クランクシャフト - ピストンエンジンの基礎
もちろん、誰もがクランクシャフトについて聞いたことがあります。 しかし、おそらく、すべてのドライバーがそれが何であり、何のためにあるのかを明確に理解しているわけではありません。 そして、それがどのように見え、どこにあるのかさえ本当に知らない人もいます. 一方、これはピストン内燃エンジン（ICE）の正常な動作を維持するための最も重要な部分です。
この部品は、かなり重くて高価であり、その交換は非常に面倒な作業です。 したがって、エンジニアは、クランクシャフトがなくてもできる代替の軽量内燃エンジンを作成しようとすることをやめません。 ただし、フロロフエンジンなどの既存のオプションはまだ生々しすぎるため、そのようなユニットの実際の使用について話すのは時期尚早です。
任命
クランクシャフトは、内燃機関のキーアセンブリであるクランク機構 (KShM) の不可欠な部分です。 このメカニズムには、コネクティングロッドとシリンダーピストングループの部品も含まれています。
空気と燃料の混合物がエンジン シリンダー内で燃焼すると、高度に圧縮されたガスが形成され、パワー ストローク段階でピストンが下死点に押し上げられます。
コネクティング ロッドは、一方の端でピストン ピンを使用してピストンに接続され、もう一方の端でクランクシャフトのコネクティング ロッド ジャーナルに接続されます。 首との接続の可能性は、キャップと呼ばれる接続ロッドの取り外し可能な部分によって提供されます。 コネクティングロッドジャーナルはシャフトの縦軸に対してオフセットされているため、コネクティングロッドがそれを押すと、シャフトが回転します。 自転車のペダルの回転を連想させるものになります。 このようにして、ピストンの往復運動がクランクシャフトの回転に変換される。
クランクシャフトの一端 - シャンク - にフライホイールが取り付けられ、それに押し付けられます。 それを介して、トルクはギアボックスの入力シャフトに伝達され、次にトランスミッションを介して車輪に伝達されます。 さらに、巨大なフライホイールは、その慣性により、ピストンの動作ストローク間の間隔でクランクシャフトの均一な回転を保証します。
シャフトのもう一方の端 (つま先と呼ばれます) にはギアが配置されており、それを介して回転がカムシャフトに伝達され、ガス分配機構の動作を制御します。 多くの場合、同じドライブでウォーターポンプも始動します。 通常、パワーステアリングポンプ（）、発電機、エアコンなどの補助ユニットを駆動するためのプーリーがあります。
デザイン
特定のクランクシャフトには、それぞれ独自の設計上の特徴があります。 それでも、すべてに共通する要素は区別できます。
シャフトの主な縦軸上にあるセクションは、メイン ジャーナル (10) と呼ばれます。 エンジンのクランクケースに取り付けると、クランクシャフトがそれらの上に置かれます。 取付けにはすべり軸受（ライナ）を使用しています。
コネクティング ロッド ジャーナル (6) は、主軸に対して平行ですが、オフセットされています。 メイン ジャーナルの回転は厳密に主軸に沿って行われますが、クランク ジャーナルは円を描くように動きます。 これらは同じ膝です。パーツの名前が付けられたおかげです。 それらはコネクティングロッドを接続するのに役立ち、それらを介してピストンの往復運動を受け取ります。 ここでもすべり軸受が使用されています。 コネクティング ロッド ジャーナルの数は、エンジンのシリンダーの数と同じです。 V 字型モーターでは、XNUMX つのコネクティング ロッドが XNUMX つのメイン ジャーナルに載っていることがよくあります。
クランクピンの回転によって発生する遠心力を相殺するために、常にではありませんが、ほとんどの場合、クランクピンにはカウンターウェイト (4 と 9) があります。 それらは首の両側または片方だけに配置できます。 カウンターウェイトの存在により、エンジンの誤動作を引き起こす可能性のあるシャフトの変形が回避されます。 クランクシャフトの曲がりが詰まりにつながる場合もよくあります。
いわゆるチーク (5) は、メイン ジャーナルとコネクティング ロッド ジャーナルを接続します。 それらは追加のカウンターウェイトとしても機能します。 チークの高さが高いほど、コネクティング ロッド ジャーナルが主軸から離れているため、トルクは高くなりますが、エンジンが発生できる最高速度は低くなります。
フライホイールが取り付けられているクランクシャフトシャンクには、フランジ (7) があります。
反対側の端には、カムシャフト ドライブ ギア (タイミング ベルト) 用のシート (2) があります。
場合によっては、クランクシャフトの一端に、補助ユニットを駆動するための既製のギアがあります。
クランクシャフトは、カバーで上から固定されたメインベアリングを使用して、エンジンクランクケースの座面に取り付けられています。 メイン ジャーナル近くのスラストリングは、シャフトがその軸に沿って動くことを許可しません。 クランクケースのシャフトのつま先とシャンクの側面からオイルシールがあります。
メインジャーナルとコネクティングロッドジャーナルに潤滑剤を供給するために、特別な油穴があります。 これらのチャネルを通じて、いわゆるライナー（スライドベアリング）が潤滑され、ネックに配置されます。
製造業
クランクシャフトの製造には、マグネシウムを添加した高強度の鋼種と特殊なタイプの鋳鉄が使用されます。 スチールシャフトは、通常、スタンピング (鍛造) とその後の熱処理および機械的処理によって製造されます。 潤滑剤の供給を確保するために、特別なオイルチャンネルが掘削されています。 生産の最終段階で、回転中に発生する遠心力モーメントを補正するために、部品の動的バランスがとられます。 シャフトはバランスが取れているため、回転中の振動やビートが排除されます。
鋳鉄製品は高精度の鋳造で作られています。 鋳鉄シャフトは安価で、この製造方法により、穴や内部キャビティを簡単に作成できます。
場合によっては、クランクシャフトが折りたたみ可能な設計で、いくつかの部品で構成されている場合がありますが、そのような部品は、オートバイを除いて、自動車業界では実際には使用されていません。
クランクシャフトでどのような問題が発生する可能性がありますか
クランクシャフトは、自動車の中で最も負荷がかかる部品の XNUMX つです。 負荷は、主に機械的および熱的な性質のものです。 さらに、排気ガスなどの攻撃的な物質は悪影響を及ぼします。 したがって、クランクシャフトを構成する金属の強度が高いにもかかわらず、クランクシャフトは自然に摩耗します。
摩耗の増加は、エンジンの高回転数の乱用、不適切な潤滑剤の使用、および一般的に技術的な操作規則の無視によって促進されます。
ライナー (特にメイン ベアリング)、コネクティング ロッド、メイン ジャーナルが摩耗します。 軸からずれてシャフトを曲げることができます。 ここでの公差は非常に小さいため、わずかな変形でも、クランクシャフトの詰まりまで、パワーユニットの通常の動作が妨げられる可能性があります。
ライナーに関連する問題 (ネックへの「固着」とネックの擦り傷) は、すべてのクランクシャフトの故障の大部分を占めています。 ほとんどの場合、油の不足が原因で発生します。 まず、そのような場合は、潤滑システム（オイルポンプ、フィルター）を確認し、オイルを交換する必要があります。
クランクシャフトの振動は通常、バランスの悪さが原因です。 別の考えられる原因は、シリンダー内の混合気の不均一な燃焼である可能性があります。
場合によってはクラックが発生することがあり、シャフトの破壊に至ることは避けられません。 これは、非常にまれな工場の欠陥、および金属の蓄積された応力または不均衡によって引き起こされる可能性があります。 クラックの原因は、相手部品の衝撃である可能性が高いです。 ひびの入ったシャフトは修理できません。
クランクシャフトを交換または修理する前に、これらすべてを考慮する必要があります。 問題の原因を見つけて排除しないと、近い将来、すべてを繰り返す必要があります。
選定・交換・修理
クランクシャフトを入手するには、モーターを分解する必要があります。 次に、フライホイールとスラストリングだけでなく、メインベアリングキャップとコネクティングロッドも取り外します。 その後、クランクシャフトを取り外し、トラブルシューティングを行います。 部品が以前に修理されていて、すべての修理寸法がすでに選択されている場合は、交換する必要があります。 摩耗の程度が許せば、油穴に特に注意してシャフトを洗浄し、修理に進みます。
ネック表面の摩耗や裂傷は、適切な修理サイズに研磨することで除去されます。 このプロセスは、一見すると簡単に思えるほど簡単ではなく、特別な設備とマスターの適切な資格が必要です。
このような処理の後、部品は必須の再動的バランスの対象となりますが、クランクシャフトの修理は多くの場合、研磨のみに限定されます。 その結果、そのような修理後の不均衡なシャフトは振動する可能性があり、シートが壊れている間、シールが緩んでいます。 他の問題が発生する可能性があり、最終的には過度の燃料消費、電力の低下、および特定のモードでのユニットの不安定な動作につながります。
曲がったシャフトをまっすぐにすることは珍しくありませんが、専門家はこの作業を行うことに消極的です。 矯正とバランス調整は、非常に面倒で費用のかかるプロセスです。 さらに、クランクシャフトを編集すると、骨折のリスクが伴います。 したがって、ほとんどの場合、変形したクランクシャフトは新しいものと交換する方が簡単で安価です。
交換するときは、まったく同じ部品または許容可能なアナログを取り付ける必要があります。そうしないと、新しい問題を回避できません。
中古のクランクシャフトを安く購入することは、最終的にどうなるか誰にもわからない、豚のようなものです。 せいぜい、多少の摩耗、最悪の場合、目に見えない程度の欠陥があります。
信頼できる販売者から新しいものを購入することで、その品質を確信できます。中国のオンライン ストアでは、車のその他のさまざまなコンポーネントを手頃な価格で提供できます。
新しいクランクシャフトを取り付けるときは、コンロッドとメインベアリング、およびオイルシールを必ず交換することも忘れないでください。
クランクシャフトを交換した後、エンジンは XNUMX ～ XNUMX km の間穏やかなモードで、速度を急激に変化させずに運転する必要があります。
