크랭크샤프트의 작동원리

이번에는 크랭크 샤프트의 작동원리에 대해 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.연료의 연소는 피스톤을 실린더 아래로 똑바로 쏘고,이 직선 운동을 회전으로 변환하는 것이 크랭크 샤프트의 역할입니다. 기본적으로 회전하고 피스톤을 실린더 위로 밀어 올리는 것입니다.크랭크 샤프트의 용어는 매우 전문적이므로 몇 가지 부품 이름부터 시작하겠습니다. 저널 샤프트의 일부임을 베어링 내부 회전한다. 위에서 볼 수 있듯이 크랭크 샤프트에는 두 가지 유형의 저널이 있습니다. 주 베어링 저널 은 크랭크 샤프트의 회전축을 형성하고 커넥팅로드 저널 은 피스톤까지 이어지는 커넥팅로드의 끝에 고정됩니다. .혼동을 더하기 위해 커넥팅로드 저널은로드 저널로 축약되며 일반적으로 크랭크 핀 또는 빅 엔드 저널 이라고도 합니다. 로드 저널은 웹으로 주요 저널에 연결됩니다 .메인 저널의 중심과 크랭크 샤프트 핀의 중심 사이의 거리를 크랭크 반경 이라고하며 크랭크 스로우 라고도합니다 . 이 측정은 크랭크 샤프트가 회전 할 때 피스톤 이동 범위를 결정합니다.이 거리를 위에서 아래로 스트로크라고 합니다. 피스톤의 스트로크는 크랭크 반경의 두 배가됩니다.크랭크 샤프트의 뒤쪽 끝은 크랭크 케이스 바깥쪽으로 연장되고 플라이휠 플랜지로 끝납니다 . 이 정밀 가공 된 플랜지는 플라이휠에 볼트로 고정되어 있으며 무거운 질량은 다른 시간에 발사되는 피스톤의 맥동을 부드럽게합니다. 플라이휠을 통해 회전은 변속기와 최종 드라이브를 통해 바퀴로 향합니다. 자동에서 크랭크 샤프트는 토크 컨버터를 운반하는 링 기어에 볼트로 고정되어 드라이브를 자동 변속기로 전달합니다. 이것은 기본적으로 엔진의 출력이며 보트 및 항공기 용 프로펠러, 발전 기용 유도 코일, 차량의로드 휠 등 필요한 곳에 전력이 공급됩니다.노즈라고도하는 크랭크 샤프트의 앞쪽 끝은 크랭크 케이스 너머로 연장되는 샤프트입니다. 이 샤프트는 타이밍 벨트 또는 체인을 통해 밸브 트레인을 구동하는 톱니 기어 (또는 고도의 기술 응용 분야, 기어 세트)와 구동 벨트를 통해 발전기 및 워터 펌프와 같은 액세서리에 동력을 제공하는 풀리에 고정됩니다. .크랭크 샤프트 부품주요 저널 메인 베어링 저널 , 아니면 메인 저널, 엔진 블록에 고정되고, 이들 저널 그 엔진 회전 주위. 모든 크랭크 샤프트 저널은 완벽하게 매끄럽고 둥글게 가공되며 종종 경화됩니다. 메인 저널은 교체 가능한 베어링 인서트 가 안착 되는 새들에 고정됩니다 . 베어링은 저널보다 부드러 우며 마모시 교체 할 수 있으며 크랭크 샤프트 손상을 방지하기 위해 소량의 오염 물질 (있는 경우)을 흡수하도록 설계되었습니다. 메인 베어링 캡은 다음 저널을 통해 볼트와 정확한 토크 사양을 강화한다.[베어링과 구멍이있는 주요 저널 다이어그램]저널은 크랭크 샤프트 새들의 구멍과 베어링 인서트의 해당 구멍을 통해 저널과 베어링 사이의 공간으로 강제로 들어가는 오일 필름에서 작동합니다. 올바른 오일 압력과 오일 공급으로 저널과 베어링이 접촉하지 않아야합니다.커넥팅로드 저널커넥팅로드 저널 회전축으로부터 오프셋되어, 상기 부착되어 큰 단부 피스톤 '의 연결봉. 혼란스럽게도 일반적으로 크랭크 핀 또는 로드 베어링 저널 이라고도 합니다. 가압 오일 공급은 메인 저널에서 뚫린 각진 오일 통로를 통해 나옵니다.일부 커넥팅로드에는 오일이 실린더 벽에 분사 될 수 있도록 관통되는 오일 웨이가 있습니다. 이 경우 커넥팅로드 저널 베어링에는 커넥팅로드에 오일을 공급할 수있는 홈이 있습니다.크랭크 샤프트 윤활금속 대 금속 접촉은 효율적인 엔진의 적입니다. 따라서 메인 저널과로드 저널은 모두 베어링 표면에있는 오일 필름에 올라갑니다.메인 저널 베어링에 오일을 공급하는 것은 쉽습니다. 엔진 블록의 오일 갤러리가 각 크랭크 샤프트 새들로 이어지고 베어링 쉘의 일치하는 구멍이이 오일이 저널에 도달하도록합니다.로드 저널 베어링은 동일한 윤활이 필요하지만 오프셋에서 크랭크 샤프트를 중심으로 회전합니다. 이러한 베어링에 오일을 공급하기 위해 오일 통로는 크랭크 샤프트 내부에서 메인 저널을 통과하고 웹을 통해 대각선으로로드 저널의 구멍을 통해 빠져 나갑니다. 메인로드 베어링의 홈은 회전하는 크랭크 샤프트의 원심력에 의해 바깥쪽으로 튀어 나와 도움을 받아로드 저널로가는 통로를 따라 지속적으로 오일을 밀어 넣을 수 있습니다.저널과 베어링 사이의 간격은 엔진 오일 압력의 주요 원인입니다. 간극이 너무 높으면 오일이 자유롭게 흘러 나와 압력이 유지되지 않습니다. 간격이 너무 낮 으면 오일 압력이 높아지고 금속 간 접촉이 위험 해집니다. 따라서 엔진을 재 구축 할 때 베어링과 저널 사이의 간격을 측정하는 것이 중요합니다.카운터 웨이트 크랭크 샤프트는 강한 회전력을 받고, 커넥팅로드와 피스톤이 위아래로 움직이는 질량이 상당한 힘을 발휘합니다. 카운터 웨이트는 이러한 힘의 균형을 맞추기 위해 크랭크 샤프트의 일부로 주조됩니다. 이러한 균형추는 엔진이 더 부드럽게 작동하고 RPM이 높아집니다.크랭크 샤프트는 공장에서 균형을 이룹니다. 이 과정에서 플라이휠이 부착되고 전체 어셈블리가 균형이 맞지 않는 곳을 측정하는 기계에서 회전됩니다. 무게를 줄이기 위해 균형추에 균형 구멍 을 뚫습니다. 무게를 추가해야하는 경우 구멍을 뚫은 다음 중금속 또는 말로리로 채 웁니다. 이것은 크랭크 샤프트가 균형을 이룰 때까지 반복됩니다.크랭크 샤프트 스러스트 와셔 길이를 따라 어느 시점에서 크랭크 샤프트가 세로로 움직이는 것을 방지하기 위해 두 개 이상의 스러스트 와셔가 설치됩니다. 그림에 나와있는 크랭크 샤프트에는 중앙 저널 양쪽에 스러스트 와셔가 있습니다. 이 스러스트 와셔는 웹의 가공 된 표면과 크랭크 샤프트 안장 사이에 위치하여 지정된 작은 간격을 유지하고 크랭크 샤프트에 사용할 수있는 측면 이동량을 최소화합니다. 크랭크 샤프트가 끝에서 끝까지 이동할 수있는 거리를 엔드 플레이라고하며 허용 가능한 범위는 서비스 설명서에 지정됩니다.일부 엔진에는 이러한 스러스트 와셔가 메인 베어링의 일부로 형성되고 다른 엔진, 일반적으로 구형 유형은 별도의 와셔를 사용합니다.주요 오일 시일크랭크 샤프트의 양쪽 끝이 크랭크 케이스 너머로 확장되므로 이러한 개구부에서 오일이 빠져 나가는 것을 방지하는 몇 가지 방법을 제공해야합니다. 이것은 두 개의 주요 오일 시일의 역할입니다. 하나는 전면에, 다른 하나는 후면에 있습니다.후방 주 시일은 후방 메인 저널과 플라이휠 사이에 설치된다. 일반적으로 합성 고무 립 씰입니다. 씰은 엔진 블록과 오일 팬 사이의 오목한 부분으로 눌러집니다. 씰에는 가터 스프링이라고하는 스프링에 의해 크랭크 축에 단단히 고정되는 모양의 립이 있습니다.실패한 오일 씰은 우수한 가압 오일 공급이 필요한 주요 저널에 인접 해 있기 때문에 주요 문제입니다. 이는 크랭크 샤프트의 회전과 결합되어 오일 씰이 파손되어 엔진 오일이 급격히 손실됩니다.앞쪽 오일 시일은 그 실패가 덜 치명적인이며보다 쉽게 액세스되지만, 후방 유사하다. 전면 오일 씰은 풀리와 타이밍 기어 뒤에 있습니다.오일 씰 자체는 값싼 부품이지만 액세스하려면 변속기, 클러치, 플라이휠 및 크랭크 샤프트를 제거하는 데 많은 노력이 필요합니다. 따라서 엔진을 분해하고 부품에 접근 할 수있을 때마다 오일 씰을 교체하는 것이 좋습니다.크랭크 샤프트 레이아웃위에 표시된 기본 크랭크 축은 인라인 4 기통 엔진에서 가져온 것입니다. 다른 크랭크 샤프트 디자인은 엔진 레이아웃에 따라 달라집니다. 이것은 엔진 레이아웃에 대한 기사에서 더 자세히 다루는 주제입니다. 그러나 한 가지 주목할 점은 V 형 및 W 엔진에서 두 개의 커넥팅로드가 단일로드 저널을 공유 할 수 있다는 것입니다. 몇 가지 일반적인 크랭크 축 레이아웃이 아래에 나와 있습니다.V6 크랭크 샤프트는 균일 한 발사 간격을 유지하기 위해로드 저널을 분할해야하기 때문에 다소 전문적입니다. 이를 위해서는 분할 핀 또는 분할 저널 디자인으로 알려진로드 저널이 분할되거나 펼쳐 져야 합니다.결함크랭크 샤프트는 매우 견고하며 신뢰할 수있는 구성 요소이며 엔진이 극한 조건에 노출되지 않는 한 크랭크 샤프트 고장은 드뭅니다.낡은 저널 오일 압력이 충분하지 않으면 크랭크 샤프트 저널이 베어링 표면과 접촉하여 점차 간극이 증가하고 오일 압력이 악화됩니다. 극단적으로 생각하면 베어링이 손상되고 심각한 엔진 손상이 발생할 수 있습니다. 저널이 서비스 한도 이하로 마모되거나 더 이상 완벽하게 둥글 지 않은 경우 아래에 설명 된대로 연마해야합니다.피로 크랭크 샤프트에 가해지는 일정한 힘은 일반적으로 저널이 웹에 결합되는 필렛에서 발견되는 피로 골절로 이어질 수 있습니다. 이 필렛의 부드러운 반경은 피로 균열로 이어지는 약점을 방지하는 데 중요합니다. magnafluxing을 사용하여 크랭크 샤프트에 균열이 있는지 검사 할 수 있습니다 .수정 및 업그레이드 크랭크 샤프트 연삭 저널은 시간이 지남에 따라 마모됩니다. 표면이 거칠거나 둥글 지 않거나 테이퍼 질 수 있습니다. 이 경우 크랭크 샤프트 연삭이라는 과정을 통해 표면을 복원 할 수 있습니다. 크랭크 샤프트가 연삭되면 저널의 직경이 줄어들 기 때문에 크기가 크고 두꺼운 베어링을 설치해야합니다. 스트 로커 크랭크 샤프트 더 긴 스트로크에 걸쳐 피스톤을 움직여 실린더 용량을 늘릴 수 있습니다. 엔진의 스트로크는 크랭크 반경에 의해 결정되며 메인 저널에서로드 저널까지의 거리입니다. 크랭크 반경이 더 큰 크랭크 샤프트는 더 긴 스트로크와 더 큰 실린더 용량을 생성합니다.이를 스트로크 러 크랭크 샤프트라고합니다. 스트 로커 크랭크를 설치할 때 더 짧은 커넥팅로드가 필요합니다. 그렇지 않으면 피스톤이 실린더에서 너무 높게 이동하여 용납 할 수 없을 정도로 높은 압축을 일으키거나 실린더 지붕에 충격을 줄 수 있습니다. 자주 개조되는 엔진 용 Stroker 크랭크 샤프트는 커넥팅로드와 피스톤이 더 짧은 키트로 판매됩니다. Mazda MX5 Miata 1.8L 엔진 용 스트로크 키트는 약 $ 5,500의 비용으로 2L 엔진으로 변환 할 수 있습니다. 오프셋 연삭 스트로크 러 크랭크 샤프트 설치에 대한 대안은로드 저널을 오프셋에서 더 작은 크기로 연마하여 저널의 중심을 크랭크 샤프트 중심선에서 멀어지게하는 것입니다. 이것은 위에 설명되어 있습니다.로드 저널의 중심을 움직여 크랭크 반경이 증가하여 스트로크가 더 길어진 것을 알 수 있습니다. 이것은 전문 가공이며 달성 할 수있는 스트로크의 증가는 저널의 두께에 따라 달라집니다. 크랭크 샤프트가 만들어지는 방법 대부분의 생산 엔진은 주철 크랭크 샤프트를 사용합니다. 단조 크랭크 샤프트는 일부 성능 엔진에 사용됩니다. 단조 크랭크 샤프트는 강철 블록을 붉게 뜨거워 질 때까지 가열 한 다음 극도로 높은 압력을 사용하여 모양을 형성하여 만듭니다. 크랭크 샤프트가 단조되거나 주조되면 저널과 베어링 표면이 완벽하게 매끄럽게 가공됩니다. 오일 통로 또는 오일 통로가 뚫립니다. 생산 엔진은 일반적으로 원래의 거친 주조 마감으로 웹을 떠나지 만 성능 엔진은 오일 드래그를 줄이기 위해 크랭크 샤프트의 모든 부분을 가공합니다. 저널은 엔진의 수명 동안 지속되어야하는 크랭크 샤프트가 아닌 교체 가능한 베어링에서 마모가 발생하도록 보장하기 위해 베어링보다 더 단단해야합니다. 제조 공정에는 질화 또는 열처리를 통한 이러한 영역의 경화가 포함됩니다.