Plejlstang: Hvad er dens funktion?
Plejlstang er en mekanisk del, der forbinder stemplet med krumtapakslen og sikrer kraftoverførslen mellem stemplerne og krumtapakslen. Den ene del af plejlstangen er fastgjort til stemplet, mens den anden er fastgjort til krumtapakslen.
Denne artikel vil belyse plejlstangens funktion og mulige fejl. Derudover vil vi kort diskutere dens konstruktion og nævne de mest almindelige problemer med plejlstænger og deres løsninger.
Indholdsfortegnelse
Forbindelsesstangens funktioner
Plejlstangen er en væsentlig komponent i enhver motor. Dens primære funktion er at forbinde stemplet med krumtapakslen og overføre stemplets bevægelse til krumtapakslen, som i sidste ende driver motoren og genererer strøm.
Krumtapaksel: Hvad er det til, og hvilke kræfter skal det modstå?
Ud over at overføre bevægelse, understøtter plejlstangen stemplets vægt og andre belastninger. Dette er en kritisk funktion, da plejlstangen skal være stærk nok til at modstå trykket fra forbrændingsgasserne i cylinderen, hvilket kan være betydeligt.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
En anden kritisk funktion af plejlstangen er at tillade stemplet at bevæge sig frit inden i cylinderen. Plejlstangen skal bevæge sig jævnt og uden forhindringer, da enhver modstand eller interferens kan forårsage, at motoren ikke fungerer eller endda svigter.
Forbindelsesstænger er en af de mest belastede dele af motoren og skal absorbere de kræfter, der genereres af stemplerne, når de bevæger sig op og ned. Disse kræfter omfatter trykket fra forbrændingsgasserne og stemplets slag, der rammer cylinderhovedet.
Forbindelsesstang skal kunne modstå følgende:
Høje temperaturer
Højt tryk
Inertikræfter af egen vægt
Stemplernes inertikræfter
Plejlstangen skal modstå disse kræfter uden at gå i stykker eller deformeres. Derfor er de normalt lavet af smedet stål eller meget stærke og samtidig lette legeringer. Materialerne, som plejlstængerne er lavet af, er dog forskellige afhængigt af motortypen.
Plejlstangsmateriale
Plejlstængerne skal udvise høj arbejdsmodstand, da de i løbet af forbrændingsmotorens levetid udfører flere tiere til hundreder af millioner af slag. Levetiden på de plejlstænger, der bruges i motorsport, er dog ikke en prioritet.
Forskellige materialer har unikke egenskaber, der gør dem velegnede til forskellige anvendelser. Tre almindelige materialer til plejlstænger er stål, aluminium og titanium.
Stål er et populært materiale til plejlstænger på grund af dets styrke og holdbarhed. Den kan modstå høje belastninger og kræfter under motordrift og er almindeligt anvendt i højtydende og tunge motorer.
Aluminium er et letvægtsmateriale med god varmeledningsevne. Det kan aflede varmen hurtigt og reducere risikoen for motorskader på grund af overophedning. Aluminium plejlstænger bruges ofte i højomdrejningsmotorer, hvor vægtreduktion er en prioritet.
Titanium er et solidt og let materiale, hvilket gør det til et ideelt valg til højtydende og racerløb. Titanium er dog også dyrt, hvilket gør det mindre almindeligt i masseproducerede motorer.
Plejlstænger, der bruges i motorsport, er lavet af aluminium eller titanlegering. Fordelen ved plejlstænger lavet af aluminiumslegering er deres lavere vægt, takket være hvilken inertikræfterne reduceres, og dermed er det muligt at opnå højere motorhastigheder.
Ulempen er den korte levetid for sådanne plejlstænger. Titaniumlegeringer er solide og lette, men dette materiale er dyrt og følsomt over for overfladeskader.
Dele af plejlstang
Billedet nedenfor viser konstruktionen af plejlstangen, men inkluderer også et stempel. Stemplet er dog ikke en del af plejlstangen, så tænk på konstruktionen af plejlstangen uden stemplet.
1. Stangs krop
Hoveddelen af plejlstangen er stangkroppen, typisk konstrueret af robust og holdbart stål. Den har en cylindrisk form med afrundede ender og er specielt designet til at modstå de belastninger og kræfter, der opleves under motordrift.
2. To ender - Den store og lille ende
Plejlstangen har to ender: stor og lille. Den store ende er den større og afrundede ende, der fastgøres til krumtapakslen, mens den lille ende er den mindre og afrundede ende, der fastgøres til stemplet. Stangkroppen forbinder de store og små ender og er designet til at dreje og rotere i forhold til hinanden.
3. Håndledsstift
Håndledsstiften er en lille cylindrisk komponent, der fastgøres til stemplet og strækker sig ind i den lille ende af plejlstangen. Håndledsstiften tillader plejlstangen at dreje og rotere i forhold til stemplet, når krumtapakslen roterer.
4. Krumtap
Krumtappen er en cylindrisk komponent, der fastgøres til krumtapakslen og strækker sig ind i den store ende af plejlstangen. Krumtapstiften tillader plejlstangen at dreje og rotere i forhold til krumtapakslen, når stemplet bevæger sig op og ned i cylinderen.
5. Lejeindsatser
Forbindelsesstænger har typisk lejer i både den store og lille ende for at muliggøre jævn drejning og rotation. Disse lejer kan være fremstillet af bronze eller syntetiske polymerer med lav friktion.
6. Bolte og møtrikker
Plejlstænger holdes ofte sammen med bolte og møtrikker, som gør dem nemme at skille ad og samle igen til vedligeholdelse eller reparation. Disse bolte og møtrikker kan være lavet af forskellige materialer, såsom stål eller en legering.
Typer af plejlstang
Almindelige plejlstænger
Gaffel og klinge plejlstænger
Smedede plejlstænger
Master og slave plejlstænger
Støbte plejlstænger
Billet plejlstænger
Eldrevne metalstange
1. Almindelig type plejlstænger
Plain-type plejlstænger er almindeligt anvendt i inline og modsat motorer. De har et enkelt design med en stor ende fastgjort til krumtappen og udstyret med en lejekappe.
Lejehætten monteres ved hjælp af en bolt eller tap for enden af plejlstangen. Udskiftning af plejlstangen i samme cylinder og relative position er afgørende for at opretholde korrekt pasform og balance.
2. Forbindelsesstænger til gaffel og blade
V-twin motorcykel og V12 flymotorer bruger almindeligvis gaffel og blade plejlstænger. Hvert par motorcylindre har en gaffelstang opdelt i to dele i den store ende, og en klingestang er tilspidset for at passe til dette mellemrum i gaflen.
Dette design eliminerer det gyngende par, der opstår, når cylinderparrene er afbalanceret sammen med krumtapakslen. I arrangementet med big-end lejer har gaffelstangen en enkelt bred lejet bøsning, der strækker sig over hele stangbredden, inklusive det centrale mellemrum.
Klingestangen løber uden for denne ærme, ikke på krumtappen. Dette får de to stænger til at bevæge sig frem og tilbage, hvilket reducerer kraften på lejet og overfladehastigheden. Alligevel går lejehastigheden frem og tilbage i stedet for kontinuerligt at rotere, hvilket kan være et væsentligt problem for smøring.
3. Smedede plejlstænger
Nogle plejlstænger fremstilles ved smedning, hvor et korn af materialet tvinges til den ønskede form. Materialet kan være en stållegering eller aluminium, afhængigt af de nødvendige egenskaber.
Krom og nikkellegeret stål er almindeligt anvendt, hvilket øger plejlstangens styrke. Slutproduktet er ikke designet til at være skørt, hvilket gør det til en holdbar motoroption.
4. Master og Slave plejlstænger
Radialmotorer bruger typisk master-and-slave plejlstænger. I dette system består det ene stempel af en masterstang med direkte fastgørelse til krumtapakslen, mens andre stempler forbinder deres plejlstænger med ringene, der omgiver masterstangens kant.
Ulempen ved master-slave stænger er dog, at slavestemplets slaglængde er lidt større end masterstemplet, hvilket øger vibrationen i V-type motoren.
5. Støbte plejlstænger
Producenter foretrækker støbte stænger, fordi de kan håndtere belastningen af en lagermotor. De kræver lave produktionsomkostninger og kan ikke bruges i applikationer med høje hestekræfter. Støbte stænger har en mærkbar søm i midten, der adskiller dem fra den smedede type.
6. Billet plejlstænger
Billet plejlstænger er designet af stål eller aluminium. Sammenlignet med andre plejlstænger er de lettere, stærkere og har længere levetid. De er almindeligt anvendt i højhastighedskøretøjer og er nogle gange designet til at reducere spændingsstigninger og lette ind i billetmaterialets naturlige korn.
7. Eldrevne Metal Conrods
Forbindelsesstænger lavet af kraftmetal er et passende valg for producenter. En metalpulverblanding presses ind i formen og opvarmes til høj temperatur for at skabe en fast form.
Produktet kan kræve let bearbejdning, men det kommer ud af en færdig produktform. Pulvermetalstang er billigere end stål og er stærkere end støbte stænger.
Fejl ved plejlstænger
En af de mest almindelige fejl ved en plejlstang er træthed. Dette sker på grund af den kontinuerlige kompression og strækning af stangen under motorens drift, hvilket til sidst forårsager slid, indtil stangen knækker. Mangel på motorolie og snavs i motoren kan også forværre dette problem.
Motorolieklassificering forklaret
Hydrolock er en anden mulig fejl og opstår, når vand kommer ind i stempelkammeret og forårsager deformation af plejlstangen. Dette kan ske, når køretøjer passerer gennem oversvømmede veje. Hvis der kommer for meget vand ind i cylinderen, kan gnisten få stangen til at vippe eller knække, hvilket resulterer i betydelig skade.
Overdrejning er en anden type fejl og opstår, når omdrejningstælleren viser en rød farve, hvilket indikerer, at plejlstangens position er i fare - de kræfter, som stangen skal modstå, øges dramatisk ved højere omdrejninger, hvilket kan føre til fejl.
Endelig kan pinfejl også forårsage katastrofalt motorfejl. Når stempelstiften er beskadiget, bevæger plejlstangen sig ind i motorblokken. Dette kan forårsage kraftigt effekttab, og motoren kan stoppe med det samme. Motoren kan nogle gange overleve, men et totalt sammenbrud er også muligt.