كيفية ربط قضبان محركات الطائرات

قضيب التوصيل هو الرابط الذي ينقل القوى بين المكبس والعمود المرفقي، حيث يجب أن تكون قضبان التوصيل قوية بما يكفي لتظل صلبة تحت الحمل، ومع ذلك تكون خفيفة بدرجة كافية لتقليل قوى القصور الذاتي التي تنتج عندما يتوقف القضيب والمكبس ويغيران الاتجاه ويبدآن من جديد في نهاية كل شوط ويكون قضيب توصيل بين المكبس والعمود المرفقي.

هناك أربعة أنواع من تجميعات قضيب التوصيل

•  عادي.

•  شوكة ونصل.

•  رئيسي ومفصل.

•  نوع منقسم.

كيفية تجميع القضيب الرئيسي لمحرك الطائرة

يتم استخدام مجموعة القضبان الرئيسية والمفصلية بشكل شائع في المحركات الشعاعية، حيث أنه في المحرك الشعاعي يتم توصيل المكبس الموجود في أسطوانة واحدة في كل صف بالعمود المرفقي بواسطة قضيب رئيسي، وتكون جميع المكابس الأخرى في الصف متصلة بالقضيب الرئيسي بواسطة قضبان مفصلية ويوجد في المحرك ذو 18 أسطوانة والذي يحتوي على صفين من الأسطوانات، منها قضيبان رئيسيان و 16 قضيبًا مفصليًا، كما يتم تصنيع القضبان المفصلية من سبيكة فولاذية مطروقة إما على شكل I أو H، مما يدل على شكل المقطع العرضي، كما يتم ضغط البطانات البرونزية في التجاويف الموجودة في كل طرف من نهايات القضيب المفصلي لتوفير محامل المسمار المفصلي ودبوس المكبس.

يعمل القضيب الرئيسي كحلقة وصل بين دبوس المكبس ومسمار المرفق في نهاية العمود المرفقي أو النهاية الكبيرة وتتضمن على عمود المرفق أو محمل القضيب الرئيسي، كما توفر الحواف حول الطرف الكبير إمكانية ربط القضبان المفصلية يتم توصيل القضبان المفصلية بالقضيب الرئيسي بواسطة دبابيس المفصل، والتي يتم ضغطها في الثقوب الموجودة في فلنجات القضيب الرئيسي أثناء التجميع، ويتم تثبيت محمل عادي، يسمى عادةً جلبة دبوس المكبس وفي نهاية المكبس للقضيب الرئيسي لاستقبال دبوس المكبس.

عند استخدام عمود مرفقي من النوع ذي الانقسام أو المشبك المنفصل، يتم استخدام قضيب رئيسي من قطعة واحدة كما يتم تجميع القضبان الرئيسية والمفصلية ثم تركيبها على عمود المرفق، ثم يتم ربط أقسام العمود المرفقي معًا وفي المحركات التي تستخدم النوع أحادي القطعة من العمود المرفقي، يتم تقسيم النهاية الكبيرة للقضيب الرئيسي، مثل محمل القضيب الرئيسي.

كما يتم تثبيت الجزء الرئيسي من القضيب الرئيسي على عمود المرفق، ثم يتم القيام بتثبيت غطاء المحمل في مكانه وربطه بالقضيب الرئيسي، كما لا تتطابق مراكز دبابيس المفصل مع مركز العمود المرفقي وهكذا، بينما يصف مركز العمود المرفقي دائرة حقيقية لكل ثورة في العمود المرفقي، حيث تصف مراكز دبابيس المفصل مسارًا بيضاويًا والمسارات البيضاوية متناظرة حول خط مركزي عبر أسطوانة القضيب الرئيسية، ويتم ملاحظة أن الأقطار الرئيسية للأشكال البيضاوية ليست متماثلة وبالتالي، فإن قضبان الوصلة لها درجات متفاوتة من الزوايا بالنسبة لمركز رمى الكرنك.

تجميع القضيب المفصلي

نظرًا للزاوية المتغيرة لقضبان الوصلة والحركة الإهليلجية لدبابيس المفصل، لا تتحرك جميع المكابس بمقدار متساوٍ في كل أسطوانة لعدد معين من درجات حركة الرمي، كما يمكن أن يكون لهذا الاختلاف في موضع الكباس بين الأسطوانات تأثير كبير على تشغيل المحرك ولتقليل تأثير هذه العوامل على الصمام وتوقيت الإشعال، فإن فتحات مسمار المفصل الموجودة في شفة القضيب الرئيسي ليست متساوية البعد عن مركز عمود المرفق، مما يؤدي إلى تعويض تأثير زاوية قضيب الارتباط إلى حد ما.

طريقة أخرى لتقليل الآثار الضارة على تشغيل المحرك هي استخدام مغناطيسي معوض في هذا المغناطيس، كما تحتوي كاميرا الكسارة على عدد من الفصوص يساوي عدد الأسطوانات الموجودة على المحرك، وللتعويض عن التباين في موضع المكبس بسبب زاوية قضيب الربط، يتم تأريض فصوص حدبة القاطع بمسافات غير متساوية، هذا يسمح بفتح ملامسات القاطع عندما يكون المكبس في موضع الإطلاق الصحيح.

دبابيس المفصل

دبابيس المفصل مصنوعة من مواد صلبة باستثناء ممرات الزيت المحفورة في المسامير، والتي تعمل على تليين البطانات ذات مسمار المفصل، كما يمكن تثبيت هذه المسامير بالضغط في الثقوب الموجودة في فلنجات القضيب الرئيسي، بحيث يتم منعها من الدوران في القضيب الرئيسي، ويمكن أيضًا تثبيت دبابيس المفصل بنوبة فضفاضة، بحيث يمكن تشغيلها في فتحات شفة القضيب الرئيسية وكذلك تشغيل البطانات المفصلية للقضيب، وتسمى هذه دبابيس المفصل الكاملة الطافية في أي نوع من التثبيت، كما تحتفظ لوحة القفل على كل جانب بمسمار المفصل وتمنع الحركة الجانبية.

استخدام قضبان التوصيل من النوع العادي

تستخدم قضبان التوصيل من النوع العادي في المحركات المستقيمة والمتقابلة، حيث تكون نهاية العمود المرفقة بمسمار المرفق مزودة بغطاء ومحمل من قطعتين، كما يتم تثبيت غطاء المحمل في نهاية القضيب بواسطة براغي أو مسامير، وللحفاظ على الملاءمة والتوازن المناسبين، بحيث يجب دائمًا استبدال قضبان التوصيل في نفس الأسطوانة وفي نفس الموضع النسبي.

تجميع قضيب الشوكة والشفرة

يتم استخدام مجموعة قضيب الشوكة والشفرة بشكل أساسي في المحركات من النوع V، كما يتم تقسيم القضيب المتشعب عند نهاية العمود المرفقي للسماح بمساحة لقضيب الشفرة لتلائم بين الشوكات، ويتم استعمال محمل ذو قطعتين على طرف العمود المرفقي للقضيب، ولا يستخدم هذا النوع من قضيب التوصيل كثيرًا في المحركات الحديثة.

طاقة وكفاءة المحركات الترددية

تحدد نسبة الضغط المتشعب الضغط في الأسطوانة في ذلك الجزء من دورة التشغيل عند إغلاق كلا الصمامين، كما يتم تحديد ضغط الشحنة قبل الانضغاط عن طريق الضغط المتشعب، بينما يتم تحديد الضغط عند ذروة الضغط قبل الاشتعال مباشرة، بواسطة الضغط المتشعب مضروبًا في نسبة الضغط على سبيل المثال، إذا كان المحرك يعمل بضغط متعدد (30 Hg) مع نسبة ضغط (7:1 ، فإن الضغط في اللحظة التي تسبق الاشتعال سيكون حوالي (210 Hg) ومع ذلك، عند ضغط متشعب  (60 Hg)، سيكون الضغط (420 Hg).

بدون الخوض في تفاصيل كبيرة، فقد ثبت أن حدوث الانضغاط يكبر تأثير تغيير الضغط المتنوع ويؤثر حجم كلاهما على ضغط شحنة الوقود قبل لحظة الاشتعال مباشرة، وإذا أصبح الضغط عالياً للغاية في هذا الوقت، يحدث اشتعال مسبق أو انفجار وينتج عنه سخونة زائدة، حيث أن الاشتعال المسبق هو عندما تبدأ شحنة هواء الوقود بالاحتراق قبل أن تنطلق شمعة الإشعال، ويحدث التفجير عندما يتم إشعال شحنة هواء الوقود بواسطة شمعة الإشعال، ولكن بدلاً من الاحتراق بمعدل متحكم فيه ، فإنه ينفجر مما يتسبب في ارتفاع درجات حرارة الأسطوانة والضغط بسرعة كبيرة، وإذا استمرت هذه الحالة لفترة طويلة جدًا فقد يتلف المحرك.

أحد أسباب استخدام المحركات ذات نسب الضغط العالية هو الحصول على الاقتصاد في استهلاك الوقود على المدى الطويل لتحويل المزيد من الطاقة الحرارية إلى عمل مفيد، وذلك مقارنة بالمحركات ذات نسبة الضغط المنخفضة، ونظرًا لأن المزيد من حرارة الشحنة يتم تحويلها إلى عمل مفيد، فإن جدران الأسطوانة تمتص حرارة أقل، حيث أن هذا يعزز هذا العامل تشغيل المحرك الأكثر برودة، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الكفاءة الحرارية هنا مرة أخرى، هناك حاجة إلى حل وسط بين الطلب على الاقتصاد في استهلاك الوقود والطلب على الحد الأقصى من القدرة الحصانية دون تفجير، حيث تقوم بعض الشركات المصنعة لمحركات الضغط العالي بقمع التفجير عند ضغوط عالية متشعبة، باستخدام وقود عالي الأوكتان والحد من أقصى ضغط متشعب.