Összekötő rúd: mi a funkciója?
A hajtórúd egy mechanikus rész, amely a dugattyút a főtengelyhez köti, és biztosítja az erőátvitelt a dugattyúk és a főtengely között. A hajtórúd egyik része a dugattyúhoz, míg a másik a főtengelyhez van rögzítve.
Ez a cikk a hajtórúd működésére és lehetséges hibáira világít rá. Emellett röviden kitérünk a felépítésére, és megemlítjük a hajtórudakkal kapcsolatos leggyakoribb problémákat és azok megoldásait.
Tartalomjegyzék
Az összekötő rúd funkciói
A hajtórúd minden motor elengedhetetlen alkatrésze. Elsődleges feladata a dugattyúnak a főtengelyhez való csatlakoztatása, és a dugattyú mozgásának a főtengelyre való átvitele, amely végső soron hajtja a motort és energiát termel.
Főtengely: mire való, és milyen erőket kell kibírnia?
A hajtórúd a mozgás átvitele mellett támogatja a dugattyú súlyát és egyéb terheléseit. Ez kritikus funkció, mivel a hajtórúdnak elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a hengerben lévő égési gázok nyomásának, amely jelentős lehet.
Motordugattyúk: hogyan működnek?
A hajtórúd másik kritikus funkciója, hogy lehetővé tegye a dugattyú szabad mozgását a hengeren belül. A hajtórúdnak simán és akadálymentesen kell mozognia, mivel bármilyen ellenállás vagy interferencia a motor hibás működését vagy akár meghibásodását is okozhatja.
A hajtórudak a motor egyik legnagyobb igénybevételnek kitett részei, és fel kell venniük a dugattyúk által keltett erőket, miközben fel-le mozognak. Ezek az erők magukban foglalják az égési gázok nyomását és a hengerfejet érő dugattyú ütközését.
Az összekötő rúdnak a következőknek kell ellenállnia:
- Magas hőmérséklet
- Nagy nyomás
- Saját súly tehetetlenségi erői
- A dugattyúk tehetetlenségi erői
A hajtórúdnak el kell viselnie ezeket az erőket anélkül, hogy eltörne vagy deformálódna. Emiatt általában kovácsolt acélból vagy nagyon erős és egyben könnyű ötvözetből készülnek. Azonban az anyagok, amelyekből a hajtórudak készülnek, a motor típusától függően eltérőek.
Összekötő rúd anyaga
A hajtórudaknak nagy üzemi ellenállást kell mutatniuk, mivel a belső égésű motor élettartama során több tíz-százmillió löketet hajtanak végre. A motorsportban használt hajtókarok élettartama azonban nem prioritás.
A különféle anyagok egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek alkalmassá teszik őket különböző alkalmazásokhoz. A hajtórudak három általános anyaga az acél, az alumínium és a titán.
- Az Acél erőssége és tartóssága miatt népszerű hajtórudak anyaga. Ellenáll a nagy igénybevételeknek és erőknek a motor működése során, és általában nagy teljesítményű és nagy teljesítményű motorokban használják.
- Az alumínium könnyű anyag, jó hővezető képességgel. Gyorsan elvezetheti a hőt, és csökkentheti a motor túlmelegedés miatti károsodásának kockázatát. Az alumínium hajtórudakat gyakran használják nagy fordulatszámú motorokban, ahol a súlycsökkentés prioritást élvez.
- A titán szilárd és könnyű anyag, így ideális választás nagy teljesítményű és versenyzési alkalmazásokhoz. A titán azonban drága is, ezért kevésbé gyakori a sorozatgyártású motorokban.
A motorsportban használt hajtórudak alumíniumból vagy titánötvözetből készülnek. Az alumíniumötvözetből készült hajtórudak előnye kisebb tömegük, melynek köszönhetően csökkennek a tehetetlenségi erők, és így nagyobb motorfordulatszám érhető el.
Hátránya az ilyen összekötő rudak rövid élettartama. A titánötvözetek szilárdak és könnyűek, de ez az anyag költséges és érzékeny a felületi sérülésekre.
Összekötő rúd részei
Az alábbi kép a hajtórúd felépítését mutatja, de egy dugattyút is tartalmaz. A dugattyú azonban nem része a hajtórúdnak, ezért gondoljon a dugattyú nélküli hajtórúd felépítésére.
1. Rúdtest
A hajtórúd fő része a rúdtest, amely jellemzően robusztus és tartós acélból készül. Henger alakú, lekerekített végekkel, és kifejezetten úgy tervezték, hogy ellenálljon a motor működése során tapasztalt igénybevételeknek és erőknek.
2. Két vége – A nagy és a kicsi vége
Az összekötő rúdnak két vége van: nagy és kicsi. A nagy vége a nagyobb és lekerekített vég, amely a főtengelyhez kapcsolódik, míg a kicsi vége a kisebb és lekerekített vég, amely a dugattyúhoz kapcsolódik. A rúdtest összeköti a nagy és a kis végeket, és úgy van kialakítva, hogy egymáshoz képest elforduljon és forogjon.
3. Csuklótű
A csuklócsap, más néven dugattyúcsap vagy dugattyúcsap, egy kis hengeres alkatrész, amely a dugattyúhoz kapcsolódik, és a hajtórúd kis végébe nyúlik. A csuklócsap lehetővé teszi, hogy a hajtórúd elforduljon és forogjon a dugattyúhoz képest, amikor a főtengely forog.
4. Forgattyúcsap
A forgattyús csap egy hengeres alkatrész, amely a főtengelyhez kapcsolódik, és a hajtórúd nagy végébe nyúlik. A forgattyús csap lehetővé teszi, hogy a hajtórúd elforduljon és forogjon a főtengelyhez képest, miközben a dugattyú fel-le mozog a hengerben.
5. Csapágybetétek
A hajtórudak általában csapágyakkal rendelkeznek a nagy és a kis végén is, hogy lehetővé tegyék a sima elfordulást és forgást. Ezek a csapágyak bronzból vagy alacsony súrlódású szintetikus polimerekből készülhetnek.
6. Csavarok és anyák
A hajtórudakat gyakran csavarokkal és anyákkal tartják össze, amelyek megkönnyítik a szét- és összeszerelésüket karbantartás vagy javítás céljából. Ezek a csavarok és anyák különféle anyagokból készülhetnek, például acélból vagy ötvözetből.
Az összekötő rudak típusai
- Sima típusú rudak
- Villa- és pengerudak
- Kovácsolt rudak
- Master és slave rudak
- Öntött rudak
- Billentyűrudak
- Erősített fém rudak
1. Sima típusú rudak
A sima típusú hajtórudakat általában soros és ellentétes motorokban használják. Egyszerű kialakításúak, nagy végük a forgattyúscsaphoz van rögzítve, és csapágysapkával van felszerelve.
A csapágyfedelet a hajtórúd végén lévő csavarral vagy csappal kell felszerelni. Az összekötő rúd cseréje ugyanabban a hengerben és relatív helyzetben elengedhetetlen a megfelelő illeszkedés és egyensúly fenntartásához.
2. Villa és penge rudak
A V-ikermotorkerékpárok és a V12-es repülőgépmotorok általában villát és pengét használnak összekötő rudak. Minden pár motorhengernek van egy villás rúdja, amely két részre van osztva a nagy végén, és egy késrúd elkeskenyedik, hogy illeszkedjen a villába.
Ez a kialakítás kiküszöböli a lengőpárt, amely akkor fordul elő, amikor a hengerpárokat a főtengellyel együtt kiegyensúlyozzák. A nagyméretű csapágyas típusú elrendezésben a villarúdnak egyetlen széles csapágyperselye van, amely a teljes rúdszélességre kiterjed, beleértve a központi rést is.
A penge rúd ezen a hüvelyen kívül fut, nem a forgattyús csapon. Ez azt eredményezi, hogy a két rúd előre-hátra mozog, csökkentve a csapágyra ható erőt és a felületi sebességet. Ennek ellenére a csapágy fordulatszáma a folyamatos forgás helyett oda-vissza mozog, ami jelentős probléma lehet a kenésnél.
3. Kovácsolt rudak
Egyes hajtórudak kovácsolással készülnek, ahol az anyagszemcsét a kívánt formára kényszerítik. Az anyag a kívánt tulajdonságoktól függően acélötvözet vagy alumínium lehet.
Általában króm- és nikkelötvözet acélt használnak, ami növeli a hajtórúd szilárdságát. A végterméket nem törékenynek tervezték, így ez egy tartós motor opció.
4. Mester és rabszolga rudak
A radiális motorok általában mester és szolga összekötő rudakat használnak. Ebben a rendszerben az egyik dugattyú egy mesterrúdból áll, amely közvetlenül kapcsolódik a főtengelyhez, míg a többi dugattyú összekötő rúdját a mesterrúd szélét körülvevő gyűrűkkel köti össze.
A mester-szolga rudak hátránya azonban, hogy a segéddugattyú lökete valamivel nagyobb, mint a mesterdugattyúé, ami növeli a V-típusú motorban a vibrációt.
5. Öntött rudak
A gyártók előnyben részesítik az öntött rudakat, mert bírják a raktáron lévő motorok terhelését. Alacsony előállítási költséget igényelnek, és nem használhatók nagy lóerős alkalmazásokban. Az öntött rudak közepén észrevehető varrás van, amely elválasztja őket a kovácsolt típustól.
6. Billet rudak
A billet hajtórudak acélból vagy alumíniumból készülnek. Más hajtókarokhoz képest könnyebbek, erősebbek és hosszabb élettartamúak. Általában nagysebességű járművekben használják őket, és néha úgy tervezték, hogy csökkentsék a feszültségemelőket, és megkönnyítsék a tuskóanyag természetes szemcséjébe való bejutást.
7. Meghajtású fém karok
A nagy teljesítményű fémből készült összekötő rudak megfelelő választás a gyártók számára. Fémpor keveréket préselnek a formába, és magas hőmérsékletre melegítik, hogy szilárd formát hozzon létre.
Előfordulhat, hogy a termék könnyű megmunkálást igényel, de a késztermék formából kerül ki. A porított fém láncrudak olcsóbbak, mint az acél, és erősebbek, mint az öntött rudak.
Az összekötő rudak hibái
A hajtórúd egyik leggyakoribb hibája a fáradás. Ez a rúd folyamatos összenyomódása és nyúlása miatt következik be a motor működése során, ami végül kopást okoz, amíg a rúd el nem törik. A motorolaj hiánya és a szennyeződés a motorban szintén súlyosbíthatja ezt a problémát.
A motorolaj osztályozás magyarázata
A hidrozár egy második lehetséges hiba, és akkor fordul elő, amikor a víz belép a dugattyúkamrába, és a hajtórúd deformálódását okozza. Ez akkor fordulhat elő, ha a járművek elárasztott utakon haladnak át. Ha túl sok víz kerül a hengerbe, a szikra a rúd megbillenését vagy törését okozhatja, ami jelentős károkat okozhat.
A túlpörgés a hiba egy másik típusa, és akkor fordul elő, ha a fordulatszámmérő piros színt mutat, jelezve, hogy a hajtórúd helyzete veszélyben van – a rúdnak nagyobb fordulatszámon drámaian megnövekedő erőket kell elviselnie, ami meghibásodáshoz vezethet.
Végül a csap meghibásodása katasztrofális motorhibát is okozhat. Ha a dugattyúcsap megsérül, a hajtórúd bemozdul a motorblokkba. Ez nagy teljesítményveszteséget okozhat, és a motor azonnal leállhat. A motor néha túléli, de teljes meghibásodás is lehetséges.