Στροφαλοφόρος άξονας

Πληροφορίες από wikipedia
Πως κατασκευάζεται: δείτε το video


4T 271, 3/1991

Συντάκτης: Κ.Π.

Ένα από τα βασικότερα στοιχεία ενός εμβολοφόρου κινητήρα είναι ο στροφαλοφόρος άξονας ή απλά στροφαλοφόρος. Ο στροφαλοφόρος αποτελεί το συνδετικό στοιχείο μεταξύ του κιβωτίου ταχυτήτων και των εμβόλων και διωστήρων του κινητήρα και μετατρέπει μέσω των διωστήρων την παλινδρομική κίνηση των εμβόλων σε περιστροφική. Η λειτουργία του μπορεί να παρομοιαστεί με την περιστροφή που εκτελεί μια μανιβέλα όταν της ασκήσουμε μυϊκή δύναμη: αν στη θέση του μυός φανταστούμε το έμβολο και στη θέση του χεριού το διωστήρα τότε στη θέση της μανι-βέλας αντιστοιχεί ο στροφαλοφόρος άξονας. Στην πραγματικότητα βέβαια η λειτουργία του στροφαλοφόρου είναι αρκετά πιο σύνθετη. Σε κάθε έμβολο και διωστήρα αντιστοιχεί ένα τμήμα του στροφαλοφόρου. Η πίεση που ασκείται από τα εκτωνούμενα καυσαέρια στο έμβολο το ωθεί προς τα κάτω, οπότε παρασύρει και το συνδεόμενο με αυτό διωστήρα στην κίνησή του. Το κάτω άκρο του διωστήρα με τη σειρά του κινεί το συνδεόμενο με αυτό στρόφαλο με αποτέλεσμα την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. Τα υλικά κατασκευής του στροφαλοφόρου είναι υψηλής αντοχής. Οι πιο φθηνοί κατασκευάζονται μονοκόμματα από χυτοσίδηρο (μαντέμι) ή από χυτοχάλυβα και υφίστανται διάφορες κατεργασίες υψηλής ακρίβειας, ενώ οι ακριβότεροι κατασκευάζονται από ένα κομμάτι χάλυβα που διαμορφώνεται από τόρνο ακριβείας. Το μεγάλο πλεονέκτημα των χυτευτών είναι η εύκολη και χαμηλού κόστους κατασκευή τους, ενώ το σημαντικότερο μειονέκτημά τους είναι η μεγαλύτερη πιθανότητα καταστροφής τους σε σχέση με ένα χαλύβδινο κατεργασμένο στον τόρνο. Ο τελευταίος όμως έχει σημαντικά υψηλό τελικό κόστος.
str1.jpg
Σχήμα 1: Ο στροφαλοφόρος άξονας και η έδρασή τουΌσον αφορά τα κύρια μέρη του στροφαλοφόρου, διακρίνουμε τα κομβία βάσης ή κομβία άξονα που στηρίζονται (και φυσικά περιστρέφονται) πάνω στα αντίστοιχα έδρανα, τα κομβία των διωστήρων ή κομβία στρέψης επάνω στα οποία προσαρμόζονται οι διωστήρες και τα αντίβαρα με τις παρειές στροφάλων που συνδέουν τα κομβία βάσης με τα κομβία των διωστήρων. Τα τελευταία χρησιμεύουν στην επίτευξη στατικής και δυναμικής ζυγοστάθμισης του άξονα, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η όσο το δυνατόν ομαλότερη λειτουργία του χωρίς ανεπιθύμητες ταλαντώσεις. Ένας βαρύς ζυγοσταθμισμένος δίσκος που ονομάζεται σφόνδυλος ή βολάν συνδέεται με το πλησιέστερο προς το κιβώτιο ταχυτήτων άκρο του στροφαλοφόρου, με σκοπό να αποταμιεύει και να εκταμιεύει δυναμική ενέργεια, έτσι ώστε να υπάρχει ένας σταθερός ρυθμός περιστροφής (αλλιώς θα είχαμε αισθητή επιτάχυνση της περιστροφής του άξονα σε κάθε εκτόνωση στο θάλαμο καύσης). Στην άλλη άκρη του στροφαλοφόρου συνδέεται μια τροχαλία ή ένας αποσβεστήρας ταλαντώσεων που σκοπό έχει την απόσβεση των στρεπτικών ταλαντώσεων που προκαλούν οι μεταβαλλόμενες ωθήσεις των εμβόλων.
Κάτι που επίσης έχει μεγάλη σημασία για την απροβλημάτιστη περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα είναι η σειρά παραλαβής των επιβαλλόμενων φορτίων στα κομβία των διωστήρων, με άλλα λόγια η σειρά ανάφλεξης των κυλίνδρων. Η σειρά αυτή ποικίλλει ανάλογα με τη μορφή του κινητήρα, τον αριθμό των κυλίνδρων του κ.ά. Σαν παράδειγμα, η σειρά ανάφλεξης ενός κινητήρα με διαμήκη τοποθέτηση στο μπροστινό τμήμα του αυτοκινήτου είναι 1,3,4,2 με το 1 να αντιστοιχεί στον πλησιέστερο προς το μπροστινό μέρος κύλινδρο του κινητήρα. Τέλος, η εξασφάλιση της ομαλής λειτουργίας του στροφαλοφόρου εξαρτάται και από τη γωνία σφηνώσεως, τη γωνία δηλαδή που σχηματίζουν μεταξύ τους τα κομβία των διωστήρων. Αυτή η γωνία είναι υπεύθυνη για την ομοιόμορφη κλιμάκωση των ωθήσεων από τους διωστήρες και τα έμβολα. Η λίπανση των τμημάτων εκείνων του στροφαλοφόρου που έρχονται σε τριβή με άλλα μεταλλικά μέρη γίνεται δυνατή χάρη στη διοχέτευση λαδιού από εσωτερικούς αγωγούς στα κομβία βάσης και από εκεί μέσω εσωτερικών σωληνώσεων στα κομβία των διωστήρων. Συμπερασματικά, πρέπει να αναφέρουμε ότι η καλή λειτουργία του στροφαλοφόρου εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, οι περισσότεροι από τους οποίους έχουν σχέση με τη σχεδίαση και την κατασκευή του. Ένας κατεστραμμένος στροφαλοφόρος άξονας γίνεται εύκολα αντιληπτός και η αστοχία του έχει πολύ δυσμενείς επιπτώσεις και στην… τσέπη του ατυχούς ιδιοκτήτη.
str2.jpg
Σχήμα 2: Η λίπανση του στροφαλοφόρου άξονα
Piston_Engine_img01.jpg Πηγή