Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Поршеньді коленвалға жалғайтын поршеньді қозғалтқыш бөлігі. Қосылатын таяқша, сондай-ақ "қосқыш таяқша" деп аталады, поршеньді коленвалға жалғайтын поршеньді қозғалтқыштың бөлігі болып табылады. Коленвалмен бірге, қосылатын таяқша поршеньнің түзу сызықты қозғалысын коленвалдың айналу қозғалысына түрлендіреді. Қосылатын таяқша поршеньнен қысым және созу күштерін беруге тиіс. Оның ең көп таралған түрі – ішкі жану қозғалтқышында, ол поршень жағында иілуге және вал жағында айналуға мүмкіндік береді. Қосылатын таяқшаның алдағы түрі – су диірмендерінің айналу қозғалысын түзу сызықты қозғалысқа түрлендіру үшін қолданған механикалық байланыстар. Қосылатын таяқшалар ең көп ішкі жану қозғалтқыштарында немесе бу қозғалтқыштарында қолданылады. TOC
Piston engine component which connects the piston to the crankshaft
A connecting rod, also called a 'con rod', is the part of a piston engine which connects the piston to the crankshaft. Together with the crank, the connecting rod converts the reciprocating motion of the piston into the rotation of the crankshaft. The connecting rod is required to transmit the compressive and tensile forces from the piston. In its most common form, in an internal combustion engine, it allows pivoting on the piston end and rotation on the shaft end. The predecessor to the connecting rod is a mechanic linkage used by water mills to convert rotating motion of the water wheel into reciprocating motion. The most common usage of connecting rods is in internal combustion engines or on steam engines. TOC
Ішкі жанатын қозғалтқыштар
Ішкі жанатын қозғалтқыштың жалғаушы таяғы "үлкен ұшынан", "табаннан" және "кіші ұшынан" тұрады. Кіші ұшы шүмерекке (АҚШ-та "қосқыш шүмерек" немесе "қолғауша шүмерек" деп те аталады) бекітіледі, бұл жалғаушы таяқ пен поршенің арасында айналуға мүмкіндік береді. Әдетте, үлкен ұшы үйкелісті азайту үшін жай подшипник арқылы кранкпингке қосылады; бірақ кейбір кіші қозғалтқыштарда сорғылы майлау жүйесін қажет етпеу үшін доңғалақты элемент подшипнигі қолданылуы мүмкін. Доңғалақты элемент подшипнигі бар жалғаушы таяқтар көбінесе бір бөліктен тұрады, онда коленвалды олардың ішінде бірге қысып орнату қажет, екі бөліктен құралған және коленвалдың журналына бұралатын конструкция емес. Әдетте, жалғаушы таяқтың үлкен ұшындағы подшипник арқылы кішкентай тесік жасалады, соның арқасында май цилиндрдің қабырғасының итергіш жағына шашырап, поршеньдер мен поршень сақиналарының қозғалысын майлайды. Жалғаушы таяқ екі ұшында да айналуға қабілетті, сондықтан таяқ жоғары және төмен қозғалғанда және коленвалдың айналасында айналғанда, жалғаушы таяқ пен поршень арасындағы бұрыш өзгеріп отырады.
A connecting rod for an internal combustion engine consists of the 'big end', 'rod' and 'small end'. The small end attaches to the gudgeon pin (also called 'piston pin' or 'wrist pin' in the U. S.), which allows for rotation between the connecting rod and the piston. Typically, the big end connects to the crankpin using a plain bearing to reduce friction; however some smaller engines may instead use a rolling element bearing, in order to avoid the need for a pumped lubrication system. Connecting rods with rolling element bearings are typically a one piece design where the crankshaft must be pressed together through them, rather than a two piece design that can be bolted around the journal of a one piece crankshaft. Typically there is a pinhole bored through the bearing on the big end of the connecting rod so that lubricating oil squirts out onto the thrust side of the cylinder wall to lubricate the travel of the pistons and piston rings. A connecting rod can rotate at both ends, so that the angle between the connecting rod and the piston can change as the rod moves up and down and rotates around the crankshaft.
Материалдар
Тіркеу таяқшаларын жасау үшін қолданылатын материалдар әртүрлі: көміртекті болат, темір негізіндегі ұнтақталған металл, микроқоспадағы болат, шар тәрізді графитті шойын. Көптеп өндірілетін автомобиль қозғалтқыштарында тіркеу таяқшалары көбінесе болаттан жасалады. Жоғары өнімділікке арналған жағдайларда "құйма" тіркеу таяқшалары қолданылуы мүмкін, олар металл құймасынан өңделеді, құю немесе соғу арқылы емес. Басқа материалдарға T6 2024 алюминий қорытпасы немесе T651 7075 алюминий қорытпасы жатады, олар жеңілдігімен және жоғары соққыларды сіңіру қабілетімен ерекшеленеді, бірақ беріктігі төмен. Титан – салмақты азайтатын, бірақ қымбат нұсқа. Шойынды арзан, аз қуатты қолданулар үшін, мысалы, мотороллерлерде пайдалануға болады.
The materials used for connecting rods widely vary, including carbon steel, iron base sintered metal, micro alloyed steel, spheroidized graphite cast iron. In mass produced automotive engines, the connecting rods are most usually made of steel. In high performance applications, "billet" connecting rods can be used, which are machined out of a solid billet of metal, rather than being cast or forged. Other materials include T6 2024 aluminium alloy or T651 7075 aluminium alloy, which are used for lightness and the ability to absorb high impact at the expense of durability. Titanium is a more expensive option which reduces the weight. Cast iron can be used for cheaper, lower performance applications such as motor scooters.
Жұмыс істеу кезінде ақау
Краншафттың әрбір айналымы кезінде жалғаушы таяқша көбінесе үлкен және қайталамалы күштерге ұшырайды: поршень мен краншпиль арасындағы бұрыштан туындайтын серпімді күштер, поршень төмен жылғандағы қысу күштері және поршень жоғары жылғандағы созу күштері. Бұл күштер қозғалтқыштың айналу жиілігінің (RPM) квадратына пропорционалды. Жалғаушы таяқшаның бұзылуы, көбінесе "таяқшаның ұшып кетуі" деп аталады, сынған таяқшаны кранкастиктің қабырғасы арқылы өткізіп, қозғалтқышты жөндеуге келмейтін жағдайға жеткізеді. Жалғаушы таяқшаның бұзылуының негізгі себептері – жоғары айналу жиілігінен туындайтын созу, поршеньнің клапанға соқтығу күші (клапан механизміндегі ақаулар салдарынан), таяқша мойынтірегінің бұзылуы (көбінесе майлаудың жеткіліксіздігінен) немесе жалғаушы таяқшаның дұрыс орнатылмауы.
During each rotation of the crankshaft, a connecting rod is often subject to large and repetitive forces: shear forces due to the angle between the piston and the crankpin, compression forces as the piston moves downwards, and tensile forces as the piston moves upwards. These forces are proportional to the engine speed (RPM) squared. Failure of a connecting rod, often called "throwing a rod" often forces the broken rod through the side of the crankcase and thereby rendering the engine irreparable. Common causes of connecting rod failure are tensile failure from high engine speeds, the impact force when the piston hits a valve (due to a valvetrain problem), rod bearing failure (usually due to a lubrication problem), or incorrect installation of the connecting rod.
Цилиндрдің тозуы
Краншафт арқылы бурандаға әсер ететін бүйірлік күш цилиндрлердің овал пішінде тозуына себеп болуы мүмкін. Бұл қозғалтқыштың жұмысын едәуір төмендетеді, себебі дөңгелек поршень сақиналары овал пішінді цилиндр қабырғаларына тиісті түрде жабыса алмайды. Бүйірлік күш мөлшері жалғаушы таяқтың бұрышына пропорционалды, сондықтан ұзын жалғаушы таяқтар бүйірлік күшті және қозғалтқыштың тозуын азайтады. Дегенмен, жалғаушы таяқтың максималды ұзындығы қозғалтқыш блогының мөлшерімен шектеледі; поршеньнің жүріс ұзындығы мен жалғаушы таяқтың ұзындығының қосындысы қозғалтқыш блогының ең жоғарғы нүктесінен асып кетпеуі керек.
The sideways force exerted on the piston through the connecting rod by the crankshaft can cause the cylinders to wear into an oval shape. This significantly reduces engine performance, since the circular piston rings are unable to properly seal against the oval shaped cylinder walls. The amount of sideways force is proportional to the angle of the connecting rod, therefore longer connecting rods will reduce the amount of sideways force and engine wear. However, the maximum length of a connecting rod is constrained by the engine block size; the stroke length plus the connecting rod length must not result in the piston travelling past the top of the engine block.
Қожалық пен құлдық таяқшалар
Радиалды қозғалтқыштарда әдетте бас және құл жалғау таяқшалары қолданылады, онда бір поршень (анимациядағы ең жоғарғы поршень) тікелей коленвалға бекітілген бас таяқшаға ие. Қалған поршеньдер өз жалғау таяқшаларын бас таяқша жиегіндегі сақиналарға бекітеді. Көп цилиндрлі, көп қатарлы қозғалтқыштарда, мысалы V12 қозғалтқыштарында, коленвалдың шектеулі ұзындығында көптеген жалғаушы шыбық журналдарына орын жеткіліксіз. Көптеген автомобильдерде қолданылатын ең қарапайым шешім – цилиндрлердің әр жұбының бір коленвал журналын бөлісуі, бірақ бұл жалғаушы подшипниктердің өлшемін кішірейтеді және әртүрлі қатарлардағы сәйкес (қарсы) цилиндрлер коленвал осі бойымен сәл ығысады (бұл тербелмелі күштерді тудырады). Тағы бір шешім – бас және құл жалғау таяқшаларын пайдалану, онда бас таяқша басқа цилиндрлердегі құл таяқшаларының ірі ұштарына қосылған бір немесе бірнеше сақиналы тіреулерді қамтиды. Бас және құл таяқшаларының кемшілігі – бас таяқшадан 180° қашықтықта орналасқан құл поршеньдердің соққы ұзындығы бас поршеньге қарағанда әрқашан сәл ұзақ болады, бұл V қозғалтқыштарында дірілдеуді күшейтеді. Бас және құл жалғау таяқшаларының ең күрделі мысалы – Екінші дүниежүзілік соғыс үшін жасалған 24 цилиндрлі Junkers Jumo 222 эксперименталды ұшақ қозғалтқышы. Бұл қозғалтқыш цилиндрлердің алты қатарынан тұрады, әр қатарында төрт цилиндрден. Әр "қабаттағы" алты цилиндрдің біреуі бас жалғау таяқшасын пайдаланса, қалған бесеуі құл таяқшаларын қолданды. Шамамен 300 сынақ қозғалтқышы жасалды, бірақ ол өндіріске енгізілмеді.
Radial engines typically use master and slave connecting rods, whereby one piston (the uppermost piston in the animation), has a master rod with a direct attachment to the crankshaft. The remaining pistons pin their connecting rods' attachments to rings around the edge of the master rod. Multi bank engines with many cylinders, such as V12 engines, have little space available for many connecting rod journals on a limited length of crankshaft. The simplest solution, as used in most road car engines, is for each pair of cylinders to share a crank journal, but this reduces the size of the rod bearings and means that matching (i. e. opposite) cylinders in the different banks are slightly offset along the crankshaft axis (which creates a rocking couple). Another solution is to use master and slave connecting rods, where the master rod also includes one or more ring pins which are connected to the big ends of slave rods on other cylinders. A drawback of master slave rods is that the stroke lengths of all slave pistons not located 180° from the master piston will always be slightly longer than that of the master piston, which increases vibration in V engines. One of the most complicated examples of master and slave connecting rods is the 24 cylinder Junkers Jumo 222 experimental airplane engine developed for World War II. This engine consisted of six banks of cylinders, each with four cylinders per bank. Each "layer" of six cylinders used one master connecting rod, with the other five cylinders using slave rods. Approximately 300 test engines were built, however the engine did not reach production.
Шеңберлі-шапшаңдық тақталар
Бұрандалы таяқтар, сондай-ақ "үлкен ұшы бөлінген" деп те аталатын, V-тәрізді мотоцикл қозғалтқыштарында және V12 ұшақ қозғалтқыштарында қолданылған. Әрбір цилиндр жұбы үшін "шанышқан" таяқшасы үлкен ұшында екіге бөлінеді, ал қарсы цилиндрден "жапырақ" таяқшасы шанышқандағы осы кеңістікке сыйымды болу үшін жұқаланады. Бұл конструкция коленвал бойымен цилиндр жұптарының орналасуынан туындайтын инерциялық күштерді жояды. Үлкен ұшындағы подшипниктердің кең таралған орналасуы – бұрандалы таяқшаның бүкіл енін, оның ішінде орталық кеңістікті де қамтитын, бір кең подшипник гильзасынан тұрады. Ал "жапырақ" таяқшасы тікелей коленвал тірегіне емес, осы гильзаның сыртына орналасады. Бұл екі таяқшаның бір-біріне қатысты айналудың орнына, алға-артқа тербелуіне себеп болады, бұл подшипникке түсетін күштерді және беттік жылдамдықты азайтады. Дегенмен, подшипник қозғалысы үздіксіз айналудың орнына, поршеньдей қозғалысқа ие болады, бұл майлау жүйесі үшін қиындық тудырады. "Шанышқан-жапырақ" таяқшаларын қолданған танымал қозғалтқыштарға Rolls Royce Merlin V12 ұшақ қозғалтқышы, EMD екі тактілі дизельдік қозғалтқыштары және түрлі Harley Davidson V-тәрізді мотоцикл қозғалтқыштары жатады.
Fork and blade rods, also known as "split big end rods", have been used on V twin motorcycle engines and V12 aircraft engines. For each pair of cylinders, a "fork" rod is split in two at the big end and the "blade" rod from the opposing cylinder is thinned to fit into this gap in the fork. This arrangement removes the rocking couple that is caused when cylinder pairs are offset along the crankshaft. A common arrangement for the big end bearing is for the fork rod to have a single wide bearing sleeve that spans the whole width of the rod, including the central gap. The blade rod then runs, not directly on the crankpin, but on the outside of this sleeve. This causes the two rods to oscillate back and forth (instead of rotating relative to each other), which reduces the forces on the bearing and the surface speed. However the bearing movement also becomes reciprocating rather than continuously rotating, which is a more difficult problem for lubrication. Notable engines to use fork and blade rods include the Rolls Royce Merlin V12 aircraft engine, EMD two stroke Diesel engines, and various Harley Davidson V twin motorcycle engines.