بسیاری از افراد تصور می کنند که وجود قطعه ای به نام یاتاقان در موتور بی اهمیت است ولی بر خلاف نظر این افراد عملکرد یاتاقان ها می تواند تاثیر مستقیمی بر روی کارایی موتور داشته باشد.
در این مقاله با ما همراه باشید تا در مورد این قطعه و مشکلات ناشی از خرابی یاتاقان و همچنین راه حل جلوگیری از بروز این مشکلات را بشناسید.
موتوراحتراق داخلی
فهرست مطالب
موتور احتراق داخلی دستگاهی است که انرژی مخلوط سوخت و هوا را که در یک محفظه احتراق می سوزد به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.
موتور احتراق داخلی رفت و برگشتی، موتوری است که در آن فرآیند سوختن در داخل سیلندر مجهز به پیستونی که توسط فشار گازهای احتراق به حرکت در می‌آید اتفاق می‌افتد. نیروی فشارگاز با استفاده از شاتون به میل لنگ متصل می شود. چنین وسیله مکانیکی به نام مکانیسم میل لنگ، حرکت متناوب خطی پیستون را به چرخش شفت تبدیل می کند.
موتورهای پیستونی رایج ترین نوع موتورهای احتراق داخلی هستند.
شکل زیر طرحی از یک موتوراحتراقی چهار زمانه معمولی را نشان می دهد.
این موتور از چهار سیلندر در مراحل مختلف چرخه موتور (مکش، تراکم، انفجار و تخلیه) تشکیل شده است. هر سیلندر دارای یک سوپاپ ورودی و خروجی است که باز و بسته شدن آنها توسط میل سوپاپ کنترل می شود.
هر پیستون از طریق شاتون به میل لنگ متصل می شود.
چرخه چهار زمانه
ورودی : سوپاپ ورودی باز است. پیستون از بالاترین (TDC) به پایین ترین (BDC) به سمت پایین حرکت می کند و مخلوط سوخت و هوا را به داخل سیلندر می مکد.
تراکم : هر دو سوپاپ بسته هستند. پیستون از BDC به سمت TDC حرکت می کند و مخلوط گازی سوخت و هوا را فشرده می کند. فشرده سازی باعث افزایش فشار و دمای گاز در سیلندر می شود. هنگامی که میل لنگ قبل از TDC به زاویه ای رسید، مخلوط سوخت وهوا مشتعل می شود واحتراق سوخت شروع می شود. احتراق باعث افزایش بیشتر فشار و دمای گاز می شود. در موتورهای بنزینی (بنزینی) احتراق در نتیجه جرقه تولید شده توسط شمع است. به این نوع موتورها، موتورهای جرقه زنی (SI) می گویند . در موتورهای دیزلی، مخلوط سوخت و هوا توسط گرمای گیج های فشرده مشتعل می شود. به این نوع موتورها، موتورهای احتراق فشرده (CI) می گویند .
انفجار : هر دو سوپاپ بسته هستند. پیستون از TDC به BDC تحت فشار زیاد گازهای سوزان داغ حرکت می کند. نیروی گازها از طریق شاتون به میل لنگ منتقل می شود. درست قبل از اینکه پیستون به مرکز پایین برسد، سوپاپ دود باز می شود.
اتخلیه : سوپاپ دود باز است. پیستون به سمت TDC حرکت می کند و گازهای احتراق را مجبور به خارج شدن ازسیلندرمی کند. هنگامی که به TDC رسید، سوپاپ دود بسته می شود و سوپاپ ورودی باز می شود، چرخه به حالت اولیه باز می گردد.
عملکرد یاتاقان ها در موتورهای احتراق داخلی
یاتاقان‌های اصلی میل لنگ، از میل لنگ پشتیبانی می‌کنند که چرخش آن را تحت نیروهای اینرسی تولید شده توسط بخش‌های شفت و نیروهای نوسانی که توسط میله‌های اتصال منتقل می‌شوند، فراهم می‌کند. یاتاقان های اصلی درمیل لنگ نصب می شوند.
یاتاقان‌های اصلی از دو قسمت بالا و پایین تشکیل شده است. قسمت بالایی یاتاقان های اصلی معمولاً دارای یک شیار روغن در سطح داخلی است. یک یاتاقان اصلی دارای سوراخی برای عبور روغن به سوراخ های تغذیه درمیل لنگ است.
یاتاقان‌های شاتون ، حرکت چرخشی میل لنگ را درشاتون فراهم می‌کنند که بارهای چرخشی وارد شده به پیستون را منتقل می‌کند. یاتاقان شاتون در انتهای بزرگ شاتون نصب شده است. هر یاتاقان از دو قسمت (معمولاً قابل تعویض) تشکیل شده است.
گژن پین حرکت نسبی پیستون را نسبت به شاتون فراهم می کنند.
بوش میل سوپاپ ازمیل سوپاپ پشتیبانی می کند و چرخش آن را فراهم می کند.
روغن کاری یاتاقان ها در موتور احتراق داخلی
اهداف روغن کاری یاتاقان موتور به شرح زیر است:
- کاهش قابل توجه ضریب اصطکاک
- استخراج گرمای حاصل از اصطکاک
- حذف ذرات خارجی از سطوح مالشی
اصطکاک هیدرودینامیکی به معنای وجود یک لایه روان کننده پیوسته بین سطوح یاتاقان و میل لنگ است.
تامین مداوم یک روان کننده (روغن) در مقادیرکافی برای کارمعمولی یاتاقان های موتور ضروری است.
روانکاری یاتاقان ها توسط سیستم روانکاری ارائه می شود.
وقتی موتور یاتاقان می زند چه اتفاقی می افتد؟
هنگامی که یاتاقان های میل لنگ از کار می افتند، افزایش گرما، فشار و تماس فلزبا فلزمی تواند باعث تغییرشکل میل لنگ و شاتون شود، که به نوبه خود باعث قفل شدن موتورمی شود. لازم است موتور خود را به طور کامل جدا کرده و دوباره سرهم کنید
کدام یاتاقان در موتور استفاده می شود؟
موتورهای احتراق داخلی به یاتاقان های میل لنگ ، یاتاقان های شاتون، یاتاقان های میل سوپاپ و غیره نیاز دارند.
نیروهای وارد شده بر یاتاقان
موتور از قطعات چرخشی سنگینی تشکیل شده است که نیروهای مختلفی را برقسمت های مختلف میل لنگ اعمال می کند. یکی از قسمت های باربر قابل توجه سیستم میل لنگ، یاتاقان های ثابت است.
یاتاقان ها در یک موتور، تحت نیروهای متعددی قرار می گیرند که عبارتند از:
– فشار گاز ایجاد شده در داخل سیلندر
– نیروهای اینرسی دینامیکی ناشی ازحرکت رفت و برگشتی و چرخشی متفاوت قطعات موتور
– نیروهای گریزازمرکز ناشی از حرکت رفت و برگشتی و چرخشی متفاوت قطعات موتور
– اصطکاک بین میل لنگ و یاتاقان در اثرچرخش موتور
نیروهای روی یاتاقان ثابت
یاتاقان ثابت برای مقابله با نیروهای مختلف و پشتیبانی از چرخش میل لنگ با سرعت بالا طراحی شده است. ازاین رو، مواد مورد استفاده در ساخت یاتاقان ضروری است تا بتواند از میل لنگ پشتیبانی کند و همچنین با بی نظمی های جزئی سطح تنظیم شود.
یاتاقان های موتور به تنهایی نمی تواند کاررا انجام دهند. آنها به یک روغن روان کننده سازگاربرای تحمل بارنیازدارند وامکان چرخش میل لنگ را به آرامی فراهم می کند. روغن روان کننده، یاتاقان را قادر می سازد تا دربرابر ذرات ساینده که اصطکاک بین میل لنگ و یاتاقان را ایجاد می کنند، مقاومت کند.
ویژگی یاتاقان
ماهیت ضد خوردگی داشته باشد تا از خوردگی یاتاقان و قطعات مرتبط مانند میل لنگ و یاتاقان جلوگیری شود.
دربرابراصطکاک مقاوم باشد تا حداقل تلفات انرژی بین یاتاقان و میل لینگ وجود داشته باشد.
ظرفیت باربری عالی داشته باشد زیرا باردینامیکی روی آن اعمال می شود
قابلیت لغزندگی خوبی داشته باشد.
ازلایه روغن پشتیبانی کند که امکان چرخش نرم میل لنگ را فراهم می کند
مواد یاتاقان باید به گونه ای باشد که با روغن روان کننده واکنش نشان ندهد.
یاتاقان باید خاصیت جداسازی مناسب داشته باشد به طوری که ذرات کوچک درسطح یاتاقان بدون آسیب رساندن به میل لنگ جداسازی شود.
یاتاقان باید مقاومت فشاری وکششی عالی داشته باشد.
این باید دارای خاصیت مقاومت در برابر حرارت باشد تا در صورت گرم شدن ازهرگونه آسیبی جلوگیری شود.
عیوب رایج در یاتاقان ها
خوردگی: اگر روغنی که یاتاقان درآن قرار می گیرد اسیدی باشد ممکن است منجربه خوردگی شود. سطح بلبرینگ در اثر خوردگی تغییر رنگ و زبر می شود.
سایش: اگر روغن به درستی فیلترنشود وحاوی ذرات ریزباشد باعث ایجاد خراش های ریز روی سطح یاتاقان شود.
فرسایش: هنگامی که فشارروغن مناسب نباشد، یا حرکت میل لنگ سریع وغیرعادی وجود داشته باشد، باعث از بین رفتن لایه پوششی یاتاقان می شود. این پدیده در موتورهای با سرعت متوسط بیشتر دیده می شود.
خستگی: زمانی که بار موتورروی یاتاقان خیلی زیاد باشد، ممکن است منجر به برداشتن پوشش یاتاقان شود.
پاک کردن: فرآیندی است که لایه روکش به دلیل دمای بالا حذف می شود. هنگامی که یاتاقان جدید است، برای برداشتن لایه اولیه نیاز به پاک کردن است که به ترازمجدد یاتاقان با میل لنگ کمک می کند. با این حال، پاک کردن بیش از حد فلزمی تواند منجربه افزایش فاصله ها شود که برعملکرد یاتاقان تأثیرمی گذارد.
از این رو، افزایش فاصله بین یاتاقان و میل لنگ می تواند به دلیل عوامل ذکر شده در بالا وهمچنین موارد زیر باشد:
-اگر یاتاقان برای مدت طولانی تری بالاتر از دمای کارکرد کار کند
– زمانی که تغییرات قابل توجه و طولانی در دور موتور وجود داشته باشد، مثلاً سرعت بیش ازحد موتور
– ضخامت لایه روغن روانکاری به دلیل تغییردرجریان روغن کاهش یابد
– در صورت تغییردر ویسکوزیته روان کننده
-اگر دمای روغن روانکاری بالا باشد
-وقتی که روغن روان کننده استفاده شده دارای ظرفیت باربری متفاوت با مقدار توصیه شده است.
کلام آخر
یاتاقان ها از دو قسمت ثابت و متحرک تشکیل شده اند و باعث لغزش آسان بین میل لنگ و شاتون می شود. یاتاقان هر موتور با موتورهای دیگر تفاوت دارد زیرا هر موتور بسته به نوع روغن و سوختی که مصرف می کند در دمای متفاوتی کار می کند.
همچنین یاتاقان موجب کاهش آلودگی صوتی در هنگام کار با ژنراتور و جلوگیری از آسیب های احتمالی بر اثر تماس قطعات با هم می شود.
بازدید و سرویس دوره ای سبب می شود تا از بروز مشکلات ناشی از این قطعه به طور چشمگیری جلوگیری گردد و عمر موتور و سایر قطعات افزایش یابد. برای دریافت اطلاعات بیشتر بهتر است تا هر چه سریع‌تر با متخصصین فرهاد فن اندیش فردا تماس بگیرید و مشاوره ای با کارشناسان مجرب ما داشته باشید.
