커넥팅로드 란?- 부품, 기능 및 유형

커넥팅로드란?

커넥팅 로드는 피스톤을 크랭크 샤프트에 연결하는 피스톤 엔진의 일부입니다. 크랭크와 함께 커넥팅 로드는 피스톤의 왕복 운동을 크랭크 샤프트의 회전으로 변환합니다.

 

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커넥팅 로드는 피스톤의 압축력과 인장력을 전달하는 데 필요합니다. 가장 일반적인 형태의 내연 기관에서는 피스톤 끝에서 피벗하고 샤프트 끝에서 회전을 허용합니다.

커넥팅 로드의 전신은 물레방아의 회전 운동을 왕복 운동으로 변환하기 위해 물레방아에서 사용하는 기계적 연결 장치입니다. 커넥팅 로드의 가장 일반적인 용도는 내연 기관 또는 증기 기관입니다.

 

커넥팅로드 부품

 

 

스몰 엔드(Small End)
커넥팅 로드가 피스톤 핀의 면에 부착되는 끝을 커넥팅 로드의 작은 끝이라고 합니다.
빅 엔드: 커넥팅 로드가 크랭크 핀 측면에 부착되는 끝을 커넥팅 로드의 빅 엔드라고 합니다.

부시 베어링(Bush Bearing)
커넥팅로드의 양단은 부시 베어링으로 ​​고정됩니다. 인청동 부시는 커넥팅 로드의 작은 끝에 부착된 솔리드 아이와 함께 장착됩니다. 큰 끝은 크랭크 핀에 부착됩니다. 끝은 두 부분으로 나뉘며 크랭크 베어링 쉘 위에 지지됩니다.

베어링 인서트(Bearing Insert)
커넥팅 로드의 큰 쪽 끝에는 베어링 캡에 연결되는 베어링 인서트가 있으며 이를 베어링 인서트라고 합니다. 이들은 크랭크 샤프트에 함께 맞는 두 부분으로 만들어집니다. 커넥팅 로드가 반대 방향으로 이동하는 위치입니다.

볼트와 너트(Bolt and Nut)
하단에 크랭크가 있는 커넥팅 로드를 장착한 후, 큰 끝단의 양쪽을 몇 개의 볼트와 너트로 고정합니다. 따라서 이러한 모든 구성 요소를 결합하면 커넥팅 로드를 사용할 수 있습니다.

생크(Shank)
각각의 볼트와 너트는 커넥팅 로드와 베어링 캡을 연결하는 데 사용됩니다. 그리고 단면 빔이 적용되는 것을 섕크라고 합니다. 로드의 단면은 직사각형, 관형 및 원형 단면일 수 있습니다.

거전 핀(Wrist Pin)
엔진 피스톤은 손목 핀이라고 하는 중공 경화 강철 튜브의 도움으로 커넥팅 로드에 연결됩니다. 거전 핀이라고도 합니다. 손목 핀은 커넥팅 로드의 짧은 끝을 통과하고 맞물린 피스톤을 중심으로 회전합니다.

피스톤(Piston)
피스톤은 일반적으로 로드 또는 Conrod로 단축되는 커넥팅 로드의 도움으로 크랭크축에 연결됩니다. 피스톤의 목적은 연소실의 바닥을 형성하는 실린더에서 움직일 수 있는 플러그로 작동하는 것입니다.

베어링 캡(Bearing Cap)
쉘 베어링에는 마모에 대한 조정 기능이 있지만 작동을 제어하고 측면 간극을 통해 베어링 캡이 올바르게 조여집니다.

 

커넥팅 로드의 구성 및 기능

커넥팅 로드는 피스톤의 선형 상하 운동을 크랭크축의 원형 운동으로 변환하므로 장력, 압축, 굽힘 및 좌굴이 발생합니다.

커넥팅 로드는 피스톤과 크랭크 샤프트 사이의 링크를 생성하여 동력을 전달합니다. 피스톤의 선형 상하 운동을 크랭크축의 원형 운동으로 변환하므로 장력, 압축, 굽힘 및 좌굴이 발생합니다.

커넥팅 로드는 플레인 베어링으로 크랭크축의 크랭크핀에 장착됩니다. 커넥팅 로드 베어링 캡은 큰 쪽 끝에 볼트로 고정되어 있습니다. 대부분의 경우 커넥팅 로드는 속이 비어 있거나 거전 핀에 윤활유를 공급하기 위한 내부 주물 덕트가 있습니다.

 

 

재질

최소한의 무게와 높은 강도를 얻기 위해 커넥팅 로드는 다음 재료로 만들어집니다.

▷ 미세 합금강
▷ 소결 금속
▷ 고급 알루미늄
▷ CFRP 및 티타늄(고성능 엔진용)

대량 생산된 커넥팅 로드는 단조, 주조 또는 소결됩니다. 단조 커넥팅 로드는 소결 커넥팅 로드보다 중량 대비 강도가 우수하고 비용이 저렴합니다. 그러나 다이 제조는 비교적 비쌉니다.

 

커넥팅로드의 종류

1. 플레인 타입 로드(Plain Type Rods)
일반 유형의 커넥팅 로드는 인라인 및 대향 엔진에 사용됩니다. 커넥팅 로드의 큰 쪽 끝은 크랭크핀에 부착되고 베어링 캡이 장착됩니다.
베어링 캡은 커넥팅 로드 끝에 볼트 또는 스터드로 장착됩니다. 커넥팅 로드는 적절한 장착과 균형을 유지하기 위해 동일한 실린더와 동일한 상대 위치에서 교체해야 합니다.

2. 포크와 블레이드 로드(Fork And Blade Rods)
이러한 유형의 커넥팅 로드는 V-트윈 오토바이 엔진 및 V12 항공기 엔진에 사용됩니다. 각 쌍의 엔진 실린더에서 "포크" 로드는 큰 쪽에서 두 부분으로 나뉘며 "블레이드" 로드는 포크의 이 간격에 맞도록 반대쪽 실린더에서 가늘어집니다.
이 시스템은 실린더 쌍이 크랭크 샤프트와 함께 균형을 이룰 때 발생하는 로킹 커플을 제거합니다.
대형 베어링 유형 배열에서 포크 로드에는 중앙 간격을 포함하여 로드의 전체 너비에 걸쳐 확장되는 단일 와이드 베어링 슬리브가 있습니다.
그런 다음 블레이드 로드는 크랭크핀이 아닌 이 슬리브 외부에서 직접 실행됩니다. 이로 인해 두 개의 로드가 앞뒤로 움직이므로 베어링에 가해지는 힘과 표면 속도가 감소합니다. 그러나 베어링 속도도 연속적으로 회전하지 않고 왕복하게 되어 윤활에 큰 문제가 됩니다.

3. 마스터와 슬레이브 로드(Master And Slave Rods)
방사형 엔진은 일반적으로 마스터-슬레이브 커넥팅 로드를 사용합니다. 이 시스템에서 하나의 피스톤은 크랭크 샤프트에 직접 부착된 마스터 로드로 구성됩니다. 다른 피스톤은 커넥팅 로드를 마스터 로드의 가장자리를 둘러싼 링에 연결합니다.
마스터-슬레이브 로드의 단점은 슬레이브 피스톤의 스트로크가 마스터 피스톤의 스트로크보다 약간 커서 V형 엔진의 진동이 증가한다는 것입니다.

4. 빌렛 봉(Billet Rods)
빌릿 커넥팅 로드는 강철 또는 알루미늄으로 설계되었습니다. 다른 유형의 커넥팅 로드에 비해 더 가볍고 강하며 수명이 깁니다.
그것은 일반적으로 고속 차량에 사용됩니다. 때때로 응력 라이저를 줄이고 빌릿 재료의 자연스러운 결로 쉽게 들어가도록 설계되었습니다.

5. 캐스트 로드(Cast Rods)
이러한 유형의 커넥팅 로드는 스톡 엔진의 부하를 처리할 수 있기 때문에 제조업체에서 선호하고 설계합니다.
주조 막대는 생산 비용이 저렴해야 하며 높은 마력의 응용 분야에는 사용할 수 없습니다. 주조 봉에는 단조 유형과 구분되는 중간에 눈에 띄는 이음새가 있습니다.

6. 단조 막대(Forged Rods)
커넥팅 로드 중 일부는 단조로 제조됩니다. 이러한 유형의 커넥팅 로드는 끝 부분의 모양에 재료 입자를 강제로 적용하여 만듭니다. 필요한 특성에 따라 재료는 강철 합금 또는 알루미늄일 수 있습니다.

일반적으로 사용되는 강철 합금은 크롬과 니켈 합금입니다. 최종 제품은 부서지기 위해 설계되지 않았습니다. 따라서 니켈 또는 크롬 합금은 커넥팅 로드의 강도를 증가시킵니다.

7. 파워드 메탈 콘로드(Powered Metal Conrods)
커넥팅 로드는 또한 제조업체에 적합한 선택이므로 파워 메탈로 설계되었습니다. 금속 분말 혼합물을 금형에 넣고 고온으로 가열하여 제조합니다. 이 혼합물은 고체 형태로 만들어집니다.
가벼운 가공이 필요할 수 있으나 기본적으로 완제품 금형에서 나오는 제품입니다. 분말 금속의 콘로드는 강철보다 비용이 적게 들고 주물보다 강합니다.

 

커넥팅로드의 고장

크랭크축이 회전할 때마다 커넥팅 로드는 피스톤과 크랭크핀 사이의 각도로 인한 전단력, 피스톤이 아래로 움직일 때 압축력, 피스톤이 위로 움직일 때 인장력 등 크고 반복적인 힘을 받는 경우가 많습니다. 이러한 힘은 엔진 속도(RPM)의 제곱에 비례합니다.

종종 "Throwing a rod"라고 불리는 커넥팅 로드의 고장은 자동차에서 치명적인 엔진 고장의 가장 흔한 원인 중 하나이며, 파손된 로드를 크랭크케이스 측면으로 밀어 넣는 경우가 많아 엔진을 수리할 수 없게 만듭니다.

커넥팅 로드 고장의 일반적인 원인은 높은 엔진 속도에 의한 인장 고장, 피스톤이 밸브에 부딪힐 때의 충격력(밸브 트레인 문제로 인한), 일반적으로 윤활 문제로 인한 로드 베어링 고장 또는 커넥팅 로드의 잘못된 설치입니다.