Alkuninis velenas yra vidaus degimo variklio pagrindinė dalis, paverčianti stūmoklio tiesioginio judesio virsmą sukamuoju judesiu. Jis yra alkūninio-švaistiklinio mechanizmo (AŠM) pagrindas, kuris tiesiogiai veikia variklio galią ir efektyvumą.
Alkuninio mechanizmo nejudančios dalys
Alkuninio mechanizmo konstrukcijoje svarbią vietą užima nejudančios dalys, užtikrinančios jo stabilumą ir ilgaamžiškumą. Pagrindinės šios grupės dalys yra cilindrų blokas ir cilindrų galvutė.
Cilindrų blokas
Cilindrų blokas, dar vadinamas karteriu, yra variklio pagrindas. Jis priima visas darbo metu atsirandančias apkrovas ir veikia variklio atramas, todėl yra gaminamas kuo standesnis išilgine ir skersine kryptimis. Siekiant padidinti standumą, alkūninio veleno pagrindinių guolių plokštumose esančiose pertvarose daromos papildomos sustiprinimo briaunos. Standumas taip pat didėja, kai karterio dugninė tvirtinama žemiau plokštumos, einančios per pagrindinių kakliukų guolius. Dar didesnis standumas gaunamas, kai karteris gaminamas iš dviejų dalių: viršutinės ir apatinės, kurioje integruoti alkūninio veleno pagrindinių guolių dangteliai.
Kad bloke nesusidarytų lenkimo įtempių dėl dujų slėgio jėgos, cilindrų blokas daromas tokios formos, kad galvutės ir alkūninio veleno pagrindinių guolių dangtelių tvirtinimo varžtai būtų vienoje linijoje. Tam cilindrų bloko šoninės sienelės atraminių guolių plokštumose kartais įgaubiamos į vidų. Susidaręs banguotas paviršius dėl didesnio paviršiaus ploto mažina virpesius ir triukšmo spinduliavimą. Be to, dėl mažesnių aušinimo skysčio ertmių variklis greičiau pašyla. Aušinimo ertmių aukštis turi būti toks, kad stūmokliui esant abiejuose galiniuose taškuose, jo žiedai būtų aušinimo skysčio skalaujamuose cilindro zonose.
Variklio blokai liejami iš pilkojo ketaus, legiruoto chromu, nikeliu, molibdenu arba titanu, arba aliuminio lydinių. Cilindrų bloke yra įstatytos šlapiosios cilindrų įvorės. Viršutinėje įvorės dalyje yra pakabinimo briauna, skirta įvorei variklio bloke įtvirtinti. Viena ar dvi kreipiamosios juostelės centruoja įvorę bloko lizde ir mažina jos šiluminę deformaciją. Apatinė įvorių dalis sandarinama apvaliais guminiais žiedais. Tokia konstrukcija leidžia įvorėms plėstis neprarandant sandarumo. Viršutinė įvorės briauna turi iškilti virš bloko plokštumos apie 0,1 mm. Tada gerai prispaudžiamas galvutės tarpiklis, neleidžiantis dujoms prasiveržti iš cilindro. Sausos įvorės, priešingai nei su aušinimo skysčiu, tiesiogiai nesiliečia.
Cilindrų galvutė
Cilindrų galvutė iš viršaus uždengia cilindrus. Ji yra sudėtingos formos liejinys, nes joje įtaisyti įsiurbimo ir išmetimo kanalai, aušinimo ertmės, purkštuvai ir vožtuvai.
Alkuninio veleno tipai ir išdėstymas
Alkuniniai mechanizmai gali būti skirtingų konstrukcijų, priklausomai nuo variklio tipo ir paskirties.
Alkūninis mechanizmas, kuriame alkūninio veleno sukimosi centras sutampa su cilindro ašine linija, vadinamas centriniu mechanizmu.
Kartais laivų, šilumvežių ir savivarčių varikliai turi dezeksalinį (necentrinį) alkūninį mechanizmą, kai alkūninio veleno sukimosi centas 3-5 mm atstumu nutolęs nuo cilindro ašies. Pritaikius tokią alkūninio mechanizmo schemą, sumažėja stūmoklio normalinė jėga „Fn“, veikianti statmenai į cilindro sienelę. Ji dažniausiai taikoma dyzeliuose.
Didelės galios varikliuose cilindrai dažniausiai išdėstomi dviem eilėmis. Ypač plačiai taikoma vadinamoji „V“ formos cilindrų išdėstymo schema. Kampas tarp cilindrų eilių šiuose varikliuose dažniausiai būna 90 laipsnių, nes tuomet lengviau sprendžiamos alkūninio mechanizmo judančių masių atsvėrimo problemos, paprasčiau sakant - variklis mažiau vibruoja, nereikia didelių balansų ant alkūninio veleno. Varikliai, kuriuose kampas tarp cilindrų yra 180 laipsnių, vadinami opoziciniais. Tokie varikliai dažniausiai naudojami motocikluose, nes juos lengviau aptarnauti.
Cilindrai variklyje gali būti išdėstyti vertikaliai viena eile.
Alkuninio veleno judančios dalys ir jų funkcijos
Alkuninis velenas yra sudėtingas mechanizmas, kurį sudaro daugybė judančių dalių, atliekančių specifines funkcijas.
Alkuninis velenas
Alkuninis velenas yra pagrindinė AŠM dalis, kurią sudaro alkūniniai kakliukai, pagrindiniai kakliukai ir alkūnės. Alkuninio veleno ašinis laisvumas ribojamas plieniniais pusžiedžiais, įmontuotais galinio arba vidurinio pagrindinių guolių šonuose, arba pagrindinių guolių briaunomis.
Stūmuokliai
Stūmoklį sudaro dugnas, sandarinimo dalis ir kreipiamoji dalis. Stūmoklio galvutėje ištekinti grioveliai kompresiniams ir tepaliniams žiedams. Tepalinių žiedų grioveliuose arba po jais išgręžiamos ~ 2 mm skersmens drenažinės skylutės, kuriomis alyvos perteklius vidiniu stūmoklio paviršiumi nuteka į karterį. Į stebules įstatomas stūmoklio pirštas, jungiantis stūmoklį su švaistikliu. Kreipiamosios dalies ilgis turi būti toks, kad stūmoklio lyginamasis slėgis į cilindro sienelę neviršytų leistino dydžio. Kreipiamosios dalies apatinėje dalyje dažnai daromos išpjovos, kad neužkliūtų alkūninio veleno atsvarai ir švaistiklis.
Švaistikliai, žiedai, guoliai, pirštai, tarpinės
Švaistikliai jungia stūmoklius su alkūninio veleno alkūniniais kakliukais. Žiedai (kompresiniai ir tepaliniai) užtikrina sandarumą tarp stūmoklio ir cilindro sienelės. Guoliai (pagrindiniai ir švaistikliniai) mažina trintį tarp besisukančių ir fiksuotų alkūninio mechanizmo dalių. Stūmoklio pirštai jungia stūmoklį su švaistikliu. Tarpinės užtikrina sandarumą tarp cilindrų bloko ir cilindrų galvutės.
Alkuninio mechanizmo galimi gedimai
Nors alkūninis mechanizmas yra patvarus, tačiau dėl eksploatacijos sąlygų, netinkamos priežiūros ar gamyklinių defektų gali atsirasti gedimų. Dažniausi alkūninio mechanizmo gedimai apima:
- Alkuninio veleno susidėvėjimas ar deformacija.
- Stūmoklio žiedų susidėvėjimas, sukeliantis kompresijos sumažėjimą ir alyvos patekimą į degimo kamerą.
- Švaistiklinių ar pagrindinių guolių susidėvėjimas, sukeliantis variklio "kalenimą".
- Stūmoklio piršto susidėvėjimas ar įtrūkimai.
- Cilindrų sienelių ar įvorių pažeidimai.
Reguliari techninė priežiūra, alyvos lygio ir kokybės tikrinimas, bei laiku pastebėti neįprasti garsai gali padėti išvengti rimtų gedimų ir prailginti variklio tarnavimo laiką.