Vevstang: Hva er dens funksjon?
Vevstang er en mekanisk del som forbinder stemplet med veivakselen og sørger for overføring av krefter mellom stemplene og veivakselen. Den ene delen av koblingsstangen er festet til stempelet, mens den andre er festet til veivakselen.
Denne artikkelen vil belyse koblingsstangens funksjon og mulige feil. I tillegg vil vi kort diskutere konstruksjonen og nevne de vanligste problemene med koblingsstenger og deres løsninger.
Innhold
Vevstangens funksjoner
Vevstangen er en viktig komponent i enhver motor. Dens primære funksjon er å koble stempelet til veivakselen og overføre bevegelsen til stempelet til veivakselen, som til slutt driver motoren og genererer kraft.
Veivaksel: Hva er den til, og hvilke krefter må den tåle?
I tillegg til å overføre bevegelse, støtter koblingsstangen stempelets vekt og andre belastninger. Dette er en kritisk funksjon, da koblingsstangen må være sterk nok til å tåle trykket fra forbrenningsgassene i sylinderen, som kan være betydelig.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
En annen kritisk funksjon til koblingsstangen er å la stempelet bevege seg fritt inne i sylinderen. Vevstangen må bevege seg jevnt og uten hindringer, siden enhver motstand eller forstyrrelse kan føre til at motoren ikke fungerer eller til og med svikter.
Vevstenger er en av de mest belastede delene av motoren og må absorbere kreftene som genereres av stemplene når de beveger seg opp og ned. Disse kreftene inkluderer trykket fra forbrenningsgassene og støtet fra stempelet som treffer sylinderhodet.
Vevstang må tåle følgende:
- Høye temperaturer
- Høytrykk
- Treghetskrefter av egen vekt
- Treghetskreftene til stemplene
Vevstangen må tåle disse kreftene uten å knekke eller deformeres. På grunn av det er de vanligvis laget av smidd stål eller veldig sterke og samtidig lette legeringer. Imidlertid er materialene som koblingsstengene er laget av forskjellige i henhold til motortypen.
Vevstangmateriale
Vevstengene må vise høy arbeidsmotstand siden de i løpet av forbrenningsmotorens levetid utfører flere titalls til hundrevis av millioner slag. Levetiden til koblingsstengene som brukes i motorsport er imidlertid ikke prioritert.
Ulike materialer har unike egenskaper som gjør dem egnet for ulike bruksområder. Tre vanlige materialer for koblingsstenger er stål, aluminium og titan.
- Stål er et populært materiale for koblingsstenger på grunn av dets styrke og holdbarhet. Den tåler høye påkjenninger og krefter under motordrift og brukes ofte i høyytelses- og kraftige motorer.
- Aluminium er et lett materiale med god varmeledningsevne. Det kan spre varmen raskt og redusere risikoen for motorskade på grunn av overoppheting. Vevstenger av aluminium brukes ofte i motorer med høyt turtall hvor vektreduksjon er en prioritet.
- Titan er et solid og lett materiale, noe som gjør det til et ideelt valg for høyytelses- og racingapplikasjoner. Imidlertid er titan også dyrt, noe som gjør det mindre vanlig i masseproduserte motorer.
Vevstenger som brukes i motorsport er laget av aluminium eller titanlegering. Fordelen med koblingsstenger laget av aluminiumslegering er deres lavere vekt, takket være at treghetskreftene reduseres, og dermed er det mulig å oppnå høyere motorhastigheter.
Ulempen er den korte levetiden til slike koblingsstenger. Titanlegeringer er solide og lette, men dette materialet er kostbart og følsomt for overflateskader.
Deler av koblingsstang
Bildet nedenfor viser konstruksjonen av koblingsstangen, men inkluderer også et stempel. Stempelet er imidlertid ikke en del av koblingsstangen, så tenk på konstruksjonen av koblingsstangen uten stempelet.
1. Stangkropp
Hoveddelen av vevstangen er stangkroppen, typisk konstruert av robust og slitesterkt stål. Den har en sylindrisk form med avrundede ender og er spesielt designet for å tåle påkjenningene og kreftene som oppleves under motordrift.
2. To ender - Den store og lille enden
Vevstangen har to ender: stor og liten. Den store enden er den større og avrundede enden som festes til veivakselen, mens den lille enden er den mindre og avrundede enden som festes til stempelet. Stangkroppen forbinder de store og små endene og er designet for å svinge og rotere i forhold til hverandre.
3. Håndledd/gudgeon pin
Håndleddspinnen, også kjent som stempelpinnen eller stempelpinnen, er en liten sylindrisk komponent som festes til stempelet og strekker seg inn i den lille enden av koblingsstangen. Håndleddspinnen lar koblingsstangen svinge og rotere i forhold til stempelet når veivakselen roterer.
4. Veivstift
Veivpinnen er en sylindrisk komponent som festes til veivakselen og strekker seg inn i den store enden av koblingsstangen. Veivpinnen lar koblingsstangen svinge og rotere i forhold til veivakselen når stempelet beveger seg opp og ned i sylinderen.
5. Lagerinnsatser
Koblingsstenger har vanligvis lagre i både store og små ende for å muliggjøre jevn svinging og rotasjon. Disse lagrene kan være laget av bronse eller syntetiske polymerer med lav friksjon.
6. Bolter og muttere
Vevstenger holdes ofte sammen med bolter og muttere, som gjør dem enkle å demontere og sette sammen igjen for vedlikehold eller reparasjon. Disse boltene og mutrene kan være laget av forskjellige materialer, for eksempel stål eller en legering.
Typer koblingsstang
- Vanlige stenger
- Gaffel- og bladstenger
- Smidde stenger
- Master- og slavestenger
- Støpte stenger
- Billet-stenger
- Elektriske metallstangstag
1. Vanlige type stenger
Vanlige koblingsstenger brukes ofte i inline- og motsatte motorer. De har en enkel design med en stor ende festet til veivtappen og utstyrt med en lagerhette.
Lagerhetten monteres ved hjelp av en bolt eller bolt i enden av vevstangen. Å bytte koblingsstangen i samme sylinder og relative posisjon er avgjørende for å opprettholde riktig passform og balanse.
2. Gaffel- og bladstenger
V-twin motorsykkel- og V12-flymotorer bruker vanligvis gaffel- og bladkoblingsstenger. Hvert par motorsylindre har en gaffelstang delt i to deler i den store enden, og en bladstang er avsmalnet for å passe til dette gapet i gaffelen.
Denne utformingen eliminerer det gyngende paret som oppstår når sylinderparene er balansert sammen med veivakselen. I den store endelagertypen har gaffelstangen en enkelt bredlagerhylse som strekker seg over hele stangbredden, inkludert det sentrale gapet.
Bladstangen går utenfor denne hylsen, ikke på veivtappen. Dette får de to stengene til å bevege seg frem og tilbake, og reduserer kraften på lageret og overflatehastigheten. Likevel går lagerhastigheten frem og tilbake i stedet for å rotere kontinuerlig, noe som kan være et betydelig problem for smøring.
3. Smidde stenger
Noen koblingsstenger er produsert ved smiing, hvor et korn av materialet tvinges til ønsket form. Materialet kan være en stållegering eller aluminium, avhengig av de nødvendige egenskapene.
Krom og nikkellegert stål brukes ofte, noe som øker koblingsstangens styrke. Sluttproduktet er ikke designet for å være sprøtt, noe som gjør det til et holdbart motoralternativ.
4. Mester- og slavestenger
Radialmotorer bruker vanligvis master-and-slave-koblingsstenger. I dette systemet består ett stempel av en masterstang med direkte feste til veivakselen, mens andre stempler kobler forbindelsesstengene sine til ringene som omgir kanten av masterstangen.
Ulempen med master-slave-stenger er imidlertid at slaglengden til slavestempelet er litt større enn master-stemplet, noe som øker vibrasjonen i V-type motoren.
5. Støpte stenger
Produsenter foretrekker støpte stenger fordi de kan håndtere belastningen fra en lagermotor. De krever lave produksjonskostnader og kan ikke brukes i applikasjoner med høye hestekrefter. Støpte stenger har en merkbar søm i midten som skiller dem fra den smidde typen.
6. Billetstenger
Billet koblingsstenger er designet av stål eller aluminium. Sammenlignet med andre koblingsstenger er de lettere, sterkere og har lengre levetid. De er ofte brukt i høyhastighetskjøretøyer og er noen ganger utformet for å redusere spenningsstigerør og lette inn i det naturlige kornet til emnematerialet.
7. drevne ledninger av metall
Koblingsstenger laget av kraftmetall er et passende valg for produsenter. En metallpulverblanding presses inn i formen og varmes opp til høy temperatur for å skape en fast form.
Produktet kan kreve lett maskinering, men det kommer ut av en ferdig produktform. Pulvermetallstang er rimeligere enn stål og er sterkere enn støpte stenger.
Feil ved koblingsstenger
En av de vanligste feilene til en koblingsstang er tretthet. Dette oppstår på grunn av kontinuerlig kompresjon og strekk av stangen under motorens drift, som til slutt forårsaker slitasje helt til stangen ryker. Mangel på motorolje og skitt i motoren kan også forverre dette problemet.
Motoroljeklassifisering forklart
Hydrolock er en annen mulig feil og oppstår når vann kommer inn i stempelkammeret og forårsaker deformasjon av koblingsstangen. Dette kan skje når kjøretøy passerer gjennom oversvømmede veier. Hvis for mye vann kommer inn i sylinderen, kan gnisten få stangen til å vippe eller knekke, noe som resulterer i betydelig skade.
Overturtall er en annen type feil og oppstår når turtelleren viser en rød farge, noe som indikerer at koblingsstangens posisjon er i fare – kreftene stangen må tåle øker dramatisk ved høyere omdreininger, noe som kan føre til feil.
Til slutt kan pinnefeil også forårsake katastrofal motorsvikt. Når stempeltappen er skadet, beveger koblingsstangen seg inn i motorblokken. Dette kan forårsake kraftig effekttap, og motoren kan stoppe umiddelbart. Motoren kan noen ganger overleve, men et totalt havari er også mulig.