Como funciona o mecanismo de manivela do motor

O mecanismo de manivela do motor converte o movemento alternativo dos pistóns (debido á enerxía de combustión da mestura de combustible) na rotación do cigüeñal e viceversa. Este é un mecanismo complexo tecnicamente que constitúe a base dun motor de combustión interna. No artigo consideraremos en detalle o dispositivo e as características do funcionamento do KShM.

Historia da creación

A primeira evidencia do uso da manivela atopouse no século III d.C., no Imperio Romano e Bizancio no século VI d.C. Un exemplo perfecto é o serradoiro de Hierápolis, que utiliza un cigüeñal. Atopouse unha manivela metálica na cidade romana de Augusta Raurica, na que hoxe é Suíza. En calquera caso, un tal James Packard patentou o invento en 3, aínda que se atoparon probas da súa invención na antigüidade.

Compoñentes de KShM

Os compoñentes do KShM divídense convencionalmente en partes móbiles e fixas. As pezas móbiles inclúen:

• pistóns e aneis de pistóns;
• bielas;
• pistóns;
• cigüeñal;
• volante.

As partes fixas do KShM serven como base, fixadores e guías. Estes inclúen:

• bloque de cilindros;
• cabeza de cilindro;
• cárter;
• ola de aceite;
• fixadores e rodamentos.

Partes fixas de KShM

Cárter e cárter de aceite

O cárter é a parte inferior do motor que contén os rodamentos e os pasos de aceite do cigüeñal. No cárter, as bielas móvense e o cigüeñal xira. Un cárter de aceite é un depósito para o aceite do motor.

A base do cárter durante o funcionamento está sometida a cargas térmicas e de potencia constantes. Polo tanto, esta parte está suxeita a requisitos especiais de resistencia e rixidez. Para a súa fabricación empréganse aliaxes de aluminio ou fundición.

O cárter está unido ao bloque de cilindros. Xuntos forman o cadro do motor, a parte principal do seu corpo. Os propios cilindros están no bloque. A cabeza do bloque do motor está instalada na parte superior. Arredor dos cilindros hai cavidades para o arrefriamento líquido.

Localización e número de cilindros

Os seguintes tipos son actualmente os máis comúns:

• posición de catro ou seis cilindros en liña;
• seis cilindros 90° posición V;
• Posición en forma de VR nun ángulo menor;
• posición oposta (os pistóns móvense entre si dende diferentes direccións);
• Posición W con 12 cilindros.

Nunha disposición sinxela en liña, os cilindros e pistóns están dispostos nunha fila perpendicular ao cigüeñal. Este esquema é o máis sinxelo e fiable.

Culata

A cabeza está unida ao bloque con cravos ou parafusos. Cobre os cilindros con pistóns desde arriba, formando unha cavidade selada: a cámara de combustión. Hai unha xunta entre o bloque e a cabeza. A culata tamén alberga o tren de válvulas e as bujías.

Cilindros

Os pistóns móvense directamente nos cilindros do motor. O seu tamaño depende da carreira do pistón e da súa lonxitude. Os cilindros funcionan a diferentes presións e altas temperaturas. Durante o funcionamento, as paredes están sometidas a fricción constante e temperaturas de ata 2500 ° C. Tamén se aplican requisitos especiais aos materiais e ao procesamento dos cilindros. Están feitos de ferro fundido, aceiro ou aliaxes de aluminio. A superficie das pezas non só debe ser duradeira, senón tamén fácil de procesar.

A superficie de traballo exterior chámase espello. Está cromado e pulido ata un acabado espello para minimizar a fricción en condicións de lubricación limitadas. Os cilindros son fundidos xunto co bloque ou están feitos en forma de mangas desmontables.

Partes móbiles de KShM

Pistón

O movemento do pistón no cilindro prodúcese debido á combustión da mestura aire-combustible. Créase presión que actúa sobre a coroa do pistón. Pode ter unha forma diferente en diferentes tipos de motores. Nos motores de gasolina, o fondo era inicialmente plano, despois comezaron a usar estruturas cóncavas con ranuras para válvulas. Nos motores diésel, o aire está precomprimido na cámara de combustión, non o combustible. Polo tanto, a coroa do pistón tamén ten unha forma cóncava, que forma parte da cámara de combustión.

A forma do fondo é de gran importancia para crear a chama correcta para a combustión da mestura aire-combustible.

O resto do pistón chámase faldón. Esta é unha especie de guía que se move dentro do cilindro. A parte inferior do pistón ou faldón está feita de forma que non entre en contacto coa biela durante o seu movemento.

Na superficie lateral dos pistóns hai ranuras ou ranuras para aneis de pistóns. Hai dous ou tres aneis de compresión na parte superior. Son necesarios para crear compresión, é dicir, impiden a penetración de gas entre as paredes do cilindro e do pistón. Os aneis son presionados contra o espello, reducindo a brecha. Na parte inferior hai unha ranura para o anel rascador de aceite. Está deseñado para eliminar o exceso de aceite das paredes do cilindro para que non entre na cámara de combustión.

Os aneis de pistón, especialmente os de compresión, funcionan baixo cargas constantes e altas temperaturas. Para a súa produción utilízanse materiais de alta resistencia, como ferro fundido aleado revestido de cromo poroso.

Pistón e biela

A biela está unida ao pistón cun pasador. É unha parte cilíndrica sólida ou oca. O pasador está instalado no orificio do pistón e na cabeza superior da biela.

Hai dous tipos de anexos:

• axuste fixo;
• con pouso flotante.

O máis popular é o chamado "dedo flotante". Para a súa fixación utilízanse aneis de bloqueo. Fixed instálase cun axuste de interferencia. Normalmente úsase un axuste térmico.

A biela, pola súa banda, conecta o cigüeñal co pistón e produce movementos de rotación. Neste caso, os movementos alternativos da biela describen o número oito. Consta de varios elementos:

• vara ou base;
• cabeza do pistón (superior);
• cabeza de manivela (inferior).

Un casquillo de bronce é presionado na cabeza do pistón para reducir a fricción e lubricar as partes de acoplamento. A cabeza da manivela é plegable para garantir a montaxe do mecanismo. As pezas encaixan perfectamente entre si e fíxanse con parafusos e contraporcas. Os rodamentos de biela están instalados para reducir a fricción. Están feitos en forma de dous forros de aceiro con peches. O aceite é subministrado a través de ranuras de aceite. Os rodamentos están adaptados con precisión ao tamaño da xunta.

Ao contrario da crenza popular, os revestimentos impiden virar non debido a bloqueos, senón debido á forza de rozamento entre a súa superficie exterior e a cabeza da biela. Así, a parte exterior do rodamento de manga non se pode lubricar durante a montaxe.

Cigüeñal

O cigüeñal é unha peza complexa, tanto en termos de deseño como de produción. Asume torque, presión e outras cargas e, polo tanto, está feito de aceiro de alta resistencia ou ferro fundido. O cigüeñal transmite a rotación dos pistóns á transmisión e a outros compoñentes do vehículo (como a polea motriz).

O cigüeñal consta de varios compoñentes principais:

• pescozos indíxenas;
• pescozos de biela;
• contrapesos;
• meixelas;
• caña;
• brida do volante.

O deseño do cigüeñal depende en gran medida do número de cilindros do motor. Nun motor sinxelo de catro cilindros en liña, hai catro muíños de biela no cigüeñal, nos que están montadas as bielas con pistóns. Cinco revistas principais están situadas ao longo do eixe central do eixe. Están instalados nos rodamentos do bloque de cilindros ou do cárter en rodamentos lisos (revestimentos). As revistas principais péchanse desde arriba con tapas atornilladas. A conexión forma unha forma de U.

Chámase un fulcro especialmente mecanizado para montar un rodamento cama.

O pescozo principal e da biela están conectados polas chamadas fazulas. Os contrapesos amortecen as vibracións excesivas e aseguran un movemento suave do cigüeñal.

Os soportes do cigüeñal son tratados térmicamente e pulidos para unha alta resistencia e un axuste preciso. O cigüeñal tamén está moi equilibrado e centrado para distribuír uniformemente todas as forzas que actúan sobre el. Na rexión central do pescozo da raíz, nos lados do soporte, instálanse medio aneis persistentes. Son necesarios para compensar os movementos axiais.

As engrenaxes de distribución e a polea de accionamento dos accesorios do motor están unidas ao vástago do cigüeñal.

Volante

Na parte traseira do eixe hai unha brida á que está unido o volante. Esta é unha peza de ferro fundido, que é un disco masivo. Debido á súa masa, o volante crea a inercia necesaria para o funcionamento do cigüeñal e tamén proporciona unha transmisión uniforme do par á transmisión. No bordo do volante hai un anel de engrenaxe (coroa) para a conexión co motor de arranque. Este volante fai xirar o cigüeñal e acciona os pistóns cando o motor arranca.

O mecanismo de manivela, o deseño e a forma do cambota permaneceron inalterados durante moitos anos. Como regra xeral, só se fan pequenos cambios estruturais para reducir o peso, a inercia e a fricción.