इंजन क्रैंक तंत्र कैसे काम करता है
सामग्री
इंजन का क्रैंक तंत्र पिस्टन की प्रत्यावर्ती गति (ईंधन मिश्रण के दहन की ऊर्जा के कारण) को क्रैंकशाफ्ट के घूर्णन में परिवर्तित करता है और इसके विपरीत। यह एक तकनीकी रूप से जटिल तंत्र है जो आंतरिक दहन इंजन का आधार बनता है। लेख में हम केएसएचएम के संचालन के उपकरण और विशेषताओं पर विस्तार से विचार करेंगे।
सृजन का इतिहास
क्रैंक के उपयोग का पहला प्रमाण तीसरी शताब्दी ईस्वी में रोमन साम्राज्य और छठी शताब्दी ईस्वी में बीजान्टियम में पाया गया था। इसका एक आदर्श उदाहरण हिरापोलिस का आराघर है, जो क्रैंकशाफ्ट का उपयोग करता है। रोमन शहर ऑगस्टा राउरिका में एक धातु क्रैंक पाया गया जो अब स्विट्जरलैंड है। किसी भी मामले में, एक निश्चित जेम्स पैकार्ड ने 3 में आविष्कार का पेटेंट कराया था, हालांकि उनके आविष्कार के प्रमाण प्राचीन काल में पाए गए थे।
केएसएचएम के घटक
केएसएचएम के घटकों को पारंपरिक रूप से चल और स्थिर भागों में विभाजित किया गया है। गतिशील भागों में शामिल हैं:
- पिस्टन और पिस्टन के छल्ले;
- जोड़ने वाले डण्डे;
- पिस्टन पिन;
- क्रैंकशाफ्ट;
- चक्का.
केएसएचएम के निश्चित हिस्से आधार, फास्टनरों और गाइड के रूप में काम करते हैं। इसमे शामिल है:
- सिलेंडर ब्लॉक;
- सिलेंडर हैड;
- क्रैंककेस;
- तेल की कढ़ाई;
- फास्टनरों और बीयरिंग।
केएसएचएम के निश्चित हिस्से
क्रैंककेस और तेल पैन
क्रैंककेस इंजन का निचला हिस्सा है जिसमें क्रैंकशाफ्ट के बीयरिंग और तेल मार्ग होते हैं। क्रैंककेस में, कनेक्टिंग रॉड्स चलती हैं और क्रैंकशाफ्ट घूमता है। एक तेल पैन इंजन तेल का भंडार है।
ऑपरेशन के दौरान क्रैंककेस का आधार निरंतर थर्मल और बिजली भार के अधीन होता है। इसलिए, यह हिस्सा मजबूती और कठोरता के लिए विशेष आवश्यकताओं के अधीन है। इसके निर्माण के लिए एल्यूमीनियम या कच्चा लोहा मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है।
क्रैंककेस सिलेंडर ब्लॉक से जुड़ा हुआ है। वे मिलकर इंजन का ढांचा बनाते हैं, जो उसके शरीर का मुख्य भाग है। सिलेंडर स्वयं ब्लॉक में हैं। इंजन ब्लॉक का हेड शीर्ष पर स्थापित है। सिलिंडरों के चारों ओर तरल को ठंडा करने के लिए गुहाएँ होती हैं।
सिलेंडरों का स्थान और संख्या
वर्तमान में निम्नलिखित प्रकार सबसे आम हैं:
- इनलाइन चार या छह सिलेंडर स्थिति;
- छह-सिलेंडर 90° वी-स्थिति;
- छोटे कोण पर वीआर-आकार की स्थिति;
- विपरीत स्थिति (पिस्टन विभिन्न दिशाओं से एक दूसरे की ओर बढ़ते हैं);
- 12 सिलेंडरों के साथ डब्ल्यू-स्थिति।
एक सरल इन-लाइन व्यवस्था में, सिलेंडर और पिस्टन को क्रैंकशाफ्ट के लंबवत एक पंक्ति में व्यवस्थित किया जाता है। यह योजना सबसे सरल एवं विश्वसनीय है।
सिलेंडर हैड
सिर को स्टड या बोल्ट के साथ ब्लॉक से जोड़ा जाता है। यह ऊपर से पिस्टन के साथ सिलेंडर को कवर करता है, एक सीलबंद गुहा बनाता है - दहन कक्ष। ब्लॉक और हेड के बीच एक गैस्केट होता है। सिलेंडर हेड में वाल्व ट्रेन और स्पार्क प्लग भी होते हैं।
सिलेंडर
पिस्टन सीधे इंजन सिलेंडर में चलते हैं। उनका आकार पिस्टन स्ट्रोक और उसकी लंबाई पर निर्भर करता है। सिलेंडर अलग-अलग दबाव और उच्च तापमान पर काम करते हैं। ऑपरेशन के दौरान, दीवारें लगातार घर्षण और 2500 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के अधीन होती हैं। सिलेंडर की सामग्री और प्रसंस्करण पर भी विशेष आवश्यकताएं लगाई जाती हैं। वे कच्चा लोहा, स्टील या एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने होते हैं। भागों की सतह न केवल टिकाऊ होनी चाहिए, बल्कि प्रक्रिया में भी आसान होनी चाहिए।
बाहरी कामकाजी सतह को दर्पण कहा जाता है। सीमित स्नेहन स्थितियों में घर्षण को कम करने के लिए इसे क्रोम प्लेटेड और मिरर फ़िनिश में पॉलिश किया गया है। सिलेंडरों को ब्लॉक के साथ एक साथ डाला जाता है या हटाने योग्य आस्तीन के रूप में बनाया जाता है।
केएसएचएम के चल भाग
पिस्टन
सिलेंडर में पिस्टन की गति वायु-ईंधन मिश्रण के दहन के कारण होती है। दबाव बनाया जाता है जो पिस्टन क्राउन पर कार्य करता है। विभिन्न प्रकार के इंजनों में इसका आकार भिन्न हो सकता है। गैसोलीन इंजनों में, तल शुरू में सपाट था, फिर उन्होंने वाल्वों के लिए खांचे के साथ अवतल संरचनाओं का उपयोग करना शुरू कर दिया। डीजल इंजनों में, दहन कक्ष में हवा पूर्व-संपीड़ित होती है, ईंधन नहीं। इसलिए, पिस्टन क्राउन में भी अवतल आकार होता है, जो दहन कक्ष का हिस्सा होता है।
वायु-ईंधन मिश्रण के दहन के लिए सही लौ बनाने के लिए तली का आकार बहुत महत्वपूर्ण है।
पिस्टन के शेष भाग को स्कर्ट कहा जाता है। यह एक तरह का गाइड है जो सिलेंडर के अंदर चलता है। पिस्टन या स्कर्ट का निचला भाग इस प्रकार बनाया जाता है कि वह चलते समय कनेक्टिंग रॉड के संपर्क में न आये।
पिस्टन की पार्श्व सतह पर पिस्टन के छल्ले के लिए खांचे या खांचे होते हैं। शीर्ष पर दो या तीन संपीड़न रिंग हैं। वे संपीड़न पैदा करने के लिए आवश्यक हैं, अर्थात, वे सिलेंडर और पिस्टन की दीवारों के बीच गैस के प्रवेश को रोकते हैं। छल्लों को दर्पण के विरुद्ध दबाया जाता है, जिससे अंतर कम हो जाता है। नीचे तेल खुरचनी रिंग के लिए एक नाली है। इसे सिलेंडर की दीवारों से अतिरिक्त तेल निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया है ताकि यह दहन कक्ष में प्रवेश न कर सके।
पिस्टन के छल्ले, विशेष रूप से संपीड़न के छल्ले, निरंतर भार और उच्च तापमान के तहत काम करते हैं। उनके उत्पादन के लिए, उच्च शक्ति वाली सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि झरझरा क्रोमियम के साथ लेपित मिश्र धातु कच्चा लोहा।
पिस्टन पिन और कनेक्टिंग रॉड
कनेक्टिंग रॉड पिस्टन पिन के साथ पिस्टन से जुड़ी होती है। यह एक ठोस या खोखला बेलनाकार भाग होता है। पिन को पिस्टन के छेद में और कनेक्टिंग रॉड के ऊपरी सिर में स्थापित किया जाता है।
अनुलग्नक दो प्रकार के होते हैं:
- निश्चित फिट;
- फ्लोटिंग लैंडिंग के साथ.
सबसे लोकप्रिय तथाकथित "फ्लोटिंग फिंगर" है। इसे जोड़ने के लिए लॉकिंग रिंग का उपयोग किया जाता है। फिक्स्ड को इंटरफेरेंस फिट के साथ स्थापित किया गया है। आमतौर पर हीट फिट का उपयोग किया जाता है।
कनेक्टिंग रॉड, बदले में, क्रैंकशाफ्ट को पिस्टन से जोड़ती है और घूर्णी गति पैदा करती है। इस मामले में, कनेक्टिंग रॉड की पारस्परिक गति संख्या आठ का वर्णन करती है। इसमें कई तत्व शामिल हैं:
- छड़ी या आधार;
- पिस्टन सिर (ऊपरी);
- क्रैंक हेड (निचला)।
घर्षण को कम करने और संभोग भागों को चिकनाई देने के लिए पिस्टन हेड में एक कांस्य झाड़ी को दबाया जाता है। तंत्र की असेंबली सुनिश्चित करने के लिए क्रैंक हेड ढहने योग्य है। हिस्से एक-दूसरे से पूरी तरह मेल खाते हैं और बोल्ट और लॉकनट के साथ तय किए गए हैं। घर्षण को कम करने के लिए कनेक्टिंग रॉड बेयरिंग लगाए जाते हैं। वे ताले के साथ दो स्टील लाइनर के रूप में बने होते हैं। तेल की आपूर्ति तेल खांचे के माध्यम से की जाती है। बीयरिंगों को सटीक रूप से जोड़ के आकार के अनुरूप बनाया गया है।
आम धारणा के विपरीत, लाइनर्स को ताले के कारण नहीं, बल्कि उनकी बाहरी सतह और कनेक्टिंग रॉड हेड के बीच घर्षण बल के कारण मुड़ने से रोका जाता है। इस प्रकार, असेंबली के दौरान स्लीव बेयरिंग के बाहरी हिस्से को चिकनाई नहीं दी जा सकती है।
क्रैंकशाफ्ट
क्रैंकशाफ्ट डिजाइन और उत्पादन दोनों की दृष्टि से एक जटिल हिस्सा है। यह टॉर्क, दबाव और अन्य भार लेता है और इसलिए उच्च शक्ति वाले स्टील या कच्चे लोहे से बना होता है। क्रैंकशाफ्ट पिस्टन से ट्रांसमिशन और अन्य वाहन घटकों (जैसे ड्राइव पुली) तक रोटेशन प्रसारित करता है।
क्रैंकशाफ्ट में कई मुख्य घटक होते हैं:
- स्वदेशी गर्दन;
- कनेक्टिंग रॉड गर्दन;
- प्रतिभार;
- गाल;
- टांग;
- चक्का निकला हुआ किनारा।
क्रैंकशाफ्ट का डिज़ाइन काफी हद तक इंजन में सिलेंडरों की संख्या पर निर्भर करता है। एक साधारण चार-सिलेंडर इन-लाइन इंजन में, क्रैंकशाफ्ट पर चार कनेक्टिंग रॉड जर्नल होते हैं, जिन पर पिस्टन के साथ कनेक्टिंग रॉड लगे होते हैं। पांच मुख्य जर्नल शाफ्ट के केंद्रीय अक्ष के साथ स्थित हैं। वे सादे बियरिंग्स (लाइनर्स) पर सिलेंडर ब्लॉक या क्रैंककेस के बियरिंग्स में स्थापित होते हैं। मुख्य जर्नल ऊपर से बोल्ट वाले कवर से बंद हैं। कनेक्शन यू-आकार बनाता है।
बियरिंग जर्नल को माउंट करने के लिए विशेष रूप से मशीनीकृत आधार कहा जाता है बिस्तर.
मुख्य और कनेक्टिंग रॉड गर्दन तथाकथित गालों से जुड़ी होती हैं। काउंटरवेट अत्यधिक कंपन को कम करते हैं और क्रैंकशाफ्ट की सुचारू गति सुनिश्चित करते हैं।
क्रैंकशाफ्ट जर्नल को उच्च शक्ति और सटीक फिट के लिए गर्मी से उपचारित और पॉलिश किया जाता है। क्रैंकशाफ्ट भी बहुत सटीक रूप से संतुलित है और उस पर कार्य करने वाली सभी शक्तियों को समान रूप से वितरित करने के लिए केंद्रित है। जड़ गर्दन के मध्य क्षेत्र में, समर्थन के किनारों पर, लगातार आधे छल्ले स्थापित किए जाते हैं। वे अक्षीय आंदोलनों की भरपाई के लिए आवश्यक हैं।
टाइमिंग गियर और इंजन एक्सेसरी ड्राइव पुली क्रैंकशाफ्ट शैंक से जुड़े होते हैं।
चक्का
शाफ्ट के पीछे एक फ्लैंज होता है जिससे फ्लाईव्हील जुड़ा होता है। यह एक कच्चा लोहा भाग है, जो एक विशाल डिस्क है। अपने द्रव्यमान के कारण, फ्लाईव्हील क्रैंकशाफ्ट के संचालन के लिए आवश्यक जड़ता पैदा करता है, और ट्रांसमिशन को टॉर्क का एक समान संचरण भी प्रदान करता है। फ्लाईव्हील के रिम पर स्टार्टर से जुड़ने के लिए एक गियर रिंग (क्राउन) होती है। यह फ्लाईव्हील क्रैंकशाफ्ट को घुमाता है और इंजन चालू होने पर पिस्टन को चलाता है।
क्रैंकशाफ्ट का क्रैंक तंत्र, डिज़ाइन और आकार कई वर्षों से अपरिवर्तित रहा है। एक नियम के रूप में, वजन, जड़ता और घर्षण को कम करने के लिए केवल मामूली संरचनात्मक परिवर्तन किए जाते हैं।
