Plejlstang

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Komponenter i en typisk firetakts DOHC- stempelmotor. C: krumtapaksel , E: udstødningsventil knastaksel , I: lufttilførselsventil knastaksel, P: stempel , R: forbindelsesstang , S: tændrør , V: ventiler . Rød: udstødningsåbning, blå: indsugningsåbning, W: kølevandsaksler .

En forbindelsesstang , også forbindelsesstang , skubbestang eller drivstang , er forbindelsen mellem krumtapakslen eller krumtappen og det frem- og tilbagegående stempel eller tværhoved i et krumtapakseldrev på motorer og maskiner. Forbindelsesstangen konverterer den lineære bevægelse af kraften eller arbejdsstemplet til krumtapakslens cirkulære bevægelse (lineær oscillerende aksial bevægelse) eller omvendt en cirkulær bevægelse til en lineær bevægelse.

Lignende anordninger findes i skelet af hvirveldyr, men her omdannes naturligvis kun dele af buen til lineær bevægelse (se f.eks. Os quadratum ).

Ifølge Duden og andre tyske ordbøger, den grammatiske køn af "Pleuel" er mand (den Pleuel), på det tekniske område ordet bruges også som en kastrat (den Pleuel). Denne kønstydighed kan undgås med "forbindelsesstangen" . Udtrykket stammer etymologisk fra Bleuel .

Skemaer / konstruktion

Ledstang på en V8 -flymotor
(Renault 8Gd fra 1917)

I begge ender (forbindelsesstangens hoved, forbindelsesstang) af det generelt H-formede [1] formede forbindelsesstangskaft er der placeret endelejer. Stempelstiften skubbes igennem ved det mindre forbindelsesstangøje.

På det større forbindelsesstangøje (eller forbindelsesstangfod) er forbindelsesstangen normalt opdelt med to skrueforbindelser; specielle ekspansionsskruer bruges normalt til at skrue. Differentialetrådens skrueforbindelsesprincip er beskrevet i litteraturen, [2], men findes næsten aldrig i praksis.

Tilslutningsstænger i ét stykke uden aftageligt forbindelsesstangdæksel kræver krumtapaksler, der kan demonteres til montering. De findes for det meste i motorer med rullelejede krumtapaksler, såsom lille apparat, knallert og nogle motorcykelmotorer.

Linkstænger bruges lejlighedsvis til at forkorte den samlede længde af V-motorer og for at forhindre cylinderbankens fejljustering . Da cylinderbankerne ikke har nøjagtig samme slag på grund af kinematik , kan kompressionen muligvis blive kompenseret med forskelligt høje stempler pr. Cylinderbank eller med lidt forskellige fræsede eller planlagte bankhøjder.

På grund af de skiftende belastninger skal forbindelsesstænger være designet til træthedsstyrke .

Materialer

Almindelige materialer til forbindelsesstænger i dag er C70 [3] eller mikrolegerede stål og sintrede metaller . Til specielle anvendelser som f.eks. Sportsmotorsektoren anvendes specielt varmebehandlingsbart stål eller på grund af dets lavere vægt titanium . Støbejerns forbindelsesstænger bruges også.

produktion

Forbindelsesstænger i store serier er smedet eller sintret . Smedede forbindelsesstænger har et bedre styrke-til-vægt-forhold end sintrede forbindelsesstænger til lavere omkostninger, men matriceproduktionen er meget dyr og kan kun betale sig for store serier. I store motorer er forbindelsesstængerne smedet eller støbt . I tilfælde af små serier bearbejdes forbindelsesstængerne af metalstykker.

Revner

Knækket forbindelsesstang, med trapezformet øje og dæksel

Separat fraktion (revnet) forbindelsesstænger fremstilles i ét stykke, forsynet med brudhak (Sinterpleuel) eller laserskår (stålforbindelsesstænger) og brydes derefter i de hakkede punkter i to dele. Brudfladerne passer nøjagtigt sammen, og forbindelsesstangen og forbindelsesstangens dæksel kan skrues fast på krumtapakslens krumtap under montering. Skillelinjen er næsten ikke længere synlig på den samlede forbindelsesstang. På grund af den enkelte brudgeometri hører begge dele af en forbindelsesstang sammen og kan ikke udskiftes individuelt. Knækkede forbindelsesstænger giver fordele med hensyn til styrke, fremstillingsnøjagtighed og fremstillingsomkostninger. En nøjagtig pasform garanteres, og kraftoverførslen er bedre end med to separat fremstillede komponenter.

For første gang i 1977 brugte Porsche spaltestænger af sintret stål i Type 928 V8 -motoren. Fra 1992 brugte BMW også denne teknologi - i første omgang i den ottecylindrede BMW M60 -motor - som nu er blevet introduceret verden over.

Skæring / savning

Andre metoder til adskillelse af forbindelsesstængerne (savning med efterfølgende fræsning, muligvis slibning af adskillelsesoverfladerne) og samling (monteringsskruer eller dyvelstifter) bruges kun til små serier eller meget store forbindelsesstænger (lastbiler, marine dieselmotorer osv.).

brugssager

Stang til en VW Beetle

Den første kendte maskine, hvor en roterende bevægelse blev omdannet til en lineær bevægelse ved hjælp af en forbindelsesstang og krumtapaksel, er det romerske savværk i Hierapolis (3. århundrede e.Kr.). [4] Siden har forbindelsesstænger været brugt i en lang række maskintyper.

Bøjning slag

I tilfælde af en bøjestans bruges forbindelsesstangen til at konvertere den for det meste overliggende rotationsenhed til bøjnings- eller stanseindretningen, som normalt betjenes lodret. Som et særligt træk er der etableret talrige ledstænger i denne sektor, som gør det muligt frit at vælge kraft og kørsel inden for visse grænser, og maskinslaget kan i høj grad tilpasses emnet og bearbejdningen.

Damp maskine

Også i dampmaskinerdampskibe eller andre dampmaskiner er der forbindelsesstænger, der bruges til at omdanne den lineære stempelbevægelse til en roterende bevægelse af krumtapakslen. I damplokomotivernes drivsystem kaldes denne komponent drivstangen og virker i de fleste tilfælde direkte på lokomotivets drivaksel .

De tidlige Newcomen -dampmaskiner havde endnu ikke dette element; højst brugte de en afbøjning ved hjælp af en håndtag og kunne derfor kun drive lineære forbrugere, f.eks. B. stempelpumper. Det var først i Watt's design , at forbindelsesstangen og senere (efter patentkrav var udløbet) fandt krumtapakslen virkelig vej til dampmotorteknologi.

kompressor

Store forbindelsesstænger i en industriel kompressor

Forbindelsesstangen på en stempelkompressor overfører krumtapakslens roterende kraftkomponenter til det lineært bevægelige arbejdsstempel for at generere kompression.

Ledstænger

Teknisk forbindelse i minedrift er baseret på opfindelsen af ​​den buede stift (forbindelsesstang), hvor den for første gang roterer bevægelser til lineær overførsel kunne.

symaskine

I en symaskine bruges forbindelsesstænger til at konvertere drevets roterende bevægelse til en lodret bevægelse af synålen. Historiske symaskiner drevet af menneskelig kraft fortsatte med at bruge en forbindelsesstang til at konvertere fodpladens vippebevægelse til drivakslens rotationsbevægelse.

Forbrændingsmotor

I forbrændingsmotoren baseretfrem- og tilbagegående stempelprincippet er forbindelsesstangen bærer af den kinetiske energi mellem stemplet og krumtapakslen , hvortil den er bevægeligt forbundet med lejer. Den bruger denne til at overføre gasstyrkerne i cylinderkammeret til krumtapakslen. I totaktsmotorer bruges forbindelsesstænger med et udelt lavere leje (forbindelsesstangøje), som også hvirvler indsugningsblandingen og smider olie ind på cylinderforingen, i specielle fanglommer og på krumtapaksellejer.

Hvert stempel har en forbindelsesstang som et koblingselement mellem stemplets oscillerende bevægelse og krumtapakslens rotation . Der var to forbindelsesstænger pr. Stempel i den firecylindrede V-motor på Honda NR-modellerne med superelliptiske stempler ("ovale stempler"), hvor to parallelle forbindelsesstænger var nødvendige på grund af længden af ​​disse stempler og i dieselmotorer fra producent Neander Motors med to mod roterende krumtapaksler, hvis to forbindelsesstænger virker på et stempel. [5]

Brugen af ​​trykstænger i forbrændingsmotoren i Albert Roders ULTRAMAX- kontrol til ventiltoget på motorcykelmodellerne NSU Max , Superfox og Maxi samt til de tocylindrede motorer i personbilmodellen NSU Prinz er af en anden art; To trykstænger (med en 90 ° faseforskydning) bruges til at drive overliggende knastaksel .

Andet generelt og specifikt

Stang med bronzebøsninger fra en 6,9 cm³ enkeltcylindret flymotor. Dens krumtapaksel har en krumtap på den ene side, så det er ikke nødvendigt at dele forbindelsesstangens fod.

Tidligere, især i motorcykelmotorer, for at spare på en smøreoliepumpe, var rullelejer i forbindelsesstangøjnene også udbredte konstruktionsmetoder, som det øvre forbindelsesstangleje, ofte i form af nålelejer . I større og moderne designs dominerer glidelejer .

I forbrændingsmotorer indsættes to stål-bly-bronze eller stål-aluminium halvskaller i det store forbindelsesstangøje på forbindelsesstangfoden. Lejerne er nu meget komplekse komponenter. De øvre og nedre lejeskaller er ikke længere symmetriske på grund af de forskellige belastninger. De enorme fremskridt inden for materialeudvikling har gjort det muligt at have meget tyndvæggede lejer med definerede smørefilm i µm-området. Fastgørelsessko på halvskallerne bruges til at placere og fastgøre lejerne under montering. I modsætning til den stadig udbredte opfattelse fungerer fastgørelsestapperne ikke som en beskyttelse mod at glide ud og vride. Lejeskallerne sidder godt fast ved det overfladetryk, som lejerne modtager, når lejehætterne skrues på. Der er ofte et stykke bronze bøsning i øvre plejlstangen øje. Disse fatninger består af en stålkappe, hvortil der er påført en sintret bronze. Bøsninger i det øvre forbindelsesstangøje er kun tilgængelige til stærkt belastede forbindelsesstænger, f.eks. B. påkrævet i dieselmotorer. Brugen af ​​blyfrie lejer går i øjeblikket hurtigt frem.

Lejer af ikke-jernholdige metaller skal smøres og afkøles med olie under drift: En ledestangs lejeskade er næsten altid et resultat af mangel på olie. For at forsyne olie plejede forbindelsesstænger at blive forsynet med olie via den borede krumtapaksel først ved det store forbindelsesstangleje, hvorfra smøreolie blev leveret til stempelstiften leje via en indre boring i forbindelsesstangen. Nyere simuleringsteknikker har ført til nye design af motorerne, hvormed mange oliebrønde kunne udelades. I tilfælde af totaktsmotorer og ældre, små firetaktsmotorer understøttes de af nåle- eller rullelejer , hvis smøreolie normalt kun leveres ved centrifugal eller blandet smøring.

Dobbeltstempelmotor med forbindelsesstang, af Puch

Pasningerne i forbindelsesstanglejer er dimensioneret på en sådan måde, at der i den forudberegnede varme tilstand er små smørehuller, hvorfra olien kan slippe ud. Den ønskede smøringsteknologi i forbindelsesstangfoden er den for et hydrodynamisk glideleje , dvs. bevægelsens friktion skaber en oliepude, der bæres af friktionen af ​​forbindelsesstangen, som, hvis den er korrekt dimensioneret, muliggør ren væskefriktion og forhindrer pålideligt metal-til-metal kontakt. I tilfælde af stempelstiftmonteringen er derimod ingen omkredsbevægelse mulig; I denne type lejer må blandet friktion mellem stempelstiften og forbindelsesstanglejet forventes, og lejearealerne, trykket og oliestrømningshastighederne er derfor mere generøse.

Hvis forbindelsesstangens fod ikke er konstrueret i to dele, dvs. at forbindelsesstangen kun består af en del, skal krumtapakslen bestå af flere komponenter, der kan samles ("bygges") for at muliggøre montering, dvs. krumtapakslen skal skrues eller demonteres og på en anden måde kan samles igen (pressning, varmekrympning) ( Hirth -serration ) eller have en forskydning på den ene side, med kun en håndsvingarm i stedet for begge sider af forbindelsesstangen.

Forbindelsesprofilen for de to forbindelsesstangøjne er normalt en H- eller dobbelt T -profil. I konstruktionen af ​​racermotorer i 1950'erne og 1960'erne var der også såkaldte knivstænger med et slankt diamanttværsnit, der var tykke i midten (forbindelseslinje mellem de to øjne) og skarpkantede på siderne: disse forbindende stænger var fordelagtige i gastransportbevægelser af totaktsmotorer, der tilskrives. I totaktsmotorer er pumpebevægelse for gasforsyningen normalt gives op på undersiden af stemplet og krumtaphuset (se gas udveksling ), så krumtapakslen forbindelsesstængerne og undersiderne af stemplerne er i den friske gas flow, hvor de friske gasser normalt også transporterer de tilsatte mængder smøremiddel.

I mange V -motorer - nogle som Ford V -4 -motoren har samme antal stempler, forbindelsesstænger og krankstifter - virker to identiske forbindelsesstænger den ene efter den anden på en krumtap i krumtapakslens retning (resultatet: en lille forskydning af cylindrene ), eller en af ​​de to Forbindelsesstangen er udformet som en gaffel og omfatter den anden, så den anden forbindelsesstang griber ind i krumtapakslen mellem gaffelåbningen. Så er der ingen langsgående forskydning af cylindrene bag hinanden, og dermed ingen yderligere vippemomenter. Dette mere komplekse design er z. Fundet på Harley-Davidson motorcykler; den forreste V-cylinder er vinklet mod den bageste cylinder, men ikke forskudt i siden.

Hoved- og sekundærstænger dieselmotor 1-5D 49 sovjetisk diesellokomotiv TE109
Forbindelsesstænger på en Top Fuel Dragster og en Ferrari 458

Der er også en anden type gaffelstang: en forbindelsesstangfod på en krumtapaksel forskydning, men forbindelsesstangen gafler opad i en y-form for at styre to stempler: et stempel af normalt design, stempel og forbindelsesstangøje hver med en rund boring, det andet øje også rundt, men stemplet med en åbning til bevægelsesfrihed for den anden stempelstift. Dette design blev brugt af Puch fra 1920'erne til en såkaldt dobbeltstemplet motor baseret på totaktsprincippet, men blev senere erstattet af et koblings- eller forbindelsesstangdesign. Fordelen ved det dobbelte stempel ligger i asymmetrien i spaltekontrollerne til gasudvekslingen, der er muliggjort af de to stemplers forskydningsslagbevægelser. På den anden side er der betydelige ulemper: køleproblemer, konstruktionsomkostninger og et ugunstigt formet dobbelt fælles forbrændingskammer med lange flammestier og relativt højt forbrug. Både gaffel og forbindelsesstænger ved hjælp af asymmetrisk ventiltiming kan findes på Puch motorcykler fra begyndelsen af ​​tyverne til slutningen af ​​tresserne. Mellem slutningen af ​​firserne og midten af ​​halvtredserne blev forbindelsesstænger gafflet parallelt med krumtapaksen [6] i motorcykler fra Triumph -fabrikken i Nürnberg , hvilket dog ikke tillod asymmetrisk timing.

Et andet alternativ er at bruge en hovedforbindelsesstang med et tredje øje på siden ved siden af ​​krumtapbolten, som er fastgjort til en kortere sekundær forbindelsesstang. Ulempe ved denne teknologi: hvad angår vibrationsmekanik, er dette et koblingsudstyr med en meget kompleks geometrisk beskrivelse af bevægelsen af ​​de sekundære forbindelsesstænger.

I radialmotorer , afhængigt af antallet af cylindre, virker op til otte sekundære forbindelsesstænger på siden af ​​hovedstangen, f.eks. Med en ni-cylindret motor.

Se også

litteratur

  • Tullia Ritti, Klaus Grewe, Paul Kessener: En relief af en vanddrevet stensavmølle på en sarkofag ved Hierapolis og dens konsekvenser. I: Journal of Roman Archaeology. Bind 20 (2007), s. 138-163.

Weblinks

Commons : Connecting Rods - samling af billeder, videoer og lydfiler

Individuelle beviser

  1. [1] Denne form er også kendt som I-formen i serif ( I ).
  2. Roloff / Matek: Hardware. ISBN 978-3-658-26280-8 .
  3. https://pauly-stahlhandel.com/de/din-da/c-70-w1
  4. T. Ritti, K. Grewe, P. Kessener: A Relief of a Water-powered Stone Saw Mill ... 2007, s. 161.
  5. ^ Neander Motors , adgang 1. december 2015
  6. Arkiveret kopi ( erindring fra 2. april 2015 i internetarkivet )