A forgattyús tengely, vagy ahogy az autósok gyakran mondják, a forgattyús tengely a modern motorok egyik legjelentősebb (és nem csak méretét tekintve) és legfontosabb alkatrésze. A hengerblokk alján helyezkedik el, és a motor forgattyúház veszi körül, amelyet motorolajjal töltenek fel.
Hogyan néz ki
Amint az a képen is látható, ez az elem meglehetősen összetett alakú. Fő alkotóelemei a következők:
- Fő folyóiratok;
- Forgattyús csapok;
- Állkapcsok;
- Ellensúlyok.
A gyökércsapágyak (csapágycsapágyak) a forgattyús tengely alátámasztására szolgálnak az úgynevezett "ágyakban". A működés közben nem elmozduló csapágyak vannak beléjük szerelve, és lehetővé teszik a forgást. Mivel a főcsapágyak nagyobb terhelésnek vannak kitéve, átmérőjük nagyobb, mint a forgattyúcsapágyaké.
A csatlakozó rudak (forgattyústengelyek) a csatlakozó rudak csapágyfelülete. A hengerek működéséből adódóan a forgattyús tengelyek bizonyos szögekkel eltolódnak a forgástengelyhez képest.
Ha a forgattyútengelyt úgy tervezték, hogy minden forgattyústengelycsap mindkét oldalán vannak csapágyfelületek, akkor teljesen alátámasztott forgattyútengelynek, egyébként részben alátámasztott forgattyútengelynek nevezzük. A modern járműmotorokban a teljes alátámasztású forgattyús tengelyek a legelterjedtebbek.
A forgattyús tengelyt pofák kötik össze. A pofák ellentétes oldalán lévő ellensúlyok kiegyenlítik a forgattyús tengely forgásakor fellépő centrifugális erőket. A forgattyústengely belsejében olajcsatornák vannak, amelyeken keresztül a forgattyústengely csapjai kenődnek.
Milyen anyagokat használnak és hogyan készülnek?
Az anyagok és a gyártási technikák a jármű osztályától és rendeltetésétől függnek:
- A sorozatgyártású járművek esetében a forgattyústengelyt öntöttvasból öntik, így minimális gyártási költséget érnek el.
- A nagyobb teljesítményű és sportkocsik forgattyús tengelye kovácsolt és acélból készül. Az öntöttvas forgattyús tengelyekhez képest jobb teljesítményt nyújt a méretek, a súly és a szilárdság tekintetében.
- A legdrágább, a luxuskategóriás modellekben alkalmazott megoldás az egy darab acélból kovácsolt forgattyús tengely.
Az állkapocs és a nyak találkozásánál a legnagyobb a feszültség, mivel a legnagyobb feszültségek itt koncentrálódnak. A feszültség enyhítése érdekében az állkapocs csatlakozását félköríves átmenettel (filet) tervezték. A filék általában kettősek, köztes trapéz alakúak. Ez a kialakítás lehetővé teszi a nyakak – a bélés alatti felület – maximális aktív területének megőrzését.
Pontosan az illesztéseknél fellépő nagy feszültségek miatt a kompozit forgattyús tengelyt, amelyben az egyes részek egymáshoz vannak rögzítve, eddig nem használták széles körben.
Mire használják
A motor forgattyús forgattyúja a motor dugattyúinak oda-vissza mozgását forgó mozgássá alakítja át, és a sebességváltón keresztül továbbítja a jármű kerekeihez. A forgattyús tengelyt úgy tervezték, hogy ezt az átalakítást elvégezze. Működés közben a négyütemű motor dugattyúi egy-egy ütemben vannak:
- Bevitel;
- Tömörítés;
- Stroke;
- Kipufogó.
A lökethajtási fázisban a dugattyú tolja a csatlakozó rudat, amely viszont a forgattyús tengelyt mozgatja. Így valósul meg a forgás. A következő motorütemben a dugattyú a gyújtás után összenyomja a keveréket, és eltolja a csatlakozó rudat, ami a forgattyús tengely folyamatos forgását okozza.
Lendkerék
A forgattyústengely hátsó végén, a vezérműszíj/lánc felől nézve, a lendkerék – egy masszív öntöttvas tárcsa, amelybe fogazott fogazott gyűrűt préseltek – a karimához van csavarozva (lásd a képet). Annak érdekében, hogy a lendkerék ne mozduljon el, és az egyensúly ne változzon, aszimmetrikusan elhelyezett igazítócsapokat vagy speciális csavarokat biztosítanak. A lendkerék peremére egy kiegészítő tömítés (olajtömítés) van felszerelve az olajszivárgás megakadályozására.
A lendkerék tárolja a forgás egyenletes fenntartásához szükséges energiát a hengerekben lévő égési keverék gyújtásai között, és elmozdítja a dugattyúkat a holtpontjukból (a dugattyú felső és alsó határhelyzete a hengerben). A lendkerék fogaskerék az indító fogaskerékkel van összekötve. A motor indításakor a lendkereket az indító elfordítja, és ezzel a tengelyt először elforgatja. Végül a lendkeréken keresztül a forgó mozgást a sebességváltó alkatrészeire és egységeire továbbítják.
A helyes időzítés ellenőrzése érdekében a lendkeréken általában jelzések jelzik az első dugattyú helyzetét a felső holtponton.
Zokni
A forgattyústengely elülső részén, az úgynevezett "lábujj"-ban található a szíjtárcsa vagy fogaskerék, amely az időzítő fogaskereket, a hűtőrendszer alkatrészeit és más egységeket hajtja (lásd a képet). A lábujjat ajakos tömítéssel zárják le. A motorburkolat zoknijának külső oldalára egy porterelőt is felszereltek, hogy megakadályozzák a szennyeződések bejutását a forgattyúsházba.
