Kopplingsstången, som också kallas för kuggstång, är en av de viktigaste delarna i en förbränningsmotor. Även om den också används på ångmaskinen har den funnit stor betydelse på fordon.

En vevstak ansluter kolven till vevaxeln vilket underlättar omvandlingen av kolvens fram- och återgående rörelse till rotation av vevaxeln. Delen fungerar som en hävstång och den krävs för att överföra tryck- och dragkrafterna från kolven och rotera i båda ändarna.

I dag kommer vi att titta på definitionen, funktionerna, materialet, delarna, funktionen och diagrammet för kopplingsstänger.

Kopplingsstångsdefinition

En kopplingsstång eller kuggstång omvandlar kolvens linjära upp- och nedgående rörelse eller fram- och återgående rörelse till vevaxelns cirkelrörelse. Den utsätts för spänning, kompression, böjning och buckling under processen.

Läs allt du behöver veta om bilkolv

Kopplingsstångsmaterial

Kopplingsstängerna tillverkas vanligen av gjutet material av aluminiumlegering, vilket bidrar till att motstå de påfrestningar som uppkommer under processen.

I massproduktion är kopplingsstången vanligen gjord av stål. För tillämpningar med hög prestanda används en billet, som maskinbearbetas ur en solid billet och inte gjuts eller smids.

Hur som helst kan gjutjärn användas för billigare tillämpningar med låg prestanda, t.ex. för skotrar.

Designnomenklatur

• A = tvärsnittsarean för kopplingsstången.
• L = längden på kuggstången.
• C = tryckhållfasthetsspänning.
• Wcr = krimp- eller bockbelastning.
• Ixx = sektionens tröghetsmoment kring x-axeln
• Iyy = sektionens tröghetsmoment kring y-axeln respektive.
• Kxx = sektionens rotationsradie kring x-axeln
• Kyy = sektionens rotationsradie kring y-axeln.
• D = Kolvens diameter r = Vevstakens radie

Kopplingsstångsdelar

Kopplingsstångsdelarna i förbränningsmotorer består av stor ände, stång och liten ände.

Kolvarna är anslutna till den lilla änden av kuggelstången med en kolvpinne eller en handledsstift som kan svänga i kolven. Denna tapp utgör en vridpunkt mellan kolven och kuggstången. Kolvpinnen hålls på plats med en fjäderklämma eller ett kolvpinnlås.

Kopplingsstångens stora änddel är monterad på vevstaken med ett glidlager, vilket minskar friktionen. Men vissa mindre motorer använder lager för att undvika behovet av pumpsmörjning.

I allmänhet finns det ett nålhål borrat genom lagret på kuggstångens stora ände. Det gör det möjligt för smörjolja att pumpa in i cylinderväggens trycksida för att smörja kolvarnas rörelse och kolvringar.

Sluttligen, på kuggstångsdelarna, kan kuggstången rotera i båda ändarna, så att vinkeln mellan kuggstången och kolven kan förändras när stången pendlar runt vevaxeln.

Läs: Förstå bensinmotorn

Kopplingsstångens funktioner

• Kopplingsstångens primära funktion är att skapa en länk mellan kolven och vevaxeln för att överföra kraft.
• Kopplingsstången hjälper till att leverera smörjolja till cylinderväggarna och handledsstiftet eller gudgeonstiftet.

Typer av kopplingsstång

Kopplingsstångstyperna är baserade på det material de är gjorda av. Nedan följer de olika typerna av kuggstänger som finns tillgängliga därute:

Billetkuggstänger:

Billetkuggstängerna är maskinellt tillverkade av ett stycke stål eller aluminium. Den är lättare, starkare och hållbarare än andra typer av vevstakar. Billettyper av kopplingsstänger används normalt för fordon som körs med hög prestanda.

Produkten är ibland utformad för att minska spänningshöjningar och underlätta i billetmaterialets naturliga korn.

Gjutna stänger:

Gjutna stänger föredras mer av tillverkarna eftersom de klarar av att hantera en belastning av en lagermotor. Produktionskostnaden är billigare men kan inte användas i tillämpningar med höga hästkrafter på över 450 upp till 6 000 varv per minut.

En gjuten kopplingsstång innehåller en märkbar söm i mitten som skiljer den från den smidda typen.

Smidd stång:

Kopplingsstänger som tillverkas av smide tillverkas genom att man tvingar korn av utvalt material till stångens form. Materialet kan vara stållegering eller aluminium beroende på vilka egenskaper som krävs.

Välja, tillverkare av smidda stänger använder olika typer av stållegeringar, krom- och nickellegeringar. Slutprodukten är inte gjord för att vara spröd. Nickel eller kromlegering ökar styrkan hos en kopplingsstång.

Pulvermetall:

Kopplingsstång tillverkad av pulvermetall är också ett lämpligt val för tillverkare. Den tillverkas med en pulverblandning av metall som pressas i en form och värms upp vid höga temperaturer. Det smälter blandningen till en fast form.

Lätt bearbetning kan krävas, men produkten kommer ut ur formen i princip som en färdig produkt. Vevstakar i pulvermetall är billigare att tillverka än stål och starkare än gjutna vevstakar.

Läs: Klassificeringar av förbränningsmotorer

Problem med kopplingsstången

Kopplingsstången kan få problem när den arbetar. Detta beror på att den utsätts för olika påfrestningar under i förbränningskammaren. Vissa av dessa problem kan åtgärdas medan vissa kräver ett fullständigt byte av kopplingsstången. Under driften sträcks och komprimeras kuggelstången, vilket kan leda till att kuggelstången går sönder. Den trasiga kuggstången kan skada motorn helt och hållet. Nedan visas det fel som inträffar på en kuggstång:

Förslitning:

Detta är den främsta orsaken till att kugghjulet går sönder. Det förekommer ofta i äldre motorer. Kompressionen och sträckningen av stången under processen sker tusentals gånger per minut. Detta orsakar så småningom slitage på delen tills den till slut går sönder. Brist på olja och förekomst av smuts i motorn kan påskynda detta problem.

Nya motorer kan också drabbas av utmattning i anslutningen om motorn byggs om. Det händer när billiga delar eller fel delar används.

Hydrolock:

Hydrolock orsakas när vatten tränger in i kolvkammaren vilket leder till deformation av kopplingsstången. Detta inträffar vanligtvis när fordonet kör genom en översvämmad gata.

Litet vatten i cylindern kan orsaka knackande eller knackande ljud som lätt kan repareras. Om det däremot finns mycket vatten i cylindern har allt utrymme för gnisttid tagits i anspråk vilket kan leda till att cylinderstången böjs eller knäcks.

Over Revving:

Over revving är ett fel som uppstår i nya och högpresterande motorer. Om varvräknaren visar rött indikerar det att det råder fara för kuggstångens kondition. Detta beror på att de krafter som verkar på kuggstången ökar dramatiskt vid höga varvtal.

Stiftfel:

Kolvstiftet som förbinder kuggstången med kolven slits och orsakar fel. I vissa motorer leder det till katastrofala motorfel. Detta inträffar när kuggstången går igenom motorblocket eller när vevaxeln böjs.

Läs: I vissa motorer orsakar det effektförlust. Om sådant inträffar, det vill säga om motorn stannade omedelbart efter att stiftet gått sönder. Det finns en sannolikhet att motorn räddas annars kan totalhaveri uppstå.