Yhdystanko: Mikä sen tehtävä on?
Kiertokango on mekaaninen osa, joka yhdistää männän kampiakseliin ja varmistaa voimien siirtymisen mäntien ja kampiakselin välillä. Yksi kiertokangen osa on kiinnitetty mäntään, kun taas toinen on kiinnitetty kampiakseliin.
Tämä artikkeli valaisee kiertokangen toimintaa ja mahdollisia vikoja. Lisäksi käsittelemme lyhyesti sen rakennetta ja mainitsemme yleisimmät kiertokankien ongelmat ja niiden ratkaisut.
Sisältö
Kiertokangon toiminnot
Kiertokango on minkä tahansa moottorin olennainen osa. Sen ensisijainen tehtävä on yhdistää mäntä kampiakseliin ja siirtää männän liike kampiakselille, joka lopulta käyttää moottoria ja tuottaa tehoa.
Kampiakseli: Mihin se on tarkoitettu ja mitä voimia sen on kestettävä?
Liikkeen siirron lisäksi kiertokanki tukee männän painoa ja muita kuormia. Tämä on kriittinen toiminto, koska kiertokangen on oltava riittävän vahva kestämään sylinterissä olevien palamiskaasujen painetta, joka voi olla huomattava.
Moottorin männät: miten ne toimivat?
Toinen kiertokangen kriittinen toiminto on antaa männän liikkua vapaasti sylinterissä. Kiertokangon tulee liikkua tasaisesti ja esteettömästi, koska mikä tahansa vastus tai häiriö voi aiheuttaa moottorin toimintahäiriön tai jopa epäonnistumisen.
Kiertokangot ovat yksi moottorin rasituimmista osista, ja niiden on otettava vastaan mäntien synnyttämät voimat niiden liikkuessa ylös ja alas. Näitä voimia ovat palokaasujen paine ja sylinterinkanteen osuvan männän isku.
Kiertokangon on kestettävä seuraavat:
- Korkeat lämpötilat
- Korkea paine
- Oman painon inertiavoimat
- Mäntien inertiavoimat
Kiertokangon on kestettävä nämä voimat murtumatta tai muodonmuutosta. Tästä johtuen ne ovat yleensä taottua terästä tai erittäin vahvoja ja samalla kevyitä seoksia. Materiaalit, joista kiertokanget on valmistettu, vaihtelevat kuitenkin moottorityypin mukaan.
Kiertokangon materiaali
Kiertokkojen tulee osoittaa suurta käyttövastusta, koska ne suorittavat polttomoottorin elinkaaren aikana useista kymmenistä - satoihin miljooniin iskuihin. Moottoriurheilussa käytettävien kiertokankien käyttöikä ei kuitenkaan ole prioriteetti.
Eri materiaalit tarjoavat ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät niistä sopivia erilaisiin käyttötarkoituksiin. Kolme yleistä kiertokankien materiaalia ovat teräs, alumiini ja titaani.
- Teräs on lujuutensa ja kestävyytensä vuoksi suosittu kiertokankien materiaali. Se kestää suuria rasituksia ja voimia moottorin käytön aikana, ja sitä käytetään yleisesti suorituskykyisissä ja raskaissa moottoreissa.
- Alumiini on kevyt materiaali, jolla on hyvä lämmönjohtavuus. Se voi haihduttaa lämpöä nopeasti ja vähentää ylikuumenemisen aiheuttaman moottorivaurion riskiä. Alumiinisia kiertokankoja käytetään usein korkean kierroksen moottoreissa, joissa painon vähentäminen on etusijalla.
- Titanium on vankka ja kevyt materiaali, joten se on ihanteellinen valinta suorituskykyisiin ja kilpa-sovelluksiin. Titaani on kuitenkin myös kallista, mikä tekee siitä vähemmän yleistä massatuotetuissa moottoreissa.
Moottoriurheilussa käytettävät kiertokanget on valmistettu alumiinista tai titaaniseoksesta. Alumiiniseoksesta valmistettujen kiertokankien etuna on niiden pienempi paino, jonka ansiosta inertiavoimat pienenevät ja siten on mahdollista saavuttaa suurempia moottorin kierrosnopeuksia.
Haittana on tällaisten kiertokankien lyhyt käyttöikä. Titaaniseokset ovat kiinteitä ja kevyitä, mutta tämä materiaali on kallista ja herkkä pintavaurioille.
Kiertokangon osat
Alla oleva kuva näyttää kiertokangen rakenteen, mutta sisältää myös männän. Mäntä ei kuitenkaan ole osa kiertokankea, joten harkitse kiertokangen rakennetta ilman mäntää.
1. Vavan runko
Kiinnitystangon pääosa on tangon runko, joka on tyypillisesti valmistettu tukevasta ja kestävästä teräksestä. Siinä on sylinterimäinen muoto pyöristetyillä päillä ja se on erityisesti suunniteltu kestämään moottorin käytön aikana koettua rasitusta ja voimia.
2. Kaksi päätä – iso ja pieni pää
Kiertokangolla on kaksi päätä: iso ja pieni. Isompi pää on suurempi ja pyöristetty pää, joka kiinnittyy kampiakseliin, kun taas pieni pää on pienempi ja pyöristetty pää, joka kiinnittyy mäntään. Vavan runko yhdistää suuret ja pienet päät ja on suunniteltu kääntymään ja pyörimään suhteessa toisiinsa.
3. Ranne-/tappitappi
Rannetappi, joka tunnetaan myös nimellä naarastappi tai männäntappi, on pieni sylinterimäinen komponentti, joka kiinnittyy mäntään ja ulottuu kiertokangen pieneen päähän. Rannetappi mahdollistaa kiertokangen kääntymisen ja pyörimisen männän suhteen kampiakselin pyöriessä.
4. Kammen tappi
Kampitappi on sylinterimäinen komponentti, joka kiinnittyy kampiakseliin ja ulottuu kiertokangen isoon päähän. Kampitappi mahdollistaa kiertokangen kääntymisen ja pyörimisen kampiakselin suhteen, kun mäntä liikkuu ylös ja alas sylinterissä.
5. Laakeripesät
Kiertokangoissa on tyypillisesti laakerit sekä isoissa että pienissä päissä, mikä mahdollistaa sujuvan kääntymisen ja pyörimisen. Nämä laakerit voidaan valmistaa pronssista tai matalakitkaisista synteettisistä polymeereistä.
6. Pultit ja mutterit
Kiertokangot pidetään usein yhdessä pulteilla ja muttereilla, mikä tekee niistä helpon purkaa ja koota huoltoa tai korjausta varten. Nämä pultit ja mutterit voidaan valmistaa eri materiaaleista, kuten teräksestä tai seoksesta.
Yhdystangon tyypit
- Tavalliset tangot
- Haarukka- ja terätangot
- Taotut tangot
- Master- ja slave-tangot
- Valetangot
- Aihiotangot
- Sähkökäyttöiset metallitangot
1. Tavalliset sauvat
Tavallisia kiertokankoja käytetään yleisesti rivi- ja vastakkaisissa moottoreissa. Niissä on yksinkertainen rakenne, jossa iso pää on kiinnitetty kampiakseliin ja varustettu laakerikannella.
Laakerin kansi kiinnitetään pultilla tai pultilla kiertokangen päähän. Yhdystangon vaihtaminen samaan sylinteriin ja suhteelliseen asentoon on välttämätöntä oikean istuvuuden ja tasapainon säilyttämiseksi.
2. Haarukka- ja terätangot
V-kaksoismoottoripyörien ja V12-lentokoneiden moottoreissa käytetään yleisesti haarukkaa ja terää. Jokaisen moottorin sylinteriparin isossa päässä on haarukkavarsi, joka on jaettu kahteen osaan, ja terätanko on kartiomainen sopimaan tähän haarukan aukkoon.
Tämä rakenne eliminoi heiluvan parin, joka syntyy, kun sylinteriparit tasapainotetaan kampiakselin kanssa. Big-end-laakerityyppisessä järjestelyssä haarukan tangossa on yksi leveä laakeriholkki, joka ulottuu koko tangon leveydelle, mukaan lukien keskirako.
Terätanko kulkee tämän holkin ulkopuolella, ei kampitapin päällä. Tämä saa kaksi tangoa liikkumaan edestakaisin vähentäen laakeriin kohdistuvaa voimaa ja pintanopeutta. Silti laakerin nopeus pyörii edestakaisin jatkuvan pyörimisen sijaan, mikä voi olla merkittävä ongelma voitelulle.
3. Taotut tangot
Jotkut kiertokanget valmistetaan takomalla, jossa materiaalin rakeet pakotetaan haluttuun muotoon. Materiaali voi olla terässeosta tai alumiinia vaadituista ominaisuuksista riippuen.
Kromi- ja nikkeliseosterästä käytetään yleisesti, mikä lisää kiertokangen lujuutta. Lopputuotetta ei ole suunniteltu hauraaksi, joten se on kestävä moottorivaihtoehto.
4. Master ja slave tangot
Radiaalimoottoreissa käytetään tyypillisesti isäntä-orja-yhdystankoja. Tässä järjestelmässä yksi mäntä koostuu päätangosta, joka on suoraan kiinnitetty kampiakseliin, kun taas muut männät yhdistävät kiertokankensa päätangon reunaa ympäröiviin renkaisiin.
Isäntä-orjatankojen haittana on kuitenkin se, että orjamännän isku on hieman suurempi kuin isäntämäntä, mikä lisää tärinää V-tyypin moottorissa.
5. Valetangot
Valmistajat suosivat valutankoja, koska ne kestävät varastomoottorin kuorman. Ne vaativat alhaiset tuotantokustannukset, eikä niitä voida käyttää sovelluksissa, joissa on suuri hevosvoima. Valetuissa on huomattava sauma keskellä, joka erottaa ne taotusta tyypistä.
6. Aihiotangot
Aihion kiertokanget on suunniteltu teräksestä tai alumiinista. Muihin kiertokangeihin verrattuna ne ovat kevyempiä, vahvempia ja niillä on pidempi käyttöikä. Niitä käytetään yleisesti nopeissa ajoneuvoissa, ja ne on joskus suunniteltu vähentämään jännitystä ja helpottamaan aihion materiaalin luonnollista rakeisuutta.
7. Sähkökäyttöiset metallilangat
Tehometallista valmistetut kiertokanget ovat valmistajille sopiva valinta. Metallijauheseos puristetaan muottiin ja kuumennetaan korkeaan lämpötilaan kiinteän muodon muodostamiseksi.
Tuote saattaa vaatia kevyttä työstöä, mutta se tulee valmiista tuotemuotista. Jauhemetallilangat ovat halvempia kuin teräs ja vahvempia kuin valutangot.
Yhdystankojen viat
Yksi kiertokangen yleisimmistä vioista on väsyminen. Tämä johtuu tangon jatkuvasta puristamisesta ja venymisestä moottorin käytön aikana, mikä lopulta aiheuttaa kulumista, kunnes sauva katkeaa. Moottoriöljyn puute ja lika moottorissa voivat myös pahentaa tätä ongelmaa.
Moottoriöljyn luokitus selitetty
Hydrolock on toinen mahdollinen vika, joka ilmenee, kun vesi pääsee mäntäkammioon ja aiheuttaa kiertokangen muodonmuutoksia. Tämä voi tapahtua, kun ajoneuvot kulkevat tulvivien teiden läpi. Jos sylinteriin pääsee liikaa vettä, kipinä voi saada tangon kallistumaan tai murtumaan, mikä voi aiheuttaa merkittäviä vaurioita.
Ylikierrokset ovat toisen tyyppisiä virheitä, ja niitä esiintyy, kun kierroslukumittari näyttää punaista väriä, mikä osoittaa, että kiertokangen asento on vaarassa – tangon on kestettävä voimat, jotka kasvavat dramaattisesti suuremmilla kierroksilla, mikä voi johtaa epäonnistumiseen.
Lopuksi tappien vika voi myös aiheuttaa katastrofaalisen moottorivian. Kun männän tappi on vaurioitunut, kiertokanki siirtyy moottorilohkoon. Tämä voi aiheuttaa voimakasta tehohäviötä ja moottori voi pysähtyä välittömästi. Moottori saattaa joskus selvitä, mutta myös täydellinen rikkoutuminen on mahdollista.