Čo je to kľukový hriadeľ: funkcie, problémy, príznaky

Čo je to kľukový hriadeľ: funkcie, problémy, príznaky

V jednom z našich článkov sme sa venovali valcom a piestom motora, a popísali sme si ich funkciu a princíp, akým v motore pracujú. Potom sme sa pozreli aj na prácu ojnice motora a vysvetlili sme si, ako prenáša silu zo zostavy piestov a valcov na kľukový hriadeľ. V rámci tejto problematiky nám teraz zostáva, aby sme si podrobne analyzovali prácu samotného kľukového hriadeľa. V tomto článku sa dozvieš, kde sa kľukový hriadeľ nachádza, aká je jeho funkcia a s akými problémami sa táto súčiastka najčastejšie stretáva.

Základná charakteristika kľukového hriadeľa

Kľukový hriadeľ je robustná tyč pod motorovým priestorom, ktorá je obvykle vyrobená z trvanlivého a odolného kovového materiálu. Hlavnou úlohou tohto komponentu je prijímanie jednosmernej sily a energie z piestov motora a ojníc motora, a premena tejto energie na rotačný pohyb. Tento rotačný pohyb kľukového hriadeľa sa môže následne prenášať na ďalšie komponenty, a v konečnom dôsledku sa dostáva až na kolesá vozidla, vďaka čomu sa auto môže pohybovať.

Táto súčiastka je obvykle zložená z čapov, a rozlišujeme tu dva druhy týchto prvkov – prvý druh sú kľukové čapy nachádzajúce sa na ose otáčania hriadeľa, a druhý typ sú čapy, ktoré sa spájajú s ojnicou motora.

Pri prenose energie môžu vzniknúť nadmerné vibrácie a bez pomocných prvkov tu existuje riziko, že veľká časť získanej energie sa rozplynie v podobe vibrácií bez ďalšieho užitočného využitia. Z toho dôvodu je kľukový hriadeľ spojený so zotrvačníkom a tlmičom vibrácií. Tieto komponenty výrazne pomáhajú tlmiť všetky vzniknuté vibrácie a korigovať získané sily a energiu, vďaka čomu je efektívne posielaná na miesta, kde bude riadne využitá. V motore vozidla sa zároveň výrazne zníži miera vibrácií, čo má pozitívny vplyv na predĺženie životnosti všetkých zúčastnených súčiastok.

Pre zlepšenie celkovej vyváženosti kľukového hriadeľa je najmä v menších motoroch potrebné, aby sa k tejto súčiastke nainštalovali dodatočné závažia, prípadne vyvažovacie hriadele, ktoré ešte viac stlmia vibrácie a chod motora urobia hladším.

Konštrukcia kľukového hriadeľa

Konštrukcia tejto súčiastky musí spĺňať určité kritériá, a závisí to najmä od toho, v akom type motora bude daný kľukový hriadeľ používaný. Rovnako je potrebné zohľadniť podmienky používania vozidla a celkové rozmery hriadeľa.

Kľukový hriadeľ môže byť vyrobený v podobe komponentu z jedného kusu, alebo môže pozostávať z rôznych súčiastok, ktoré sú navzájom spojené rozličnými metódami. V bežných motoroch osobných alebo nákladných vozidiel sa najčastejšie používa jednokusový komponent.

Nemenej dôležité je, aby mal kľukový hriadeľ drážky na správne pretekanie motorového oleja. Keďže sa jedná o pohyblivú súčiastku v motorovom priestore, dostatok motorového oleja a jeho správna kvalita sú pre bezproblémové fungovanie tejto súčiastky kriticky dôležité. Hovoriac o pohyblivom komponente, aby bol jeho pohyb čo najhladší, najčastejšie sa tu používajú tzv. klzné ložiská, ktoré zabezpečujú plynulý chod všetkých prvkov tejto súčiastky.

Aké sily pôsobia na kľukový hriadeľ?

Predovšetkým ide o sily pochádzajúce zo zostavy valcov a piestov, a následne sily z ojnice motora, ktorá vlastne kľukový hriadeľ roztáča. Rovnako, ako aj v prípade ojníc motora, aj v tomto prípade platí, že kľukový hriadeľ musí počas svojej prevádzky znášať vysokú teplotu a tlak, vibrácie a ďalšie sily vyplývajúce z jeho rotačného pohybu. Z toho dôvodu je potrebné, aby bola táto súčiastka vyrobená z odolného materiálu, a zároveň, aby bolo zaručené jej správne upevnenie pre vyvážený a pravidelný chod.

Okrem nesprávneho vyváženia sa vibrácie a kmity môžu objaviť aj vplyvom nedokonalosti z výroby alebo vplyvom deformácie pridružených súčiastok, napríklad ložísk. Deformácia sa môže objaviť napríklad vplyvom preťažovania komponentov alebo ich prehrievania.

Z týchto dôvodov sa na predĺženie životnosti a zvýšenie odolnosti používa na výrobu kľukového hriadeľa kovaná oceľ, rôzne zliatiny, a vo výnimočných prípadoch sa používajú aj železné kľukové hriadele, ktoré však dobre poslúžia len v menej zaťažovaných motoroch.

Problémy a poruchy kľukového hriadeľa

Výrobcovia vozidiel vynakladajú maximálnu snahu, aby boli kľukové hriadele inštalované v ich vozidlách prakticky bezúdržbovými komponentmi s extrémne dlhou životnosťou. V mnohých prípadoch sa to darí, no niekedy sa aj s týmito súčiastkami objavia problémy, ktoré je potrebné urýchlene riešiť.

Hoci je táto súčiastka jedna z najrobustnejších v rámci motora, niekedy sa môže stať, že praskne, či už čiastočne alebo úplne. Najčastejšou príčinou tejto poruchy je príliš silné opotrebenie spojky, prípadne zotrvačníka. Tieto súčiastky sú úzko prepojené a pre správny chod oboch je potrebné, aby boli vo vhodnom stave. Spojkový set sa obvykle opotrebuje skôr než kľukový hriadeľ, preto je pre správny chod hriadeľa potrebné myslieť aj na výmenu komponentov spojky. Dôsledkom je v tomto prípade strata schopnosti zotrvačníka absorbovať kmity a nárazy, čím sa na kľukový hriadeľ budú uvádzať čím ďalej tým väčšie vibrácie, a vplyvom únavy materiálu môže tento komponent prasknúť.

K počudovaniu, príznakom tohto poškodenia nie je zastavenie motora, ako by si nejeden z vás mohol myslieť. Konštrukcia dnešných motorov je natoľko pevná, že v sebe pevne udrží aj kľukový hriadeľ prasknutý na dve časti. Prejaví sa to však na opotrebení ložísk a následnom úniku oleja. Motor bude čím ďalej tým viac klepať.

Aké sú možné spôsoby opravy?

Ak tento problém necháš v motore tvojho auta vyzrieť pekne dlhú dobu, môžeš sa tešiť na veľmi drahú opravu. Nejde tu totiž len o výmenu samotného kľukového hriadeľa. To by bola ešte tá jednoduchšia časť. Vplyvom vibrácií a netlmených kmitov sa pri klepaní motora môže zdeformovať aj samotná zostava valcov a piestov a blok motora. Ich vyrovnávanie je potom prácou pre skutočných expertov a v tejto chvíli si budeš musieť sám zvážiť, či sa ti oprava vôbec oplatí.

Tipy na záver

Na predĺženie životnosti kľukového hriadeľa je potrebné dodržiavať podmienky prevádzky vozidla, ktoré stanovuje výrobca. Agresívny štýl jazdy, vytáčanie motora do vysokých otáčok, nedostatok oleja a prehrievanie motora majú negatívny vplyv nielen na samotný kľukový hriadeľ, ale aj na mnoho pridružených súčiastok. Riešením pre dlhodobý bezproblémový chod kľukového hriadeľa je pokojná jazda, správna práca so spojkou a pravidelná údržba systému mazania motora.

Pri kontrole vozidla a jeho systémov je vhodné sa raz za čas pozrieť na stav zotrvačníka, spojkového obloženia a prítlačných tanierov, a tiež dobre počúvať motor, či náhodou neklepe. Pri objavení ktoréhokoľvek príznaku poruchy začni čo najskôr riešiť spôsob opravy, aby sa malé nevyváženie alebo poškodenie na kľukovom hriadeli nezmenilo na niečo závažnejšie.