Στροφαλοφόρος άξονας - η βάση ενός εμβολοφόρου κινητήρα

Φυσικά, όλοι έχουν ακούσει για τον στροφαλοφόρο άξονα. Αλλά, πιθανώς, δεν καταλαβαίνει κάθε οδηγός με σαφήνεια τι είναι και σε τι χρησιμεύει. Και κάποιοι δεν ξέρουν καν πώς μοιάζει και πού βρίσκεται. Εν τω μεταξύ, αυτό είναι το πιο σημαντικό μέρος, χωρίς το οποίο η κανονική λειτουργία ενός εμβολοφόρου κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE) είναι αδύνατη. 

Αυτό το εξάρτημα, πρέπει να σημειωθεί, είναι μάλλον βαρύ και ακριβό και η αντικατάστασή του είναι μια πολύ ενοχλητική επιχείρηση. Ως εκ τούτου, οι μηχανικοί δεν σταματούν να προσπαθούν να δημιουργήσουν εναλλακτικούς ελαφρούς κινητήρες εσωτερικής καύσης, στους οποίους θα μπορούσε κανείς να κάνει χωρίς στροφαλοφόρο άξονα. Ωστόσο, οι υπάρχουσες επιλογές, για παράδειγμα, ο κινητήρας Frolov, είναι ακόμα πολύ ακατέργαστες, επομένως είναι πολύ νωρίς να μιλήσουμε για την πραγματική χρήση μιας τέτοιας μονάδας.

Ραντεβού

Ο στροφαλοφόρος άξονας είναι αναπόσπαστο μέρος του συγκροτήματος κλειδιού του κινητήρα εσωτερικής καύσης - του μηχανισμού στροφάλου (KShM). Ο μηχανισμός περιλαμβάνει επίσης μπιέλες και μέρη της ομάδας κυλίνδρου-εμβόλου. 

Όταν το μείγμα αέρα-καυσίμου καίγεται στον κύλινδρο του κινητήρα, σχηματίζεται ένα εξαιρετικά συμπιεσμένο αέριο, το οποίο κατά τη φάση της διαδρομής ισχύος ωθεί το έμβολο στο νεκρό σημείο κάτω. 

Η μπιέλα συνδέεται με το έμβολο στο ένα άκρο με τη βοήθεια ενός πείρου εμβόλου και στο άλλο άκρο με το κομβίο της μπιέλας του στροφαλοφόρου άξονα. Η δυνατότητα σύνδεσης με το λαιμό παρέχεται από ένα αφαιρούμενο τμήμα της μπιέλας, που ονομάζεται καπάκι. Δεδομένου ότι το ημερολόγιο της μπιέλας είναι μετατοπισμένο σε σχέση με τον διαμήκη άξονα του άξονα, όταν η μπιέλα τον πιέζει, ο άξονας περιστρέφεται. Αποδεικνύεται κάτι που θυμίζει την περιστροφή των πεντάλ ενός ποδηλάτου. Έτσι, η παλινδρομική κίνηση των εμβόλων μετατρέπεται σε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. 

Στο ένα άκρο του στροφαλοφόρου άξονα - το στέλεχος - είναι τοποθετημένος ένας σφόνδυλος, στον οποίο πιέζεται. Μέσω αυτού, η ροπή μεταδίδεται στον άξονα εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων και στη συνέχεια μέσω της μετάδοσης στους τροχούς. Επιπλέον, ο τεράστιος σφόνδυλος, λόγω της αδράνειας του, εξασφαλίζει ομοιόμορφη περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα στα διαστήματα μεταξύ των διαδρομών εργασίας των εμβόλων. 

Στο άλλο άκρο του άξονα - ονομάζεται δάκτυλο - τοποθετούν ένα γρανάζι για, μέσω του οποίου η περιστροφή μεταδίδεται στον εκκεντροφόρο, και αυτός, με τη σειρά του, ελέγχει τη λειτουργία του μηχανισμού διανομής αερίου. Η ίδια μονάδα σε πολλές περιπτώσεις εκκινεί και την αντλία νερού. Εδώ είναι συνήθως οι τροχαλίες για την κίνηση των βοηθητικών μονάδων - αντλία υδραυλικού τιμονιού (), γεννήτρια, κλιματιστικό. 

Κατασκευή

Κάθε συγκεκριμένος στροφαλοφόρος άξονας μπορεί να έχει τα δικά του σχεδιαστικά χαρακτηριστικά. Ωστόσο, μπορούν να διακριθούν στοιχεία κοινά σε όλους.

Εκείνα τα τμήματα που βρίσκονται στον κύριο διαμήκη άξονα του άξονα ονομάζονται κύριοι στροφείς (10). Ο στροφαλοφόρος άξονας στηρίζεται πάνω τους όταν τοποθετείται στο στροφαλοθάλαμο του κινητήρα. Για την τοποθέτηση χρησιμοποιούνται απλά ρουλεμάν (χιτώνια).

Οι στροφείς της μπιέλας (6) είναι παράλληλοι με τον κύριο άξονα, αλλά μετατοπίζονται σε σχέση με αυτόν. Ενώ η περιστροφή των κύριων στροφών γίνεται αυστηρά κατά μήκος του κύριου άξονα, τα στροφεία στροφάλου κινούνται σε κύκλο. Αυτά είναι τα ίδια γόνατα, χάρη στα οποία το τμήμα πήρε το όνομά του. Χρησιμεύουν για τη σύνδεση των μπιέλες και μέσω αυτών δέχονται τις παλινδρομικές κινήσεις των εμβόλων. Εδώ χρησιμοποιούνται επίσης απλά ρουλεμάν. Ο αριθμός των γεμιστήρα της μπιέλας είναι ίσος με τον αριθμό των κυλίνδρων στον κινητήρα. Αν και σε κινητήρες σχήματος V, δύο μπιέλες συχνά στηρίζονται σε ένα κύριο ημερολόγιο.

Για την αντιστάθμιση των φυγόκεντρων δυνάμεων που δημιουργούνται από την περιστροφή των στροφάλων, στις περισσότερες περιπτώσεις, αν και όχι πάντα, έχουν αντίβαρα (4 και 9). Μπορούν να βρίσκονται και στις δύο πλευρές του λαιμού ή μόνο στη μία. Η παρουσία αντίβαρων αποφεύγει την παραμόρφωση του άξονα, η οποία μπορεί να προκαλέσει λανθασμένη λειτουργία του κινητήρα. Υπάρχουν συχνές περιπτώσεις που η κάμψη του στροφαλοφόρου άξονα οδηγεί ακόμη και σε εμπλοκή του.

Τα λεγόμενα μάγουλα (5) συνδέουν τους κρίκους της κύριας και της μπιέλας. Λειτουργούν επίσης ως πρόσθετα αντίβαρα. Όσο μεγαλύτερο είναι το ύψος των μάγουλων, τόσο πιο μακριά από τον κύριο άξονα βρίσκονται οι στροφείς της μπιέλας, και επομένως, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροπή, αλλά τόσο μικρότερη είναι η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να αναπτύξει ο κινητήρας.

Υπάρχει μια φλάντζα (7) στο στέλεχος του στροφαλοφόρου άξονα στο οποίο είναι στερεωμένος ο σφόνδυλος.

Στο απέναντι άκρο υπάρχει ένα κάθισμα (2) για το γρανάζι κίνησης εκκεντροφόρου (ιμάντας χρονισμού).

Σε ορισμένες περιπτώσεις, στο ένα άκρο του στροφαλοφόρου άξονα υπάρχει ένα έτοιμο γρανάζι για την οδήγηση βοηθητικών μονάδων.

Ο στροφαλοφόρος άξονας τοποθετείται στον στροφαλοθάλαμο του κινητήρα στις επιφάνειες καθίσματος χρησιμοποιώντας κύρια έδρανα, τα οποία είναι στερεωμένα από πάνω με καλύμματα. Οι δακτύλιοι ώθησης κοντά στους κύριους κρίκους δεν επιτρέπουν στον άξονα να κινηθεί κατά μήκος του άξονά του. Από την πλευρά του δακτύλου και του στελέχους του άξονα στον στροφαλοθάλαμο υπάρχουν τσιμούχα λαδιού. 

Για την τροφοδοσία λιπαντικού στα γεμιστήρια της κύριας και της μπιέλας, διαθέτουν ειδικές οπές λαδιού. Μέσω αυτών των καναλιών λιπαίνονται οι λεγόμενες επενδύσεις (ρουλεμάν ολίσθησης), οι οποίες τοποθετούνται στους λαιμούς.

Производство

Για την κατασκευή στροφαλοφόρων αξόνων χρησιμοποιούνται ποιότητες χάλυβα υψηλής αντοχής και ειδικοί τύποι χυτοσιδήρου με προσθήκη μαγνησίου. Οι χαλύβδινοι άξονες παράγονται συνήθως με σφράγιση (σφυρηλάτηση) που ακολουθείται από θερμική και μηχανική επεξεργασία. Για να εξασφαλιστεί η παροχή λιπαντικού, ανοίγονται ειδικά κανάλια λαδιού. Στο τελικό στάδιο παραγωγής, το εξάρτημα ισορροπεί δυναμικά για να αντισταθμίσει τις φυγόκεντρες ροπές που συμβαίνουν κατά την περιστροφή. Ο άξονας είναι ισορροπημένος και έτσι οι κραδασμοί και τα χτυπήματα αποκλείονται κατά την περιστροφή.

Τα προϊόντα από χυτοσίδηρο κατασκευάζονται με χύτευση υψηλής ακρίβειας. Οι άξονες από χυτοσίδηρο είναι φθηνότεροι και αυτή η μέθοδος παραγωγής διευκολύνει τη δημιουργία οπών και εσωτερικών κοιλοτήτων.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο στροφαλοφόρος άξονας μπορεί να έχει πτυσσόμενο σχεδιασμό και να αποτελείται από πολλά μέρη, αλλά τέτοια εξαρτήματα πρακτικά δεν χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία, εκτός από τις μοτοσυκλέτες. 

Ποια προβλήματα μπορεί να προκύψουν με τον στροφαλοφόρο άξονα

Ο στροφαλοφόρος άξονας είναι ένα από τα πιο καταπονημένα μέρη ενός αυτοκινήτου. Τα φορτία είναι κυρίως μηχανικής και θερμικής φύσης. Επιπλέον, επιθετικές ουσίες, όπως τα καυσαέρια, έχουν αρνητική επίδραση. Επομένως, ακόμη και παρά την υψηλή αντοχή του μετάλλου από το οποίο κατασκευάζονται οι στροφαλοφόροι άξονες, υπόκεινται σε φυσική φθορά. 

Η αυξημένη φθορά διευκολύνεται από την κατάχρηση των υψηλών στροφών του κινητήρα, τη χρήση ακατάλληλων λιπαντικών και, γενικά, την παραμέληση των κανόνων τεχνικής λειτουργίας.

Οι επενδύσεις (ειδικά τα κύρια ρουλεμάν), η μπιέλα και οι κύριοι στροφείς φθείρονται. Είναι δυνατή η κάμψη του άξονα με απόκλιση από τον άξονα. Και επειδή οι ανοχές εδώ είναι πολύ μικρές, ακόμη και μια ελαφριά παραμόρφωση μπορεί να διαταράξει την κανονική λειτουργία της μονάδας ισχύος μέχρι το μπλοκάρισμα του στροφαλοφόρου άξονα. 

Τα προβλήματα που σχετίζονται με τις επενδύσεις («κόλλημα» στο λαιμό και γρατσουνιές στους λαιμούς) αποτελούν τη μερίδα του λέοντος σε όλες τις δυσλειτουργίες του στροφαλοφόρου άξονα. Τις περισσότερες φορές εμφανίζονται λόγω έλλειψης λαδιού. Πρώτα απ 'όλα, σε τέτοιες περιπτώσεις, πρέπει να ελέγξετε το σύστημα λίπανσης - αντλία λαδιού, φίλτρο - και να αλλάξετε το λάδι.

Η δόνηση του στροφαλοφόρου συνήθως προκαλείται από κακή ισορροπία. Μια άλλη πιθανή αιτία μπορεί να είναι η ανομοιόμορφη καύση του μείγματος στους κυλίνδρους.

Μερικές φορές μπορεί να εμφανιστούν ρωγμές, οι οποίες αναπόφευκτα θα καταλήξουν στην καταστροφή του άξονα. Αυτό μπορεί να προκληθεί από ένα εργοστασιακό ελάττωμα, το οποίο είναι πολύ σπάνιο, καθώς και από τη συσσωρευμένη πίεση του μετάλλου ή από ανισορροπία. Είναι πολύ πιθανό η αιτία των ρωγμών να είναι η πρόσκρουση των εξαρτημάτων που ζευγαρώνουν. Ένας ραγισμένος άξονας δεν μπορεί να επισκευαστεί.

Όλα αυτά πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν από την αντικατάσταση ή την επισκευή του στροφαλοφόρου άξονα. Εάν δεν βρείτε και δεν εξαλείψετε τις αιτίες των προβλημάτων, στο εγγύς μέλλον, όλα θα πρέπει να επαναληφθούν ξανά.

Επιλογή, αντικατάσταση, επισκευή

Για να πάρετε τον στροφαλοφόρο άξονα, πρέπει να αποσυναρμολογήσετε τον κινητήρα. Στη συνέχεια αφαιρούνται τα κύρια καλύμματα ρουλεμάν και οι μπιέλες, καθώς και οι δακτύλιοι σφόνδυλου και ώθησης. Μετά από αυτό, ο στροφαλοφόρος άξονας αφαιρείται και πραγματοποιείται η αντιμετώπιση προβλημάτων. Εάν το εξάρτημα έχει επισκευαστεί προηγουμένως και έχουν ήδη επιλεγεί όλες οι διαστάσεις επισκευής, τότε θα πρέπει να αντικατασταθεί. Εάν ο βαθμός φθοράς το επιτρέπει, ο άξονας καθαρίζεται, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στις οπές λαδιού και στη συνέχεια προχωρά στην επισκευή.

Η φθορά στην επιφάνεια των λαιμών εξαλείφεται με λείανση σε κατάλληλο μέγεθος επισκευής. Αυτή η διαδικασία απέχει πολύ από το να είναι τόσο απλή όσο μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά και απαιτεί ειδικό εξοπλισμό και κατάλληλα προσόντα του πλοιάρχου.

Αν και, μετά από μια τέτοια επεξεργασία, το εξάρτημα υπόκειται σε υποχρεωτική επαναδυναμική ζυγοστάθμιση, η επισκευή του στροφαλοφόρου συχνά περιορίζεται μόνο στο τρόχισμα. Ως αποτέλεσμα, ένας μη ισορροπημένος άξονας μετά από μια τέτοια επισκευή μπορεί να δονείται, ενώ τα καθίσματα είναι σπασμένα, οι τσιμούχες χαλαρώνουν. Είναι πιθανά και άλλα προβλήματα, τα οποία τελικά οδηγούν σε υπερβολική κατανάλωση καυσίμου, πτώση ισχύος και ασταθή λειτουργία της μονάδας σε ορισμένες λειτουργίες. 

Δεν είναι ασυνήθιστο να ισιωθεί ένας λυγισμένος άξονας, αλλά οι ειδικοί διστάζουν να αναλάβουν αυτήν την εργασία. Το ίσιωμα και η εξισορρόπηση είναι μια πολύ επίπονη και δαπανηρή διαδικασία. Επιπλέον, η επεξεργασία του στροφαλοφόρου άξονα συνδέεται με τον κίνδυνο κατάγματος. Επομένως, στις περισσότερες περιπτώσεις, ένας παραμορφωμένος στροφαλοφόρος άξονας είναι ευκολότερο και φθηνότερο να αντικατασταθεί με νέο.

Κατά την αντικατάσταση, πρέπει να εγκαταστήσετε ακριβώς το ίδιο εξάρτημα ή ένα αποδεκτό ανάλογο, διαφορετικά δεν μπορούν να αποφευχθούν νέα προβλήματα.

Η αγορά ενός μεταχειρισμένου στροφαλοφόρου άξονα φθηνά είναι ένα είδος γουρούνι στο σακί, που κανείς δεν ξέρει τι θα αποδειχθεί στο τέλος. Στην καλύτερη περίπτωση, είναι κάπως φθαρμένο, στη χειρότερη, έχει ελαττώματα που δεν είναι αισθητά στο μάτι.

Αγοράζοντας ένα νέο από έναν αξιόπιστο πωλητή, μπορείτε να είστε σίγουροι για την ποιότητά του. Το κινεζικό ηλεκτρονικό κατάστημα μπορεί να προσφέρει διάφορα άλλα εξαρτήματα του αυτοκινήτου σας σε λογικές τιμές.

Μην ξεχνάτε επίσης ότι κατά την εγκατάσταση ενός νέου στροφαλοφόρου άξονα, φροντίστε να αντικαταστήσετε τη μπιέλα και τα κύρια ρουλεμάν, καθώς και τις τσιμούχες λαδιού.

Μετά την αντικατάσταση του στροφαλοφόρου άξονα, ο κινητήρας πρέπει να λειτουργεί από δυόμισι χιλιάδες χιλιόμετρα σε ήπια λειτουργία και χωρίς απότομες αλλαγές στην ταχύτητα.