4 φωτογραφίες »

Το Μυστήριο του Στροφαλοφόρου άξονα

Διαβάστηκε από 12996 αναγνώστες - 19/6/2020

Οι βλάβες στο στροφαλοφόρο στα σύγχρονα αυτοκίνητα δεν είναι συχνές, ωστόσο δεν αποκλείονται καθόλου. Αξίζει η επισκευή τους; Πόσο θα σου κοστίσει η βλάβη του; Η AUTO BILD απαντά στις πιο σημαντικές ερωτήσεις.

 
 
Ο στροφαλοφόρος άξονας είναι το κεντρικό σημείο του κινητήρα εσωτερικής καύσης, όπου τα πάντα συνεργάζονται μεταξύ τους. Το ανώτερο και το κατώτερο μέρος των εμβόλων συγκρατείται, και ο άξονας μέσω της περιστροφικής του κίνησης, τροφοδοτεί με δύναμη το κιβώτιο ταχυτήτων και τους κινητήριους τροχούς. Αν αυτό το σημαντικό μηχανικό μέρος τεθεί εκτός μάχης λόγω βλάβης, συνήθως ο λογαριασμός στο συνεργείο, είναι μεγάλος...

Βλάβες στροφαλοφόρου: Αιτίες και συμπτώματα
Κατά βάση, οι ζημιές στο στροφαλοφόρο άξονα είναι πια σπάνιες. Αν συμβεί κάποια, δύο είναι οι πιθανοί λόγοι: η έλλειψη λαδιού ή οι υπερβολικές στροφές λειτουργίας. Το τελευταίο είναι πλέον σχεδόν αδύνατο, αφού τα ηλεκτρονικά παρακολουθούν όλες τις λειτουργίες του κινητήρα και, όταν το δεξί πεντάλ είναι πολύ βαρύ και οι στροφές λειτουργίας του κινητήρα φτάσουν μέχρι την κόκκινη περιοχή στο στροφόμετρο, απενεργοποιείται η παροχή καυσίμου. Ωστόσο, ποτέ δεν αποκλείεται κάποιος... θερμόαιμος οδηγός να επιλέξει κατά λάθος τη δεύτερη σχέση αντί της τετάρτης, κάτι που συνήθως καταλήγει στο σπάσιμο μιας μπιέλας ή και του στροφαλοφόρου άξονα, αν οι στροφές λειτουργίας είναι αρκετές. Η έλλειψη λαδιού πάντως, είναι η πιο συχνή αιτία, καθώς αυτή καταστρέφει πρώτα τα έδρανα από τις μπιέλες και αργότερα τα κάπως μεγαλύτερα κύρια ρουλεμάν, στα οποία περιστρέφεται ο άξονας. Ωστόσο, χρειάζεται αρκετός χρόνος μέχρι να προκύψει μια ζημιά.



Μερικές φορές, βέβαια, αρκεί και ένα τέταρτο της ώρας, για να ξεφύγει το υπολειπόμενο λάδι στις στενές προσαρμογές των απλών ρουλεμάν και να προκύψει η καταστροφική ξηρή τριβή. Ωστόσο, επειδή οι περισσότεροι κινητήρες σήμερα διαθέτουν turbo και δεν... επιβιώνουν ούτε για δέκα δευτερόλεπτα χωρίς λάδι, δε συμβαίνουν ουσιαστικά καθόλου ζημιές στο στροφαλοφόρο άξονα λόγω έλλειψης λαδιού, επειδή το turbo τίθεται εκτός μάχης πολύ νωρίτερα. Και στην απίθανη περίπτωση που συμβεί κάτι τέτοιο, η συνηθισμένη ζημιά μπορεί να περιοριστεί, καθώς ο οδηγός ακούει το θόρυβο και σταματά: ένα ξεκάθαρο «κλικ-κλακ» στο ρυθμό των στροφών λειτουργίας του κινητήρα, σημαίνει κατά πάσα πιθανότητα ένα ελαττωματικό έδρανο μπιέλας. Ένας ήχος, που ακούγεται οπουδήποτε στο φάσμα της λειτουργίας του κινητήρα και γίνεται έως και πολύ θορυβώδης, όταν προέρχεται από τα έγκατα του μπλοκ του μοτέρ, υποδεικνύοντας έως και ελαττωματικά έδρανα στροφαλοφόρου άξονα.

Επισκευή και έξοδα μιας βλάβης του στροφαλοφόρου
Φυσικά, κάθε τεχνικός επισκευής κινητήρων χαίρεται, όταν καλείται να απεγκαταστήσει ένα στροφαλοφόρο άξονα και να «αλέσει» τα σημεία των ρουλεμάν, που έχουν επηρεαστεί, ώστε να είναι μικρότερα. Στη συνέχεια ελέγχει τη σκληρότητα των οπών και ίσως χρειαστεί να τις θερμάνει, επειδή τα πολύ μαλακά ρουλεμάν θα φθαρούν γρήγορα. Μετά από τη θερμική επεξεργασία, πρέπει στη συνέχεια να ελεγχθεί η περιστροφική πορεία, αφού οι περισσότεροι άξονες δεν πρέπει να έχουν μέγεθος μεγαλύτερο από το ένα εκατοστό του χιλιοστού, ενώ μπορεί να έχουν στρεβλωθεί κατά τη σκλήρυνση. Η ευθυγράμμιση ενός στροφαλοφόρου άξονα, ωστόσο, είναι μια απαιτητική εργασία και απαιτεί πραγματικούς ειδικούς, καθώς δεν υπάρχει κάποιο μηχάνημα για αυτήν.



Στη συνέχεια, πρέπει να επανασυναρμολογηθούν τα πάντα με μεγάλα ρουλεμάν. Με λίγα λόγια, δεν αξίζει τον κόπο... Το πολύ πολύ, αν πρόκειται για σπάνιους ή ακριβούς κινητήρες. Στην περίπτωση ενός συνηθισμένου τετρακύλινδρου μοτέρ, είναι φθηνότερο να αγοράσετε ένα καλό μεταχειρισμένο από έναν αξιόπιστο χρήστη. 

Δομή και λειτουργία του στροφαλοφόρου άξονα
Πολύ λίγοι οδηγοί έχουν δει ποτέ το στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα τους σε... όλο το μεγαλείο του. Αυτό -τουλάχιστον- ελπίζουμε, διαφορετικά υπάρχει ζημιά που σχεδόν πάντα υπερβαίνει ακόμα και την αξία ολόκληρου του κινητήρα. Από την άλλη πλευρά, είναι επίσης κρίμα, επειδή ο στροφαλοφόρος άξονας, ως το μακρύτερο στοιχείο ενός κινητήρα με τα πολλά λεπτά ρουλεμάν του, είναι οπτικά εντυπωσιακός. Αν θέλετε να κατανοήσετε τη λειτουργία του, είναι καλύτερο να παρατηρήσετε ένα ποδήλατο, δηλαδή τις δύο λαβές μανιβέλας με τα πεντάλ και τον κάτω βραχίονα μεταξύ τους. Αυτή είναι επίσης μια μορφή στροφαλοφόρου άξονα, με τα πόδια του χρήστη να αντιστοιχούν στα έμβολα με τις συνδετικές ράβδους (μπιέλες) συνδεδεμένες. Τα πεντάλ μπορούν να περιστραφούν και οι συνδετικές ράβδοι του στροφαλοφόρου άξονα στον κινητήρα περιστρέφονται επίσης στο σημείο ρουλεμάν τους, στον πείρο του στροφαλοφόρου, κατά την κίνηση προς τα πάνω και προς τα κάτω.

Η διαδρομή, δηλαδή το μήκος της διαδρομής που μετακινούνται τα έμβολα στον κύλινδρό τους, είναι μία από τις κεντρικές παραμέτρους ενός παλινδρομικού εμβόλου, που αντιστοιχεί στο μήκος των στροφάλων του πεντάλ σε ένα ποδήλατο. Αυτά παίρνουν συνήθως κίνηση από... δύο πόδια, οπότε κάποιος κάλλιστα θα μπορούσε να μιλά για ένα δικύλινδρο κινητήρα! Και, επειδή ο οδοντωτός τροχός βρίσκεται ανάμεσα, και για ένα στροφαλοφόρο άξονα στο κέντρο. Αλλά δε χρειάζεται να τα θυμάστε όλα αυτά, αφού σήμερα υπάρχουν μόνο σε μοτοσικλέτες και σε ακραίους κινητήρες, όπως ο 18κύλινδρος που σχεδίασε το 1999 ο Ferdinand Piëch για την Bugatti Veyron. Κατά τα άλλα, η δύναμη των μεμονωμένων κυλίνδρων που «συλλέγεται» από τον στροφαλοφόρο άξονα πιέζεται σε ένα από τα άκρα τους, όπου βρίσκεται επίσης ο σφόνδυλος.



Γενικά, πάντως, κάθε μπιέλα έχει τη δική της μανιβέλα. Εξαίρεση αποτελούν οι κινητήρες με διάταξη κυλίνδρων σε σχήμα V, στους οποίους τα έμβολα δε βρίσκονται σε σειρά, αλλά σε γωνία μεταξύ τους. Εκεί, δύο μπιέλες μοιράζονται την καθεμία. Κυρίως δίπλα-δίπλα, αν και στους V2 κινητήρες της Harley-Davidson είναι τοποθετημένες η μία μέσα στην άλλη - ως «μπιέλα-πηρούνι». Και, φυσικά, οι ράβδοι σύνδεσης (μπιέλες) δεν είναι τοποθετημένες μόνο στο στροφαλοφόρο άξονα, αλλά και στον ίδιο τον άξονα, δηλαδή στο μπλοκ του κινητήρα. Και, επίσης, στα λεγόμενα «απλά» ρουλεμάν, που είναι κατασκευασμένα από σχετικά μαλακό μέταλλο, στα οποία ο σκληρυμένος άξονας περιστρέφεται με λίγο «τζόγο» μερικών εκατοστών του χιλιοστού, για να ελαχιστοποιηθεί η τριβή, υποστηριζόμενη από το λάδι του κινητήρα, που αντλείται υπό πίεση. Τα ρουλεμάν είχαν επίσης χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν, αλλά δεν χρησιμοποιούνται πλέον για λόγους κόστους και ομαλής (πολιτισμένης) λειτουργίας του μοτέρ.

Ο στροφαλοφόρος άξονας πρέπει να αντέχει σε υψηλά φορτία
Σήμερα υπάρχει ένα ρουλεμάν σε κάθε πλευρά μιας μανιβέλας, συνολικά υπάρχει πάντα ένα περισσότερο από όσους κυλίνδρους έχει ο κινητήρας. Ένα τετρακύλινδρο μοτέρ λοιπόν, έχει πέντε έδρανα στήριξης. Αυτό δε σύμβαινε πάντα, αφού τη δεκαετία του 1970 εξελίχθηκαν νέοι κινητήρες με μόνο τρία ρουλεμάν. Και στις πρώτες μέρες του αυτοκινήτου, οι στροφαλοφόροι άξονες στηρίζονταν μόνο στα άκρα τους, κάτι που ακόμα και τότε, παρά την ήπια απόδοση του κινητήρα και τις διαχειρίσιμες στροφές λειτουργίας του, έκανε τον άξονα να κάμπτεται έντονα με κάθε κύκλο εργασίας - με αποτέλεσμα το συχνό σπάσιμο του στροφαλοφόρου. Επειδή κάθε κύλινδρος ενός σύγχρονου πετρελαιοκινητήρα σε ένα επιβατικό αυτοκίνητο επιβαρύνει τον άξονα με έως και 10.000 κιλά σε κάθε κύκλο εργασίας! Για μια -έστω, ελάχιστη- στιγμή, μια δύναμη ίση με δέκα τόνους φορτώνεται στο στρόφαλο... Και δεν είναι μόνο αυτό, αυτή η δύναμη πρέπει να περάσει μέχρι το τέλος του άξονα. Σε έναν εξακύλινδρο κινητήρα, αυτή η απόσταση είναι μακρύτερη από τον πρώτο κύλινδρο, ενώ μέχρι το σφόνδυλο παρεμβάλονται ακόμα έως και πέντε επιπλέον μανιβέλες. Επίσης, ανάλογα με τον τύπο του κινητήρα και τις πιθανές στροφές λειτουργίας του, οι στροφαλοφόροι άξονες δέχονται επίσης δονήσεις. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι κατασκευασμένοι από σφυρήλατο χάλυβα υψηλής ποιότητας, ενώ ο φθηνός χυτοσίδηρος προορίζεται συνήθως μόνο για αδύναμους βενζινοκινητήρες χωρίς turbo.