Ojnice ( angl. ojnice ) ( zastaralá trakční oj ) - část, která spojuje píst (pomocí pístního čepu ) a ojniční čep klikového hřídele nebo hnacích kol parní lokomotivy . Slouží k přenosu plynových sil vratného pístu na rotující klikový hřídel.
Ojnice, jako prvek nezbytný pro spojení pístu s klikovou hřídelí, se používá u všech stávajících pístových motorů, s výjimkou motoru Balandin , kde síla na hřídel není přenášena ojnicí, ale šoupátkem. mechanismus, stejně jako motory ostřikovačů.
Ojnice se vyznačují tvarem průřezu ojnice:
Kulaté jsou běžné u lodních motorů, mazání nebo chlazení se dodává vrtáním uvnitř; kosočtverec - u závodních motorů s vysokou rychlostí, kde je důležité zlepšit aerodynamiku. Jednoduché ojnice pomaloběžných mechanismů mají obdélníkový průřez [1] .
Podle tvaru klikové hlavy jsou ojnice:
Ty druhé jsou typické pro radiální motory a motory ve tvaru V, vidlicové se používají u některých motorů ve tvaru V a W. Díky vyšším silám plynu je při stejném průměru válce potřebný úsek ojnice nafty větší, takže ojnice nafty jsou těžší. Ojnice prochází složitým střídavým zatížením a počítá se samostatně pro každý její prvek [2] .
Podle typu ložisek v hlavách ojnic:
Ve spodní hlavě ojnice je nejčastěji instalováno kluzné ložisko, které má vyměnitelnou vložku s valivou slitinou z olovnatého bronzu (u vznětových motorů na palivo znečištěné sírou), slitiny hliník-cín (většina často) nebo dokonce stříbrná (hvězdovitá vysokorychlostní). Horní hlava ojnice má tradičně bronzovou průchodku, nejčastěji vrtanou pro přívod oleje z ložiska spodní hlavy. U motorů s pístním čepem upevněným v ojnici (rané modely VAZ) však není horní ojniční ložisko - není zde žádné pouzdro nebo válečky. V závislosti na posilování motoru mohou mít ojnice v hlavě kliky otvor pro přívod oleje do vložky válce [3] .
Některá provedení mají valivá ložiska ve spodní a dokonce i horní hlavě ojnice, v těchto případech je vnitřní povrch ojnice kalený. Taková ojnice nemá vložky a opravné rozměry, při opotřebení se spona s válečky mění podle výsledků měření - ojnice a / nebo klikový hřídel. Aplikace - vysokootáčkové vzduchem chlazené motory, motory s čištěním klikové komory - tedy takové, ve kterých je obtížnější zajistit dostatek oleje pod tlakem. Nejběžnější jsou ale obyčejné s průchodkami a plovoucím prstem [4] .
Podle typu konektoru víčka ojnice:
Poloviny spodní hlavy ojnice k sobě musí přesně lícovat, bez posunutí. Spojení hlav je šroubované. V raných konstrukcích byly matice ojnice drženy na místě pomocí sklopných podložek nebo drátu.
Jak vycentrovat víko:
Ojnice moderních vysokootáčkových motorů vnímá střídavé napětí miliardkrát (toto číslo závisí na rychlosti a zdroji spalovacího motoru). Má požadavky na:
Použitý materiál je obvykle legovaný (40G, 45G2, 40KhN, 12KhN3A, 18KhNVA, 18Kh2N4A, ...) nebo uhlíková ocel s dostatečnou prokalitelností [6] : čím větší je tloušťka průřezu, tím více legované oceli je třeba použít. Pro malé automobilové motory je běžné používat kalenou ocel s vybraným uhlíkem; u pomaloběžných mechanismů mají ojnice velké průřezy a pro zvýšení prokalitelnosti o 90 % zvyšující se množství legujících prvků nepřijatelně zvyšuje jejich cenu. Proto jsou ojnice lodních spalovacích motorů vyrobeny z normalizované uhlíkové oceli typu St5 (Steel 30, 35, 40) [7] . Ve vozech VAZ se používá ocel 40 select. Nikl-chrom typ 12XH3A se používá, když je nauhličování (získání vysoké tvrdosti) nutné pro vnitřní průměr hlav pracujících s válečkovými ložisky. Hliníkové ojnice se nacházejí ve startovacích motorech, což jim umožňuje obejít se bez zásuvných vložek, lisované titanové ojnice se používají na vysokorychlostních závodních motorech.
Protože ojnice pracuje převážně v tahu-tlaku a ne v ohybu, jádro jejího profilu musí mít stejnou pevnost jako povrchové vrstvy. Toho je dosaženo buď kontinuální prokalitelností omezením tloušťky průřezu (I-paprskem) použitím požadovaného množství legujících prvků (chrom, nikl, molybden), nebo odmítnutím kalení pomocí normalizované oceli (velké spalovací motory). Výběr ojničních ložisek může ovlivnit materiál a požadovaný stupeň kalení: například valivá ložiska vyžadují vysokou tvrdost dráhy, a proto je vybrána požadovaná ocel a poté následuje nauhličování průměru pro ložisko. Ojnice se vždy získává lisováním nebo kováním pro zvýšení pevnosti, nepoužívá se lití.
Pro zvýšení únavové pevnosti se používá jedna ze dvou metod: povrchové leštění, nebo kalení tryskáním. Na cyklickou pevnost ojnice má vliv i poloměr přechodu, úhel utěsnění horní hlavy ojnice. Ojniční šrouby jsou vyrobeny z vysoce kvalitních legovaných ocelí, podrobených kalení a popouštění a jsou provedena všechna opatření pro zvýšení únavové pevnosti - hladký přechod ze závitu, čistá povrchová úprava, povrchové kalení. Totéž platí pro matici ojnice. S ohledem na to nepodléhá šroub ojnice standardizaci a je vždy jedinečný.
Jednou z možností jsou valivá ložiska (valečková nebo jehlová), v jejichž případě mají valivá tělesa nejčastěji klec. To také klade požadavky na tvrdost na klikový hřídel motoru. V případě použití vložek jsou vložky chráněny před protáčením jejich „vousy“, které spadají do drážky hlavy [8] . Víka ložisek v žádném modelu motoru by se neměla vzájemně zaměňovat.
Kliková (kliková) hlava má nainstalované vložky, které jsou proti otáčení fixovány „knírem“ vloženým do drážek hlavy. V případě ložiska z babbitu (používají se vysokopevnostní cínovo-olověné babbity typu B83) je mezi poloviny ojnice instalováno balení kovových těsnění, které se při opotřebení babbitu při servis lodního dieselového motoru. Obyčejné vložky jsou vyrobeny z ocelovo-hliníkové pásky (antifrikční hliníková slitina, obvykle obsahuje i cín), nebo olovnatého bronzu (má vyšší povolený přítlak) [9]
Spodní ložisko ojnice je ve většině případů dělené (může být jednodílné pouze s prefabrikovanou klikovou hřídelí), takže víko je s ojnicí spojeno šrouby (závrty), méně často čepy.
Ojniční šrouby (závrtné čepy) musí zaručovat neotevření spoje klikové hlavy, přičemž šroub je vystaven střídavému namáhání v závislosti na poměru tuhosti šroubu a krytu. Čím nižší je tuhost šroubu (čím větší délka, tím menší průřez), tím nižší jsou v něm pulzace tahového napětí. Jakmile se spoj otevře, pulzace napětí se mnohonásobně zvýší a šrouby se velmi rychle zlomí [10] .
Horní hlava ojnice má ve většině případů válcované bronzové pouzdro s otvorem pro mazání. Po stlačení se objímka otočí na velikost prstu, čímž se zajistí požadovaná čistota povrchu. Vzhledem k tomu, že rychlost otáčení pístního čepu je nízká, životnost sestavy je v mnoha případech zajištěna malým průměrem čepu a rozstřikovacím mazáním.
Nejjednodušší ojnice nemusí mít spodní vložky hlavy (hliníkové ojnice pro startovací motory, letecké motory pro drony a podobné s omezeným zdrojem).
Ojnice v jednom motoru jsou vybírány podle hmotnosti. Kromě toho je žádoucí nastavit hmotnosti horní a dolní hlavy odděleně, s použitím levých přílivů na víku a horní hlavě pro pilování [11] . Někteří mechanici však dávají přednost jednodušší cestě – při opravě zvážit nové ojnice a písty, seřadit jednu podle váhy vzestupně a druhou sestupně a poté připojit. Hmotnost sady pístů se tedy snadno a jednoduše ukáže být téměř stejná [12] .
Chyby jsou většinou opotřebení. Oprava horní hlavy je nutná zřídka, životnost pouzdra dosahuje plné životnosti motoru.
Je však možné katastrofální poškození způsobené vodním rázem nebo nárazem pístu na hlavu, když předměty vniknou do komory. Tyč ojnice je také často ohnutá.
Nejstarší doklady o použití ojnic pocházejí z konce 3. století našeho letopočtu. př. n. l., když v římské říši pily v Hierapolis v Malé Asii byly mechanismy podobné moderním spojovacím tyčím použity k přeměně rotačního pohybu vodního kola na translační pohyb pro pohon pily . Podobné mechanismy byly také objeveny během vykopávek v Efezu , které se datují do 6. století našeho letopočtu. E.
Mezi 1174 a 1200 arabský vědec a vynálezce Al-Jazari popsal stroj, jehož konstrukce zahrnovala ojnici s klikovým hřídelem ( klikový mechanismus ). Takový stroj byl určen pro zvedání vody [13] .
Při konstrukci strojů se kliky a ojnice hojně využívaly již od 16. století, jak dokládají tehdejší pojednání: Agostino Ramelli The Diverse and Artifactitious Machines z roku 1588, kde je uvedeno osmnáct příkladů. Počet příkladů roste v Theatrum Machinarum Novum Georga Andrease Böcklera , které obsahuje až 45 různých strojů.