Alkūninis velenas yra vienas svarbiausių vidaus degimo variklio komponentų, atliekantis esminę funkciją - paversti linijinį stūmoklių judesį sukamuoju judesiu, kuris vėliau perduodamas transmisijai. Jis priima švaistiklių perduodamą stūmoklių jėgą, paverčia ją sukamuoju judesiu ir perduoda per smagratį transmisijai. Konstrukciją lemia cilindrų skaičius, jų išdėstymas ir cilindrų darbo tvarka. Alkūniniai velenai sudaryti iš pagrindinių, skriejiklinių kakliukų, atsvarų bei žastų, kuriuose yra alyvos tiekimo kanalai. Varikliui dirbant dideliu greičiu ir esant didelei apkrovai, pakyla guolio įvorės temperatūra ir atsiranda šiluminis plėtimasis, todėl tarp guolio ir guolio reikia palikti tam tikrą tarpą, kad būtų apsaugotas alkūninis velenas.
Alkūninį veleną veikia dinaminės, žaibiškai greitai kintančios pagal kryptį ir dydį jėgos. Konstrukcijos tipas priklauso nuo cilindrų skaičiaus, jų išdėstymo ir darbo tvarkos. Alkūniniai velenai gali būti liejami, štampuojami arba surenkami. Štampuoti velenai gaminami iš aukštos kokybės chromnikelinio plieno, todėl yra labai tvirti.
Alkūninio veleno paskirtis ir veikimo principas
Pagrindinė alkūninio veleno paskirtis yra paversti stūmoklių, cilindre judančių aukštyn ir žemyn, judesį į sukimosi jėgą. Stūmokliai, judėdami žemyn dėl kuro ir oro mišinio degimo cilindruose, stumia į švaistiklius, kurie savo ruožtu suka alkūninį veleną. Vėliau šis judesys perduodamas į smagratį ir galiausiai į transmisijos sistemą, leidžiančią transporto priemonei judėti. Be to, alkūninis velenas padeda subalansuoti variklį. Prie alkūninio veleno pritvirtinti atsvarai atsveria stūmoklių judesių sukuriamos jėgos, sumažina vibraciją ir užtikrina sklandesnį variklio darbą.
Smagratis skirtas sukaupti kinetinės energijos pertekliui darbo takto pradžioje ir sukti alkūniniam velenui kitų variklio cilindre vykstančių taktų metu. Šiuo tikslu gaminamas didelio inercijos momento smagratis, slopinantis sukamuosius virpesius varikliui dirbant mažais veleno sūkiais.
Alkūninių velenų tipai
Lengvųjų automobilių varikliuose alkūniniai velenai būna įvairių konstrukcijų, pritaikytų skirtingoms variklio konfigūracijoms ir veikimo principams. Pagrindiniai alkūninių velenų tipai apima:
- Plokštieji alkūniniai velenai (flat-plane): Dažniausiai pasitaikantys didelės galios ir našumo automobilių varikliuose. Kakleliai išdėstyti 180 laipsnių kampu, kas leidžia padidinti variklio apsukas ir išgauti geresnį variklio atsaką į akseleratoriaus paspaudimą, tačiau tokios konstrukcijos velenas turi aukštesnį disbalanso koeficientą, kas gali padidinti vibracijas.
- Kryžminiai alkūniniai velenai (cross-plane): Dažniausiai naudojami V8 varikliuose. Kakleliai išdėstyti 90 laipsnių kampu vienas nuo kito. Ši konstrukcija padeda efektyviau subalansuoti variklį, sumažina vibraciją ir užtikrina sklandesnį variklio veikimą, tačiau to kaina yra šiek tiek mažesni variklio sūkiai, palyginti su plokščiaisiais alkūniniais velenais.
- Kaltiniai alkūniniai velenai: Pagaminti iš vientiso plieno gabalo arba kitų labai tvirtų metalų ar jų lydinių, šie velenai yra labai patvarūs ir gali atlaikyti aukštesnes apkrovas bei didesnį stresą. Dėl savo stiprumo ir patikimumo jie dažnai naudojami didelio našumo ir didelės galios varikliuose.
- Lieti alkūniniai velenai: Gaminami pilant išlydytą metalą į formą. Juos pagaminti pigiau, ir jie dažniausiai randami įprastuose lengvuosiuose automobiliuose. Nors ir ne tokie tvirti kaip kaltiniai alkūniniai velenai, jie suprojektuoti taip, jog atliktų savo funkciją eksploatuojant variklį įprastinėmis darbo sąlygomis.
Priežiūra ir profilaktika
Pats alkūninis velenas sukurtas taip, kad būtų labai patvarus ir tvirtas, o tinkamai prižiūrint dažniausiai galintis tarnauti visą variklio eksploatavimo laiką. Tačiau norint užtikrinti jo ilgaamžiškumą ir optimalų veikimą, būtina reguliari priežiūra:
- Alyvos keitimas: Reguliarus alyvos keitimas yra labai svarbus, nes alkūninio veleno tepimas priklauso nuo variklio alyvos. Tinkamas tepimas sumažina trintį ir apkrovą, o tai mažina alkūninio veleno guolių bei kakliukų susidėvėjimą.
- Patikra: Periodinės patikros techninio aptarnavimo metu gali padėti anksti nustatyti galimas alkūninio veleno problemas ir užkirsti kelią gedimams. Mechanikai patikrina, ar nėra laisvumų, įtrūkimų ar kitų potencialių nusidėvėjimo požymių.
Pagrindiniai alkūninio veleno gedimai
Nepaisant ypač tvirtos konstrukcijos, alkūninio veleno gedimų taip pat kartais pasitaiko. Pagrindinės problemos yra šios:
- Alkūninio veleno susidėvėjimas: Nuolatinis veikimas esant didelėms apkrovoms ir nepakankamas tepimas gali įtakoti alkūninio veleno kakliukų susidėvėjimą. Dėl šio susidėvėjimo gali padidėti laisvumas tarp alkūninio veleno ir jo guolių (įdėklų), todėl atsiranda kalimo garsas ir gali suprastėti variklio darbas. Susidėvėjusios alkūninio veleno dalys daugiausia yra pagrindinio kakliuko ir švaistiklio veleno ūsų. Naudojimo metu alkūninis velenas nusidėvės kakliuką, susidarys neapvalus ir kūgis.
- Alkūninio veleno įtrūkimai: Laikui bėgant dėl pasikartojančių streso ciklų alkūninio veleno konstrukcijoje gali atsirasti įtrūkimų. Šie įtrūkimai dažnai atsiranda dėl vadinamojo metalo nuovargio, prasto metalo apdirbimo ar gamybos defektų.
- Guolių (įdėklų) gedimas: Alkūninio veleno guoliai (įdėklai) yra labai svarbūs sklandžiam veikimui. Dėl nepakankamo tepimo, užterštos alyvos arba įdėklų montavimo broko, jie gali prasisukti. Dėl šios priežasties dažnai smarkiai pažeidžiami alkūninio veleno paviršiai, todėl vėliau reikalingas brangus remontas. Sutrikus alkūninio veleno tepimui dėl vienokių ar kitokių priežasčių padidėja trintis tarp veleno kakliukų ir slydimo guolių. Šio sumažėjusio tepimo pasekmės lemia veleno kakliukų ir slydimo guolių susidėvėjimą.
- Disbalanso problemos: Nesubalansuotas arba netinkamai subalansuotas alkūninis velenas gali sukelti pernelyg didelę vibraciją, dėl kurios daug greičiau nei įprasta susidėvi variklio komponentai ir sutrumpėja variklio eksploatavimo laikas. Disbalansas gali atsirasti dėl gamybos defektų, veleno ar jo komponentų susidėvėjimo arba netinkamo veleno sumontavimo remonto metu.
Dėl trinties padidėjus tarpeliui tarp alkūninio veleno kakliuko ir slydimo guolių atsiranda sukantis alkūninio veleno mechanizmui mechaninis garsas “kalimas“.
Alkūninio veleno matavimas ir defektavimas
Automobilio alkūninį veleną galima apžiūrėti naudojant kalibravimo platformą, daugiausia norint pamatyti jo išlinkimo laipsnį, kurį galima išmatuoti posūkio pavarų lentele. Taip pat susidėvėjęs pagrindinis kakliukas ir švaistiklio kakliukas, kurį galima išmatuoti mikrometru.
Apvalumo nuokrypio matavimas atliekamas naudojant išorinį mikrometrą, atliekant kelių taškų matavimą tame pačiame skerspjūvyje, kuriame kakliukas yra labai susidėvėjęs (pirmiausia išmatuojant abiejose kakliuko alyvos angos pusėse, o tada pasukant 90 laipsnių).
Paprastai kalbant, jei kakliuko skersmuo yra mažesnis nei 80 mm, o apvalumo ir cilindriškumo paklaidos viršija 0,025 mm; arba kakliuko skersmuo yra didesnis nei 80 mm, rekomenduojama atlikti matavimus.
Alkūninio veleno kaklelių defektavimas apima matavimus, siekiant nustatyti leistinus nuokrypius:
- Sujungiamo flanšo kraštinė plokštuma turi būti lygiagreti veleno ašiai. Leidžiamas nelygiagretumas esant standžiam flanšo sujungimui - ne daugiau 0,05 mm, kitų tipų sujungimams - ne daugiau 0,3 mm/m.
- Posūkio kampai tarp skriejikų bet kurio skriejiko, parinkto kaip bazė, atžvilgiu turi būti išlaikomi ±30 minutės ribose.
- Ekscentrisitetas, t.y. atstumas tarp skriejiko ir rėminių kaklelių ašių, išlaikomas su tikslumu nuo ±0,1 iki ±0,25 mm.
- Bendravardžių kaklelių diametrai gali turėti skirtumą ne daugiau kaip 2-os klasės suleidimo dydžiui.
- Eliptiškumas, kūgiškumas, bačkos forma ir korsetiškumas rėminiams ir švaistikliniams kakleliams neturi viršyti 0,03 mm lėtaeigiams ir 0,01 mm greitaeigiams varikliams.
- Absoliutinis rėminių kaklelių ašių nesutapimas (ekscentriškumas) velenams su kakleliais diametru mažesniu už 180 mm neturi viršyti 0,2 mm, aukštesnių kaip 180 mm - 0,25 mm. Santykinis ašių nesutapimas kakleliams diametru mažiau 180 mm neturi viršyti 0,1 mm, aukštesniems kaip 180 mm - 0,15 mm.
- Leidžiamas švaistiklinio ir rėminio kaklelių ašių nelygiagretumas ne daugiau 0,2 mm/m.
Alkūninio veleno šlifavimas ir restauravimas
Alkūninio veleno kakliuko šlifavimas atliekamas alkūninio veleno korekcijos pagrindu. Alkūninio veleno šlifavimas turi atitikti ne tik techninius kakliuko matmenų tikslumo ir paviršiaus šiurkštumo reikalavimus, bet ir geometrinių leistinų nuokrypių reikalavimus. Šlifuojant alkūninį veleną būtina užtikrinti pagrindinio kakliuko ir švaistiklio kakliuko ašių koaksialumą bei dviejų velenų lygiagretumą, apriboti švaistiklio radialinę paklaidą.
Koncentrinis šlifavimo būdas išlaiko nepakitusią švaistiklio kakliuko ašies padėtį po šlifavimo, tai reiškia, kad švaistiklio spindulys ir paskirstymo kampas išlieka nepakitę. Šis metodas dažnai naudojamas dyzelinio variklio alkūniniam velenui šlifuoti, siekiant išlaikyti nepakitusį alkūninio veleno spindulį ir dyzelinio variklio suspaudimo laipsnį, tačiau šlifavimo kiekis kiekvieną kartą yra didelis.
Ekscentrinio šlifavimo metodas atlieka pozicionavimo šlifavimą pagal susidėvėjusį švaistiklio kakliuko paviršių. Šiuo metu pasikeičia kakliuko vidurio linijos padėtis ir švaistiklio spindulys. Paprastai švaistiklio spindulys po šlifavimo yra didesnis nei pradinis, todėl padidėja suspaudimo laipsnis ir atsiranda netolygių pokyčių kiekviename cilindre. Tuo pačiu metu viso alkūninio veleno masės centras nėra alkūninio veleno kakliuko vidurinėje linijoje, todėl veikiant alkūniniam velenui atsiranda disbalansas ir papildoma dinaminė apkrova. Todėl šlifuojant švaistiklio kakliuką, švaistiklio spindulio padidėjimas turi būti sumažintas iki minimumo, o to paties švaistiklio kakliuko ašies bendraašiumo paklaida neturi būti didesnė nei 0,10 mm, kad būtų užtikrintas alkūninio veleno balansas.
Priežiūra ir remontas apima kelis etapus, kad būtų atkurta alkūninio veleno funkcija ir išvengta tolesnės žalos:
- Pirmasis žingsnis yra pagrindinės žalos priežasties nustatymas. Tai apima bandymus, siekiant įvertinti sunkumą ir rasti sugedusias dalis.
- Nustačius problemą, kitas žingsnis yra alkūninio veleno šlifavimas specializuota įranga. Šis procesas pašalina susidėvėjimą ar pažeidimus, atkuria alkūninio veleno dydį ir užtikrina sklandų veikimą.
- Norint užtikrinti, kad alkūninio veleno paviršius būtų idealiai lygus, naudojama superfinansavimo mašina. Mašinoje naudojamas karborundo akmuo, kuris greitai juda, kad išlygintų paviršių. Pagal SAE J1086 standartą, alkūninio veleno paviršiaus šiurkštumas turi siekti 15 mikro colių Ra arba geriau.
- Poliravimas yra labai svarbus norint pasiekti tinkamą formą ir paviršiaus apdailą. Šis žingsnis padeda užtikrinti, kad alkūninis velenas atitiktų reikiamą tikslumą ir sklandumą, kad veiktų efektyviai.
- Jei gedimo įvertinimas rodo su karščiu susijusį kietumą, gali prireikti terminio apdorojimo. Alkūninis velenas šildomas, mirkomas ir aušinamas, atkaitinimo procese dažniausiai naudojant keramines antklodes.
- Jei alkūninis velenas yra sulenktas dėl įtampos, gali prireikti ištiesinimo.
Remonto sėkmė priklauso nuo kelių veiksnių: pažeidimo masto (pvz., įtrūkimų ar kakliukų susidėvėjimo) ir specialios įrangos bei profesinės kompetencijos poreikio. Jei randama įtrūkimų, plyšio gylis apie kakliuko skersmenį yra labai svarbus. Jei įtrūkimai yra gilesni nei ketvirtis colio, remontas gali būti neįmanomas. Vizuali apžiūra ir Magnaflux testavimas padeda įvertinti įtrūkimus.
Atkaitinimo terminis apdorojimas
Atkaitinimo terminis apdorojimas yra svarbus procesas, atliekamas siekiant atkurti alkūninio veleno kietumą ir mechanines savybes po tam tikrų pažeidimų. Alkūninis velenas šildomas iki tam tikros temperatūros (iki 630°C), naudojant keramines kaitinimo antklodes. Šis metodas leidžia išvengti alkūninio veleno keitimo ir žymiai sumažinti transporto priemonės prastovos laiką. Palyginti su alkūninio veleno keitimu, atkaitinimas yra daug pigesnis.
Alkūninio veleno patikra magnetinių dalelių metodu
Taisant alkūninį veleną svarbu jį apžiūrėti ir kruopščiai išbandyti, kad būtų galima rasti įtrūkimų ar defektų, galinčių turėti įtakos variklio veikimui. Dažniausias šio patikrinimo būdas yra magnetinių dalelių bandymas (Magnaflux). Prieš pradedant patikrinimą, įsitikinkite, kad alkūninis velenas yra švarus ir sausas. Pašalinkite visą anglį, alyvą ir riebalus, kad atskleistumėte pliką metalą.
Alkūninis velenas turi būti įmagnetintas dviem statmenomis kryptimis. Tai padeda aptikti tiek išilginiai, tiek skersiniai trūkumai. Po bandymo apžiūrėkite po alkūninį veleną UV šviesa, kad rastumėte įtrūkimų ar defektų. Magnetinės dalelės tirpale sukuria matomas linijas virš bet kokių įtrūkimų, kai alkūninis velenas įmagnetinamas. Šios linijos, matomos UV šviesoje, padeda tiksliai nustatyti trūkumus. Rankiniam patikrinimui galite naudoti jungą (elektrinį magnetą). Jungas sukuria stiprų magnetinį lauką, todėl geležies milteliuose atsiranda įtrūkimų.
Kada alkūninis velenas turi būti keičiamas?
Jei alkūniniame velene yra gilių įtrūkimų, didelis susidėvėjimas arba deformacija, kurios negalima pataisyti, greičiausiai jį reikės pakeisti. Tačiau alkūninius velenus galima taisyti kelis kartus, tačiau yra apribojimas, kiek medžiagos galima pašalinti.
tags: #alkuninio #veleno #kaisciavimas