Vevstake
En vevstake , även en vevstång , tryckstång eller drivstång , är anslutningen mellan vevaxeln eller vevstiften och den fram- och återgående kolven eller tvärhuvudet i en vevaxeldrift av motorer och maskiner . Länkstången omvandlar kraft- eller arbetskolvens linjära rörelse till vevaxelns cirkulära rörelse (linjär oscillerande axiell rörelse) eller omvänt en cirkulär rörelse till en linjär rörelse.
Liknande anordningar finns i skelettet hos ryggradsdjur, men här omvandlas naturligtvis bara delar av bågen till linjär rörelse (se t.ex. Os quadratum ).
Enligt till Duden och andra tyska ordböcker, den grammatiska kön av "Pleuel" man ( den Pleuel), inom det tekniska området ordet används också som en kastrat ( den Pleuel). Denna tvetydighet mellan könen kan undvikas med ”vevstången” . Termen härstammar etymologiskt från Bleuel .
Form / konstruktion
I båda ändarna (vevstångens huvud, vevstång) hos det i huvudsak H-formade formade vevstångsskaftet finns ändlager . Kolvstiften trycks igenom vid det mindre anslutningsstångens öga .
På det större vevstakets öga (eller vevstångsfot) är vevstången vanligtvis uppdelad med två skruvförbindelser; speciella expansionsskruvar används vanligtvis för skruvning . Den skruv principen för differentialgäng beskrivs i litteraturen, men nästan aldrig finns i praktiken.
Vevstänger i ett stycke utan avtagbart vevstångskåpa kräver vevaxlar som kan demonteras för montering. De finns oftast i motorer med rullager vevaxlar, som små apparater, mopeder och vissa motorcykelmotorer.
Länkstänger används ibland för att förkorta V-motorernas totala längd och för att förhindra felinställning av cylinderbanken . Eftersom cylinderbankerna inte har exakt samma slag på grund av kinematik , kan kompressionen behöva kompenseras med olika höga kolvar per cylinderbank eller med något olika frästa eller planerade bankhöjder.
På grund av de förändrade belastningarna måste vevstakarna vara konstruerade för utmattningshållfasthet .
Material
Vanliga material för kopplingsstänger idag är C70 eller mikrolegerat stål och sintrade metaller . För speciella applikationer som sportmotorsektorn används speciella värmebehandlade stål eller, på grund av dess lägre vikt, titan . Gjutjärnstänger används också .
produktion
Stora seriekopplingsstänger är smidda eller sintrade . Smidda vevstänger har ett bättre förhållande mellan styrka och vikt än sintrade vevstänger till lägre kostnader, men formproduktionen är mycket dyr och är bara värdefull för stora serier. I stora motorer är kopplingsstängerna smidda eller gjutna . När det gäller små serier bearbetas vevstakarna av metallbitar.
Krackning
Separata fraktioner ( spruckna ) vevstänger produceras i ett stycke, försedda med brytande spår (Sinterpleuel) eller laserspår (vevstänger av stål) och bryts sedan i de skårade punkterna i två delar. Sprickytorna passar ihop exakt och vevstången och vevstångskåpan kan skruvas fast på vevaxelns vevaxel under montering. Avskiljningslinjen syns nästan inte längre på den monterade vevstaken. På grund av den individuella sprickgeometrin hör båda delarna av en anslutningsstång samman och kan inte bytas ut individuellt. Brytbara vevstänger erbjuder fördelar när det gäller styrka, tillverkningsnoggrannhet och tillverkningskostnader. En exakt passform garanteras och kraftöverföringen är bättre än med två separat tillverkade komponenter.
För första gången 1977 använde Porsche delade anslutningsstänger av sintrat stål i typ 928 V8-motorn . Från 1992 använde BMW också denna teknik - ursprungligen i den åtta-cylindriga BMW M60- motorn - som nu har införts över hela världen.
Kapning / sågning
Andra metoder för att separera anslutningsstängerna (sågning med efterföljande fräsning, eventuellt slipning av separeringsytorna) och montering (monteringsskruvar eller pluggar) används endast för små serier eller mycket stora kopplingsstänger (lastbilar, marina dieselmotorer etc.).
användningsfall
Den första kända maskinen där en roterande rörelse omvandlades till en linjär rörelse med hjälp av en vevstake och vevaxel är det romerska sågverket i Hierapolis (3: e århundradet e.Kr.). Sedan dess har vevstänger använts i en mängd olika maskintyper.
Böjande slag
I fallet med en böjstans används anslutningsstången för att omvandla den huvudsakligen överliggande rotationsenheten till bocknings- eller stansanordningen, som vanligtvis drivs vertikalt. Som en speciell egenskap har många ledade vevstänger etablerats inom denna sektor, vilket gör att kraften och banan kan väljas fritt inom vissa gränser och att maskinslaget till stor del kan anpassas till arbetsstycket och bearbetningen.
Ångmotor
Även i ångmotorer på ångfartyg eller andra ångmotorer finns vevstänger som används för att omvandla den linjära kolvrörelsen till en roterande rörelse på vevaxeln. I drivsystemet för ånglok kallas denna komponent drivstång och verkar i de flesta fall direkt på lokets drivaxel .
De tidiga Newcomen- ångmotorerna hade inte detta element; högst använde de en avböjning med hjälp av en spak och kunde bara driva linjära konsumenter, t.ex. B. fram- och återgående pumpar. Endast med designen av Watt hittade vevstaken och senare verkligen (efter utgången av patentkrav) vevaxeln flyttade in i tekniken för ångmotorer.
kompressor
Länkstången hos en kolvkompressor överför vevaxelns roterande kraftkomponenter till den linjärt rörliga arbetskolven för att generera kompression.
Artikulation
Den kända kopplingen vid gruvdrift är baserad på uppfinningen av den böjda stiftet (vevstaken), där den för första gången kan rotera rörelser till linjär överföring.
symaskin
I en symaskin används vevstänger för att omvandla frekvensomriktarens roterande rörelse till en vertikal rörelse hos sömnålen. Historiska symaskiner som drivs av mänsklig kraft fortsatte att använda en vevstake för att omvandla fotplattans lutningsrörelse till drivaxelns rotationsrörelse.
Förbränningsmotor
I förbränningsmotorn baserad på den fram- och återgående kolvprincipen är anslutningsstången bäraren av den kinetiska energin mellan kolven och vevaxeln , till vilken den är rörligt förbunden med lager. Den använder detta för att överföra gaskrafterna i cylinderkammaren till vevaxeln. I tvåtaktsmotorer används vevstänger med ett odelat nedre lager (vevstångsöga), som också virvlar inloppsblandningen och slänger olja på cylinderfodret, i speciella fångfickor och på vevaxelns lager.
Varje kolv har en anslutningsstång som ett kopplingselement mellan kolvens oscillerande rörelse och vevaxelns rotation . Det fanns två vevstänger per kolv i V-fyrcylindrig motor på Honda NR-modeller med superelliptiska kolvar ("ovala kolvar"), där två parallella vevstänger krävdes på grund av längden på dessa kolvar och i dieselmotorer från tillverkaren Neander Motors med två motroterande vevaxlar, vars två vevstänger verkar på en kolv.
Användningen av stötstänger i förbränningsmotorn i Albert Roder s ULTRAMAX kontroll för ventil tåg av de motorcykel modeller NSU Max , Superfox och Maxi samt för de två-cylindriga motorer av passagerar bilmodell NSU Prinz är av ett annat slag ; två tryckstänger (med en 90 ° fasförskjutning) används för att driva den överliggande kamaxeln .
Andra allmänna och specifika
Tidigare, särskilt i motorcykelmotorer, för att spara på en smörjoljepump, var rullager i vevstångsögonen också utbredda konstruktionsmetoder, som det övre vevstångslagret, ofta i form av nållager . I större och modernare design dominerar glidlager .
I förbränningsmotorer sätts två halv-skal av stål-bly-brons eller stål-aluminium in i det stora vevstångens öga på vevstångens fot. Lagren är nu mycket komplexa komponenter. De övre och nedre lagerhöljena är inte längre symmetriska på grund av de olika belastningarna. De enorma framstegen inom materialutveckling har gjort det möjligt att ha mycket tunnväggiga lager med definierade smörjfilmer inom µm-området. Fästöglor på halvskalen används för att placera och fixera lagren under montering. I motsats till den fortfarande utbredda uppfattningen fungerar inte fixeringsöglorna som ett skydd mot att glida ut och vrida. Lagerhylsorna sitter ordentligt av det yttryck som lagren får när lagerlocken skruvas fast. I den övre änden lagret är ofta i ett stycke brons - buske . Dessa uttag består av en ståljacka på vilken sintrad brons appliceras. Bussningar i det övre vevstakets öga är endast tillgängliga för tungt belastade vevstänger, t.ex. B. krävs i dieselmotorer. Användningen av blyfria lager utvecklas för närvarande snabbt.
Lager av icke-järnmetaller måste smörjas och kylas av olja under drift: en skador på bärstångens lager är nästan alltid resultatet av brist på olja. För att leverera olja försågs förbindningsstänger med olja via den utborrade vevaxeln först vid det stora vevlagerlagret, varifrån smörjolja tillfördes kolvtapplagret via ett inre hål i anslutningsstången. Nyare simuleringstekniker har lett till nya konstruktioner av motorerna, med vilka många oljekällor kunde utelämnas. När det gäller tvåtaktsmotorer och äldre, små fyrtaktsmotorer stöds lagren av nål- eller rullager , vars smörjolja vanligtvis endast tillhandahålls genom centrifugal- eller blandningssmörjning.
Passningarna i vevlagrets lager är dimensionerade på ett sådant sätt att det i det förberäknade varma tillståndet finns små smörjgap som oljan kan komma ut från. Den önskade smörjtekniken i anslutningsstångens bas är den för ett hydrodynamiskt glidlager , d.v.s. H. Från kopplingsstångens roterande rörelse skapar rörelsens friktion en infångning av en oljekudde, som, om den är korrekt dimensionerad, möjliggör ren vätskefriktion och förhindrar pålitligt metall-till-metall-kontakt. När det gäller kolvstiftmontering är å andra sidan ingen omkretsrörelse möjlig; I denna typ av lager kan man förvänta sig blandad friktion mellan kolvstiftet och vevlagrets lager och lagerytorna, trycken och oljeflöden är följaktligen mer generösa.
Om vevstångsfoten inte är utformad i två delar, dvs vevstången består endast av en del, måste vevaxeln bestå av flera monterbara komponenter ("byggas") för att möjliggöra montering, dvs vevaxeljournalen måste skruvas eller demonteras och på något annat sätt kan återmonteras (pressning, värmekrympning) ( Hirth-räffling ) eller ha en förskjutning på ena sidan , med bara en vevarm istället för båda sidor av vevstaken.
Anslutningsprofilen för de två anslutningsstångögonen är vanligtvis en H- eller dubbel T-profil. I racingmotorkonstruktionen på 1950- och 1960-talet fanns det också så kallade knivförbindelser med ett smalt diamanttvärsnitt som var tjocka i mitten (anslutningslinje för de två ögonen) och vasskantade på sidorna: dessa förbindande stavar var fördelaktiga i gastransportrörelserna för tvåtaktsmotorer som tillskrivs. I tvåtaktsmotorer ges vanligtvis pumprörelsen för gastillförseln på kolvens undersida och vevhuset (se gasbyte ), så vevaxeln, vevstaken och kolvens undersida är i det nya gasflödet, med färska gaser transporterar vanligtvis också tillsatta mängder smörjmedel.
I många V-motorer - några som Ford V-4-motorn har samma antal kolvar, vevstänger och vevstifter - antingen fungerar två identiska vevstänger på en vevstift i varandra i vevaxelriktningen (resultatet: en liten förskjutning av cylindrarna ), eller en av de två Förbindningsstången är utformad som en gaffel och inkluderar den andra, så att den andra vevstaken går i ingrepp med vevaxeln mellan gaffelöppningen. Sedan finns det ingen längsgående förskjutning av cylindrarna bakom varandra och därmed inga ytterligare lutningsmoment. Denna mer komplexa design är z. Finns på Harley-Davidson motorcyklar ; den främre V-cylindern är vinklad mot den bakre cylindern, men inte i sidled.
Det finns också en annan typ av gaffelstång: en vevstångsfot på en vevaxelförskjutning, men vevstången gafflar uppåt i y-form för att styra två kolvar: en kolv med normal design, kolv och vevstångsöga vardera med en rund borrning, det andra ögat också runt, men kolven med en slits för rörelsefrihet för den andra kolvstiftet. Denna design användes av Puch från 1920-talet för en så kallad dubbelkolvmotor baserad på tvåtaktsprincipen, men ersattes senare av en länk- eller vevstångsdesign. Fördelen med den dubbla kolven ligger i asymmetrin hos spårkontrollerna för gasutbytet som möjliggörs av de två kolvens förskjutna slagrörelser . Å andra sidan finns det betydande nackdelar: kylproblem, byggkostnader och en ogynnsamt formad dubbel gemensam förbränningskammare med långa flamvägar och relativt hög förbrukning. Både gafflar och vevstänger med asymmetrisk ventiltiming finns på Puch- motorcyklar från början av tjugoårsåldern till slutet av sextiotalet. Mellan slutet av fyrtiotalet och mitten av femtiotalet gafflades vevstakar parallellt med vevaxelaxeln i motorcyklar från Triumph-anläggningen i Nürnberg , vilket emellertid inte möjliggjorde asymmetrisk ventiltid.
Ett annat alternativ är att använda en huvudkopplingsstång med ett tredje öga på sidan bredvid vevstapphålet, som är fäst vid en kortare sekundär anslutningsstång. Nackdelen med denna teknik: när det gäller vibrationsmekanik är detta ett kopplingsdrev med en mycket komplex geometrisk beskrivning av rörelsen hos de sekundära vevstakarna.
I radiella motorer , beroende på antalet cylindrar, fungerar upp till åtta sekundära vevstänger på sidan av huvudstången, till exempel med en niocylindrig motor.
Se även
litteratur
- Tullia Ritti, Klaus Grewe, Paul Kessener: En lättnad av en vattendriven stensågkvarn på en sarkofag i Hierapolis och dess konsekvenser. I: Journal of Roman Archaeology. Vol. 20 (2007), s. 138-163.
webb-länkar
Individuella bevis
- ↑ [1] Denna form är också känd som I-formen i serif-teckensnitt ( I ).
- ↑ Roloff / Matek: maskinelement. ISBN 978-3-658-26280-8 .
- ↑ https://pauly-stahlhandel.com/de/din-en/c-70-w1
- R T. Ritti, K. Grewe, P. Kessener: A Relief of a Water-powered Stone Saw Mill ... 2007, s.161.
- ^ Neander Motors , nås 1 december 2015
- ↑ Arkiverad kopia ( Memento från 2 april 2015 i internetarkivet )
