قد تتكون أعمدة المروحة من ثلاثة أنواع رئيسية: مدبب أو مسطح أو ذو حواف، حيث يتم تحديد الأعمدة المخروطية بواسطة هذه الأرقام، والتي يتم فيها تحديد الأعمدة المحززة والحواف، كما يتم تشكيل عمود المروحة لأغلب محركات الطاقة المنخفضة كجزء من العمود المرفقي، والذي يكون مدبب، ويتم توفير فتحة مفرغة، بحيث يمكن تثبيت محور المروحة في هذا العمود، ويرتبط مجرى المفتاح والفهرس الرئيسي للمروحة بالمركز العلوي للأسطوانة رقم واحد، أما نهاية العمود فتكون ملولبة لاستقبال صمولة الاحتفاظ فيها، وتكون أعمدة المروحة المستدقة شائعة في المحركات الأقدم والأصغر.
تحديد عمود المروحة
يتم تحديد عمود المروحة للمحركات الشعاعية عالية الإخراج بشكل عام، حيث أنه ملولب من طرف واحد للصواميل في محور المروحة، ويقع محمل الدفع الذي يمتص دفع المروحة حول العمود وينقل الدفع إلى مبيت قسم العجلة الأمامية، ويكون العمود ملولب لربط صامولة الاحتفاظ بمحمل الدفع، أما الجزء البارز بين مجموعتي الخيوط توجد فيه المفاتيح لتلقي محور المروحة المحدود، حيث يتم تشكيل العمود بشكل عام من سبيكة فولاذية مطروقة بطولها، وقد يتم توصيل عمود المروحة عن طريق تروس التخفيض بالعمود المرفق للمحرك، ولكن في المحركات الأصغر يكون عمود المروحة مجرد امتداد للعمود المرفقي، ولتغيير عمود المروحة، يجب أن يدور العمود المرفقي للمحرك.
تستخدم أعمدة المروحة ذات الحواف في معظم المحركات الترددية والمحركات التوربينية الحديثة، حيث يحتوي أحد طرفي العمود على فتحات محفورة لقبول براغي تركيب المروحة، وقد يكون التثبيت عبارة عن عمود قصير مزود بأسنان داخلية؛ لقبول استخدام صمام الموزع مع مروحة يمكن التحكم فيها، أما عمود المروحة ذو الحواف هو تركيب شائع جدًا في معظم الطائرات التي تعمل بالمروحة.
مبادئ تشغيل المحرك الترددي
العلاقات بين ضغط وحجم ودرجة حرارة الغازات هي المبادئ الأساسية لتشغيل المحرك، حيث أن محرك الاحتراق الداخلي هو جهاز لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، يتم تبخير البنزين وخلطه مع الهواء وإجباره أو سحبه في أسطوانة وضغطه بواسطة مكبس، ثم إشعاله بواسطة شرارة كهربائية، كما يتم تحويل الطاقة الحرارية الناتجة إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى عمل في الأسطوانة، يوجد العديد من مكونات المحرك المختلفة اللازمة لإنجاز هذا التحويل، ويعرض أيضًا المصطلحات الأساسية المستخدمة للإشارة إلى تشغيل المحرك.
مكونات تشغيل المحرك
تتضمن دورة تشغيل المحرك الترددي للاحتراق الداخلي سلسلة من الأحداث المطلوبة للحث والضغط والإشعال والحرق، مما يتسبب في تمدد شحنة الوقود والهواء في الإسطوانة وكسح أو استنفاد المنتجات الثانوية لعملية الاحتراق، وعند اشتعال الخليط المضغوط، تتمدد غازات الاحتراق الناتجة بسرعة كبيرة وتجبر المكبس على الابتعاد عن رأس الأسطوانة، كما يتم تحويل هذه الحركة الهبوطية للمكبس، التي تعمل على العمود المرفقي من خلال قضيب التوصيل إلى حركة دائرية أو دوارة بواسطة العمود المرفقي، كما يفتح صمام في الجزء العلوي أو رأس الأسطوانة للسماح للغازات المحترقة بالذهاب خارجًا ويدفع زخم العمود المرفقي والمروحة المكبس إلى الأعلى في الأسطوانة، حيث يكون جاهزًا للحدث التالي في الدورة.
ثم يفتح صمام آخر في رأس الأسطوانة للسماح بدخول شحنة جديدة من خليط الوقود والهواء، حيث يسمى الصمام الذي يسمح بخروج غازات العادم المحترقة بصمام العادم، ويسمى الصمام الذي يسمح بدخول الشحنة الجديدة لخليط الوقود والهواء بصمام السحب، كما يتم فتح هذه الصمامات وإغلاقها ميكانيكيًا في الأوقات المناسبة بواسطة آلية تشغيل الصمام، أما تجويف الأسطوانة هو قطرها الداخلي ويصبح مسافة يتحرك بها المكبس من أحد طرفي الأسطوانة إلى الطرف الآخر، وتحديداً من المركز العلوي إلى المركز السفلي أو العكس.
آلية تشغيل الصمام
يتم تشغيل آلية الصمام للمحرك المقابل بواسطة عمود كامة، حيث يتم تشغيل عمود الحدبات بواسطة ترس يتزاوج مع ترس آخر متصل بالعمود المرفقي، ويدور عمود الكامات دائمًا بنصف سرعة العمود المرفقي، وعندما يدور عمود الكامات، تتسبب الفصوص في ارتفاع مجموعة الرافعة في دليلها، مما يقود إلى نقل القوة عبر قضيب الدفع وذراع الروك لفتح الصمام.
مكونات المجموعة الرافعة
رافعة أسطوانية، تنزلق إلى الداخل والخارج في دليل رافعة مركب في أحد أقسام علبة المرافق وحلقة وفصوص كامة، إضافة إلى مقبس كرة رافعة أو مقبس قضيب دفع، وتتمثل وظيفة مجموعة الرافعة في تحويل الحركة الدورانية لفص الكامة إلى حركة ترددية، ونقل هذه الحركة إلى قضيب الدفع والذراع المتأرجح، ثم إلى طرف الصمام وفتح الصمام في الوقت المناسب والغرض من الزنبرك الرافعي، هو رفع الخلوص بين الذراع المتأرجح وطرف الصمام لتقليل حمل الصدمات عند فتح الصمام، كما يتم حفر حفرة من خلال الرافعة للسماح بزيت المحرك بالتدفق إلى قضبان الدفع المجوفة لتزييت مجموعات الروك.
الرافعات الصلبة
تتطلب الرافعات الصلبة أو أتباع الكامة عمومًا تعديل خلوص الصمام يدويًا عن طريق تعيين المسمار وصمولة القفل، حيث أن هناك ضرورة إلى خلوص الصمام؛ للتأكد من أن الصمام لديه خلوص كافٍ في مجموعة الصمامات ليغلق تمامًا، وكان هذا التعديل أو الفحص عنصر صيانة مستمرًا حتى استخدام الرافعات الهيدروليكية.
حلقات الكام
يتم تثبيت حلقة الكامة بشكل متركز مع العمود المرفقي، ويتم تشغيلها بواسطة العمود المرفقي بمعدل سرعة مخفض، من خلال مجموعة تروس محرك الكامة الوسيطة، كما تحتوي حلقة الكامة على مجموعتين متوازيتين من الفصوص متباعدة حول المحيط الخارجي، منها مجموعة واحدة لصمامات السحب والأخرى لصمامات العادم.
قد تحتوي حلقات الكامة المستخدمة على أربعة أو خمسة فصوص على كل من مسارات السحب والعادم، حيث يتم تحديد توقيت أحداث الصمام من خلال التباعد بين هذه الفصوص والسرعة والاتجاه اللذين يتم تشغيل حلقات الكامة فيه بالنسبة لسرعة واتجاه العمود المرفقي، كما تختلف طريقة قيادة الكاميرا باختلاف أنواع المحركات، ويمكن تصميم حلقة الكامة بأسنان على الأطراف الداخلية أو الخارجية، وإذا كان ترس التخفيض يتشابك مع الأسنان الموجودة على الجزء الخارجي من الحلقة فإن الكامة تدور في اتجاه دوران العمود المرفقي، وإذا تم دفع الحلقة من الداخل، فإن الكاميرا تدور في الاتجاه المعاكس من العمود المرفقي.
يمكن استعمال كاميرا رباعية الفصوص في محرك ذي سبع أسطوانات أو تسع أسطوانات، حيث أن الأسطوانات السبعة تدور في نفس اتجاه العمود المرفقي، وعلى الأسطوانات التسعة مقابل دوران العمود المرفقي، وفي محرك الأسطوانات التسعة يكون التباعد بين الأسطوانات 40 درجة وأمر الإطلاق هو 1-3-5-7-9-2-4-6-8، هذا يعني أن هناك مسافة 80 درجة بين النبضات النارية.
التباعد بين الفصوص الأربعة لحلقة الكامة هو 90 درجة، وهو أكبر من التباعد بين النبضات لذلك، للحصول على علاقة مناسبة بين عمليات الصمام وأمر الإطلاق، حيث من الضروري قيادة الكامة المقابلة لدوران العمود المرفقي باستخدام الكاميرا ذات الأربع فصوص في المحرك ذي الأسطوانات السبع، كما يكون التباعد بين إطلاق الأسطوانات أكبر من التباعد بين فصوص الكامة لذلك، من الضروري أن تدور الكاميرا في نفس اتجاه العمود المرفقي.
