Die Kurbelwelle, die manchmal zufällig zur Kurbel abgekürzt ist, ist der Teil eines Motors, der sich revanchierende geradlinige Kolbenbewegung in die Folge übersetzt. Um die sich revanchierende Bewegung in die Folge umzuwandeln, hat die Kurbelwelle "Kurbelwerfen" oder "crankpins", zusätzliche tragende Oberflächen, deren Achse von dieser der Kurbel ausgeglichen wird, der die "großen Enden" der Pleuelstangen von jedem Zylinder anhaften.

Es steht normalerweise zu einem Schwungrad in Verbindung, um die Herzschlag-Eigenschaft des Viertaktzyklus, und manchmal einen torsional oder Schwingdämpfer am entgegengesetzten Ende zu reduzieren, die Verdrehungsvibrationen zu reduzieren, die häufig entlang der Kurbelwelle durch die vom Produktionsende am weitesten Zylinder verursacht sind, der torsional Elastizität des Metalls folgend.

Geschichte

Westwelt

Klassische Altertümlichkeit

Eine römische Eisenkurbelwelle noch des unbekannten Zwecks, zum 2. Jahrhundert zu datieren, wurde n.Chr. in Augusta Raurica, die Schweiz ausgegraben. Das 82.5 Cm lange Stück hat an ein Ende einen 15 Cm langen Bronzegriff, der andere Griff gepasst, der wird verliert.

Die frühsten Beweise, überall in der Welt, für eine Kurbel und Pleuelstange in einer Maschine erscheinen in der späten Sägemühle von Roman Hierapolis aus dem 3. Jahrhundert n.Chr. und den zwei Steinsägemühlen von Roman an Gerasa, Roman Syria und Ephesus, Kleinasien (das beides 6. Jahrhundert n.Chr.). Auf dem Giebelfeld der Mühle von Hierapolis wird ein durch eine Mühle-Rasse gefüttertes Wasserrad gezeigt, Macht durch einen Zahnrad-Zug zu zwei übersendend, entwickeln sich sägt, die rechteckige Blöcke über eine Art Pleuelstangen und, durch die mechanische Notwendigkeit, Kurbeln schneiden. Die Begleitinschrift ist in Griechisch.

Die Kurbel und Pleuelstange-Mechanismen der anderen zwei archäologisch beglaubigten Sägemühlen haben ohne einen Zahnrad-Zug gearbeitet. In der alten Literatur finden wir, dass eine Verweisung auf die Tätigkeit von wasserangetriebenem Marmor in der Nähe von Trier, jetzt Deutschland, bis zum Ende des Dichters des 4. Jahrhunderts Ausonius sägt; über dieselbe Zeit scheinen diese Mühle-Typen auch, vom Christian saint Gregory von Nyssa von Anatolia angezeigt zu werden, einen variierten Gebrauch der Wasserkraft in vielen Teilen des römischen Reiches demonstrierend. Die drei finden, dass Stoß das Datum der Erfindung der Kurbel und Pleuelstange zurück vor einem vollen Millennium unterstützt; zum ersten Mal wurden alle wesentlichen Bestandteile der viel späteren Dampfmaschine durch eine technologische Kultur gesammelt:

Mittleres Alter

Der italienische Arzt Guido da Vigevano (c. 12801349), für einen neuen Kreuzzug planend, hat Illustrationen für ein Paddel-Boot und Kriegswagen gemacht, die durch manuell gedrehte zusammengesetzte Kurbeln und Zahnrad-Räder (Zentrum des Images) angetrieben wurden. Das Luttrell Psalmenbuch, ungefähr bis 1340 datierend, beschreibt einen Schleifstein, der von zwei Kurbeln, ein an jedem Ende seiner Achse rotieren gelassen ist; die Getriebehandmühle, bedient entweder mit einer oder zwei Kurbeln, ist später im 15. Jahrhundert erschienen;

Renaissance

Die ersten Bilder der zusammengesetzten Kurbel in der geschweiften Klammer des Zimmermannes erscheinen zwischen 1420 und 1430 in der verschiedenen nordeuropäischen Gestaltungsarbeit. Die schnelle Adoption der zusammengesetzten Kurbel kann in den Arbeiten der Anonymen von den Hussite Kriegen, ein unbekannter deutscher Ingenieur verfolgt werden, der über den Staat der militärischen Technologie seines Tages schreibt: Erstens ist die Pleuelstange, die auf Kurbeln angewandt ist, zweitens wieder erschienen, doppelte zusammengesetzte Kurbeln haben auch begonnen, mit Pleuelstangen und drittens ausgestattet zu werden, das Schwungrad wurde für diese Kurbeln verwendet, um sie über den 'toten Punkt' zu bekommen.

In der Renaissance werden Italien, die frühsten Beweise einer zusammengesetzten Kurbel und Pleuelstange in den Skizze-Büchern von Taccola gefunden, aber das Gerät wird noch mechanisch missverstanden. Ein gesunder Griff der beteiligten Kurbelbewegung demonstriert ein wenig späteren Pisanello, der eine Kolbenpumpe gemalt hat, die durch ein Wasserrad gesteuert ist, und durch zwei einfache Kurbeln und zwei Pleuelstangen funktioniert hat.

Eine der Zeichnungen der Anonymen von den Hussite Kriegen zeigt ein Boot mit einem Paar von Stapelrädern an jedem Ende, das von Männern gedreht ist, die zusammengesetzte Kurbeln operieren (sieh oben). Das Konzept wurde sehr vom Italiener Roberto Valturio 1463 verbessert, der ein Boot mit fünf Sätzen ausgedacht hat, wo die parallelen Kurbeln alle mit einer einzelnen Macht-Quelle durch eine Pleuelstange, eine von seinem Landsmann Francesco di Giorgio auch aufgenommene Idee angeschlossen werden.

Kurbelwellen wurden auch von Konrad Kyeser beschrieben (d. 1405), Leonardo da Vinci (1452-1519) und ein holländischer "Bauer" durch den Namen Cornelis Corneliszoon van Uitgeest 1592. Seine windangetriebene Sägemühle hat eine Kurbelwelle verwendet, um eine kreisförmige Bewegung einer Windmühle in zurück-und-vorwärts Bewegung umzuwandeln, die das Sehen antreibt. Corneliszoon wurde ein Patent für seine Kurbelwelle 1597 gewährt.

Aus dem 16. Jahrhundert vorwärts werden Beweise von Kurbeln und ins Maschinendesign integrierten Pleuelstangen reichlich in den technologischen Abhandlungen der Periode: Agostino Ramelli Die Verschiedenen und Artifactitious Maschinen von 1588 allein zeichnen achtzehn Beispiele, eine Zahl, die sich in Theatrum Machinarum Novum um Georg Andreas Böckler zu 45 verschiedenen Maschinen, einem Drittel der Summe erhebt.

Der nahöstliche und Ferne Osten

Al-Jazari (1136-1206) hat eine Kurbel und Pleuelstange-System in einer rotierenden Maschine in zwei seiner wassererhebenden Maschinen beschrieben. Seine Zwillingszylinder-Pumpe hat eine Kurbelwelle vereinigt, aber das Gerät war das unnötigerweise komplizierte Anzeigen, dass er noch das Konzept der Macht-Konvertierung nicht völlig verstanden hat. In China scheint das Potenzial der Kurbel, kreisförmige Bewegung in die gegenseitige umzuwandeln, nie, völlig begriffen worden zu sein, und die Kurbel war in solchen Maschinen bis zur Umdrehung des 20. Jahrhunderts normalerweise abwesend.

Design

Große Motoren sind gewöhnlich Mehrzylinder, um Herzschläge von individuellen schießenden Schlägen mit mehr als einem einer komplizierten Kurbelwelle beigefügtem Kolben zu reduzieren. Viele kleine Motoren, wie diejenigen, die in Mopeds oder Garten-Maschinerie gefunden sind, sind einzelner Zylinder und verwenden nur einen einzelnen Kolben, Kurbelwelle-Design vereinfachend. Dieser Motor kann auch ohne befestigte Naht gebaut werden.

Lager

Die Kurbelwelle hat eine geradlinige Achse, über die sie normalerweise mit mehreren tragenden Zeitschriften rotiert, die auf ersetzbaren Lagern (die Hauptlager) gehalten im Motorblock reiten. Da die Kurbelwelle sehr viel seitliche Last von jedem Zylinder in einem Mehrzylindermotor erlebt, muss es durch solche mehreren Lager, nicht nur ein an jedem Ende unterstützt werden. Das war ein Faktor im Anstieg von V8 Motoren mit ihren kürzeren Kurbelwellen in der Bevorzugung vor geraden 8 Motoren. Die langen Kurbelwellen der Letzteren haben unter einem unannehmbaren Betrag dessen gelitten beugen, als Motorentwerfer begonnen haben, höhere Kompressionsverhältnisse und höhere Rotationsgeschwindigkeiten zu verwenden. Hohe Leistungsmotoren haben häufig mehr Hauptlager als ihre niedrigeren Leistungsvetter aus diesem Grund.

Kolbenschlag

Die Entfernung die Achse des Kurbelwerfens von der Achse der Kurbelwelle bestimmt das Kolbenschlag-Maß, und so die Motorversetzung. Eine allgemeine Weise, das Drehmoment der niedrigen Geschwindigkeit eines Motors zu vergrößern, soll den Schlag vergrößern, der manchmal als "Welle-Streichen" bekannt ist. Das vergrößert auch das sich revanchierende Vibrieren, jedoch die hohe Geschwindigkeitsfähigkeit zum Motor beschränkend. In der Entschädigung verbessert es die Operation der niedrigen Geschwindigkeit des Motors, weil der längere Aufnahme-Schlag durch die kleinere Klappe (N) auf größere Turbulenz und das Mischen der Aufnahme-Anklage hinausläuft. Die meisten modernen hohen Geschwindigkeitsproduktionsmotoren werden als "über das Quadrat" oder kurzhubig klassifiziert, worin der Schlag weniger ist als das Diameter der langweiligen Zylinderangelegenheit. Als solcher, das richtige Gleichgewicht zwischen über Welle streichender Geschwindigkeit und Länge findend, führt zu besseren Ergebnissen.

Motorkonfiguration

Die Konfiguration und Zahl von Kolben in Bezug auf einander und die Kurbel führen gerade, V oder flache Motoren. Derselbe grundlegende Motorblock kann mit verschiedenen Kurbelwellen verwendet werden, um jedoch die Zündungsordnung zu verändern; zum Beispiel erzeugen die 90 ° V6 Motorkonfiguration, die in älteren Tagen manchmal durch das Verwenden von sechs Zylindern eines V8 Motors damit abgeleitet ist, was grundsätzlich eine verkürzte Version der V8 Kurbelwelle ist, einen Motor mit einem innewohnenden Herzschlag im Macht-Fluss wegen der "Vermissten" von zwei Zylindern. Derselbe Motor kann jedoch gemacht werden, gleichmäßig Macht-Pulse unter Drogeneinfluss durch das Verwenden einer Kurbelwelle mit einem individuellen Kurbelwerfen für jeden Zylinder, unter Drogeneinfluss zur Verfügung zu stellen, so dass die Kolben wirklich 120 ° einzeln, als im GM 3800 Motor aufeinander abgestimmt werden. Während Produktion V8 Motoren verwenden vier Kurbelwerfen 90 ° unter Drogeneinfluss einzeln, V8 Hochleistungsmotoren häufig, eine "flache" Kurbelwelle mit dem Werfen 180 ° unter Drogeneinfluss einzeln verwendet. Der Unterschied kann gehört werden, weil die flach-stufigen Kurbelwellen auf den Motor hinauslaufen, der einen glatteren, höher aufgestellten Ton hat als Quer-Flugzeug (zum Beispiel, IRL Reihe von IndyCar im Vergleich zu NASCAR Nextel Tasse oder ein Ferrari 355 im Vergleich zu einer Chevrolet Korvette). Sieh den Hauptartikel über crossplane Kurbelwellen.

Motorgleichgewicht

Für einige Motoren ist es notwendig, Gegengewichte für die sich revanchierende Masse jedes Kolbens und Pleuelstange zur Verfügung zu stellen, um Motorgleichgewicht zu verbessern. Diese werden normalerweise als ein Teil der Kurbelwelle geworfen, aber sind gelegentlich Bolzen - auf Stücken. Während Gegengewichte einen beträchtlichen Betrag des Gewichts zur Kurbelwelle hinzufügen, stellt es einen glatteren laufenden Motor zur Verfügung und erlaubt höher RPMs, erreicht zu werden.

Rotationskolbenmotoren

Viele frühe Flugzeugsmotoren (und einige in anderen Anwendungen) haben die Kurbelwelle zur Zelle und stattdessen den Zylindern befestigen lassen, die rotieren gelassen, als ein Rotationskolbenmotor-Design bekannt sind. Rotationskolbenmotoren wie der Motor von Wankel werden pistonless Rotationskolbenmotoren genannt.

Im Motor von Wankel steuern die Rotoren die exzentrische Welle, die als die Entsprechung von der Kurbelwelle in einem Kolbenmotor betrachtet werden konnte.

Aufbau

Kurbelwellen können (gemacht in einem einzelnen Stück) oder gesammelt von mehreren Stücken monolithisch sein. Monolithische Kurbelwellen, sind aber etwas kleinerer und größerer Motorgebrauch gesammelte Kurbelwellen am üblichsten.

Fälschen und Gussteil

Kurbelwellen können von einer Stahlbar gewöhnlich durch das Rollenfälschen oder den Wurf in hämmerbarem Stahl geschmiedet werden. Heute immer mehr neigen Hersteller dazu, den Gebrauch von geschmiedeten Kurbelwellen wegen ihres leichteren Gewichts, kompakterer Dimensionen und des besseren innewohnenden Befeuchtens zu bevorzugen. Mit geschmiedeten Kurbelwellen werden mikrobeeinträchtigte Stahle des Vanadiums größtenteils verwendet, weil diese Stahle Luft sein können, die nach dem Erreichen hoher Kräfte ohne zusätzliche Wärmebehandlung mit der Ausnahme zum Oberflächenhärten der tragenden Oberflächen abgekühlt ist. Der niedrige Legierungsinhalt macht auch das Material preiswerter als hohe Legierungsstahle. Flussstahl wird auch verwendet, aber diese verlangen, dass zusätzliche Wärmebehandlung die gewünschten Eigenschaften erreicht. Eisenkurbelwellen werden heute größtenteils in preiswerteren Produktionsmotoren gefunden (wie diejenigen, die in den Dieselmotoren von Ford Focus gefunden sind), wo die Lasten niedriger sind. Einige Motoren verwenden auch Gusseisen-Kurbelwellen für niedrige Produktionsversionen, während der teurere hohe Produktionsversionsgebrauch Stahl geschmiedet hat.

Fertigung

Kurbelwellen können auch aus einem Billett maschinell hergestellt werden, häufig hat eine Bar des hohen Qualitätsvakuums Stahl wiedergeschmolzen. Obwohl der Faser-Fluss (lokale Inhomogenitäten der chemischen Zusammensetzung des Materials, die während des Gussteiles erzeugt ist), der Gestalt der Kurbelwelle nicht folgt (der unerwünscht ist), ist das gewöhnlich nicht ein Problem, da höhere Qualitätsstahle, die normalerweise zur Schmiede schwierig sind, verwendet werden können. Diese Kurbelwellen neigen dazu, wegen des großen Betrags des Materials sehr teuer zu sein, das mit Drehbänken und Fräsmaschinen, den hohen materiellen Kosten und der zusätzlichen erforderlichen Wärmebehandlung entfernt werden muss. Jedoch, da keine teure Bearbeitung erforderlich ist, erlaubt diese Produktionsmethode kleine Produktionsläufe ohne hohe Kosten.

Erschöpfungskraft

Die Erschöpfungskraft von Kurbelwellen wird gewöhnlich durch das Verwenden eines Radius an den Enden jeder Hauptsache und Crankpin-Lagers vergrößert. Der Radius selbst reduziert die Betonung in diesen kritischen Gebieten, aber seit dem Radius in den meisten Fällen werden gerollt, das verlässt auch etwas restliche Druckbetonung in der Oberfläche, die Spalten davon abhält sich zu formen.

Das Härten

Die meisten Produktionskurbelwellen verwenden gehärtete Induktion, Oberflächen tragend, da diese Methode gute Ergebnisse mit niedrigen Kosten gibt. Es erlaubt auch der Kurbelwelle, Wiederboden ohne das Wiederhärten zu sein. Aber hohe Leistungskurbelwellen, Billett-Kurbelwellen insbesondere neigen dazu, nitridization stattdessen zu verwenden. Nitridization ist langsamer und dadurch kostspieliger, und außerdem stellt er bestimmte Anforderungen auf den Legierungsmetallen im Stahl, um im Stande zu sein, stabile Nitride zu schaffen. Der Vorteil von nitridization besteht darin, dass er bei niedrigen Temperaturen getan werden kann, erzeugt er eine sehr harte Oberfläche, und der Prozess verlässt etwas restliche Druckbetonung in der Oberfläche, die für Erschöpfungseigenschaften gut ist. Die niedrige Temperatur während der Behandlung ist darin vorteilhaft es hat keine negativen Effekten auf den Stahl wie das Ausglühen. Mit Kurbelwellen, die auf Rolle-Lagern funktionieren, neigt der Gebrauch von carburization dazu, wegen der hohen Kontakt-Betonungen von Hertzian in solch einer Anwendung bevorzugt zu werden. Wie Nitrieren, carburization verlässt auch einige restliche Druckbetonungen in der Oberfläche.

Gegengewichte

Einige teure, hohe Leistungskurbelwellen verwenden auch Schwer-Metallgegengewichte, um die Kurbelwelle kompakter zu machen. Das verwendete schwere Metall ist meistenteils eine Wolfram-Legierung, aber entleertes Uran ist auch verwendet worden. Eine preiswertere Auswahl ist, Leitung zu verwenden, aber im Vergleich zum Wolfram ist seine Dichte viel niedriger.

Betonung auf Kurbelwellen

Die Welle wird verschiedenen Kräften unterworfen, aber muss allgemein in zwei Positionen analysiert werden.

Erstens kann Misserfolg an der Position des maximalen Verbiegens vorkommen; das kann am Zentrum der Kurbel oder an jedem Ende sein. In solch einer Bedingung ist der Misserfolg wegen des Verbiegens, und der Druck im Zylinder ist maximal. Zweitens kann der Sonderling wegen der Drehung scheitern, so muss der conrod dafür überprüft werden, mähen an der Position der maximalen Drehung. Der Druck an dieser Position ist der maximale Druck, aber nur ein Bruchteil des maximalen Drucks.

Siehe auch

• Kurbelgehäuse, die Unterkunft, die die Kurbelwelle umgibt
• Rad crankset
• Kurbel (Mechanismus)
• Geschweifte Klammer (Werkzeug)
• Kontrollierter Verbrennungsmotor
• Kolbenbewegungsgleichungen
• Hudson Motor Car Company, erwogene Kurbelwelle 1916 hat höher RPM & mehr Macht erlaubt
• Steuerwelle
• Nocken

Quellen

Außenverbindungen