Korbowód łączy tłok z wałem korbowym i przenosi siłę działającą na tłok na wał korbowy, zamieniając ruch posuwisto-zwrotny tłoka na ruch obrotowy wału korbowego.
Krótkie wprowadzenie
Zespół korbowodu składa się z korpusu korbowodu, pokrywy korbowodu, tulei korbowodu, panewki łożyska korbowodu oraz śrub korbowodu (lub wkrętów). Grupa korbowodów przenosi siłę gazu przenoszoną przez sworzeń tłokowy, a także wahadłowe i posuwisto-zwrotne siły bezwładności grupy tłokowej. Wielkość i kierunek tych sił zmieniają się okresowo. Dlatego korbowód jest poddawany naprzemiennym obciążeniom, takim jak ściskanie i rozciąganie. Korbowód musi mieć wystarczającą wytrzymałość zmęczeniową i sztywność strukturalną. Niewystarczająca wytrzymałość zmęczeniowa często prowadzi do pęknięcia korpusów korbowodów lub śrub korbowodów, co skutkuje poważnymi wypadkami całkowitego uszkodzenia maszyny. Jeśli sztywność jest niewystarczająca, spowoduje to odkształcenie zginające korpusu korbowodu i odkształcenie od okrągłości korbowodu, co spowoduje mimośrodowe zużycie tłoka, cylindra, łożyska i sworznia korbowego.
Skład strukturalny
Korpus korbowodu składa się z trzech części. Część połączona ze sworzniem tłokowym nazywana jest małą głowicą korbowodu. Część połączona z wałem korbowym nazywana jest dużym końcem korbowodu, a część korbowodu łącząca mały koniec z dużym końcem nazywana jest korpusem korbowodu.
Mała głowica korbowodu jest w większości cienkościenną, okrągłą strukturą pierścieniową. Aby zmniejszyć zużycie sworznia tłokowego, cienkościenna tuleja z brązu jest wciskana do małego otworu głowicy. Wywierć lub wyfrezuj rowki na małej głowicy i tulei, aby umożliwić rozpryskiwanie się kropel oleju na powierzchnię styku między tuleją smarującą a sworzniem tłokowym.
Korpus korbowodu jest długim elementem, który podlega znacznym naprężeniom podczas pracy. Aby zapobiec zginaniu i odkształcaniu, korpus korbowodu musi mieć wystarczającą sztywność. Z tego powodu większość korpusów korbowodów silników samochodowych przyjmuje przekrój w kształcie litery I, co może zminimalizować masę przy zachowaniu wystarczającej sztywności i wytrzymałości. Silniki o dużym wzmocnieniu również używają przekroju w kształcie litery H. Niektóre silniki wykorzystują wtrysk oleju do małej głowicy korbowodu w celu schłodzenia tłoka, co wymaga wywiercenia otworu przelotowego wzdłużnie w korpusie korbowodu. Aby uniknąć koncentracji naprężeń, połączenie między korpusem korbowodu a małym i dużym końcem przyjmuje duże, okrągłe, gładkie przejście łukowe.
Aby zmniejszyć drgania silnika, konieczne jest ograniczenie różnicy mas każdego korbowodu cylindra do minimalnego zakresu. Podczas montażu silnika w fabryce jest ona zazwyczaj mierzona w gramach i grupowana według masy dużego i małego końca korbowodu. Ten sam zestaw korbowodów jest wybierany do tego samego silnika.
W silniku w kształcie litery V odpowiednie cylindry w lewej i prawej kolumnie mają wspólny czop korbowy, a występują trzy rodzaje korbowodów: korbowody równoległe, korbowody widełkowe oraz korbowody główne i pomocnicze.
Główne formy uszkodzeń
Głównymi formami uszkodzeń korbowodów są pęknięcia zmęczeniowe i nadmierne odkształcenia. Typowe miejsca pęknięć zmęczeniowych to trzy obszary wysokiego naprężenia na korbowodzie. Warunki pracy korbowodu wymagają, aby miał on wysoką wytrzymałość i odporność na zmęczenie; Wymaga również wystarczającej sztywności i wytrzymałości. W tradycyjnych technikach obróbki korbowodów, materiały takie jak stal 45, 40Cr lub 40MnB hartowana i odpuszczana są powszechnie stosowane, które mają wyższą twardość. Dlatego też, nowe materiały korbowodów produkowane przez niemieckie firmy motoryzacyjne, takie jak stal wysokowęglowa C70S6 mikrostopowa niehartowana i odpuszczana, stal kuta serii SPLITASCO, stal kuta FRACTIM i stal kuta S53CV-FS są stosowane (wszystkie z nich są niemieckimi normami DIN). Chociaż stal stopowa ma wysoką wytrzymałość, jest wrażliwa na koncentrację naprężeń. Dlatego też należy nałożyć surowe wymagania na kształt i nadmierne wyokrąglenie korbowodu, a także zwrócić uwagę na jakość obróbki powierzchni w celu poprawy wytrzymałości zmęczeniowej. W przeciwnym razie zastosowanie stali stopowej o wysokiej wytrzymałości może nie przynieść oczekiwanych rezultatów.