Come funziona il meccanismo a manovella del motore
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Il meccanismo a manovella del motore converte il movimento alternativo dei pistoni (dovuto all'energia di combustione della miscela di carburante) nella rotazione dell'albero a gomiti e viceversa. Questo è un meccanismo tecnicamente complesso che costituisce la base di un motore a combustione interna. Nell'articolo considereremo in dettaglio il dispositivo e le caratteristiche del funzionamento del KShM.
storia
Le prime testimonianze dell'uso della manovella si trovano nel 3° secolo d.C., nell'Impero Romano e Bisanzio nel 6° secolo d.C. Un esempio perfetto è la segheria di Hierapolis, che utilizza un albero a gomiti. Una manovella di metallo è stata trovata nella città romana di Augusta Raurica, nell'attuale Svizzera. In ogni caso, un certo James Packard brevettò l'invenzione nel 1780, sebbene la prova della sua invenzione sia stata trovata nell'antichità.
Componenti di KShM
I componenti del KShM sono convenzionalmente suddivisi in parti mobili e parti fisse. Le parti mobili includono:
- pistoni e fasce elastiche;
- bielle;
- spinotti del pistone;
- albero motore;
- volano.
Le parti fisse del KShM fungono da base, elementi di fissaggio e guide. Questi includono:
- blocco cilindri;
- testata;
- basamento;
- Coppa dell'olio;
- fissaggi e cuscinetti.
Parti fisse di KShM
Carter e coppa dell'olio
Il basamento è la parte inferiore del motore che contiene i cuscinetti e i passaggi dell'olio dell'albero motore. Nel basamento, le bielle si muovono e l'albero motore ruota. Una coppa dell'olio è un serbatoio per l'olio motore.
La base del basamento durante il funzionamento è soggetta a carichi termici e di potenza costanti. Pertanto, questa parte è soggetta a requisiti speciali di resistenza e rigidità. Per la sua fabbricazione vengono utilizzate leghe di alluminio o ghisa.
Il basamento è fissato al blocco cilindri. Insieme formano il telaio del motore, la parte principale del suo corpo. I cilindri stessi sono nel blocco. La testa del blocco motore è installata in alto. Intorno ai cilindri sono presenti cavità per il raffreddamento a liquido.
Posizione e numero di bombole
I seguenti tipi sono attualmente i più comuni:
- posizione di quattro o sei cilindri in linea;
- sei cilindri a V di 90°;
- Posizione a forma di VR con un angolo più piccolo;
- posizione opposta (i pistoni si muovono l'uno verso l'altro da direzioni diverse);
- Posizione W con 12 cilindri.
In una semplice disposizione in linea, i cilindri e i pistoni sono disposti in fila perpendicolare all'albero a gomiti. Questo schema è il più semplice e affidabile.
Testata
La testa è fissata al blocco con prigionieri o bulloni. Copre i cilindri con i pistoni dall'alto, formando una cavità sigillata: la camera di combustione. C'è una guarnizione tra il blocco e la testa. La testata ospita anche il treno valvole e le candele.
cilindri
I pistoni si muovono direttamente nei cilindri del motore. La loro dimensione dipende dalla corsa del pistone e dalla sua lunghezza. I cilindri funzionano a pressioni variabili e temperature elevate. Durante il funzionamento, le pareti sono soggette ad attrito costante e temperature fino a 2500°C. Requisiti particolari sono posti anche sui materiali e sulla lavorazione dei cilindri. Sono realizzati in ghisa, acciaio o leghe di alluminio. La superficie delle parti deve essere non solo durevole, ma anche facile da lavorare.
La superficie di lavoro esterna è chiamata specchio. È cromato e lucidato a specchio per ridurre al minimo l'attrito in condizioni di lubrificazione limitata. I cilindri sono fusi insieme al blocco o sono realizzati sotto forma di maniche rimovibili.
Parti mobili di KShM
Pistone
Il movimento del pistone nel cilindro avviene a causa della combustione della miscela aria-carburante. Viene creata una pressione che agisce sul cielo del pistone. Può differire nella forma in diversi tipi di motori. Nei motori a benzina, il fondo era inizialmente piatto, poi iniziarono a utilizzare strutture concave con scanalature per le valvole. Nei motori diesel, l'aria è precompressa nella camera di combustione, non il carburante. Pertanto, anche il cielo del pistone ha una forma concava, che fa parte della camera di combustione.
La forma del fondo è di grande importanza per creare la corretta fiamma per la combustione della miscela aria-carburante.
Il resto del pistone è chiamato gonna. Questa è una specie di guida che si muove all'interno del cilindro. La parte inferiore del pistone o mantello è realizzata in modo tale da non venire a contatto con la biella durante il suo movimento.
Sulla superficie laterale dei pistoni sono presenti scanalature o scanalature per fasce elastiche. Ci sono due o tre anelli di compressione sulla parte superiore. Sono necessari per creare compressione, ovvero impediscono la penetrazione del gas tra le pareti del cilindro e del pistone. Gli anelli vengono premuti contro lo specchio, riducendo lo spazio. Nella parte inferiore è presente una scanalatura per l'anello raschiaolio. È progettato per rimuovere l'olio in eccesso dalle pareti del cilindro in modo che non entri nella camera di combustione.
Gli anelli dei pistoni, in particolare gli anelli di compressione, funzionano a carichi costanti e ad alte temperature. Per la loro produzione vengono utilizzati materiali ad alta resistenza, come la ghisa legata ricoperta di cromo poroso.
Spinotto pistone e biella
La biella è fissata al pistone con uno spinotto. È una parte cilindrica solida o cava. Il perno è installato nel foro del pistone e nella testata superiore della biella.
Esistono due tipi di attaccamento:
- vestibilità fissa;
- con atterraggio galleggiante.
Il più popolare è il cosiddetto "dito fluttuante". Per il suo fissaggio vengono utilizzati anelli di bloccaggio. Fisso è installato con un accoppiamento di interferenza. Di solito viene utilizzato un adattamento termico.
La biella, a sua volta, collega l'albero motore al pistone e produce movimenti di rotazione. In questo caso, i movimenti alternati della biella descrivono il numero otto. Si compone di diversi elementi:
- asta o base;
- testa del pistone (superiore);
- testa a manovella (inferiore).
Una boccola in bronzo viene premuta nella testa del pistone per ridurre l'attrito e lubrificare le parti di accoppiamento. La testa della manovella è pieghevole per garantire il montaggio del meccanismo. Le parti sono perfettamente abbinate tra loro e sono fissate con bulloni e controdadi. I cuscinetti della biella sono installati per ridurre l'attrito. Sono realizzati sotto forma di due fodere in acciaio con serrature. L'olio viene fornito attraverso le scanalature dell'olio. I cuscinetti sono adattati con precisione alle dimensioni del giunto.
Contrariamente alla credenza popolare, le camicie non possono girare non a causa dei blocchi, ma per la forza di attrito tra la loro superficie esterna e la testa della biella. Pertanto, la parte esterna del cuscinetto a manicotto non può essere lubrificata durante il montaggio.
Albero motore
L'albero motore è una parte complessa, sia in termini di progettazione che di produzione. Assume coppia, pressione e altri carichi ed è quindi realizzato in acciaio ad alta resistenza o ghisa. L'albero motore trasmette la rotazione dai pistoni alla trasmissione e ad altri componenti del veicolo (come la puleggia motrice).
L'albero motore è costituito da diversi componenti principali:
- colli indigeni;
- colli di biella;
- contrappesi;
- guance;
- gambo;
- flangia del volano.
Il design dell'albero motore dipende in gran parte dal numero di cilindri nel motore. In un semplice motore a quattro cilindri in linea, ci sono quattro perni di biella sull'albero motore, su cui sono montate le bielle con i pistoni. Cinque perni principali si trovano lungo l'asse centrale dell'albero. Sono installati nei cuscinetti del blocco cilindri o del basamento su cuscinetti a strisciamento (canne). I perni principali sono chiusi dall'alto con coperchi imbullonati. La connessione forma una forma a U.
Viene chiamato un fulcro appositamente lavorato per il montaggio di un perno di supporto letto.
Il collo principale e quello di biella sono collegati dalle cosiddette guance. I contrappesi smorzano le vibrazioni eccessive e garantiscono un movimento regolare dell'albero motore.
I perni dell'albero motore sono trattati termicamente e lucidati per un'elevata resistenza e un adattamento preciso. L'albero a gomiti è inoltre bilanciato e centrato in modo molto preciso per distribuire uniformemente tutte le forze che agiscono su di esso. Nella regione centrale del collo della radice, ai lati del supporto, sono installati semianelli di spinta. Sono necessari per compensare i movimenti assiali.
Gli ingranaggi di distribuzione e la puleggia motrice dell'accessorio motore sono fissati al gambo dell'albero motore.
volano
Sul retro dell'albero è presente una flangia a cui è fissato il volano. Questa è una parte in ghisa, che è un enorme disco. A causa della sua massa, il volano crea l'inerzia necessaria per il funzionamento dell'albero motore e fornisce anche una trasmissione uniforme della coppia alla trasmissione. Sul bordo del volano è presente una corona dentata (corona) per il collegamento con l'avviatore. Questo volano fa girare l'albero a gomiti e aziona i pistoni quando il motore si avvia.
Il meccanismo a manovella, il design e la forma dell'albero motore sono rimasti invariati per molti anni. Di norma, vengono apportate solo piccole modifiche strutturali per ridurre il peso, l'inerzia e l'attrito.
