Для чего предназначен кривошипно шатунный механизм: Кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Назначение, устройство, принцип действия

Содержание

Как устроен и для чего служит кривошипно-шатунный механизм? 7 основных неисправностей, которые могут возникнуть в его работе

Если у вас есть автомобиль, то с вероятностью 99.99%, в нём есть кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Его нет только в «чистых» электромобилях, а также автомобилях с роторно-поршневым двигателем, а также в газотурбинных двигателях. Все остальные автомобильные двигатели внутреннего сгорания построены именно на базе КШМ, и неважно, дизельные они или бензиновые. Данная система передаёт энергию горения рабочей смеси через коленчатый вал и далее трансмиссию на колёса автомобиля, преобразуя возвратно-поступательное (туда и обратно) движение поршней в цилиндрах мотора во вращательное движение коленчатого вала.

Содержание статьи

Устройство механизма
- Блок цилиндров
- Поршни
- Поршневые кольца
- Поршневые пальцы
- Шатун
- Коленчатый вал
- Картер двигателя
Принцип работы кривошипно-шатунного механизма
Неисправности, возникающие при работе КШМ и их причины
Перечень неисправностей КШМ
Признаки наличия неисправностей в работе КШМ
Обслуживание КШМ
Заключение

Устройство механизма

Классический кривошипно-шатунный механизм был известен ещё в Древнем Риме. Использовался похожий принцип в Римской пилораме, только там вращение, под воздействием течения реки, водяного колеса превращалось в возвратно-поступательное движение пилы.

В паровых машинах также использовался КШМ, похожий на использующийся сейчас в автомобильных двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Только в нём поршень был соединён с шатуном через шток и цилиндр низкого давления. Схожая конструкция используется иногда в ДВС и по сей день.

В так называемых крейцкопфных двигателях поршень жёстко соединён с крейцкопфом – деталью, движущейся по неподвижным направляющим в одном измерении, как и поршень, через шток, а далее по привычной схеме – шатун с коленвалом. Это позволяет увеличить рабочий ход поршня, а иногда делает цилиндр двусторонним, в таких конструкциях добавлена ещё одна камера сгорания. Такой тип КШМ применяется чаще всего в судовых дизелях и другой крупной технике.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух основных групп деталей – подвижных и неподвижных:

К подвижным частям КШМ относятся следующие детали: поршни, которые вместе с кольцами и пальцами объединены в поршневую группу, шатуны, коленчатый вал (в просторечном сокращении — коленвал), подшипники коленвала и маховик.
Неподвижные – это картер, объединённый с блоком цилиндров, гильзы цилиндров, головка блока цилиндров. Также к ним относятся поддон (нижний картер), полукольца коленвала, картер маховика и сцепления, а также кронштейны и детали крепежа.

Иногда выделяют и цилиндропоршневую группу, в которую входит поршневая и гильза цилиндра.

Блок цилиндров

Блок цилиндров сейчас неотделим от картера блока. Так, кстати, было не всегда – на старых двигателях (у «Запорожца», например) они могли быть изготовлены раздельно. Именно картер вместе с блоком цилиндров – основной узел конструкции двигателя автомобиля.

Внутри блока и происходит вся полезная работа двигателя. К блоку цилиндров крепятся внизу — нижний картер (поддон), сверху — головка блока, сзади — картер маховика, топливная, выпускная системы и другие детали двигателя. Сам блок прикреплён к шасси автомобиля через специальные «подушки».

Материал, из которого изготовлена эта важная часть двигателя – чаще всего либо алюминий, либо чугун. На спортивных автомобилях могут применяться и композитные материалы. В блок запрессованы съёмные гильзы, которые облегчают ход поршней и ремонтопригодность блока – то есть его расточку под «ремонтные» поршни и кольца. Гильзы делают из чугуна, стали или композитных сплавов. Существует два вида гильз:

«сухие» — когда внешняя поверхность гильз не омывается охлаждающей жидкостью;

«мокрые» — когда гильзу снаружи охлаждает поток жидкости.

Каждый вариант имеет свои достоинства и недостатки.

Поршни

Поршень – это металлическая деталь, которая имеет форму стакана, и в некоторых автопредприятиях водители и автослесари со стажем старые поршни, очищенные от нагара, в качестве стаканов и использовали. Однако основное его предназначение, естественно, не в этом, а для того, чтобы преобразовывать потенциальную энергию давления и термическую энергию температуры газов в кинетическую энергию вращения коленчатого вала в момент рабочего хода.

Во время тактов впуска он служит в качестве насоса, затягивающего воздух или горючую смесь, в ходе такта сжатия сжимает её, а в ходе такта выпуска — помогает удалению отработанных газов. Во время рабочего хода (точнее, чуть раньше) смесь воспламеняется (или форсунка впрыскивает топливо на дизельных двигателях), и горящие газы давят на поршень, заставляя его выполнять работу по преобразованию термической энергии в кинетическую.

Поршень современного автомобильного двигателя выполнен чаще всего из сплавов на основе алюминия. Они обеспечивают хороший отвод лишнего тепла, к тому же довольно лёгкие.

Составные части поршня автомобильного двигателя – это днище, уплотняющяя часть и юбка. Поршень соединяется с шатуном при помощи находящегося в юбке пальца. Для обеспечения плотности соединения поршня со стенкой цилиндра применяются поршневые кольца.

Поршневые кольца

Это плоские незамкнутые (с разъёмом в несколько десятых долей миллиметра) стальные или чугунные кольца, надеваемые в специальные канавки на уплотнительную часть поршня. Они служат для нескольких целей:

Уплотнение. Качественные, неизношенные кольца повышают компрессию (давление в цилиндре).
Теплопередача. Компрессионные кольца передают лишнее тепло гильзе цилиндра, предотвращая перегрев двигателя.
Не пропускают моторное масло из картера в камеру сгорания, но оставляют на стенках гильзы небольшой слой масла для смазки цилиндра. Самое нижнее кольцо называется маслосъёмным. Его конструкция специально разработана под эту задачу.

Поршневые пальцы

Поршневой палец нужен для того, чтобы связать поршень с шатуном. Он находится во внутренней части юбки поршня и представляет собой металлический цилиндр, отдалённо похожий на палец (отсюда и название). Шатун не крепится жёстко на пальце, ведь надо обеспечивать максимально ровную передачу крутящего момента от поршня к шатуну и далее. Выполнены пальцы обычно из легированной стали.

Пальцы делятся на фиксированные и плавающие. Фиксированный жёстко прикреплён к юбке поршня, и двигается на нём только шатун, а плавающий палец как в поршневой юбке, и на шатуне может крутиться. Сейчас в конструкциях автомоторов преобладают плавающие пальцы, обеспечивающие более полную и плавную передачу крутящего момента и снижающие нагрузку на детали КШМ.

Шатун

Для того, чтоб передать крутящий момент с поршня на коленвал, служит шатун, соединяющий две этих важных детали. Для того, чтобы ремонт шатуна не вызывал особых трудностей, в нём применяются специальные вкладыши, фактически разборный подшипник скольжения, хотя в некоторых двигателях с малой скоростью вращения коленвала по-прежнему применяются баббитовые вкладки, а в быстроходных моторах в обеих головках шатуна (как нижней, так и верхней) установлены подшипники качения. По форме шатун похож на рычаг или гаечный ключ с двутавровым сечением. Его верхняя, обычно неразъёмная головка соединяет его с пальцем поршня, а нижняя, разъёмная соединяет шатун с коленчатым валом. Делают шатуны чаще всего из легированной, иногда из углеродистой стали.

Коленчатый вал

Коленчатый вал, или сокращённо коленвал – одна из важнейших деталей мотора, впрочем, лишних деталей не бывает. Он имеет форму вала с «искривлениями» в сторону, к которой через оси прикреплены шатуны двигателя.

Он состоит из следующих деталей:

Шейки. Они нужны для того, чтобы закрепить коленвал на картере и шатуны на нём. Подразделяются на коренные и шатунные. На коренных крепится к картеру сам коленчатый вал, на шатунных шейках к коленвалу крепятся шатуны.
Щёки – они и являются своего рода «коленями» коленчатого вала, именно они крутятся вокруг оси коленчатого вала. Щёки коленвала соединяют коренные и шатунные шейки.
Передняя выходная часть вала. К ней присоединены шкивы отбора мощности для привода через ремень, цепь или шестерни распредвала, системы охлаждения генератора и других агрегатов.
Задняя выходная часть вала. Она соединена с маховиком и служит для отбора мощности для «основного предназначения» автомобиля – для движения.

В конструкции коленчатого вала также предусмотрены дополнительные детали, например, противовесы, предназначенные для компенсации вибраций вала, возникающих при ударных нагрузках.

Коленчатые валы чаще всего изготавливаются либо из стали, либо из высококачественного лёгкого чугуна. Чугунные коленвалы изготавливаются при помощи литья, стальные – при помощи штамповки.

Картер двигателя

Картер, отливаемый вместе с блоком цилиндров – основная деталь двигателя автомобиля, можно сказать, что рама двигателя. Именно на картере закреплены основные части двигателя, в нём крутится коленчатый вал, в цилиндрах двигаются поршни и происходит непосредственный процесс превращения энергии сгорания топлива в энергию вращения колёс вашего автомобиля.

Ещё картер является основным местом для размещения моторного масла, которое смазывает двигатель. Для хранения масла также предназначен поддон – нижняя часть картера.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма

Во время основного такта работы автомобильного двигателя – рабочего хода (расширения), горящие газы давят на поршень, а тот двигается вниз — от верхней мёртвой точки к нижней, тем самым передавая энергию посредством пальца и шатуна на коленчатый вал. Шатун может ограниченно поворачиваться и вокруг оси пальца поршня, и вокруг шатунной шейки коленвала, и таким образом поступательное движение поршня превращается во вращательное.

Стоит заметить, что при остальных тактах коленчатый вал через шатун, наоборот, сообщает возвратно-поступательное движение поршню. Где он его берёт? Из «рабочих» цилиндров, энергии коленвала и маховика, а при запуске – стартера.

Неисправности, возникающие при работе КШМ и их причины

Неполадки и поломки в кривошипно-шатунном механизме могут произойти в самых разных его узлах. Чтобы свести риск возникновения этих неприятностей до минимума, необходимо знать, отчего они происходят. Чаще всего это нагар на деталях и их износ. Наиболее часто происходят поломки КШМ от использования некачественного автомобильного топлива и масла. Особенно это чревато для дизелей, которые требовательны к качеству горюче-смазочных материалов, что может вывести из строя не только КШМ. Редкая смена масла, несвоевременная замена топливных, воздушных и масляных фильтров – всё это также несёт потенциальную угрозу поломок. Может послужить причиной неисправности перегрев двигателя, а также утечка и снижение уровня моторного масла в двигателе.

Перегрев двигателя может привести даже к заклиниванию. Чтобы этого не случилось, заливайте качественную охлаждающую жидкость и следите за состоянием системы охлаждения.

Бывает, что проблема в системе питания или в зажигании. Тогда смесь сгорает не полностью или неравномерно.

Ещё одна распространённая причина поломок – это использование некачественных запчастей. Не покупайте фейк и пользуйтесь услугами проверенных автосервисов.

Перечень неисправностей КШМ

Главные неприятности, которые могут случится с кривошипно-шатунным механизмом:

Как шатунные, так и коренные шейки коленчатого вала подвержены износу и механическим повреждениям.
Износ, механические повреждения и даже расплавление могут угрожать и вкладышам (подшипникам) шеек коленвала.
«Болезни» поршневых колец – это закоксовывание не до конца сгоревшими продуктами горения (углеводороды окисляются только до углерода), их залегание и даже поломки, что может привести к фатальным последствиям.
Цилиндропоршневая группа также подвержена износу. В современных «движках» это не так заметно, всё-таки они созданы по последнему слову техники, но у каждой детали имеется конечный ресурс.
На днище поршня может отложиться нагар.
В деталях могут появиться трещины, они могут прогореть, обломиться и даже расплавиться.
Двигатель может даже заклинить.

Признаки наличия неисправностей в работе КШМ

Могут насторожить посторонние стуки в двигателе. Возможно, это связано с детонацией или вам попалось не слишком качественное топливо. Последствия как детонации, так и некачественного топлива могут быть печальными. Звук при детонации более звонкий, а вот глухой звук может свидетельствовать о том, что износились шейки коленвала. Если же он совсем звонкий и происходит не только при резком увеличении оборотов (например, если вы быстро тронулись с места), то вполне возможно, что вкладыши шейки коленвала начинают плавиться. Возможно, причиной масляное голодание, но так или иначе – в сервис.

Также многое может сказать дым из двигателя. Если он сизый, то значит, что в камеру сгорания попадает масло. Возможно, виной тому маслосъёмные колпачки ГРМ, а возможно, проблема в поршневых кольцах. Накопление нагара на поршнях и цилиндрах приводит к увеличению трения и повышенному износу деталей. Если проблема в кольцах, то будет снижена компрессия, хотя понижение компрессии может быть связано и с другими причинами.

Обслуживание КШМ

Прежде всего, общие советы: «машина любит ласку, чистоту и смазку». Следует вовремя проверять уровень масла, не допускать перегрева двигателя и заправляться только качественным горючим. Серьёзные проблемы с КШМ решаются только в автосервисе. Разумеется, есть автолюбители, которые самостоятельно могут расточить цилиндр до ремонтного размера, но это всё же характерно для не самых новых автомобилей.

В «закоксованных» двигателях можно провести раскоксовку, которая делается как с разбором двигателя, так и при помощи специальных средств – без такового. Однако, подобные манипуляции лучше доверить профессионалам. Соблюдайте сроки ТО.

Заключение

Кривошипно-шатунный механизм – это важнейший агрегат в автомобиле. От его функционирования зависит состояние всего автомобиля и настроение его владельца. Следите за его технической исправностью, и двигатель будет работать долго, радуя вас мощностью и экономичностью.

Тема 2. Кривошипно-шатунный механизм — Студопедия

Поделись

Краткий конспект лекций

По устройству автомобиля

Содержание

Тема 1. Общее устройство автомобиля. 3

Тема 2. Кривошипно-шатунный механизм. 4

Тема 3. Газораспределительный механизм

. 6

Тема 4. Система охлаждения. 8

Тема 5. Система смазки. 11

Тема 6. Система питания карбюраторного двигателя. 14

Тема 7. Карбюратор. 17

Тема 8. Инжекторные системы питания. 21

Тема 9. Система питания дизельного двигателя. 24

Тема 1. Общее устройство автомобиля

Автомобиль

Двигатель	Шасси	Кузов
1.КШМ 2.ГРМ 3.Система охлаждения 4.Система смазки 5.Система питания (топливная система) 6.Система зажигания
Трансмиссия 1. Сцепление 2. Коробка передач 3. Карданная передача 4. Главная передача 5. Дифференциал 6. Полуоси	Ходовая часть 1. Рама 2. Подвеска 3. Мосты 4. Колёса	Механизмы управления 1. Тормозная система 2. Рулевое управление

Тема 2. Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно- поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Основные детали:

Неподвижные	Подвижные
1. блок цилиндров	1. поршень
2. головка блока цилиндров	2. поршневой палец
3. гильзы цилиндров	3. шатун
4. вкладыши	4. поршневые кольца
	5. коленчатый вал
	6. маховик

Блок цилиндров — основная деталь двигателя, к которой крепятся все механизмы и детали. Материал — чугун или алюминиевый сплав (силумин).

Головка блока цилиндров – закрывает сверху блок цилиндров. В ней размещены камеры сгорания, имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания. Материал – такой же, как и у блока цилиндров.

Вкладыши – устанавливаются на коренные и шатунные шейки коленвала, служат для уменьшения трения.

Материал – сплав алюминия и стали.

Поршень — воспринимает давление газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Материал – алюминий.

Поршневые кольца – устанавливаются в канавках поршней. Делятся на компрессионные и маслосъёмные.

Компрессионные— уплотняют поршень в цилиндре и служат для уменьшения прорыва газов из цилиндров в картер.

Маслосъёмные— снимают масло со стенок цилиндра и не допускают его попадание в камеру сгорания.

Поршневой палец — соединяет поршень с шатуном. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами. Материал – закалённая сталь.

Шатун — служит для соединения коленчатого вала с поршнем. Шатун состоит из стального стержня, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. В верхней головке установлен поршневой палец, а нижняя головка крепится на шатунной шейке коленчатого вала.

Коленчатый вал —служит для восприятия усилия от поршня через поршневой палец и шатун, и преобразовывает его в крутящий момент, передаваемый затем через маховик на агрегаты трансмиссии. Имеет коренные шейки, которыми установлен и в блоке, и шатунные шейки, к которым крепятся шатуны. Материал – сталь или чугун.

Маховик — уменьшает неравномерность работы двигателя, облегчает его пуск и способствует плавному троганию автомобиля с места. Маховик изготовлен в виде массивного чугунного диска и прикреплен к коленвалу.

Детали кривошипно-шатунного механизма:

1 – маслосъёмное кольцо;2 – компрессионное кольцо; 3 – поршневой палец; 4– стопорное кольцо; 5 – нижняя крышка шатуна;6 – болт; 7 – вкладыши; 8 – втулка; 9 – шатунная шейка; 10 – противовес; 11– коренная шейка.

кривошипно-шатунный механизм — profilpelajar.com

Ручная рукоятка для лебедки на паруснике — обычно называется ручкой лебедки.

Кривошип представляет собой рычаг, прикрепленный под прямым углом к вращающемуся валу, посредством которого круговое движение передается валу или принимается от него. В сочетании с шатуном его можно использовать для преобразования кругового движения в возвратно-поступательное или наоборот. Рычаг может быть изогнутой частью вала или прикрепленным к нему отдельным рычагом или диском. К концу кривошипа шарниром прикреплен стержень, обычно называемый шатуном (шатуном).

Этот термин часто относится к рукоятке с приводом от человека, которая используется для ручного поворота оси, например, в шатуне велосипеда или в скобе и дрели. В этом случае рука или нога человека служит шатуном, прикладывающим возвратно-поступательную силу к кривошипу. Обычно есть штанга, перпендикулярная другому концу руки, часто со свободно вращающейся ручкой или прикрепленной педалью.

Составной кривошип

Содержимое

1 Примеры
- 1. 1 Рукоятки с ручным приводом
- 1.2 Кривошипные рукоятки с ножным приводом
- 1.3 Двигатели
2 История
- 2.1 Китай
- 2.2 Западный мир
  - 2.2.1 Классическая древность
  - 2.2.2 Средневековье
  - 2.2.3 Возрождение
- 2.3 Ближний Восток
- 2,4 20 век
3 Коленчатая ось
4 См. также
5 Каталожные номера
6 Библиография
7 Внешние ссылки

Примеры

Ручная рукоятка точилки для карандашей

Анимация многоцилиндрового двигателя

Знакомые примеры включают:

Ручные кривошипы

Прялка
Механическая точилка для карандашей
Рыболовная катушка и другие катушки для кабелей, проводов, канатов и т. д.
Ручка запуска для старых автомобилей
Окно автомобиля с ручным управлением
Столярная скоба представляет собой составной кривошип .
Набор кривошипов, который приводит в движение ручной велосипед через рукоятки.
Ручные лебедки

Кривошипные рукоятки с ножным приводом

Кривошипный механизм, приводящий велосипед в движение с помощью педалей.
Швейная машина с педалью

Двигатели

Почти все поршневые двигатели используют кривошипы (с шатунами) для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение. Шатуны встроены в коленчатый вал.

История

Китай

См. также: Наука и техника династии Хань

Тибетец, работающий на печи (1938 г.). Вертикальная рукоятка таких вращающихся ручных мельниц, установленная на расстоянии от центра вращения, работает как рукоятка. ^[1] ^[2]

Считалось, что свидетельство самой ранней настоящей кривошипной рукоятки было найдено в модели сельскохозяйственной веялки из глазурованной глиняной посуды эпохи Хань, датированной не позднее 200 г. н.э., ^[3] ^[4], но с тех пор была обнаружена серия похожих гончарных моделей с вентиляторами для веяния с кривошипным приводом, причем одна из них относится ко времени династии Западная Хань (202 г. до н.э. — 9 г. до н.э.).ОБЪЯВЛЕНИЕ). ^[5] ^[6] Историк Линн Уайт заявила, что китайский кривошип «не получил импульса изменить возвратно-поступательное движение на круговое в других устройствах», сославшись на одно упоминание о китайском кривошипе и шатуне, датируемом 1462 годом. ^[7] Однако более поздние публикации показывают, что китайцы использовали не только кривошип, но и кривошипно-шатунный механизм для работы с кернами еще во времена династии Западная Хань (202 г. до н.э. — 9 г. н.э.). В конце концов кривошипно-шатунные стержни стали использоваться для взаимного преобразования или вращательного и возвратно-поступательного движения для других применений, таких как просеивание муки, педальные прялки, сильфоны печей с водяным приводом и машины для намотки шелка. ^[8] ^[6]

Западный мир

Античность

См. также: Римские технологии и Список римских водяных мельниц

Ручка вращающейся ручной мельницы, которая появилась в 5 веке до н.э. в кельтиберской Испании и в конце концов достигла Греции к первому веку до н.э. ^[10] ^[1] ^[2] ^[11] Римский железный коленчатый вал неизвестного назначения, датируемый 2 веком нашей эры, был раскопан в Августе Раурике, Швейцария. На одном конце куска длиной 82,5 см (32,5 дюйма) установлен 15-сантиметровый (5,91 дюйм) длинная бронзовая ручка, другая ручка утеряна. ^[12] ^[9]

A ок. Настоящая железная рукоятка длиной 40 см (15,7 дюйма) была раскопана вместе с парой разбитых жерновов диаметром от 50 до 65 см (от 19,7 до 25,6 дюймов) и различными железными предметами в Ашхайме, недалеко от Мюнхена. Римская мельница с кривошипным приводом датируется концом 2 века нашей эры. ^[13] Часто цитируемая современная реконструкция ковшового цепного насоса, приводимого в движение ручными маховиками кораблей Неми, была отвергнута как «археологическая фантазия». ^[14]

Римская лесопилка Иераполиса (3 век нашей эры), самая ранняя известная машина, в которой кривошип сочетается с шатуном. ^[15]

Самые ранние свидетельства использования кривошипа в сочетании с шатуном в машине появляются на римской лесопилке Иераполиса в Малой Азии с 3 века нашей эры и на двух римских каменных лесопилках в Герасе, Римская Сирия, и Эфесе, Азия. Незначительные (оба 6 век нашей эры). ^[15] На фронтоне мельницы Иераполиса показано водяное колесо, приводимое в движение мельничной дорожкой, приводящее в действие через зубчатую передачу две рамные пилы, которые разрезают прямоугольные блоки с помощью каких-то шатунов и, по механической необходимости, кривошипов. . Сопроводительная надпись на греческом языке. ^[16]

Кривошипно-шатунные механизмы двух других археологически засвидетельствованных лесопильных заводов работали без зубчатой передачи. ^[17] ^[18] В древней литературе есть упоминание о работах поэта Авзония конца 4-го века по мрамору недалеко от Трира, нынешняя Германия, с водяными пилами по мрамору; ^[15] примерно в то же время, эти типы мельниц, по-видимому, также указаны христианским святым Григорием Нисским из Анатолии, демонстрируя разнообразное использование энергии воды во многих частях Римской империи ^[19] Три находки отодвигают дату изобретения кривошипа и шатуна на целое тысячелетие: ^[15]

Система кривошипа и шатуна, все элементы для создания паровой машины ( изобретен в 1712 г. ) — эолипил Героя (производящий силу пара), цилиндр и поршень (в металлических силовых насосах), обратные клапаны (в водяных насосах), зубчатая передача (в водяных мельницах и часах) — были известны еще во времена Римской империи. ^[20]

Средневековье

См. также: Средневековые технологии

Военная повозка Виджевано

Вращающийся точильный камень – самое раннее его изображение – ^[21], который приводится в действие кривошипной рукояткой, показан в каролингской рукописи Утрехтская псалтирь ; рисунок пером около 830 года восходит к позднему античному оригиналу. ^[22] В музыкальном трактате, приписываемом аббату Одо из Клюни (ок. 878−942 гг.), описывается ладовый струнный инструмент, звук которого исходил от колеса из смолы, вращаемого рукояткой; позже это устройство появляется в двух иллюминированных рукописях XII века. ^[21] Есть также две фотографии Фортуны, крутящей колесо судьбы из этого и следующего веков. ^[21]

Использование кривошипных рукояток в трепанационных сверлах было описано в издании Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines 1887 года за счет испанского хирурга-мусульманина Абу аль-Касима аль-Захрави; однако существование такого устройства не может быть подтверждено оригинальным освещением, и поэтому его следует не принимать во внимание. ^[23] Монах-бенедиктинец Феофил Пресвитер (ок. 1070−1125) описал кривошипные рукоятки, «используемые при токарной обработке литейных стержней». ^[24]

Итальянский врач Гвидо да Виджевано (ок. 1280–1349 гг.), планируя новый крестовый поход, нарисовал гребную лодку и военные повозки, которые приводились в движение составными кривошипами и зубчатыми колесами, вращаемыми вручную (в центре изображение). ^[25] Luttrell Psalter , датируемый примерно 1340 годом, описывает точильный камень, который вращался двумя кривошипами, по одному на каждом конце его оси; зубчатая ручная мельница с одним или двумя кривошипами появилась позже, в 15 веке; ^[26]

Средневековые подъемные краны иногда приводились в движение рукоятками, но чаще лебедками. ^[27]

Возрождение

См. также: Технологии Возрождения

Лодка с гребным колесом 15 века, весла которой вращаются одноходовым коленчатым валом (Аноним гуситских войн) 15 века, часто можно увидеть в работах таких, как немецкий военный инженер Конрад Кайзер. ^[26] Устройства, изображенные в книге Kyeser Bellifortis , включают кривошипные лебедки (вместо спицованных колес) для натягивания осадных арбалетов, кривошипную цепь ведер для подъема воды и кривошипы, прикрепленные к колесу колоколов. ^[26] Компания Kieser также оснастила винты Архимеда для подъема воды кривошипной рукояткой — нововведение, которое впоследствии заменило древнюю практику работы с трубой путем наступания. ^[28] Самое раннее свидетельство оснащения колодезного подъемника кривошипами находится на миниатюре ок. 1425 в немецком Hausbuch Фонда Менделя . ^[29]

Немецкий арбалетчик взводит свое оружие с помощью кривошипно-реечного механизма (ок. 1493 г.)

Первые изображения составного кривошипа в скобе плотника появляются между 1420 и 1430 годами в различных североевропейских произведениях искусства. ^[30] Быстрое внедрение составного кривошипа можно проследить в работах Анонима гуситских войн, неизвестного немецкого инженера, пишущего о состоянии военной техники своего времени: во-первых, шатун, прикладной к кривошипам, снова появились, во-вторых, кривошипы с двойным составом также стали оснащаться шатунами и, в-третьих, для этих кривошипов использовался маховик, чтобы вывести их из «мертвой точки».

На одном из рисунков Анонимуса гуситских войн изображена лодка с парой гребных колес на каждом конце, вращаемых людьми, управляющими сложными рукоятками (см. выше). Эта концепция была значительно улучшена итальянским инженером и писателем Роберто Валтурио в 1463 году, который разработал лодку с пятью комплектами, в которой все параллельные кривошипы соединены с единым источником энергии одним шатуном. Эту идею также подхватил его соотечественник. Франческо ди Джорджио. ^[31]

Водоподъемный насос с кривошипно-шатунным механизмом (Georg Andreas Böckler, 1661)

В Италии эпохи Возрождения самые ранние свидетельства существования сложной кривошипной рукоятки и шатуна можно найти в альбомах Такколы, но механически это устройство до сих пор понимается неправильно. ^[32] Четкое понимание движения кривошипа демонстрирует чуть позже Пизанелло, нарисовавший привод с поршневым насосом. водяным колесом и приводился в действие двумя простыми кривошипами и двумя шатунами. ^[32]

В 15 веке также были введены кривошипно-реечные устройства, называемые кранкинами, которые устанавливались на приклад арбалета как средство приложения еще большей силы при натягивании стрелкового оружия (см. справа). . ^[33] В текстильной промышленности внедрены кривошипные катушки для намотки мотков пряжи. ^[26]

Около 1480 г. раннесредневековый вращающийся точильный камень был усовершенствован педалью и кривошипно-шатунным механизмом. Кривошипы, установленные на тележках, впервые появляются на немецкой гравюре 1589 года. 9Только 0195 Разнообразные и искусственные машины из 1588 года изображает восемнадцать экземпляров, число которых увеличивается в Theatrum Machinarum Novum Георга Андреаса Бёклера до 45 различных машин, что составляет одну треть от общего числа. ^[35]

Ближний Восток

Кривошип появляется в середине 9 века в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их Книге гениальных устройств . ^[36] Эти устройства, однако, совершали лишь частичные обороты и не могли передавать большую мощность, ^[37], хотя для преобразования его в коленчатый вал потребовалась бы лишь небольшая модификация. ^[38]

Аль-Джазари (1136–1206) описал кривошипно-шатунную систему во вращающейся машине двух своих водоподъемных машин. ^[39] Его двухцилиндровый насос включал коленчатый вал. ^[40] После аль-Джазари чудаки в исламской технике не прослеживаются до начала 15-го века, копии Механики древнегреческого инженера Героя Александрийского. ^[23]

20 век

В начале 20 века на некоторых машинах использовались шатуны; например, почти все фонографы до 1930-х годов приводились в действие заводными двигателями с заводными рукоятками. В поршневых двигателях используются кривошипы для преобразования линейного движения поршня во вращательное движение. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей начала 20-го века обычно запускались с помощью ручных заводных рукояток (известных как пусковые ручки в Великобритании), прежде чем электрические стартеры стали широко использоваться. Последней моделью автомобиля с кривошипом был Citroën 2CV 19.48-1990

В руководстве по эксплуатации Reo 1918 года описывается, как проворачивать автомобиль вручную:

Первое: Убедитесь, что рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.
Секунда: педаль сцепления разблокирована, а сцепление включено. Педаль тормоза максимально выдвинута вперед, тормозя заднее колесо.
В-третьих: обратите внимание на то, чтобы рычаг управления искрой, который представляет собой короткий рычаг, расположенный сверху рулевого колеса с правой стороны, был максимально отведен назад к водителю, а длинный рычаг наверху рулевой колонки управляет карбюратором. толкается вперед примерно на один дюйм от своего запаздывающего положения.
Четвертое: Поверните ключ зажигания в точку с маркировкой «В» или «М»
Пятое: Установите регулятор карбюратора на рулевой колонке в положение с пометкой «СТАРТ». Убедитесь, что в карбюраторе есть бензин. Проверьте это, нажимая на маленький штифт, выступающий из передней части чаши, пока карбюратор не заполнится. Если он не заливает, это показывает, что топливо не подается в карбюратор должным образом, и нельзя ожидать, что двигатель запустится. См. инструкции на стр. 56 для заполнения вакуумного резервуара.
Шестое: Убедившись, что в карбюраторе есть запас топлива, возьмитесь за рукоятку пусковой рукоятки, нажмите на нее до упора, чтобы храповик зацепился со штифтом коленчатого вала, и переверните двигатель, быстро потянув вверх. Никогда не нажимайте вниз, потому что, если по какой-либо причине двигатель даст обратный ход, это может представлять опасность для оператора.

Коленчатая ось

Коленчатая ось представляет собой коленчатый вал, который также служит в качестве оси. Используется на паровозах с внутренними цилиндрами.

См. также

Балочный двигатель — ранняя конфигурация парового двигателя, в которой для соединения основных компонентов использовалась качающаяся балка.
Коленчатый вал — механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращение
Сила человека
Джеймс Пикард
Уравнения движения поршня
Ползунок и кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-ползунковая связь — механизм преобразования вращательного движения в поступательное
Солнечная и планетарная шестерня – Тип шестерни, используемой в двигателях раннего луча 9^A ^B ^C ^D RITTI, GRESSERE & PESSENER 2007, GSESERE & PESSEREE & PESSEREE и PSERENERIENTION D . 161:
Из-за находок в Эфесе и Герасе изобретение системы кривошипа и шатуна пришлось переносить с 13-го на 6-й век; теперь рельеф Иераполя переносит его еще на три столетия назад, что подтверждает, что каменные лесопилки с водяным приводом действительно использовались, когда Авзоний писал свою « Мозеллу» . 9 Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии , The Rosen Publishing Group, p. 41, ISBN 978-1-4358-5066-8

Библиография

Кертис, Роберт И. (2008). «Обработка и приготовление пищи». В Олесоне, Джон Питер (ред.). Оксфордский справочник инженерии и технологий в классическом мире . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-518731-1 .
Франкель, Рафаэль (2003), «Мельница Олинфа, ее происхождение и распространение: типология и распространение», Американский журнал археологии , 107 (1): 1–21, doi: 10. 3764 / aja.107.1 .1, S2CID 192167193
Холл, Берт С. (1979), Технологические иллюстрации так называемого «Анонима гуситских войн». Codex Latinus Monacensis 197, часть 1 , Висбаден: Dr. Ludwig Reichert Verlag, ISBN 3-920153-93-6
Хагерманн, Дитер; Шнайдер, Хельмут (1997), Propyläen Technikgeschichte. Landbau und Handwerk, 750 v. Chr. до 1000 н. Хр. (2-е изд.), Берлин, ISBN 3-549-05632-X
аль-Хасан, Ахмад Ю.; Хилл, Дональд Р. (1992), Исламские технологии. Иллюстрированная история , издательство Кембриджского университета, ISBN 0-521-42239-6
Лукас, Адам Роберт (2005), «Промышленное измельчение в древнем и средневековом мире. Обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура , 46 (1): 1–30, doi:10.1353/tech.2005.0026, S2CID 109564224
Лаур-Беларт, Рудольф (1988 г. ), фюрер дурх Августа Раурика (5-е изд.), август
Мангарц, Фриц (2006), «Zur Rekonstruktion der wassergetriebenen byzantinischen Steinsägemaschine von Ephesos, Türkei. Vorbericht», Archäologisches Korrespondenzblatt , 36 (1): 573–590

Нидхэм, Джозеф (1986), Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физическая технология: Часть 2, Машиностроение , Издательство Кембриджского университета, ISBN 0-521-05803-1 .
Олесон, Джон Питер (1984), Греческие и римские механические водоподъемные устройства: история технологии , University of Toronto Press, ISBN 90-277-1693-5
Вольперт, Ханс-Петер (1997), «Eine römische Kurbelmühle aus Aschheim, Lkr. München», Bericht der Bayerischen Bodendenkmalpflege , 38 : 193–199, ISBN 3-7749-2903-3
Уайт, Линн младший (1962), Средневековые технологии и социальные изменения , Оксфорд: в Clarendon Press
Ритти, Тулия; Греве, Клаус; Кессенер, Пол (2007), «Рельеф каменной лесопилки с водяным приводом на саркофаге в Иераполисе и ее значение», Journal of Roman Archaeology , 20 : 138–163, doi: 10. 1017 / S1047759400005341, S2CID 161937987
Шиолер, Торкильд (2009), «Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle», Helvetia Archaeologica , vol. 40, нет. 159/160, стр. 113–124
Уилсон, Эндрю (2002), «Машины, власть и древняя экономика», The Journal of Roman Studies , vol. 92, стр. 1–32

Внешние ссылки

Crank Highlight: Гипервидео конструкции и работы четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, любезно предоставлено Ford Motor Company
Цифровая библиотека кинематических моделей для проектирования (KMODDL) — фильмы и фотографии сотен работающих моделей механических систем в Корнельском университете. Также включает электронную библиотеку классических текстов по механическому дизайну и инженерии.

Кривошипно-ползунковый механизм

следующая кривая

предыдущая кривая

2D-кривые

Трехмерные кривые

поверхностей

фракталов

многогранники

КРИВОШЕЧНЫЙ МЕХАНИЗМ

Вверху слева нарисована только половина каждой кривой.

Им следует дополнить их симметричным изображением о ( ОА ).

Кривая, изученная Бераром в 1820 г. и Руисом-Кастисо в 1889 г..
Другое название: квартика Руиса-Кастисо.

Кривая кривошипно-кривошипного механизма является геометрическое место фиксированной точки M на плоскости, связанной со стержнем [ PQ ] (называемый шатуном ) шарнирно-сочлененного механизма ( OPQ ), O фиксируется, а Q ограничивается перемещением по линии ( D ) (выдвижной ящик или поршень ). Другими словами, кривая кривошипно-ползунковый механизм — это геометрическое место точки, связанной с линией сегмента. постоянной длины, соединяющей окружность ( C ) и линию ( D ).

Пусть A (0, a ) будет проекцией O на ( D ), OP = b , PQ = c .

Используя строчные буквы для аффикса точки, мы имеют:

С, и мы получить:
Декартова параметризация:
, куда с подпиской позиция Q относительно ( OP ).
В частности, движение Q не является синусоидальным.
Бициркулярная квартика (?).
Декартово уравнение, когда M находится на линии ( PQ ) (т.е. л = 0):
.

Кривая не пуста тогда и только тогда, когда a £ b + c , и в этом случае он связан, если b £ и + с (?) .

Когда M находится на шатуне, приведенное выше уравнение показывает, что тогда кривая является полисомальной кривая, медиальная между двумя эллипсами: , а также .

В частности:

— когда a = 0 (( D ) проходит мимо O ) и k = -1, эти два эллипса концентричны кружки: связанные кривые являются квартиками Бернулли. Смотрите также на этом пролистайте базовую и кривую качения плоского движения на соответствующем самолет.
— когда c = a + b и k = -1, эти два эллипса являются касательными окружностями: связанные кривые являются двойными кривые сердца.
— когда а = 0 и б = с, а Кривошипно-кривошипный механизм состоит из окружности и эллипса. (фактически мы находим построение эллипса с полоской бумаги).

Это устройство обеспечивает линейное, почти синусоидальное движение; справа изображение движения Q для a = 0, б = 1, в = 3.
См. также заявку на Стеклоочиститель Мерседес.

Если окружность ( C ) заменить любой коникой, мы получить все полисомальные кривые.