Como funciona o mecanismo de manivela do motor

O mecanismo de manivela do motor converte o movimento alternativo dos pistões (devido à energia de combustão da mistura de combustível) na rotação do virabrequim e vice-versa. Este é um mecanismo tecnicamente complexo que forma a base de um motor de combustão interna. No artigo, consideraremos em detalhes o dispositivo e os recursos da operação do KShM.

história

A primeira evidência do uso da manivela foi encontrada no século 3 dC, no Império Romano e Bizâncio no século 6 dC. Um exemplo perfeito é a serraria de Hierápolis, que usa um virabrequim. Uma manivela de metal foi encontrada na cidade romana de Augusta Raurica, no que hoje é a Suíça. De qualquer forma, um certo James Packard patenteou a invenção em 1780, embora evidências de sua invenção tenham sido encontradas na antiguidade.

Componentes do KShM

Os componentes do KShM são convencionalmente divididos em partes móveis e fixas. As peças móveis incluem:

• pistões e anéis de pistão;
• bielas;
• pinos de pistão;
• Virabrequim;
• volante.

As partes fixas do KShM servem como base, fixadores e guias. Esses incluem:

• bloco de cilindros;
• cabeça do cilindro;
• bloco do motor;
• cárter de óleo;
• fixadores e rolamentos.

Partes fixas do KShM

Cárter e cárter de óleo

O cárter é a parte inferior do motor que contém os mancais e as passagens de óleo do virabrequim. No cárter, as bielas se movem e o virabrequim gira. Um cárter de óleo é um reservatório de óleo do motor.

A base do cárter durante a operação está sujeita a cargas térmicas e de energia constantes. Portanto, esta peça está sujeita a requisitos especiais de resistência e rigidez. Para sua fabricação, são utilizadas ligas de alumínio ou ferro fundido.

O cárter está ligado ao bloco de cilindros. Juntos, eles formam a estrutura do motor, a parte principal de seu corpo. Os próprios cilindros estão no bloco. A cabeça do bloco do motor é instalada na parte superior. Ao redor dos cilindros existem cavidades para resfriamento de líquidos.

Localização e número de cilindros

Os seguintes tipos são atualmente os mais comuns:

• posição de quatro ou seis cilindros em linha;
• posição V de 90° de seis cilindros;
• Posição em forma de VR em um ângulo menor;
• posição oposta (os pistões se movem em direções diferentes);
• Posição W com 12 cilindros.

Em um arranjo simples em linha, os cilindros e pistões são dispostos em uma fileira perpendicular ao virabrequim. Este esquema é o mais simples e confiável.

Cabeça do cilindro

A cabeça é presa ao bloco com pinos ou parafusos. Cobre os cilindros com pistões de cima, formando uma cavidade selada - a câmara de combustão. Existe uma junta entre o bloco e a cabeça. A cabeça do cilindro também abriga o trem de válvulas e as velas de ignição.

Cilindros

Os pistões se movem diretamente nos cilindros do motor. Seu tamanho depende do curso do pistão e seu comprimento. Os cilindros operam em pressões variadas e altas temperaturas. Durante a operação, as paredes estão sujeitas a atrito constante e temperaturas de até 2500 ° C. Requisitos especiais também são colocados nos materiais e no processamento dos cilindros. Eles são feitos de ferro fundido, aço ou ligas de alumínio. A superfície das peças deve ser não apenas durável, mas também fácil de processar.

A superfície de trabalho externa é chamada de espelho. É cromado e polido com um acabamento espelhado para minimizar o atrito em condições de lubrificação limitadas. Os cilindros são fundidos junto com o bloco ou são feitos na forma de mangas removíveis.

Partes móveis do KShM

pistão

O movimento do pistão no cilindro ocorre devido à combustão da mistura ar-combustível. É criada uma pressão que atua na coroa do pistão. Pode diferir em forma em diferentes tipos de motores. Nos motores a gasolina, o fundo era inicialmente plano, depois começaram a usar estruturas côncavas com ranhuras para válvulas. Nos motores a diesel, o ar é pré-comprimido na câmara de combustão, não o combustível. Portanto, a coroa do pistão também possui formato côncavo, que faz parte da câmara de combustão.

A forma do fundo é de grande importância para a criação da chama correta para a combustão da mistura ar-combustível.

O resto do pistão é chamado de saia. Este é um tipo de guia que se move dentro do cilindro. A parte inferior do pistão ou saia é feita de forma que não entre em contato com a biela durante seu movimento.

Na superfície lateral dos pistões existem ranhuras ou ranhuras para anéis de pistão. Existem dois ou três anéis de compressão na parte superior. Eles são necessários para criar compressão, ou seja, impedem a penetração de gás entre as paredes do cilindro e o pistão. Os anéis são pressionados contra o espelho, reduzindo a folga. Na parte inferior há uma ranhura para o anel raspador de óleo. Ele é projetado para remover o excesso de óleo das paredes do cilindro para que ele não entre na câmara de combustão.

Anéis de pistão, especialmente anéis de compressão, operam sob cargas constantes e altas temperaturas. Para sua produção, são utilizados materiais de alta resistência, como ferro fundido ligado revestido com cromo poroso.

Pino do pistão e biela

A biela é presa ao pistão com um pino de pistão. É uma peça cilíndrica sólida ou oca. O pino é instalado no orifício do pistão e na cabeça superior da biela.

Existem dois tipos de anexo:

• ajuste fixo;
• com pouso flutuante.

O mais popular é o chamado "dedo flutuante". Para sua fixação são utilizados anéis de travamento. Fixo é instalado com um ajuste de interferência. Um ajuste de calor é geralmente usado.

A biela, por sua vez, conecta o virabrequim ao pistão e produz movimentos rotacionais. Neste caso, os movimentos alternativos da biela descrevem o número oito. É composto por vários elementos:

• haste ou base;
• cabeça do pistão (superior);
• cabeça da manivela (inferior).

Uma bucha de bronze é pressionada na cabeça do pistão para reduzir o atrito e lubrificar as peças correspondentes. A cabeça da manivela é dobrável para garantir a montagem do mecanismo. As peças combinam perfeitamente entre si e são fixadas com parafusos e porcas. Os rolamentos da biela são instalados para reduzir o atrito. Eles são feitos na forma de dois forros de aço com travas. O óleo é fornecido através de ranhuras de óleo. Os rolamentos são adaptados com precisão ao tamanho da junta.

Ao contrário da crença popular, os revestimentos são impedidos de girar não devido a travas, mas devido à força de atrito entre sua superfície externa e a cabeça da biela. Assim, a parte externa do mancal deslizante não pode ser lubrificada durante a montagem.

Virabrequim

O virabrequim é uma peça complexa, tanto em termos de design quanto de produção. Ele assume torque, pressão e outras cargas e, portanto, é feito de aço de alta resistência ou ferro fundido. O virabrequim transmite a rotação dos pistões para a transmissão e outros componentes do veículo (como a polia de acionamento).

O virabrequim consiste em vários componentes principais:

• pescoços indígenas;
• pescoços de bielas;
• contrapesos;
• bochechas;
• canela;
• flange do volante.

O design do virabrequim depende em grande parte do número de cilindros do motor. Em um motor simples de quatro cilindros em linha, existem quatro moentes da biela no virabrequim, nos quais as bielas com pistões são montadas. Cinco diários principais estão localizados ao longo do eixo central do eixo. São instalados nos mancais do bloco de cilindros ou cárter em mancais lisos (revestimentos). Os diários principais são fechados por cima com tampas aparafusadas. A conexão forma uma forma de U.

Um fulcro especialmente usinado para montar um munhão de rolamento é chamado cama.

Os pescoços da biela principal e de conexão são conectados pelas chamadas bochechas. Os contrapesos amortecem as vibrações excessivas e asseguram um movimento suave da cambota.

Os moentes do virabrequim são tratados termicamente e polidos para alta resistência e ajuste preciso. O virabrequim também é balanceado e centrado com muita precisão para distribuir uniformemente todas as forças que atuam sobre ele. Na região central do colo da raiz, nas laterais do suporte, são instalados meios anéis persistentes. Eles são necessários para compensar os movimentos axiais.

As engrenagens de distribuição e a polia de acionamento dos acessórios do motor estão presas à haste do virabrequim.

Volante

Na parte de trás do eixo há um flange ao qual o volante é fixado. Esta é uma peça de ferro fundido, que é um disco maciço. Devido à sua massa, o volante cria a inércia necessária para o funcionamento do virabrequim e também proporciona uma transmissão uniforme de torque para a transmissão. No aro do volante há um anel de engrenagem (coroa) para conexão com o motor de partida. Este volante gira o virabrequim e aciona os pistões quando o motor dá partida.

O mecanismo de manivela, o design e a forma do virabrequim permaneceram inalterados por muitos anos. Como regra, apenas pequenas alterações estruturais são feitas para reduzir o peso, a inércia e o atrito.