Στροφαλοφόρος άξονας

Ο στροφαλοφόρος άξονας είναι το κύριο περιστρεφόμενο εξάρτημα του κινητήρα, αυτό που συλλέγει τις ξεχωριστές ωθήσεις κάθε εμβόλου και τις ενώνει σε μία ενιαία, συνεχή περιστροφική έξοδο. Αποτελεί τον τελευταίο μηχανικό κρίκο πριν η ισχύς εγκαταλείψει τον κινητήρα μέσω του σφονδύλου ή της εύκαμπτης πλάκας, και από εκεί προς τον συμπλέκτη ή τον μετατροπέα ροπής και τελικά στους τροχούς. Στην ουσία, είναι το εξάρτημα που επιτρέπει σε μια σειρά μικρών εκρήξεων να μετατραπεί σε ομαλή, αξιοποιήσιμη περιστροφή.

Αυτό το επιτυγχάνει χάρη στο χαρακτηριστικό στροφαλωτό σχήμα του. Τα κύρια κομβία εκτείνονται κατά μήκος του κεντρικού άξονα και περιστρέφονται μέσα στα έδρανα βάσης που είναι κοχλιωμένα στον κορμό του κινητήρα, ορίζοντας τον άξονα περιστροφής. Ανάμεσά τους βρίσκονται τα κομβία διωστήρων, μετατοπισμένα από εκείνον τον άξονα κατά μια σταθερή απόσταση· σε αυτά τα έκκεντρα κομβία προσαρμόζονται τα κάτω άκρα των διωστήρων. Όταν ένα έμβολο ωθείται προς τα κάτω, ο διωστήρας του πιέζει το κομβίο και, επειδή αυτό είναι έκκεντρο, ασκεί στρεπτική ροπή στον άξονα, όπως ακριβώς το πόδι σε ένα πετάλι ποδηλάτου περιστρέφει το γρανάζι. Η απόσταση μετατόπισης είναι η ακτίνα στροφάλου, και το διπλάσιό της ισούται με τη διαδρομή του εμβόλου, μία από τις δύο διαστάσεις που, μαζί με τη διάμετρο του κυλίνδρου, καθορίζουν τον κυβισμό του κινητήρα.

Η διαχείριση της σειράς και της απόστασης αυτών των ωθήσεων είναι κεντρικής σημασίας για την ευγένεια λειτουργίας. Τα κομβία διατάσσονται σε προσεκτικά επιλεγμένες γωνίες ώστε οι κύλινδροι να αναφλέγονται με μια σειρά που κατανέμει ομοιόμορφα τις φάσεις εκτόνωσης και εξισορροπεί τις δυνάμεις. Βαριά αντίβαρα σφυρηλατούνται ή χυτεύονται απέναντι από τα κομβία ώστε να αντισταθμίζουν την αδράνεια των περιστρεφόμενων άκρων των διωστήρων και να αποσβένουν τους κραδασμούς που είναι εγγενείς στις παλινδρομικές μηχανές· χωρίς αυτά ο κινητήρας θα δονούνταν έντονα. Ένας αρμονικός αποσβεστήρας στην μπροστινή τροχαλία τιθασεύει επιπλέον τις στρεπτικές ταλαντώσεις που διαφορετικά θα κόπωναν τον άξονα.

Οι στροφαλοφόροι άξονες κατασκευάζονται συνήθως σφυρήλατοι από χάλυβα για αντοχή σε απαιτητικούς κινητήρες ή υψηλής απόδοσης, ή χυτεύονται από φαιό χυτοσίδηρο σφαιροειδούς γραφίτη όπου το κόστος και οι χαμηλότερες τάσεις το επιτρέπουν. Τα κομβία τους λειαίνονται με ακρίβεια και υφίστανται επιφανειακή σκλήρυνση, ενώ εδράζονται σε λεπτά κουζινέτα ολίσθησης τροφοδοτούμενα με λάδι υπό πίεση μέσω διανοίξεων στο εσωτερικό του άξονα. Το ίδιο μπροστινό άκρο του στροφαλοφόρου συνήθως κινεί τον ιμάντα ή την καδένα χρονισμού που διατηρεί τους εκκεντροφόρους και τις βαλβίδες συγχρονισμένους με τη θέση του εμβόλου.

Στη χρήση ο στροφαλοφόρος είναι εξαιρετικά ανθεκτικός, αλλά εξαρτάται απόλυτα από καθαρό λάδι υπό πίεση· μια απώλεια πίεσης λαδιού γρήγορα καταστρέφει τα έδρανα βάσης και διωστήρων και μπορεί να χαράξει ή να μαγκώσει τα κομβία. Η υπερβολική αξονική ανοχή, ένα φθαρμένο ωστικό έδρανο ή μια ρωγμή κόπωσης αποτελούν σοβαρές βλάβες, και η επανεπεξεργασία των κομβίων σε υποδιαστάσεις με αντίστοιχα κουζινέτα είναι η παραδοσιακή λύση όταν εμφανίζεται φθορά.