أهمية وجود أعمدة الكرنك على محركات الطائرات

يُحمل العمود المرفقي في وضع موازٍ للمحور الطولي لعلبة المرافق، ويتم دعمه عمومًا بمحمل رئيسي بين كل رمية، حيث يجب دعم المحامل الرئيسية للعمود المرفقي بشكل صارم في علبة المرافق، ويتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق شبكات عرضية في علبة المرافق، واحدة لكل محمل رئيسي، حيث تشكل الشبكات جزءًا لا يتجزأ من الهيكل، بالإضافة إلى دعم المحامل الرئيسية، فإنها تزيد من قوة الهيكل بأكمله.

العمود المرفقي

العمود المرفقي هو العمود الفقري للمحرك الترددي الذي يخضع لمعظم القوى التي يطورها المحرك، والغرض الرئيسي منه هو تغيير الحركة الترددية للمكبس وقضيب التوصيل إلى حركة دورانية لدوران المروحة ويكون العمود المرفقي، كما يوحي الاسم عمود يتكون من واحد أو أكثر من السواعد الموجودة في نقاط محددة بطولها، حيث يتم تشكيل الكرنكات أو الرميات  عن طريق تشكيل إزاحة في عمود قبل تشكيله، نظرًا لأن أعمدة الكرنك يجب أن تكون قوية جدًا، فهي عمومًا مصنوعة من سبيكة قوية جدًا، مثل فولاذ الكروم والنيكل والموليبدينوم.

وتنقسم علبة المرافق إلى قسمين في مستوى طولي، قد يكون هذا التقسيم في مستوى العمود المرفقي، بحيث يتم حمل نصف المحمل الرئيسي وأحيانًا محامل عمود الحدبات في قسم واحد من العلبة والنصف الآخر في القسم المقابل، هناك طريقة أخرى وهي تقسيم العلبة بطريقة يتم فيها تأمين المحامل الرئيسية إلى قسم واحد فقط من العلبة التي يتم تثبيت الأسطوانات عليها، وبالتالي توفير وسيلة لإزالة جزء من علبة المرافق للفحص بدون إزعاج تعديل المحمل.

قد يكون العمود المرفقي من قطعة واحدة أو متعددة القطع، حيث يوجد نوعين تمثيليين من أعمدة الكرنك الصلبة المستخدمة في محركات الطائرات، كما يمكن استخدام البناء رباعي الأسطوانات إما في المحركات المستقيمة ذات ال4 أسطوانات الأفقية أو ذات 4 أسطوانات، ويستخدم العمود ذو 6 أسطوانات في المحركات المستقيمة ذات 6 أسطوانات والمحركات ذات 12 أسطوانة من النوع V والمحركات المعاكسة بست أسطوانات، كما قد تكون أعمدة الكرنك للمحركات الشعاعية من النوع ذي الرمية الواحدة أو الرمية المزدوجة أو الرباعية.

اعتمادًا على ما إذا كان المحرك من النوع أحادي الصف أو الصف المزدوج أو رباعي الصفوف، يظهر العمود المرفقي ذو المحرك الشعاعي أحادي الرمية، بغض النظر عن عدد الرميات التي قد تحتوي عليها، كما يتكون كل عمود مرفقي من ثلاثة أجزاء رئيسية مرتكزة العمود ومكبس كرنك وخد متحرك أما الأثقال والمخمدات، على الرغم من أنها ليست جزءًا حقيقيًا من العمود المرفقي، يتم إرفاقها عادةً لتقليل اهتزاز المحرك.

المحمل الرئيسي الموضوع لعمود الكرنك

مرتكزة العمود مدعومة بمحمل رئيسي، تدور فيه، إنه بمثابة مركز دوران العمود المرفقي، إنه سطح مقوى لتقليل التآكل العمود المرفقي هو الجزء الذي يتصل به قضيب التوصيل، كما أنه بعيد عن المركز من المجلات الرئيسية، وغالبًا ما يطلق عليه الرمي، اثنين من الوجهين الساعد ومرفق العمود المرفقي يقومان بالرمي، عندما يتم تطبيق قوة على عمود المرفق في أي اتجاه بخلاف الموازي أو العمودي عليه ومن خلال الخط المركزي للعمود المرفقي، فإنه يتسبب في دوران العمود المرفقي ويتم تقوية السطح الخارجي بالنترة لزيادة مقاومته للتآكل ولتوفير سطح المحمل المطلوب، عادة ما يكون العمود المرفقي مجوفًا، هذا يقلل من الوزن الإجمالي للعمود المرفقي ويوفر ممرًا لنقل زيت التشحيم.

في المحركات المبكرة، كان العمود المرفقي المجوف أيضًا بمثابة غرفة لتجميع الحمأة ورواسب الكربون والمواد الغريبة الأخرى، حيث ألقت قوة الطرد المركزي هذه المواد إلى خارج الغرفة ومنعتها من الوصول إلى سطح محمل قضيب التوصيل، ونظرًا لاستخدام الزيوت المشتتة الخالية من الرماد، لم تعد المحركات الأحدث تستخدم غرف الحمأة، وفي بعض المحركات، يتم حفر ممر في خد الكرنك للسماح برش الزيت من العمود المرفقي المجوف على جدران الأسطوانة ويربط خد الكرنك العمود المرفقي مرتكزة العمود الرئيسية في بعض التصميمات، يمتد الخد إلى ما وراء مرتكزة العمود ويحمل ثقلًا موازنًا لموازنة العمود المرفقي، كما يجب أن يكون خد الكرنك قوي البنية للحصول على الصلابة المطلوبة بين العمود المرفقي والمجلة.

في جميع الحالات، يجب أن يتوافق نوع العمود المرفقي وعدد دبابيس المرفق مع ترتيب أسطوانة المحرك، كما يتم التعبير عن موضع الأذرع على العمود المرفقي بالنسبة إلى السواعد الأخرى لنفس العمود بالدرجات، كما يعتبر أبسط عمود مرفقي هو نوع الرمية الواحدة أو 360 درجة، حيث يستخدم هذا النوع في محرك شعاعي أحادي الصف، ويمكن بناؤها في قطعة واحدة أو قطعتين، كما يتم توفير محملين رئيسيين واحد على كل طرف عند استخدام هذا النوع من العمود المرفقي، ويتم استخدام العمود المرفقي ذو الرمي المزدوج أو 180 درجة في المحركات الشعاعية ثنائية الصفوف، أما في المحرك من النوع الشعاعي، يتم توفير رمية واحدة لكل صف من الأسطوانات.

ميزان العمود المرفقي

لا يؤدي الاهتزاز المفرط في المحرك إلى فشل الهياكل المعدنية فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تآكل الأجزاء المتحركة بسرعة في بعض الحالات، يحدث الاهتزاز المفرط بسبب العمود المرفقي غير المتوازن، أما أعمدة الكرنك متوازنة لتحقيق التوازن الثابت والتوازن الديناميكي، ويكون العمود المرفقي متوازنًا بشكل ثابت عند موازنة وزن المجموعة الكاملة لمسامير المرفق  وخدود الكرنك والأثقال الموازنة حول محور الدوران وعند التحقق من التوازن الساكن، يتم وضعه على حافتي سكين، إذا كان العمود يميل إلى الالتفاف نحو أي موضع أثناء الاختبار، فهذا يعني أنه خارج التوازن الثابت.

المخمدات الديناميكية لعمود الكرنك

يتم موازنة العمود المرفقي ديناميكيًا عندما يتم موازنة جميع القوى الناتجة عن دوران العمود المرفقي ونبضات الطاقة داخل نفسها، بحيث يتم إنتاج القليل من الاهتزاز أو عدم حدوث اهتزاز عند تشغيل المحرك، لتقليل الاهتزاز إلى أدنى حد أثناء تشغيل المحرك، يتم دمج مخمدات ديناميكية في العمود المرفقي، حيث يكون المثبط الديناميكي هو مجرد بندول يتم تثبيته على العمود المرفقي، بحيث يكون حراً في التحرك في قوس صغير، حيث تم دمجها في مجموعة ثقل الموازنة، كما تتضمن بعض أعمدة الكرنك اثنتين أو أكثر من هذه التجميعات، كل منها متصل بخد كرنك مختلف والمسافة التي يتحرك بها البندول  وبالتالي، فإن تردده الاهتزازي يتوافق مع تردد نبضات طاقة المحرك، عندما يحدث تردد اهتزاز العمود المرفقي، يتأرجح البندول مع اهتزاز العمود المرفقي، مما يقلل الاهتزاز إلى الحد الأدنى.

مبادئ المثبط الديناميكي

يتكون بناء المثبط الديناميكي المستخدم في محرك واحد من ثقل موازن متحرك من الصلب المشقوق متصل بخد الكرنك، وهو يمتد اثنان من المسامير الفولاذية على شكل بكرة إلى الفتحة ويمران من خلال فتحات كبيرة الحجم في ثقل الموازنة وخد ذراع التدوير، يكون الفرق في القطر بين المسامير والثقوب.