Kloķvārpsta: definīcija, uzbūve un darbības princips dzinējā

Kloķvārpsta — skaidra definīcija, uzbūves un darbības princips dzinējā. Uzzini, kā virzuļu kustība pārvēršas rotācijā, kā darbojas pretsvari un vibrāciju amortizācija.

Kloķvārpsta (dažkārt saukta arī par kloķvārpstu) ir galvenā rotējošā dzinēja daļa, kas pārvērš virzuļu taisnstūrveida (augšup‑lejup) kustību par rotāciju. Kloķvārpstas svarīgākās funkcijas ir momenta nodošana uz pārnesumiem vai rumbas, rotācijas impulsu izlīdzināšana un spēka nodošana uz piedziņas elementiem. Kloķvārpsta parasti saistīta ar motoru kā tāda iekšējā daļa un darbojas ciešā mijiedarbībā ar citām sastāvdaļām, piemēram, kloķvārpstas gultņiem, savienojošajām stangām un spararatu.

Uzbūve — galvenās daļas

Kloķvārpsta sastāv no vairākām funkcionālām daļām:

• Galvenie gulbji (galvenās gultnes) — nodrošina kloķvārpstas stipru atbalstu motorblokā un ļauj tai brīvi griezties.
• Nobīdes vārpstas (crankpins) — virzuļu kustības pārvēršanas vietas; uz tām cieši piestiprina savienojošās stangas, un tie ir nobīdīti attiecībā pret galveno asi.
• Savienojošās stangas — caur tām virzulis nosūta spēku uz nobīdes vārpstu.
• Pretsvari — masas pievienojumi uz kloķvārpstas, kas kompensē virzuļu, stangu un citu kustīgu daļu inercijas spēkus, uzlabo līdzsvaru un samazina vibrācijas.
• Spararats (spararatu) — parasti uzmontēts kloķvārpstas galā; tas izlīdzina rotāciju un pārvada griezes momentu uz pārnesumkārbu.
• Torsionālais amortizators / vibrāciju slāpētājs — bieži atrodas kloķvārpstas otrā galā (vērpes vai vibrāciju amortizators); samazina torsionālās svārstības un aizsargā detaļas no pārmērīgām vibrācijām.

Darbības princips

Kloķvārpstas darbības pamatā ir virzuļu un cilindru darba cikls, kurā | motora iekšējā sadedzināšanā vai kompresijas laikā izveidoto spēku virzulis pārnes uz savienojošo stieni un tālāk uz nobīdes vārpstu. Nobīdes vārpstas ekscentriskā novietojuma dēļ šis lineārais spēks izraisa kloķvārpstas griešanos. Jo vairāk cilindru un rūpīgāk izplānots aizdedzes secības (firing order) izvietojums, jo gludāka ir rotācija un mazāk pulsāciju.

Virzuļu triecieni rada impulsveida spēkus — bez izlīdzināšanas tie radītu lielas svārstības. Tāpēc:

• vairāki cilindri palīdz samazināt pulsācijas, ko rada atsevišķi aizdedzes gājieni;
• pretsvari kompensē daļu no inercei paliekošajiem spēkiem, uzlabojot balansēšanu un ļaujot drošāk darboties pie augstiem apgriezieniem;
• torsionālie amortizatori slāpē īstermiņa svārstības, kas var bojāt kloķvārpstu vai sadalītājus; spararats izlīdzina griezes momenta impulsus, nodrošinot vienmērīgāku pārnesumu darbību.

Materiāli un ražošanas metodes

Kloķvārpstas parasti izgatavo no augstas izturības tērauda, bieži kaluma (forged) tērauda vai liešanas (cast) sakausējumiem atkarībā no izmaksām un prasībām. Pēc galvenās formas izveidošanas seko precīza mehāniskā apstrāde — cilindriskās un plaknes virsmas slīpēšana, caurumu urbšana, virsmu termiskā apstrāde (piem., nitridēšana) un balansēšana. Augstas veiktspējas sacīkšu vai smagās tehnikas dzinēji izmanto speciāli kalstas kloķvārpstas, lai nodrošinātu lielāku izturību pret nogurumu.

Balansēšana un pretsvari

Lai samazinātu vibrācijas un palielinātu detaļu kalpošanu, kloķvārpsta tiek gan statiski, gan dinamiski balansēta. Pretsvari ir novietoti tā, lai kompensētu virzuli un stangu masas inerciju, taču to izmantošana palielina kloķvārpstas kopējo masu. Labi balansēts kloķvārpstas un cilindru izvietojums ļauj sasniegt augstākus apgriezienus minūtē (RPM) un iegūt maksimālu jaudu bez pārmērīgām vibrācijām.

Apkope, problēmas un to risinājumi

• Eļļošana: kloķvārpstas gultņu pareiza eļļošana ir kritiska — pārlieku mazas eļļošanas spiediena vai aizsērējušu eļļas ceļu gadījumā var rasties ātra nodilšana vai gultņu bojājumi.
• Gultņu nodilums un brīvkustība: ja gultņu laidi palielinās, rodas metālu sitieni un zudums eļļas spiedienā; bieži risinājums ir kloķvārpstas pārslīpēšana (regrind) un jaunie gultņu ieliktnīši.
• Rūsēšana, plaisas un noguruma bojājumi: īpaši veciem vai pārslogotiem dzinējiem iespējamas plaisas vai deformācijas; nopietnākos gadījumos nepieciešama kloķvārpstas maiņa vai profesionāla taisnošana un pārbaude ar magnētisko vai ultraskaņas metodi.
• Vibrācijas un rezonanse: ja novērojamas neparastas vibrācijas vai trokšņi, ir jāpārbauda amortizatori, pretsvari un spararats; reizēm nepieciešama dinamiskā balansēšana.

Kādēļ kloķvārpsta ir svarīga?

Kloķvārpsta ir dzinēja sirds — no tās atkarīga jaudas nodošana, darbības plūstamība, dzinēja izturība un vibrāciju līmenis. Pareizi izstrādāta un uzturēta kloķvārpsta nodrošina efektīvu enerģijas pārveidi no iekšdedzes procesa rotācijas enerģijā, kas tiek tālāk izmantota transportlīdzekļa pārvietošanai vai citām mehāniskām funkcijām.

Ja nepieciešams, var pievienot tehniskus zīmējumus vai specifikācijas par konkrēta dzinēja kloķvārpstas konstrukciju — tie palīdz precīzāk saprast, kā konkrētā modeļa kloķvārpsta veicina dzinēja darbību.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir dzērvju vārpsta?

Q: Kā kloķvārpsta pārvērš virzuļa kustību rotācijā?

J: Kāds ir spararata mērķis?

J: Kas ir kloķvārpstas vibrāciju slāpētājs?

J: Kāpēc lieliem dzinējiem parasti ir vairāki cilindri?

J: Kas ir kloķvārpstas pretsvari?

J: Kāpēc dažos dzinējos ir svarīgi pretsvari?

Meklēt pēc burta