Kuidas mootori vändamehhanism töötab

Mootori väntmehhanism muudab kolbide edasi-tagasi liikumise (kütuse segu põlemisenergia tõttu) väntvõlli pöörlemiseks ja vastupidi. See on tehniliselt keeruline mehhanism, mis on sisepõlemismootori aluseks. Artiklis käsitleme üksikasjalikult KShM-i seadet ja funktsioone.

Looja ajalugu

Esimesed tõendid vända kasutamise kohta leiti 3. sajandil pKr, Rooma impeeriumist ja Bütsantsist 6. sajandil pKr. Ideaalne näide on Hierapolise saeveski, mis kasutab väntvõlli. Tänapäeva Šveitsi alal asuvast Rooma linnast Augusta Rauricast leiti metallist vänt. Igal juhul patenteeris teatav James Packard selle leiutise 1780. aastal, kuigi tõendeid tema leiutise kohta leiti juba antiikajal.

KShM komponendid

KShM-i komponendid jagunevad tavapäraselt liikuvateks ja fikseeritud osadeks. Liikuvate osade hulka kuuluvad:

• kolvid ja kolvirõngad;
• ühendusvardad;
• kolvi tihvtid;
• väntvõll;
• hooratas.

KShM-i fikseeritud osad toimivad aluse, kinnitusdetailide ja juhenditena. Need sisaldavad:

• silindriplokk;
• silindripea;
• karter;
• õlipann;
• kinnitusdetailid ja laagrid.

KShM fikseeritud osad

Karter ja õlivann

Karter on mootori alumine osa, mis sisaldab väntvõlli laagreid ja õlikanaleid. Karteris ühendusvardad liiguvad ja väntvõll pöörleb. Õlivann on mootoriõli reservuaar.

Karteri alus on töö ajal allutatud pidevatele soojus- ja võimsuskoormustele. Seetõttu kehtivad sellele osale erinõuded tugevuse ja jäikuse osas. Selle valmistamiseks kasutatakse alumiiniumi või malmi sulameid.

Karter on kinnitatud silindriploki külge. Koos moodustavad nad mootori raami, selle kere põhiosa. Silindrid ise on plokis. Mootoriploki pea on paigaldatud peale. Silindrite ümber on õõnsused vedeliku jahutamiseks.

Silindrite asukoht ja arv

Praegu on kõige levinumad järgmised tüübid:

• nelja- või kuuesilindriline asend;
• kuuesilindriline 90° V-asend;
• VR-kujuline asend väiksema nurga all;
• vastupidine asend (kolvid liiguvad üksteise poole erinevatest suundadest);
• W-asend 12 silindriga.

Lihtsa in-line paigutuse korral on silindrid ja kolvid paigutatud väntvõlliga risti asetsevasse ritta. See skeem on kõige lihtsam ja usaldusväärsem.

Silindripea

Pea kinnitatakse ploki külge naastude või poltidega. See katab silindrid ülalt kolbidega, moodustades suletud õõnsuse - põlemiskambri. Ploki ja pea vahel on tihend. Silindripeas on ka klapijaam ja süüteküünlad.

Silindrid

Kolvid liiguvad otse mootori silindrites. Nende suurus sõltub kolvi käigust ja selle pikkusest. Silindrid töötavad erineva rõhu ja kõrge temperatuuriga. Töötamise ajal allutatakse seintele pidev hõõrdumine ja temperatuur kuni 2500 ° C. Erinõuded esitatakse ka silindrite materjalidele ja töötlemisele. Need on valmistatud malmist, terasest või alumiiniumisulamitest. Osade pind peab olema mitte ainult vastupidav, vaid ka kergesti töödeldav.

Välist tööpinda nimetatakse peegliks. See on kroomitud ja poleeritud peegelviimistluseni, et minimeerida hõõrdumist piiratud määrimistingimustes. Silindrid valatakse koos plokiga või on valmistatud eemaldatavate varrukatena.

KShM liikuvad osad

kolb

Kolvi liikumine silindris toimub õhu-kütuse segu põlemise tõttu. Tekib rõhk, mis mõjub kolvi kroonile. Erinevat tüüpi mootorites võib see kuju poolest erineda. Bensiinimootorites oli põhi algselt tasane, seejärel hakati kasutama ventiilide jaoks soontega nõgusaid konstruktsioone. Diiselmootorites on põlemiskambris eelpressitud õhk, mitte kütus. Seetõttu on kolvikroonil ka nõgus kuju, mis on osa põlemiskambrist.

Õhu-kütuse segu põlemiseks õige leegi tekitamisel on väga oluline põhja kuju.

Ülejäänud kolvi nimetatakse seelikuks. See on omamoodi juhik, mis liigub silindri sees. Kolvi või seeliku alumine osa on valmistatud nii, et see ei puutuks liikumise ajal ühendust ühendusvardaga.

Kolbide külgpinnal on sooned või sooned kolvirõngaste jaoks. Peal on kaks või kolm surverõngast. Need on vajalikud kompressiooni tekitamiseks, see tähendab, et takistavad gaasi tungimist silindri seinte ja kolvi vahele. Rõngad surutakse peegli vastu, vähendades vahet. Allosas on süvend õlikaabitsa rõnga jaoks. See on ette nähtud liigse õli eemaldamiseks silindri seintelt, et see ei satuks põlemiskambrisse.

Kolvirõngad, eriti surverõngad, töötavad pideva koormuse ja kõrge temperatuuri korral. Nende tootmiseks kasutatakse ülitugevaid materjale, näiteks poorse kroomiga kaetud legeeritud malmi.

Kolvi tihvt ja ühendusvarras

Ühendusvarras kinnitatakse kolvi külge kolvitihvtiga. See on tahke või õõnes silindriline osa. Tihvt paigaldatakse kolvi avasse ja ühendusvarda ülemisse peasse.

Manust on kahte tüüpi:

• fikseeritud sobivus;
• ujuva maandumisega.

Kõige populaarsem on nn "ujuv sõrm". Selle kinnitamiseks kasutatakse lukustusrõngaid. Fikseeritud paigaldatakse interferentsi sobivusega. Tavaliselt kasutatakse soojust.

Ühendusvarras omakorda ühendab väntvõlli kolviga ja tekitab pöörlevaid liikumisi. Sel juhul kirjeldavad ühendusvarda edasi-tagasi liikumised numbrit kaheksa. See koosneb mitmest elemendist:

• varras või alus;
• kolvipea (ülemine);
• vändapea (alumine).

Hõõrdumise vähendamiseks ja kokkusobivate osade määrimiseks surutakse kolvipeasse pronksist puks. Vändapea on kokkupandav, et tagada mehhanismi kokkupanek. Osad on üksteisega ideaalselt sobitatud ning kinnitatud poltide ja lukustusmutritega. Hõõrdumise vähendamiseks on paigaldatud ühendusvarda laagrid. Need on valmistatud kahe lukkudega terasvooderdise kujul. Õli tarnitakse õlisoonte kaudu. Laagrid on täpselt kohandatud liigendi suurusele.

Vastupidiselt levinud arvamusele ei lase vooderdised pöörata mitte lukkude, vaid nende välispinna ja ühendusvarda pea vahelise hõõrdejõu tõttu. Seega ei saa hülsslaagri välimist osa kokkupanekul määrida.

Väntvõll

Väntvõll on nii disaini kui ka tootmise poolest keeruline osa. See võtab vastu pöördemomenti, survet ja muid koormusi ning on seetõttu valmistatud ülitugevast terasest või malmist. Väntvõll edastab pöörlemise kolbidelt käigukasti ja muudele sõiduki komponentidele (näiteks veorattale).

Väntvõll koosneb mitmest põhikomponendist:

• põlisrahvaste kaelad;
• ühendusvarda kaelad;
• vastukaalud;
• põsed;
• varre;
• hooratta äärik.

Väntvõlli konstruktsioon sõltub suuresti mootori silindrite arvust. Lihtsa neljasilindrilise reamootori puhul on väntvõllil neli kepsu kahvlit, millele on monteeritud ühendusvardad koos kolbidega. Viis peamist tihvti paiknevad piki võlli kesktelge. Need on paigaldatud silindriploki või karteri laagritesse liugelaagritele (vooderdistele). Peamised tihvtid on ülalt suletud poltidega katetega. Ühendus moodustab U-kujulise.

Nimetatakse spetsiaalselt töödeldud tugipunktiks laagripuki paigaldamiseks voodi.

Pea- ja ühendusvarda kaelad on ühendatud nn põskede abil. Vastukaalud summutavad liigset vibratsiooni ja tagavad väntvõlli sujuva liikumise.

Väntvõlli tihvtid on kuumtöödeldud ja poleeritud, et tagada kõrge tugevus ja täpne sobivus. Väntvõll on samuti väga täpselt tasakaalustatud ja tsentreeritud, et jaotada ühtlaselt kõik sellele mõjuvad jõud. Juurekaela keskossa, toe külgedele on paigaldatud püsivad poolrõngad. Need on vajalikud aksiaalsete liikumiste kompenseerimiseks.

Ajastushammasrattad ja mootori lisaseadme ajami rihmaratas on kinnitatud väntvõlli varre külge.

Hooratas

Võlli tagaküljel on äärik, mille külge on kinnitatud hooratas. See on malmist osa, mis on massiivne ketas. Hooratas loob tänu oma massile väntvõlli tööks vajaliku inertsi ning tagab ka ühtlase pöördemomendi ülekande käigukastile. Hooratta serval on käigurõngas (kroon) starteriga ühendamiseks. See hooratas pöörab mootori käivitumisel väntvõlli ja käitab kolbe.

Väntmehhanism, väntvõlli disain ja kuju on püsinud muutumatuna palju aastaid. Reeglina tehakse kaalu, inertsi ja hõõrdumise vähendamiseks vaid väikseid konstruktsioonimuudatusi.