtu valcov v motore. V jednoduchom štvorvalcovom radovom motore sú na kľukovom hriadeli štyri ojničné čapy, na ktorých sú namontované ojnice s piestami. Päť hlavných čapov je umiestnených pozdĺž stredovej osi hriadeľa. Inštalujú sa do ložísk bloku valcov alebo kľukovej skrine na klzných ložiskách (vložkách). Hlavné čapy sú zhora uzavreté skrutkovými krytmi. Spojenie tvorí U-tvar.

Špeciálne opracovaný otočný bod na montáž ložiskového čapu sa nazýva posteľ.

Hlavné a ojničné hrdlá sú spojené takzvanými lícnicami. Protizávažia tlmia nadmerné vibrácie a zabezpečujú plynulý pohyb kľukového hriadeľa.

Čapy kľukového hriadeľa sú tepelne spracované a leštené pre vysokú pevnosť a presné lícovanie. Kľukový hriadeľ je tiež veľmi presne vyvážený a vycentrovaný, aby rovnomerne rozložil všetky sily, ktoré naň pôsobia. V centrálnej oblasti koreňového krku, po stranách podpery, sú nainštalované prítlačné polkrúžky. Sú potrebné na kompenzáciu axiálnych pohybov.

Rozvodové kolesá a remenica pohonu príslušenstva motora sú pripevnené k drieku kľukového hriadeľa.

Zotrvačník

Na zadnej strane hriadeľa je príruba, ku ktorej je pripevnený zotrvačník. Ide o liatinovú časť, čo je masívny disk. Zotrvačník vďaka svojej hmotnosti vytvára zotrvačnosť potrebnú na činnosť kľukového hriadeľa a tiež zabezpečuje rovnomerný prenos krútiaceho momentu na prevodovku. Na ráfiku zotrvačníka je ozubený krúžok (korunka) pre spojenie so štartérom. Tento zotrvačník otáča kľukový hriadeľ a poháňa piesty pri štartovaní motora.

Kľukový mechanizmus, konštrukcia a tvar kľukového hriadeľa zostali dlhé roky nezmenené. Spravidla sa vykonávajú len malé konštrukčné zmeny na zníženie hmotnosti, zotrvačnosti a trenia.