Com funciona el mecanisme de manivela del motor
Contingut
El mecanisme de cigonyal del motor converteix el moviment alternatiu dels pistons (a causa de l'energia de combustió de la mescla de combustible) en rotació del cigonyal i viceversa. Aquest és un mecanisme tècnicament complex que constitueix la base d'un motor de combustió interna. A l'article farem una visió detallada del disseny i les característiques de funcionament del cigonyal.
Història de la creació
La primera evidència de l'ús d'una manovella es va trobar al segle III dC, a l'Imperi Romà i Bizanci al segle VI dC. Un exemple excel·lent és la serradora de Hierapolis, que utilitza un cigonyal. La manovella metàl·lica es va trobar a la ciutat romana d'Augusta Raurica, a l'actual Suïssa. En tot cas, un tal James Packard va patentar l'invent l'any 3, tot i que es va trobar proves del seu invent a l'antiguitat.
Components KShM
Els components KShM es divideixen convencionalment en parts mòbils i estacionàries. Les parts mòbils inclouen:
- pistons i anells de pistons;
- bieles;
- passadors del pistó;
- cigonyal;
- volant.
Les parts fixes del cigonyal serveixen com a base, elements de fixació i guies. Això inclou:
- bloc de cilindres;
- cap cilíndric;
- cárter;
- cassola d'oli;
- fixacions i coixinets.
Parts fixes del cigonyal
Carter i safata d'oli
El càrter és la part inferior del motor que allotja els coixinets i els passos d'oli del cigonyal. Al cárter, les bielles es mouen i el cigonyal gira. El dipòsit d'oli és un dipòsit per a l'oli del motor.
Durant el funcionament, la base del cárter està subjecta a càrregues tèrmiques i de potència constants. Per tant, aquesta peça té requisits especials de resistència i rigidesa. Per a la seva fabricació s'utilitzen aliatges d'alumini o ferro colat.
El càrter està connectat al bloc de cilindres. Junts formen el bastidor del motor, la part principal del seu cos. Els propis cilindres es troben al bloc. El capçal del bloc del motor de combustió interna està instal·lat a la part superior. Hi ha cavitats al voltant dels cilindres per a la refrigeració líquida.
Localització i nombre de cilindres
Actualment, els tipus més comuns són:
- posició de quatre o sis cilindres en línia;
- posició en V de sis cilindres de 90°;
- Posició en forma de VR en un angle més baix;
- posició oposada (els pistons es mouen entre ells des de diferents costats);
- Posició W amb 12 cilindres.
En una disposició senzilla en línia, els cilindres i els pistons es disposen en una fila perpendicular al cigonyal. Aquest esquema és el més senzill i fiable.
Cap cilíndric
El cap s'uneix al bloc amb tacs o cargols. Cobreix els cilindres amb pistons a la part superior, formant una cavitat segellada: la cambra de combustió. Hi ha una junta entre el bloc i el capçal. La culata també allotja el tren de vàlvules i les bugies.
Cilindres
Els pistons es mouen directament als cilindres del motor. La seva mida depèn de la carrera del pistó i de la seva longitud. Els cilindres funcionen a pressió variable i temperatures elevades. Durant el funcionament, les parets estan sotmeses a una fricció constant i temperatures de fins a 2500 ° C. També es fan requisits especials sobre els materials i el processament dels cilindres. Estan fets de ferro colat, acer o aliatges d'alumini. La superfície de les peces no només ha de ser duradora, sinó també fàcil de processar.
La superfície de treball exterior s'anomena mirall. Està cromat i polit amb un acabat mirall per minimitzar la fricció en condicions on la lubricació és limitada. Els cilindres es colen juntament amb el bloc o es fan en forma de mànigues desmuntables.
Parts mòbils KShM
pistó
El moviment del pistó al cilindre es produeix a causa de la combustió de la mescla aire-combustible. Es crea una pressió que actua sobre la part inferior del pistó. Pot variar en la forma en diferents tipus de motors. En els motors de gasolina, el fons era inicialment pla, després van començar a utilitzar estructures còncaves amb ranures per a vàlvules. En els motors dièsel, l'aire es precomprimeix a la cambra de combustió en lloc de combustible. Per tant, la corona del pistó també té una forma còncava, que forma part de la cambra de combustió.
La forma del fons és de gran importància per crear la flama de combustió correcta de la mescla aire-combustible.
La resta del pistó s'anomena faldilla. Aquesta és una mena de guia que es mou dins del cilindre. La part inferior del pistó o faldilla està dissenyada de manera que no entri en contacte amb la biela durant el seu moviment.
A la superfície lateral dels pistons hi ha ranures o ranures per als anells dels pistons. Hi ha dos o tres anells de compressió a la part superior. Són necessaris per crear compressió, és a dir, impedeixen la penetració de gas entre les parets del cilindre i el pistó. Els anells es pressionen contra el mirall, reduint l'espai. Hi ha una ranura a la part inferior per a l'anell del rascador d'oli. Està dissenyat per eliminar l'excés d'oli de les parets del cilindre perquè no entri a la cambra de combustió.
Els anells de pistons, especialment els de compressió, funcionen sota càrregues constants i altes temperatures. Per a la seva producció s'utilitzen materials d'alta resistència, com ara l'aliatge de ferro colat recobert de crom porós.
Passell de pistó i biela
La biela s'uneix al pistó mitjançant un passador. És una peça cilíndrica sòlida o buida. El passador s'instal·la al forat del pistó i al capçal superior de la biela.
Hi ha dos tipus de fixació:
- amb replà fix;
- amb aterratge flotant.
El més popular és l'anomenat "dit flotant". Per fixar-lo s'utilitzen anelles de retenció. Fix s'instal·la amb interferències. Normalment s'utilitza un ajustament tèrmic.
La biela, al seu torn, connecta el cigonyal amb el pistó i produeix moviments de rotació. En aquest cas, els moviments alternatius de la biela descriuen el número vuit. Consta de diversos elements:
- nucli o base;
- cap del pistó (superior);
- cap de manivela (inferior).
Un casquet de bronze es pressiona al cap del pistó per reduir la fricció i lubricar les peces en contacte. El capçal de la manovella és desmuntable per garantir el muntatge del mecanisme. Les peces encaixen perfectament entre si i es fixen amb cargols i femelles. Per reduir la fricció, s'instal·len coixinets de biela. Es fabriquen en forma de dues insercions d'acer amb panys. L'oli es subministra a través de ranures d'oli. Els coixinets s'adapten amb precisió a la mida de la connexió.
Contràriament a la creença popular, els revestiments no giren per panys, sinó per la força de fricció entre la seva superfície exterior i el cap de la biela. Per tant, la part exterior del coixinet llis no es pot lubricar durant el muntatge.
Cigonyal
El cigonyal és una peça complexa, tant des del punt de vista del disseny com de la fabricació. Absorbeix el parell, la pressió i altres càrregues i, per tant, està fet d'acer d'alta resistència o ferro colat. El cigonyal transmet la rotació dels pistons a la transmissió i altres components del vehicle (com la politja motriu).
El cigonyal consta de diversos components principals:
- colls molars;
- revistes de biela;
- contrapesos;
- galtes;
- canya;
- brida del volant.
El disseny del cigonyal depèn en gran mesura del nombre de cilindres del motor. Un motor senzill de quatre cilindres en línia té quatre cigonyals al cigonyal, que subjecten les bielles amb pistons. Cinc diaris principals es troben al llarg de l'eix central de l'eix. S'instal·len al bloc de cilindres o als suports del càrter sobre coixinets de fricció (revestiments). Els diaris principals es tanquen des de dalt amb taps sobre cargols. La connexió forma una forma d'U.
S'anomena un fulcre especialment processat per instal·lar el diari principal amb un revestiment llit.
Els diaris principal i de biela estan connectats per les anomenades galtes. Els contrapesos amortitzen l'excés de vibracions i garanteixen un moviment suau del cigonyal.
Els cargols del cigonyal estan tractats tèrmicament i polits per garantir una gran resistència i un ajust precís. El cigonyal també està equilibrat i centrat amb molta precisió per distribuir totes les forces que hi actuen de manera uniforme. A la regió central del coll de l'arrel, als costats del suport, s'instal·len mitges anelles d'empenta. Són necessaris per compensar els moviments axials.
Els engranatges de distribució i la politja d'accionament dels accessoris del motor estan connectats a la tija del cigonyal.
Volant d'inèrcia
A la part posterior de l'eix hi ha una brida a la qual està connectat el volant. Aquesta és una peça de ferro colat que és un disc massiu. Gràcies a la seva massa, el volant crea la inèrcia necessària per al funcionament del cigonyal i també assegura una transmissió uniforme del parell a la transmissió. Hi ha un anell dentat (llanta) a la vora del volant per a la connexió a l'arrencada. Aquest volant fa girar el cigonyal i acciona els pistons quan el motor arrenca.
El mecanisme del cigonyal, el disseny i la forma del cigonyal es mantenen sense canvis al llarg dels anys. Normalment, només es fan canvis estructurals menors per reduir el pes, la inèrcia i la fricció.
