Klaņi: kāda ir tā funkcija?
Klaņa ir mehāniska daļa, kas savieno virzuli ar kloķvārpstu un nodrošina spēku pārnešanu starp virzuļiem un kloķvārpstu. Viena savienojošā stieņa daļa ir piestiprināta pie virzuļa, bet otra ir piestiprināta pie kloķvārpstas.
Šajā rakstā tiks izskaidrota klaņa darbība un iespējamās kļūdas. Papildus īsi apspriedīsim tā uzbūvi un minēsim biežāk sastopamās problēmas ar klaņi un to risinājumiem.
Saturs
Klaņa funkcijas
Klaņi ir jebkura dzinēja būtiska sastāvdaļa. Tās galvenā funkcija ir savienot virzuli ar kloķvārpstu un virzuļa kustību pārnest uz kloķvārpstu, kas galu galā darbina dzinēju un ģenerē jaudu.
Kloķvārpsta: kam tas paredzēts un kādi spēki tai jāiztur?
Papildus kustības pārnešanai savienojošais stienis atbalsta virzuļa svaru un citas slodzes. Tā ir kritiska funkcija, jo savienojošajam stienim ir jābūt pietiekami izturīgam, lai izturētu sadegšanas gāzu spiedienu cilindrā, kas var būt ievērojams.
Dzinēja virzuļi: kā tie darbojas?
Vēl viena svarīga savienojošā stieņa funkcija ir ļaut virzulim brīvi pārvietoties cilindrā. Klaņai jākustas vienmērīgi un bez šķēršļiem, jo jebkura pretestība vai traucējumi var izraisīt dzinēja darbības traucējumus vai pat atteici.
Klaņi ir viena no visvairāk noslogotajām dzinēja daļām, un tai ir jāpārņem spēki, ko rada virzuļi, pārvietojoties uz augšu un uz leju. Šie spēki ietver sadegšanas gāzu spiedienu un virzuļa triecienu pret cilindra galvu.
Savienojuma stienim ir jāiztur šādas prasības:
- Augsta temperatūra
- Augsts spiediens
- Pašsvara inerces spēki
- Virzuļu inerces spēki
Savienojošajam stienim ir jāiztur šie spēki, nelūstot un nedeformējoties. Tāpēc tie parasti ir izgatavoti no kalta tērauda vai ļoti izturīgiem un tajā pašā laikā viegliem sakausējumiem. Tomēr materiāli, no kuriem tiek izgatavoti klaņi, atšķiras atkarībā no dzinēja veida.
Klaņa materiāls
Klaņi ir jāuzrāda augsta darba pretestība, jo iekšdedzes dzinēja kalpošanas laikā tie veic vairākus desmitus līdz simtiem miljonu gājienu. Tomēr autosportā izmantoto klaņu kalpošanas laiks nav prioritāte.
Dažādiem materiāliem ir unikālas īpašības, kas padara tos piemērotus dažādiem lietojumiem. Trīs izplatītākie savienojošo stieņu materiāli ir tērauds, alumīnijs un titāns.
- Tērauds ir populārs savienojošo stieņu materiāls tā stiprības un izturības dēļ. Tas var izturēt lielu spriedzi un spēkus dzinēja darbības laikā, un to parasti izmanto augstas veiktspējas un lieljaudas dzinējos.
- Alumīnijs ir viegls materiāls ar labu siltumvadītspēju. Tas var ātri izkliedēt siltumu un samazināt dzinēja bojājumu risku pārkaršanas dēļ. Alumīnija klaņi bieži tiek izmantoti dzinējos ar augstu apgriezienu skaitu, kur svara samazināšana ir prioritāte.
- Titāns ir ciets un viegls materiāls, kas padara to par ideālu izvēli augstas veiktspējas un sacīkšu lietojumiem. Tomēr titāns ir arī dārgs, tāpēc sērijveidā ražotajos dzinējos tas ir retāk sastopams.
Motosportā izmantotie klaņi ir izgatavoti no alumīnija vai titāna sakausējuma. Alumīnija sakausējuma klaņu priekšrocība ir to mazāks svars, pateicoties kam tiek samazināti inerces spēki, un līdz ar to iespējams sasniegt lielākus dzinēja apgriezienus.
Trūkums ir šādu savienojošo stieņu īsais kalpošanas laiks. Titāna sakausējumi ir cieti un viegli, taču šis materiāls ir dārgs un jutīgs pret virsmas bojājumiem.
Klaņa daļas
Zemāk esošajā attēlā ir parādīta savienojošā stieņa konstrukcija, bet tajā ir arī virzulis. Tomēr virzulis nav savienojošā stieņa sastāvdaļa, tāpēc padomājiet par klaņa konstrukciju bez virzuļa.
1. Stieņa korpuss
Galvenā savienojošā stieņa daļa ir stieņa korpuss, kas parasti ir izgatavots no izturīga un izturīga tērauda. Tam ir cilindriska forma ar noapaļotiem galiem, un tas ir īpaši izstrādāts, lai izturētu spriegumus un spēkus, kas rodas dzinēja darbības laikā.
2. Divi gali – lielais un mazais gals
Klaņai ir divi gali: liels un mazs. Lielais gals ir lielākais un noapaļotais gals, kas piestiprināts pie kloķvārpstas, savukārt mazais gals ir mazāks un noapaļots gals, kas pievienojas virzulim. Stieņa korpuss savieno lielo un mazo galu, un tas ir paredzēts, lai pagrieztos un grieztos viens pret otru.
3. Plaukstas locītavas / spraudņa tapa
Plaukstas tapa, kas pazīstama arī kā virzuļa tapa vai virzuļa tapa, ir maza cilindriska sastāvdaļa, kas pievienojas virzulim un iestiepjas savienojošā stieņa mazajā galā. Plaukstas tapa ļauj savienojošajam stienim pagriezties un griezties attiecībā pret virzuli, kad kloķvārpsta griežas.
4. Kloķa tapa
Kloķa tapa ir cilindriska sastāvdaļa, kas piestiprina pie kloķvārpstas un iestiepjas savienojošā stieņa lielajā galā. Kloķa tapa ļauj savienojošajam stienim pagriezties un griezties attiecībā pret kloķvārpstu, virzulim pārvietojoties cilindrā uz augšu un uz leju.
5. Gultņu ieliktņi
Klaņi parasti ir ar gultņiem gan lielajos, gan mazajos galos, lai nodrošinātu vienmērīgu pagriešanos un griešanos. Šos gultņus var izgatavot no bronzas vai sintētiskiem polimēriem ar zemu berzi.
6. Skrūves un uzgriežņi
Klaņi bieži tiek turēti kopā ar skrūvēm un uzgriežņiem, kas atvieglo to izjaukšanu un salikšanu apkopei vai remontam. Šīs skrūves un uzgriežņi var būt izgatavoti no dažādiem materiāliem, piemēram, tērauda vai sakausējuma.
Klaņa veidi
- Vienkāršā tipa stieņi
- Dakšu un asmeņu stieņi
- Kalti stieņi
- Galvenie un palīgstieņi
- Lietie stieņi
- Sagatavju stieņi
- Piedziņas metāla stieņi
1. Plain tipa stieņi
Vienrindas un pretējos dzinējos parasti izmanto vienkāršus klaņi. Tiem ir vienkāršs dizains ar lielu galu, kas piestiprināts pie kloķa tapas un aprīkots ar gultņa vāciņu.
Gultņa vāciņš ir uzstādīts, izmantojot bultskrūvi vai tapu savienojošā stieņa galā. Savienojuma stieņa nomaiņa tajā pašā cilindrā un relatīvajā stāvoklī ir būtiska, lai saglabātu pareizu piemērotību un līdzsvaru.
2. Dakšu un asmeņu stieņi
V-veida motociklu un V12 lidmašīnu dzinējos parasti tiek izmantoti dakšu un lāpstiņu savienojošie stieņi. Katram dzinēja cilindru pārim ir dakšveida stienis, kas sadalīts divās daļās lielajā galā, un asmens stienis ir konusveida, lai atbilstu šai dakšas spraugai.
Šis dizains novērš šūpošanos, kas rodas, kad cilindru pāri ir līdzsvaroti kopā ar kloķvārpstu. Lielā gala gultņu izkārtojumā dakšas stienim ir viena plata gultņa uzmava, kas stiepjas pa visu stieņa platumu, ieskaitot centrālo spraugu.
Asmens stienis atrodas ārpus šīs uzmavas, nevis uz kloķtapa. Tas liek diviem stieņiem kustēties uz priekšu un atpakaļ, samazinot spēku uz gultni un virsmas ātrumu. Tomēr gultņa ātrums virzās atpakaļ, nevis nepārtraukti griežas, kas var būt nozīmīga eļļošanas problēma.
3. Kalti stieņi
Daži klaņi tiek ražoti kalšanas ceļā, kur materiāla graudiņš tiek iespiests vēlamajā formā. Materiāls var būt tērauda sakausējums vai alumīnijs, atkarībā no nepieciešamajām īpašībām.
Parasti tiek izmantots hroms un niķeļa leģētais tērauds, kas palielina savienojošā stieņa izturību. Galaprodukts nav veidots tā, lai tas būtu trausls, tāpēc tas ir izturīgs dzinējs.
4. Master un slave stieņi
Radiālie dzinēji parasti izmanto galveno un pakārtoto klaņi. Šajā sistēmā viens virzulis sastāv no galvenā stieņa ar tiešu stiprinājumu pie kloķvārpstas, bet citi virzuļi savieno savus savienojošos stieņus ar gredzeniem, kas apņem galvenā stieņa malu.
Tomēr galvenā-pakalpojuma stieņu trūkums ir tāds, ka padeves virzuļa gājiens ir nedaudz lielāks nekā galvenā virzuļa gājiens, kas palielina vibrāciju V veida dzinējā.
5. Lietie stieņi
Ražotāji dod priekšroku lietiem stieņiem, jo tie spēj izturēt dzinēja slodzi. Tiem ir nepieciešamas zemas ražošanas izmaksas, un tos nevar izmantot liela zirgspēka lietojumos. Lieto stieņu vidū ir pamanāma šuve, kas atdala tos no kaltā tipa.
6. Sagataves stieņi
Sagatavju klaņi ir izgatavoti no tērauda vai alumīnija. Salīdzinot ar citiem klaņi, tie ir vieglāki, stiprāki un tiem ir ilgāks kalpošanas laiks. Tos parasti izmanto ātrgaitas transportlīdzekļos, un dažkārt tie ir paredzēti, lai samazinātu spriedzes stāvvadus un atvieglotu sagatavju materiāla dabisko graudu.
7. Piedziņas metāla stieņi
Klaņi, kas izgatavoti no spēka metāla, ir piemērota izvēle ražotājiem. Metāla pulvera maisījumu iespiež veidnē un karsē līdz augstai temperatūrai, lai izveidotu cietu formu.
Izstrādājumam var būt nepieciešama viegla apstrāde, bet tas nāk no gatavā produkta veidnes. Pulvermetāla stieņi ir lētāki nekā tērauds un ir stiprāki nekā lietie stieņi.
Savienojošo stieņu defekti
Viena no izplatītākajām klaņa kļūdām ir nogurums. Tas notiek nepārtrauktas stieņa saspiešanas un stiepšanās dēļ dzinēja darbības laikā, kas galu galā izraisa nodilumu, līdz stienis saplīst. Arī motoreļļas trūkums un netīrumi dzinējā var pasliktināt šo problēmu.
Paskaidrota motoreļļas klasifikācija
Hidroloks ir otra iespējamā kļūme, kas rodas, kad ūdens iekļūst virzuļa kamerā un izraisa savienojošā stieņa deformāciju. Tas var notikt, kad transportlīdzekļi izbrauc pa applūdušiem ceļiem. Ja cilindrā iekļūst pārāk daudz ūdens, dzirkstele var izraisīt stieņa sasvēršanos vai lūzumu, kā rezultātā var rasties būtiski bojājumi.
Pārmērīga apgriezienu palielināšana ir cita veida kļūme, kas rodas, ja tahometrs parāda sarkanu krāsu, kas norāda, ka savienojošā stieņa pozīcija ir apdraudēta — spēki, kas stieņam ir jāiztur dramatiski pieaugot pie lielākiem apgriezieniem, kas var izraisīt atteici.
Visbeidzot, tapas atteice var izraisīt arī katastrofālu dzinēja atteici. Kad virzuļa tapa ir bojāta, savienojošais stienis pārvietojas motora blokā. Tas var izraisīt lielu jaudas zudumu, un dzinējs var nekavējoties apstāties. Dzinējs dažkārt var izdzīvot, taču ir iespējama arī pilnīga avārija.