Соединяющий шатун
, Связующий стержень также называемый «мошенничество», [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] является частью поршневого двигателя , который соединяет поршень к коленчатому валу . Вместе с кривошилом соединительный шаг преобразует возвратное движение поршня в вращение коленчатого вала. [ 4 ] Связующий шаг необходим для передачи сил сжатия и растяжения из поршня. В своей наиболее распространенной форме, в двигателе внутреннего сгорания , он позволяет поворачиваться на конце поршня и вращение на конце вала.
Предшественником шатуна является механическая связь, используемая водяными мельницами для преобразования вращающегося движения водяного колеса в поршневое движение. [ 5 ]
Наиболее распространенное использование соединительных стержней - во внутреннем двигателях сгорания или на паровых двигателях .
Происхождение
[ редактировать ]
в Бриттани была обнаружена штука В кельтском оптике в Поле , которая датирована 69BC. [ 6 ]
Предшественник по длине соединения-это механическая связь, используемая ресторанами . Ранний пример этой связи был найден в конце 3 -го века иераполисной лесопилки в Романе Азии (современная Турция) и пилоты 6 -го века в Эфесе в Малой Азии (современная Турция) и в Герасе в римской Сирии. Механизм кривошителя и шатуна этих машин превратил вращательное движение водяного колеса в линейное движение лезвий пилы. [ 7 ]
Ранняя документация о дизайне произошла где-то между 1174 и 1206 г. н.э. в штате Артукид (современная индейка), когда изобретатель аль-Джазари описал машину, которая включала шатун с помощью коленчатого вала для накачки воды как часть машины для воды, [ 8 ] [ 9 ] Хотя устройство было более сложным, чем типичная кривошип и соединительные конструкции шатуна. [ 10 ] : 170 Существует также документация о рукоятках с шатунами в книгах Taccola от Renaissance Italy и Pisanello Pisanello 15 -го века . [ 10 ] : 113
Паровые двигатели
[ редактировать ]
1712 Атмосферный двигатель Newcomen (первый паровой двигатель) использовал цепный привод вместо соединительного стержня, поскольку поршень придал только силу в одном направлении. [ 11 ] Тем не менее, большинство паровых двигателей после этого имеют двойное действие , поэтому сила производится в обоих направлениях, что приводит к использованию соединительной шатуны. Типичная расположение использует большой раздвижный подшипник, называемый перекрестной головкой с шарниром между поршнем и шатуном, расположенным вне цилиндра, требуя уплотнения вокруг стержня поршня . [ 12 ]
В паровом локомотивах кривошипы обычно устанавливаются непосредственно на вождении . Связующий стержень используется между штифтом кривошипа на колесе и перекрестной головой (где он соединяется с поршневым стержнем ). [ 13 ] На более мелких паровых локомотивах соединительные шатуны обычно имеют прямоугольный поперечный сечение, [ 14 ] Однако иногда использовались стержни морского типа круглого сечения.
На паровах , соединительных шатунах называются «питманнами» (не нужно ошибаться за рук Питмана ).
Двигатели внутреннего сгорания
[ редактировать ]
Связующий стержень для двигателя внутреннего сгорания состоит из «большого конца», «стержня» и «маленького конца». Небольшой конец прикрепляется к штифту Gudgeon (также называемому «поршневым штифтом» или «штифтом запястья» в США), что позволяет вращать между соединительным шатуном и поршнем. Как правило, большой конец соединяется с Crankpin, используя простой подшипник , чтобы уменьшить трение; Однако некоторые меньшие двигатели могут вместо этого использовать подшипник с помощью езды , чтобы избежать потребности в системе смазочной смазки. Соединительные стержни с подшипниками катящиеся элементы, как правило, представляют собой конструкцию с одной частью, где коленчатый вал должен быть прижат к ним, а не двух частей дизайна, которую можно прикрепить к журналу коленчатого вала с одним кусочком. [ Цитация необходима ]
Как правило, на большем конце соединительного штучка скучно, так что смазовать нефть впрыскивает на сторону тяги стены цилиндра, чтобы смазать перемещение поршня и поршневые кольца .
Связующий шаг может вращаться на обоих концах, так что угол между шатуном и поршнем может меняться, когда стержень перемещается вверх и вниз и вращается вокруг коленчатого вала .
Материалы
[ редактировать ]Материалы, используемые для соединительных стержней, широко различаются, в том числе углеродистая сталь, железо, спеченное металл, микросплавную сталь, сфероидизированную графитовую чугун. [ 15 ] В автомобильных двигателях массового производства соединительные стержни чаще всего изготавливаются из стали . В высокопроизводительных приложениях можно использовать соединительные шатуны «заготовки», которые обрабатываются из твердой заготовки металла, а не отлиты или подделаны.
Другие материалы включают алюминиевый сплав T6-2024 или алюминиевый сплав T651-7075 , которые используются для легкостью и способность поглощать высокое воздействие за счет долговечности. Титан - более дорогой вариант, который уменьшает вес. Чугут может использоваться для более дешевых, более низких производительности, таких как моторные скутеры.
Сбой во время работы
[ редактировать ]
Во время каждого вращения коленчатого вала соединительный шатун часто подвергается большим и повторяющимся силам: силу сдвига из -за угла между поршнем и коленем, силами сжатия , когда поршень движется вниз, и сил растяжения , когда поршень движется вверх. [ 16 ] Эти силы пропорциональны квадрату скорости двигателя (RPM).
Недостаток соединительной стержни, часто называемой «броска стержня», часто заставляет сломанную стержню через боковую сторону картера и тем самым делает двигатель непоправимым. [ 17 ] Общие причины сбоя соединительного стержня - это сбой растяжения с высокой скорости двигателя, усилием удара, когда поршень попадает в клапан (из -за проблемы клапана), сбой подшипника стержня (обычно из -за проблемы с смазкой) или неправильной установки соединительного стержня Полем [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
Износ цилиндра
[ редактировать ]Боковая сила, проявляемая на поршне, через соединительный штучка коленчатым валом может привести к тому, что цилиндры изнашиваются в овальную форму. Это значительно снижает производительность двигателя, так как круговые поршневые кольца не могут правильно запечатать на стенах цилиндров овальной формы.
Количество боковой силы пропорционально углу соединительного стержня, поэтому более длительные соединительные стержни уменьшат количество боковой силы и износа двигателя. Однако максимальная длина соединительного стержня ограничена размером блока двигателя; Длина хода плюс длина соединительного стержня не должна привести к тому, что поршень проходит мимо верхней части блока двигателя.
Университетские стержни
[ редактировать ]
Радиальные двигатели, как правило, используют соединительные шатуны с мастером и солевом, в результате которых один поршень (самый верхний поршень в анимации) имеет мастер-стержень с прямым наложением к коленчатому валу. Оставшиеся поршни прикрепляют прикрепления их соединительных стержней к кольцам вокруг края главного стержня.
Многополосные двигатели со многими цилиндрами, такими как двигатели V12 , имеют мало места для многих журналов для шатуна на ограниченной длине коленчатого вала. Самое простое решение, используемое в большинстве двигателей дорожного автомобиля, заключается в том, что для каждой пары цилиндров есть журнал Crank , но это уменьшает размер подшипников стержня и означает, что соответствующие (т.е. противоположные) цилиндры в разных берегах слегка компенсируются вдоль. Ось коленчатого вала (которая создает качалку ). Другим решением является использование шатунов с мастер-и-рабов, где мастер-стержень также включает в себя один или несколько кольцевых контактов, которые соединены с большими концами рабовлажных стержней на других цилиндрах. Недостаток главных стержней состоит в том, что длина хода всех рабовладельческих поршней, не расположенных в 180 ° от главного поршня, всегда будет немного длиннее, чем у мастер-поршня, что увеличивает вибрацию в двигателях V.
Одним из наиболее сложных примеров соединительных шатунов с мастером и рабов является 24-цилиндровый экспериментальный двигатель самолета Jumo 222, разработанный для Второй мировой войны. Этот двигатель состоял из шести банков цилиндров, каждый с четырьмя цилиндрами на банк. Каждый «слой» из шести цилиндров использовал одну мастер -шатун, с остальными пятью цилиндрами, использующими подчиненные стержни. [ 22 ] Приблизительно 300 тестовых двигателей были построены, однако двигатель не достиг производства.
Вик-лезвие
[ редактировать ]
 | В этом разделе нужны дополнительные цитаты для проверки . ( Август 2022 г. ) |
Вилочные стержни, также известные как «сплит-стержень», использовались на мотоциклетных двигателях V-TWIN и V12 . авиационных двигателях [ 23 ] Для каждой пары цилиндров стержень «вилки» разделен на два на большом конце, а стержень «лезвия» из противоположного цилиндра прореживается, чтобы вписаться в этот зазор в вилке. Это расположение удаляет качалку , которая вызвана, когда пары цилиндров смещен вдоль коленчатого вала.
Распространенным расположением для подшипника с большим классом является то, что вилочный стержень имеет единственный широкий подшипник, который охватывает всю ширину стержня, включая центральный разрыв. Затем стержень лезвия работает не прямо на кривошип, а на внешней стороне этого рукава. Это заставляет два стержня колебаться взад и вперед (вместо того, чтобы вращаться относительно друг друга), что уменьшает силы на подшипнике и скорости поверхности. Однако движение подшипника также становится поршневым, а не постоянно вращающимся, что является более сложной проблемой для смазки.
Примечательные двигатели для использования вилка-лезвий с удилищами включают авиационный двигатель Rolls-Royce Merlin V12, EMD двухтактные дизельные двигатели Harley Davidson и различные мотоциклетные двигатели V-Twin.
Смотрите также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Соединительные шатуны и подшипники» . Журнал монтажа . 25 октября 2010 г. Получено 21 августа 2022 года .
- ^ «Конфетки связывают поршни и коленчатый вал | Перкинс» . www.perkins.com . Получено 21 августа 2022 года .
- ^ "Что такое мошенник?" Полем точный разг . 22 ноября 2019 года. Архивировано с оригинала 5 февраля 2023 года . Получено 21 августа 2022 года .
- ^ Yamagata, H. (2005). Наука и технология материалов в автомобильных двигателях . Woodhead Publishing in Materials The Science and Technology of Materials в автомобильных двигателях. Elsevier Science. п. 207. ISBN 978-1-84569-085-4 .
- ^ Лион, Роберт Л. Steam Automobile Vol. 13, № 3 . Сака
- ^ Выставка "Первые западные города", в нескольких словах ...
- ^ Ритти, Туллия; Грю, Клаус; Кессер, Пол (2007). Облегчение каменной лесопильной лесопилки с водой на саркофаге в Иераполисе и его последствия . Тол. 20. с. 161.
Из -за выводов в Эфесе и Герасе изобретение кривошителя и системы соединительных шатунов должно было быть изменено с 13 -го по 6 -й C; Теперь облегчение иераполиса возвращает его еще на три столетия, что подтверждает, что каменные пилки с водяными мощностью действительно использовались, когда они меняют мир двигателей. Аусониус написал свою Мозеллу.
{{cite book}}:|periodical=игнорируется ( помощь ) - ^ Ахмад и Хасан . «Система стержня, подключающаяся к колючим, в непрерывно вращающейся машине» .
- ^ Салли Ганчи; Sarah Gancher (2009), Ислам и Наука, Медицина и Технология , Rosen Publishing Group, p. 41, ISBN 978-1-4358-5066-8
- ^ Jump up to: а беременный Уайт, Линн -младший (1962). Средневековые технологии и социальные изменения . Оксфорд: в прессе Clarendon.
Тем не менее, этот аль-Джазари не полностью понимал значение кривошита для соединения возврата с вращающимся движением, показывается его чрезвычайно сложным насосом, проведенным через эксцентрически установленное винослобное колесо на его оси.
- ^ «Паровой локомотив Глоссарий» . www.railway-technical.com . Архивировано из оригинала 2008-01-28 . Получено 2016-02-05 .
- ^ Демпси, GD; Кларк, Д. Киннер (2015). Викторианский паровой локомотив: его дизайн и разработка 1804-1879 . Барнсли, Англия: Печка и Меч Транспорт. С. 27–28. ISBN 978-1-47382-323-5 - через Google Books.
- ^ Аронс, Эл (1921). Neale, re (ed.). Паровой локомотив конструкция и техническое обслуживание . Серия технических праймеров Питмана. Лондон: Locomotive Publishing Co. Ltd. с. 74–78 - через Google Books.
- ^ Уайт, Джон Х. младший (1979). История американского локомотива: его развитие, 1830-1880 . Нью -Йорк: Dover Publications. п. 185. ISBN 9780486238180 - через Google Books.
- ^ Ямагата 2005 , с. 7
- ^ «Причины отказа с помощью шатуна» . www.itstillruns.com . Получено 21 сентября 2019 года .
- ^ "Что значит" бросить удочку "?" Полем Автомобильная разговор . Апрель 1990 . Получено 2016-02-05 .
- ^ «Предотвращение сбоев соединительных шатунов» . www.enginebuildermag.com . 15 марта 2017 года . Получено 21 сентября 2019 года .
- ^ «Как устранить сбои в шатуне» . www.hotrod.com . Ноябрь 2003 . Получено 21 сентября 2019 года .
- ^ «Возможная причина большинства неудач стержня» . www.arcracing.blogspot.com . 1 июня 1999 года . Получено 21 сентября 2019 года .
- ^ «Эмерсон с экстремальными приложениями» . www.emersonbearing.com . Получено 2016-02-05 .
- ^ "Изображение" . Архивировано с оригинала 2014-04-13 . Получено 2014-07-11 .
- ^ «Дрисдейл Годзилла V-TWIN» . thekneeslider.com . Получено 26 сентября 2019 года .
| Базы данных управления авторитетом : национальный |
|---|
