Automobilio variklio sukimosi krypties paaiškinimas

Automobilių variklių sukimosi kryptis yra esminis techninis aspektas, turintis įtakos ne tik variklio veikimui, bet ir bendram transporto priemonės funkcionalumui. Nors dauguma modernių vidaus degimo variklių sukasi pagal laikrodžio rodyklę, yra niuansų ir išimčių, kuriuos svarbu žinoti, ypač susidūrus su specifinėmis problemomis ar senesne technika.

Bendras variklių sukimosi krypties standartas

Pasaulyje egzistuoja daugybė skirtingų automobilių variklių gamintojų, kurių produktai kartais nėra girdėti mūsų kraštuose. Tačiau beveik visi jų sukurti varikliai sukasi pagal laikrodžio rodyklę. Ši nusistovėjusi tendencija kelia klausimą - kodėl? Tai, kad absoliuti dauguma automobilinių vidaus degimo variklių dirba pagal laikrodžio rodyklę, yra gana keista, atsižvelgiant į variklių įvairovę ir montavimo būdus. Pavyzdžiui, „Ferrari 488 GTB“ variklis yra išilgai sumontuotas viduryje, „Volkswagen Golf“ - skersai priekyje, „Porsche 911“ - gale, o „Mercedes-Benz Actros“ - po kabina. Nepaisant skirtingų gamintojų, architektūros, padėties automobilio bazėje ir net skirtingų degalų rūšių, visi šie varikliai sukasi pagal laikrodžio rodyklę.

Sakykime, kad kiekvienas variklis turi savo priekį ir galą. Galu šiuo atveju vadiname pusę, per kurią išvestas alkūninis velenas, kuris kaip nors yra sujungtas su pavarų dėže. Jei žiūrėsime į variklio priekį, alkūninis velenas iš mūsų perspektyvos beveik visada suksis pagal laikrodžio rodyklę. To nenulėmė vien tik tai, kad automobiliai dažniausiai juda pirmyn - automobilio judėjimo kryptis priklauso nuo pavarų dėžės, o ne nuo variklio (nors sniegaeigiai kartais atbulai suka variklį). Pavarų dėžės, kaip ir variklio, padėtis varančiosios ašies atžvilgiu gali būti labai įvairi, ir variklis vis tiek dirbs pagal laikrodžio rodyklę.

Istorinės priežastys ir standartizacija

Variklių sukimosi kryptis pagal laikrodžio rodyklę susiformavo nuo labai senų laikų ir dabar tai yra nusistovėjęs standartas bei tradicija. Žinoma, yra buvę išimčių - pavyzdžiui, kai kurie „Honda“, ankstyvieji „John Deer“, „Fiat“ ir kai kurių kitų gamintojų varikliai turėjo prieš laikrodžio rodyklę besisukančius alkūninius velenus. Šios išimtys tik patvirtina taisyklę - absoliuti dauguma automobilinių vidaus degimo variklių dirba pagal laikrodžio rodyklę.

Egzistuoja šiokia tokia techninė logika, kodėl įsivyravo būtent tokia variklio darbo kryptis. Nors šių dienų vairuotojai gali būti pakankamai atsiriboję nuo variklio, alkūninio veleno sukimosi kryptis anksčiau buvo jaučiama fiziškai - variklio užvedimas rankena kadaise buvo standartinė procedūra. Variklio užvedimas rankena buvo pakankamai pavojingas, išmanymo ir įgūdžių reikalaujantis darbas. Tam, kad žmonės nepamirštų, į kurią pusę reikia sukti rankeną, nusistovėjo šioks toks standartas - pagal laikrodžio rodyklę. Tai buvo patogiau dešiniarankiams. Kai XX amžiaus pirmajame-antrajame dešimtmečiuose automobilių gamintojai susidomėjo elektriniais starteriais, juos jie montavo prie jau egzistuojančių variklių - prie tų, kurie buvo užvedami sukant rankeną pagal laikrodžio rodyklę. Nors užvedimo rankena yra pamirštas praeities reliktas, tas standartas išliko.

Keisti šį standartą būtų neracionalu, nes reikėtų unikalių starterių. Tą patį starterį gamintojai dažnai naudoja daugybėje skirtingų modelių su skirtingais varikliais. Net ir skirtinguose starteriuose dažnai naudojamas tas pats elektros variklis. Juos dažnai gamina trečiosios kompanijos, kurios juos tiekia skirtingiems gamintojams, todėl variklio darbo krypties standartas yra būtinas. Tai padeda standartizuoti ir kai kurias kitas masiškai automobilių pramonėje naudojamas dalis - įvairias pompas bei jutiklius. Dabar net keista pagalvoti, kad tradicinė variklio darbo kryptis - tas mažytis panašumas tarp 1,9 litrų TDI dyzelio ir „Ferrari“ 6,5 litrų V12 - nusistovėjo dėl tų kuklių užvedimo rankenų. Bet būtent taip ir buvo - rankenas keitė starteriai, o standartas liko, kol galiausiai tapo šiokia tokia pramonės tradicija ir mechaniniu detalių tiekimo palengvinimu.

Siurblių variklių sukimosi kryptis

Veikdama ir prižiūrint siurblius, sukimosi krypties teisingumas daro tiesioginę įtaką įrangos efektyvumui, aptarnavimo tarnavimo laikui ir saugai. Neteisinga sukimosi kryptis gali sukelti nenormalų vidutinio transportavimo, komponentų pažeidimą ir padidėjusį energijos suvartojimą.

Siurbliai yra suprojektuoti ir gaminami pagal tam tikrą sukimosi kryptį. Teisinga pasukimo kryptis leidžia sparnuočiui suktis išilgai iš anksto nustatytos trajektorijos, leidžiančios terpei sudaryti stabilų srauto kanalą siurblio korpuse ir pasiekti efektyvų energijos perdavimą ir transportavimą. Jei sukimosi kryptis neteisinga, atvirkštinis sparnuotės sukimasis sukels vidutines sūkurių sroves ir atgalinį srautą, todėl nepakanka slėgio, sumažėjusio srauto greičio ir netgi tuščiąja eiga.

Sukimosi krypties nustatymas ir koregavimas

Norint patikrinti siurblio variklio sukimosi kryptį, galima atlikti kelis žingsnius:

1. Patikrinkite variklio sukimosi kryptį: įsitikinkite, kad ji atitinka gamintojo ženklą.
2. Patikrinkite vidutinį srautą: jei vamzdyne yra įrenginiai su instrumentais, slėgio matuoklis greitai pakils į normalų diapazoną, o srauto matuoklis parodys stabilų rodmenį, kai sukimosi kryptis bus teisinga.
3. Fazių detektorius: jis įvertina sukimosi kryptį, nustatydamas variklio trifazio maitinimo šaltinio fazės seką.

Dažniausia neteisingos sukimosi krypties priežastis yra neteisinga variklio laidų fazė. Po sureguliavimo dar kartą patikrinkite sukimosi kryptį ir įsitikinkite, kad ji yra teisinga, prieš pradedant normaliai naudoti siurblį.

Šie griežti tikrinimo procesai gali padėti užtikrinti tikslią įrangos sukimosi kryptį siurblio gamybos metu ir po pardavimo jungčių, tiek išeinant iš gamyklos, tiek po operacijos ir priežiūros, taip garantuojant vartotojo patirtį.

Vienfazių variklių sukimosi krypties valdymas

Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas vienfaziams varikliams, ypač senesniems modeliams, pavyzdžiui, iš tarybinių laikų skalbimo mašinų, kurių sukimosi kryptis gali būti atsitiktinė. Ši problema dažnai kyla dėl neteisingo pajungimo ar pažeistų apvijų.

Atsitiktinė sukimosi kryptis ir jos sprendimas

Jei vienfazis variklis su trimis laidais (su kondensatoriumi) paleidimo momentu sukasi į tą pusę, į kurią lengviau, o reikia, kad suktųsi tik viena reikiama kryptimi, reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos aspektus:

• Apvijų varža: Tokius „kulibinimus“ galima daryti tik tuo atveju, jei motoro abi (darbinė ir paleidimo) apvijos yra vienodos varžos. Jei apvijos yra skirtingų varžų (pvz., 12,5R; 21,4R; 33,6R), variklis greičiausiai suvyniotas darbui su kondensatoriumi ir visos trys apvijos turi skirtingą varžą.
• Kondensatoriaus pajungimas: Pakeitus kondensatoriaus pajungimo tašką (pvz., atkabinus nuo juodo (Nr4) laido ir prikabinus prie balto (Nr1)), variklis turėtų suktis į kitą pusę.
• Apvijų pažeidimas: Vienas iš galimų problemos šaltinių, kai variklis pasirenka atsitiktinę sukimosi kryptį, yra nudegusi viena apvija, ant kurios pajungtas kondensatorius. Keista, bet variklis be vargo gali paleisti net ir su apkrova, net jei viena apvija yra pažeista.

Jei iš variklio išeina trys laidai ir jis yra vienfazis (pvz., 230V, 50 Hz, 1250W, 2850 RPM), o jo sukimosi kryptis yra atsitiktinė, reikėtų atidžiai patikrinti apvijų būklę ir kondensatoriaus pajungimą. Pasimatuoti variklio apvijas su testeriu ar ommetru padės nustatyti, kas vyksta. Sprendimas gali būti paprastas laidų sukeitimas vietomis, o ne, pavyzdžiui, inkaro apsukimas, kuris yra sudėtingesnis ir dažnai nereikalingas veiksmas.

Elektros variklių sukimasis pirmyn ir atgal

Elektros variklio sukimasis į priekį ir atgal reiškia, kad variklis sukasi pagal laikrodžio rodyklę ir prieš laikrodžio rodyklę. Sukimasis pagal laikrodžio rodyklę yra variklio sukimasis į priekį, o prieš laikrodžio rodyklę - atvirkštinis.

Norint pasiekti variklio sukimąsi į priekį ir atgal, pakanka sukeisti du trifazius maitinimo laidus vienas su kitu. Šis sukimasis plačiai naudojamas kranuose, gervėse, tekinimo staklėse, keltuvuose ir daugelyje kitų mašinų, kurioms reikia judėti atbulomis. Tobulėjant mokslui ir technologijoms, daugelis mašinų buvo automatizuotos, pavyzdžiui, CNC tekinimo staklės, kurias visas valdo PLC.

Variklio pirmyn ir atgalinė grandinės schema (vadinama 1 pav.) rodo pagrindinę grandinę, kuri iš tikrųjų suteikia elektros energijos tiekimą elektros varikliui (kairėje pusėje), ir valdymo grandinę arba „antrinę grandinę“, kurią valdo mygtukai ir kontaktoriai grandinei valdyti (dešinėje pusėje).

Priežastis, dėl kurios variklis gali keisti sukimosi kryptį, yra ta, kad čia keičiama variklio trifazės galios tvarka. Tai yra, kai KM1 yra uždarytas, trys variklio fazės iš kairės į dešinę yra L1, L2, L3; kai KM2 uždarytas, trys variklio fazės iš kairės į dešinę yra L3, L2, L1.

Žingsninių variklių veikimo principai

Kaip pavara, žingsninis variklis yra vienas iš pagrindinių mechatronikos produktų ir plačiai naudojamas įvairiose automatikos valdymo sistemose. Tobulėjant mikroelektronikai ir kompiuterinėms technologijoms, žingsninių variklių paklausa kasdien didėja ir yra pritaikyta įvairiose nacionalinės ekonomikos srityse.

Žingsninis variklis yra pavara, kuri paverčia elektrinius impulsus į kampinį poslinkį. Kai žingsninis vairuotojas gauna impulsinį signalą, jis varo žingsninį variklį tam, kad pasuktų fiksuotą kampą (vadinamą „žingsnio kampu“) nustatytoje kryptyje, o jo pasukimas laipsniškai pakreipiamas fiksuotu kampu. Kampinis poslinkis gali būti kontroliuojamas kontroliuojant impulsų skaičių, kad būtų pasiektas tikslus padėties nustatymo tikslas. Tuo pačiu metu variklio sukimosi greitį ir pagreitį galima valdyti impulsų dažnio reguliavimu, taip pasiekiant greičio reguliavimo tikslą. Žingsninis variklis gali būti naudojamas kaip specialus variklis valdymui, jis plačiai naudojamas įvairiose atvirosios grandinės valdymo sistemose, nes joje nėra sukaupimo klaidos (100% tikslumo).

Dažniausiai naudojami žingsniniai varikliai

• Reaktyvieji žingsniniai varikliai (VR): rotorius pagamintas iš minkštos magnetinės medžiagos, o daugiafazė sužadinimo apvija yra išdėstyta ant statoriaus, o sukimo momentas generuojamas magnetinio pralaidumo pasikeitimu. Paprastai yra trifaziai, gali pasiekti didelį sukimo momento išėjimą, laiptelio kampas paprastai yra 1,5 laipsnio, tačiau triukšmas ir vibracija yra labai dideli.
• Nuolatiniai magnetiniai žingsniniai varikliai (PM): paprastai dviejų fazių, sukimo momentas ir tūris yra nedideli, laiptelio kampas paprastai yra 7,5 laipsnių arba 15 laipsnių.
• Hibridiniai žingsniniai varikliai (HB): nuolatinio magnetinio ir reaktyvaus derinys. Jis skirstomas į dvi fazes ir penkis etapus: dviejų fazių laiptelio kampas paprastai yra 1,8 laipsnio, o penkių fazių laiptelio kampas paprastai yra 0,72 laipsnio. Šis žingsninis variklis yra labiausiai paplitęs.
• Vienfaziai žingsniniai varikliai.

Pagrindiniai žingsninio variklio parametrai

• Būdingas variklio žingsnio kampas: Tai rodo kampą, kuriuo variklis sukasi kiekvieną kartą, kai valdymo sistema siunčia žingsnio impulsų signalą. Pavyzdžiui, 86BYG250A variklis suteikia 0,9°/1,8° vertę (0,9° pusiau veikiančiai operacijai ir 1,8°, jei naudojama pilnai veikiant). Tai nebūtinai yra tikrasis variklio faktinio darbo žingsnio kampas, o tikrasis žingsnio kampas yra susijęs su pavara.
• Žingsninio variklio fazių skaičius: Tai reiškia variklio viduje esančių ritinių grupių skaičių. Dažniausiai naudojami dviejų, trifaziai, keturfaziai, penkių fazių laipsniški varikliai. Variklio fazių skaičius skiriasi, o laiptelio kampas taip pat skiriasi (pvz., dviejų fazių variklio žingsnio kampas yra 0,9°/1,8°, trifazis yra 0,75°/1,5°, o penkių fazių - 0,36°/0,72°). Jei naudosite padalijamąjį diską, „fazės numeris“ taps beprasmis, o naudotojas gali pakeisti žingsnio kampą, tiesiog keisdamas disko dalijimų skaičių.
• Laikymo sukimo momentas (HOLDING TORQUE): Tai reiškia momentą, kai statorius užrakina rotorių, kai žingsninis variklis įjungiamas, bet nesikeičia. Tai yra vienas svarbiausių žingsninio variklio parametrų. Paprastai žingsnio variklio sukimo momentas mažu greičiu yra artimas laikymo sukimo momentui.
• Padėties sukimo momentas (DETENT TORQUE): Tai reiškia momentą, kai statorius užrakina rotorių, kai žingsninis variklis nėra įjungtas. Kadangi reaktyviojo žingsninio variklio rotorius nėra nuolatinės magnetinės medžiagos, jis neturi DETENT TORQUE.

Kai kurios žingsninio variklio savybės

1. Bendrojo žingsninio variklio tikslumas yra 3-5% žingsnio kampo ir nesikondensuoja.
2. Maksimali leistina žingsninio variklio paviršiaus temperatūra. Jei žingsninio variklio temperatūra yra per didelė, variklio magnetinė medžiaga gali išmagnetėti, dėl ko sukimo momentas sumažės ir net variklis nebeveiks. Apskritai, magnetizuotų medžiagų išsilyginimo taškai viršija 130°C, o kai kurie net 200°C, todėl žingsninio variklio išorinė temperatūra yra visiškai normali esant 80-90°C.
3. Žingsninio variklio sukimo momentas sumažės, kai greitis padidės. Kai žingsninis variklis sukasi, kiekvienos variklio fazinės apvijos induktyvumas sudarys galinę elektromobilio jėgą; kuo didesnis dažnis, tuo didesnė galinė elektromobilio jėga.
4. Žingsninis variklis gali normaliai važiuoti mažu greičiu, tačiau jei jis yra didesnis nei tam tikras greitis, jo negalima paleisti kartu su garsiu. Žingsniniam varikliui yra techninis parametras: be apkrovos paleidimo dažnis, ty impulsų dažnis, kurį varomoji jėga gali pradėti normaliomis sąlygomis be apkrovos. Jei impulsų dažnis yra didesnis už šią vertę, variklis negali normaliai paleisti, o gali būti prarastas arba užblokuotas. Krovinio atveju pradinis dažnis turėtų būti mažesnis. Jei variklį reikia pasukti dideliu greičiu, pulso dažnis turi būti pagreitėjimo procesas.

Su savo išskirtinėmis savybėmis žingsniniai varikliai atlieka svarbų vaidmenį skaitmeninės gamybos laikotarpiu. Plėtojant įvairias skaitmenines technologijas ir tobulinant variklių išjungimo technologiją, varomieji jėgos bus naudojami daugiau sričių.

tags: #auto #variklio #sukimosi #kryptis