Vevstång ( eng. vevstång ) ( föråldrad dragstång ) - en del som förbinder kolven (med hjälp av en kolvtapp ) och vevstångstappen på vevaxeln eller drivhjulen på ett ånglok . Fungerar för att överföra gaskrafterna från den fram- och återgående kolven till den roterande vevaxeln.
Vevstången, som ett element som är nödvändigt för att ansluta kolven till vevaxeln, används i alla befintliga kolvmotorer, med undantag för Balandin-motorn , där kraften på axeln överförs inte av en vevstake, utan av en glidare mekanism, samt spolarmotorer.
Vevstakar kännetecknas av formen på sektionen av vevstaken:
Runda är vanliga i marinmotorer, smörjning eller kylning tillförs genom borrning inuti; rhombic - i racingmotorer med hög hastighet, där det är viktigt att förbättra aerodynamiken. Enkla vevstakar av låghastighetsmekanismer har en rektangulär sektion [1] .
Enligt formen på vevhuvudet är vevstängerna:
De senare är typiska för radiella och V-formade motorer, gaffelformade används i vissa V- och W-formade motorer. På grund av de högre gaskrafterna, med samma cylinderdiameter, är den erforderliga delen av dieselvevstången större, så dieselvevstängerna är tyngre. Vevstången upplever komplex alternerande belastning och beräknas separat för vart och ett av dess element [2] .
Efter typ av lager i vevstångshuvudena:
I vevstakens nedre huvud är oftast ett glidlager installerat, som har ett utbytbart foder med en antifriktionslegering gjord av blybrons (i dieselmotorer som körs på bränsle smutsigt med svavel), aluminium-tennlegering (de flesta ofta) eller till och med silver (stjärnformad höghastighet). Det övre huvudet på vevstaken har traditionellt en bronsbussning, oftast borrad för att tillföra olja från det nedre huvudets lager. Men i motorer med en kolvtapp fixerad i vevstaken (tidiga VAZ-modeller) finns det inget övre vevstakeslager - det finns ingen bussning eller rullar. Beroende på motorns förstärkning kan vevstängerna ha ett hål i vevhuvudet för att tillföra olja till cylinderfodret [3] .
Vissa konstruktioner har rullager i vevstakens nedre och till och med övre huvudet, i dessa fall är vevstakens inre yta härdad. En sådan vevstång har inte foder och reparationsdimensioner, när den bärs ändras klämman med rullar, enligt mätresultaten - vevstaken och / eller vevaxeln. Tillämpningar - höghastighetsluftkylda motorer, motorer med vevkammare - det vill säga de där det är svårare att tillhandahålla tillräckligt med olja under tryck. Men de vanligaste är vanliga med bussningar och ett flytfinger [4] .
Efter typ av vevstakeskåpskoppling:
Halvorna av vevstakens nedre huvud måste passa exakt, utan att växla, till varandra. Anslutningen av huvudena är bultad. I tidiga konstruktioner hölls vevstångsmuttrarna på plats med nedfällbara brickor eller tråd.
Så här centrerar du locket:
Vevstången i moderna höghastighetsmotorer uppfattar växelspänningar miljarder gånger (detta siffra beror på förbränningsmotorns hastighet och resurs). Den har krav på:
Materialet som används är vanligtvis legerat (40G, 45G2, 40KhN, 12KhN3A, 18KhNVA, 18Kh2N4A, ...) eller kolstål med tillräcklig härdbarhet [6] : ju större sektionstjocklek, desto mer legerat stål måste användas. För små fordonsmotorer är det vanligt att använda kolutvalt härdat stål; i låghastighetsmekanismer har vevstakar stora sektioner, och för att öka 90% av härdbarheten ökar en ökande mängd legeringselement oacceptabelt deras kostnad. Därför är vevstängerna till marina förbränningsmotorer gjorda av normaliserat kolstål av typen St5 (Stål 30, 35, 40) [7] . I VAZ-bilar används stål 40 select. Nickel-krom typ 12XH3A används när uppkolning (att erhålla hög hårdhet) är nödvändig för den inre diametern på huvuden som arbetar med rullager. Aluminiumvevstakar finns i startmotorer, vilket gör att de klarar sig utan plug-in liners, stämplade titanvevstakar används på höghastighetsracingmotorer.
Eftersom vevstaken huvudsakligen arbetar i spänningskompression, och inte i böjning, måste kärnan i dess sektion ha samma styrka som ytskikten. Detta uppnås antingen genom kontinuerlig härdbarhet genom att begränsa snitttjockleken (I-balk) med användning av den erforderliga mängden legeringselement (krom, nickel, molybden), eller genom att vägra härda med normaliserat stål (stora förbränningsmotorer). Valet av vevstakeslager kan påverka materialet och den erforderliga härdningsgraden: till exempel kräver rullager hög spårhårdhet, och därför väljs det önskade stålet, följt av uppkolning av diametern för lagret. Vevstången erhålls alltid genom stämpling eller smidning för att öka styrkan, gjutning används inte.
För att öka utmattningshållfastheten används en av två metoder: ytpolering, eller härdning genom kulblästring. Den cykliska styrkan hos vevstaken påverkas också av övergångsradien, vinkeln för tätning av vevstakens övre huvud. Vevstångsbultar är gjorda av högkvalitativt legerat stål, utsatta för härdning och härdning, och alla åtgärder vidtas för att öka utmattningshållfastheten - en mjuk övergång från gängan, ren ytbehandling, ythärdning. Detsamma gäller vevstamsmuttern. Med tanke på detta är vevstångsbulten inte föremål för standardisering och är alltid unik.
Ett alternativ är rullager (rull- eller nållager), då har rullningselementen oftast en bur. Detta ställer också hårdhetskrav på motorns vevaxel. Vid användning av liners förhindras de senare från att vrida sig av deras "morrhår" som faller in i huvudets skåra [8] . Lagerlock i alla motormodeller bör inte förväxlas med varandra.
Vevhuvudet har installerade foder, som är fixerade från att vridas av "mustasch" som sätts in i huvudets spår. När det gäller ett lager av babbit (höghållfasta tenn-bly babbits av typ B83 används), installeras ett paket med metallpackningar mellan vevstakens halvor, och när babbiten slits tas de bort när serva en marin dieselmotor. Vanliga liners är gjorda av stål-aluminiumtejp (antifriktionsaluminiumlegering, innehåller vanligtvis även tenn), eller blybrons (har ett högre tillåtet kontakttryck) [9]
Vevstångens nedre lager är i de flesta fall delat (det kan endast vara i ett stycke med en prefabricerad vevaxel), så locket är anslutet till vevstaken med bultar (bultar), mer sällan med stift.
Vevstångsbultar (bultar) måste garantera att vevhuvudets led inte öppnas, medan bulten utsätts för en växelspänning, beroende på förhållandet mellan bultens och lockets styvhet. Ju lägre styvhet av bulten (ju högre längd, desto mindre tvärsnitt), desto lägre dragspänningspulseringar i den. Så fort skarven öppnar ökar spänningspulseringen många gånger, och bultarna går sönder mycket snabbt [10] .
Det övre huvudet på vevstaken har i de flesta fall en rullad bronsbussning med ett hål för smörjning. Efter pressning vrids hylsan till storleken på fingret, vilket ger önskad ytrenhet. Eftersom kolvtappens rotationshastighet är låg säkerställs monteringens hållbarhet i många fall med en liten diameter på stiftet och stänksmörjning.
De enklaste vevstängerna kanske inte har foder med nedre huvud (aluminiumvevstakar för startmotorer, flygplansmotorer för drönare och liknande med begränsad resurs).
Vevstakar i en motor väljs efter vikt. Dessutom är det önskvärt att justera massorna av de övre och nedre huvudena separat, med hjälp av vänster tidvatten på locket och övre huvudet för filning [11] . Vissa mekaniker föredrar dock ett enklare sätt - när du reparerar, väg nya vevstakar och kolvar, rada upp en efter vikt i stigande ordning och den andra i fallande ordning, anslut sedan. Så massan på kolvsatsen visar sig lätt och enkelt vara nästan densamma [12] .
Fel är mestadels slitage. Reparation av det övre huvudet krävs sällan, bussningens livslängd når motorns hela livslängd.
Emellertid är katastrofala skador möjliga från vattenhammare eller kolv-mot-huvud-påverkan när föremål kommer in i kammaren. Vevstångens stav är också ofta böjd.
De tidigaste bevisen på användningen av vevstakar är från slutet av 300-talet e.Kr. f.Kr., när i Romarrikets sågverk i Hierapolis , Mindre Asien , användes mekanismer som liknade moderna vevstakar för att omvandla rotationsrörelsen hos ett vattenhjul till translationsrörelse för att driva en såg . Liknande mekanismer har också upptäckts under utgrävningar i Efesos , som går tillbaka till 600-talet e.Kr. e.
Mellan 1174 och 1200 den arabiska vetenskapsmannen och uppfinnaren Al-Jazari beskrev en maskin vars design inkluderade en vevstake med en vevaxel ( vevmekanism ). En sådan maskin var avsedd för att lyfta vatten [13] .
Vid konstruktion av maskiner har vevar och vevstakar använts rikligt sedan 1500-talet, vilket framgår av tidens avhandlingar: Agostino Ramelli The Diverse and Artifactitious Machines från 1588, som visar arton exempel. Antalet exempel växer i Georg Andreas Böcklers Theatrum Machinarum Novum , som har upp till 45 olika maskiner.