Najtwardszy tłok na świecie jest bezużyteczny, jeśli sworzeń nadgarstka oddaje ducha. Oto zestawienie działania sworznia na nadgarstek, powodów jego awarii i kiedy należy je ulepszyć, aby poprawić wytrzymałość kombinacji silników. Mówi się, że tłok i korbowód są najbardziej poddawanymi torturom częściami w wyczynowym silniku. Niewielu konstruktorów silników kwestionuje tę koncepcję, ale co z mniej efektownym kawałkiem stali, który łączy je ze sobą na dobre i na złe? W pewnym sensie szpilka na nadgarstek przypomina niedocenionego żołnierza, który rzuca się przez barierę z drutu kolczastego, podczas gdy reszta żołnierzy biegnie mu po plecach. Skok za uderzeniem, sworzeń na nadgarstek zabiera zespołowi tyle samo, co pręt czy tłok. Jeśli używasz wymuszonego doładowania wysokiego poziomu, wtrysku podtlenku azotu, wysokich obrotów lub długotrwałego dużego obciążenia swojego wyczynowego silnika, ulepszone sworznie na nadgarstki stanowią ofertę ubezpieczeniową stulecia.
Grubość ścianki jest krytycznym czynnikiem w zależności od zastosowania. Wymiana na grubszy sworzeń ścienny z lepszego materiału jest zawsze pozytywnym krokiem w przypadku każdej konstrukcji silnika wyścigowego lub wyczynowego.
Sworzeń nadgarstka ma trudne zadanie wyrwania tłoka znad krawędzi katastrofy setki razy na sekundę w obliczu ogromnego ciśnienia w cylindrze i zmiennego obciążenia sięgającego 400 g. W takich warunkach sworzeń może się wygiąć i odkształcić, przybierając kształt jajka, nawet jeśli jest dobrze nasmarowany. Najgorszy przypadek ma miejsce, gdy tłok zmienia kierunek w górnej części suwu wydechu. Ciśnienie w cylindrze amortyzujące odwrócenie jest niewielkie lub nie ma go wcale, więc sworzeń przenosi cały ciężar szybkobieżnego tłoka, gdy jest on szarpany z powrotem w dół cylindra. Podczas suwu ssania tłok odwraca się w kierunku przeciwnym do rosnącego ciśnienia w cylindrze, które zwykle osiąga wartość szczytową około dwunastu stopni po górnym martwym punkcie (GMP). Tutaj obciążenie bezwładnością jest również znaczne, ale jest amortyzowane przez siłę zdarzenia spalania.
Często tłok wyścigowy będzie miał kuty projekt bocznego reliefu. Spowoduje to przesunięcie występów sworzni z zewnątrz tłoka do wewnątrz, skracając sworzeń nadgarstka w celu zmniejszenia masy. Może jednak powodować dodatkowe obciążenie sworznia nadgarstka, co wymaga mocniejszego materiału podstawowego lub sworznia o grubszych ściankach.
Trudno byłoby przecenić znaczenie sworznia na nadgarstek w jakimkolwiek środowisku charakteryzującym się wysokimi obrotami lub dużą mocą. W niektórych zastosowaniach wolnossących, w których zależy na maksymalnym stopniu sprężania, wielu konstruktorów przesuwa luz tłok-głowica aż do momentu, w którym na denkach tłoków pozostają bardzo delikatne ślady. Trzymanie się tłoka przy bardzo dużych prędkościach tłoka i małych luzach ma kluczowe znaczenie dla przetrwania silnika. W innych przypadkach wysokie ciśnienie w cylindrze wywołane azotem lub wymuszoną indukcją powoduje zgięcie i odkształcenie sworznia przegubu. Kiedy sworzeń się wygina, próbuje wypchnąć smar z drogi, co powoduje wzrost tarcia. Zużywane jest więcej mocy, a związane z nią ciepło próbuje zniszczyć sworznie, tłoki i korbowody.
Jaka jest najlepsza grubość ścianki?
Zaawansowane technologicznie sworznie przegubowe firmy Trend Performance są oferowane we wszystkich tłokach diamentowych, w zależności od długości, grubości ścianki, materiału i dostępnych powłok DLC (Diamond Like Carbon), zapewniających doskonałą wydajność.
Uzbrojeni w tę wiedzę musimy zadać sobie pytanie, jakie czynniki wpływają na wybór pinów i jakie poziomy mocy lub zastosowania wymagają zwiększonej grubości ścianek, lepszych materiałów i/lub specjalnych powłok? Większa moc zawsze równa się większemu ciśnieniu w cylindrze, dlatego jesteśmy zobowiązani rozważyć części, które uzupełniają poziom mocy silnika. Z reguły większość standardowych tłoków o wysokiej wydajności jest dostarczana ze sworzniami o rozmiarze odpowiednim do zamierzonego zastosowania. Oczywiście zawodnicy często nadużywają tego, dodając dodatki mocy, które mogą z łatwością zwiększyć obciążenie pinów ponad to, co tolerują standardowe piny.
Jak we wszystkim w wyścigach i wielu wysokowydajnych silnikach ulicznych, wybór pinów zależy od zastosowania. Twój dostawca tłoków nie dostarczy czegoś, co nie będzie odpowiadać Twojemu zadaniu, ale musisz być ze sobą szczery co do swoich zamiarów. W środowisku wyścigowym sworznie przegubowe ze stali narzędziowej o grubości ścianki 0,{1}}.125- cala są często odpowiednie w większości zastosowań wolnossących, ale silniki o dużych blokach przekraczające moc 800-1000 koni mechanicznych wymagają sworzni o o grubości ścianki co najmniej 0,150-cala, ponieważ zawieszają się wokół cięższych tłoków. A jeśli używasz wysokiego doładowania lub podtlenku azotu, kołki muszą być odpowiednio grubsze i wykonane z najwyższej jakości materiału. Odchylenie sworznia nadgarstka, niewystarczający luz sworznia lub słabe smarowanie zwiększają szkodliwe skutki nieodpowiedniego doboru sworznia.
Oto przydatna tabela boiska, którą możesz wykorzystać do wstępnego wyboru kręgli na nadgarstek, zanim porozmawiasz z technikami o swoich dokładnych wymaganiach.
Normalnie aspirowane
Kołki magazynowe 450-500HP
.090-.125 500-700HP
* Jeśli doładowujesz ulicznie lub używasz łagodnego zastrzyku NOS, dobrą praktyką jest zwiększenie nieco większych rozmiarów szpilek w stosunku do zalecanych, normalnie ssących
Doładowany lub NOS
.130-.150 700-1000HP (zalecane H13 i DLC)
.160-.250 1000-1500HP (zalecane H13 i DLC)
.260-.330 1500HP-plus (zalecane M2 lub TP1 i DLC)
Według Steve'a Rhodeya z Trend Performance: „Grubość ścianki może ulec zmianie w zależności od dodatkowych informacji uzyskanych w czasie opracowania technologii. Wiele grubości ścian będzie się nakładać i to jest w porządku. Wszystko zależy od wybrania właściwej części. Wiele osób ma w głowach tkwi przekonanie, że kręgle decydują jedynie o masie obrotowej, ale nie zawsze tak jest, biorąc pod uwagę obciążenie, jakie może zobaczyć szpilka nadgarstka. Nie będzie żadnej masy, o którą trzeba by się martwić, jeśli trzpień będzie za lekki.
Między innymi do omówienia z przedstawicielem technicznym, wysoki poziom luzów sworzni i jakości smarowania. Każde zastosowanie wystarczająco mocne, aby wygiąć sworzeń, będzie korzystne w przypadku poluzowania luzów sworznia. Większość kręgli działa z luzem wynoszącym {{0}}.0008-0.0010-cala. W przypadku intensywnego użytkowania i dużego ciśnienia w cylindrze można uniknąć problemów, zwiększając luz sworznia do 0,0020-0.0022-cala. Wąskie prześwity są często katastrofą, która może się wydarzyć. Luźniejszy jest prawie zawsze bezpieczniejszy, szczególnie jeśli występują również problemy ze smarowaniem.
Tłoki diesla (pokazane) i inne środowiska o wysokim ciśnieniu w cylindrach, takie jak silnik Top Fuel i Funny Car, wymagają grubych sworzni ze stali narzędziowej, aby wytrzymać silne uderzenia powodowane przez wysoki poziom doładowania i paliwa nitrometanowe.
Typowe układy mokrej miski olejowej zapewniają dużą ilość rozprysków oleju, co ułatwia smarowanie sworzni. W zastosowaniach wyścigowych często stosuje się smarowanie z suchą miską olejową, zgarniacz korby, wyrzutnię miski i pompę próżniową, aby radykalnie zmniejszyć ilość oleju w misce i dostępne smarowanie rozbryzgowe. W niektórych przypadkach wiatr i mgła olejowa mogą być nadmiernie kontrolowane. Niektórzy konstruktorzy zgłaszają nawet większe oznaki zużycia sworzni po stronie silnika w przypadku zgarniacza korby i wybijania miski, ponieważ są one tak skuteczne w usuwaniu oleju z tej strony silnika. Dodatkowy prześwit zawsze pomaga w tym środowisku.
W niemal każdym środowisku wysokiego ciśnienia sworznie ze stali narzędziowej, powłoki DLC, luźniejsze luzy i wystarczające smarowanie to ubezpieczenie, którego potrzebujesz. Trend Performance wychodzi naprzeciw tym potrzebom, oferując pełną gamę pinów do wyboru w każdym możliwym środowisku.
Począwszy od serii G firmy Trend, sworznie są produkowane z grubego, litego półproduktu z chromu molibdenu 4130, popularnego wśród producentów tłoków i sprzedawców tłoków dostępnych na półkach ze względu na lepszy materiał i precyzyjną obróbkę. Stopy 4130 są lepsze od powszechnie stosowanej stali miękkiej 1018. Ten stalowy sworzeń idealnie nadaje się do stosowania w wolnossących silnikach wyścigowych. Sworznie są poddawane obróbce cieplnej (rdzeń 60 Rockwell OD/45), bębnowane i szlifowane do grubości ścianek 0,125 i 0,155.
Oprócz optymalnej grubości ścianek, wytrzymałe wykończenia, takie jak powłoka Trends DLC, są wysoce pożądane, aby chronić części silnika poddawane dużym obciążeniom, niedostatecznemu smarowaniu i małym luzom, a wszystkie problemy zostały rozwiązane przez firmę Trend.
W przypadku większości sworzni tłokowych klasy premium firma Trend wykorzystuje stal narzędziową H13. H13 jest uważany za najlepszy, wszechstronny materiał do większości zastosowań, szczególnie w silnikach o dodatkach mocy; jest to również popularny wybór w silnikach wyścigowych Pro Stock. Sworznie H13 mają twardość Rockwella około Rc54 i łatwo przyjmują powłokę DLC (diamentopodobny węgiel). Te kołki są oferowane do wszystkich popularnych zastosowań w rozmiarach 0.005-.0.{{10}}101-calowy przyrost grubości ścianki od {{ 16}}.135-cala do 0.225-cala i ścian o grubości 0.225, 0.250, 0.275 i 0.300-cala do trudnych zastosowań. Sworznie H-13 są również gładzone w celu zmniejszenia naprężeń, a w razie potrzeby można dodać twardo toczone końcówki i fazowania.
TP1
Nowy stop pinów Trend, TP1, jest wyjątkowo twardy i bardzo wytrzymały. Jest powlekany i tańszy niż jego konkurencyjna stal maraging C300 i jest przeznaczony wyłącznie do silników Top Fuel, Funny Car i Pro Stock. Te nowe przypinki są obecnie dostępne w rozmiarach niestandardowych lub rozmiarach pończoch wynoszących 0,270, 0,310 i 0,330- cala. Materiał ten staje się bardzo popularny w świecie kompaktowych samochodów sportowych o dużej mocy, profesjonalnych modów, radialnych i na arenach sportowych. Używa go nawet wiele limitowanych późnych, bardzo późnych modeli, samochodów wyjętych spod prawa i sprinterów, aby przetrwać piekło i pozostać w ruchu.
Podobnie jak śruby drążków, sworznie nadgarstków są kryptonitowymi zabójcami nieostrożnego montażu silnika wyścigowego. Trend Performance oferuje nieograniczone rozwiązania zwiększające trwałość silnika dzięki sworzniom nadgarstkowym dowolnego możliwego rozmiaru, grubości ścianki i materiału.
Zespoły Top Fuel i Funny Car zazwyczaj przesuwają kręgle aż do ich wygięcia, co następuje niemal natychmiast. Nie pokrywają sworzni, ponieważ zwiększa to koszty jednorazowych elementów.
Trend wierzy, że nowy powlekany sworzeń TP-1 charakteryzuje się znacznie większą trwałością i odpornością na zacieranie i ekstremalne momenty zginające. Jest poddawany obróbce cieplnej do twardości na wskroś Rc60 (utwardzany od zewnętrznej obudowy do wewnętrznego rdzenia). Sworzeń ten łączy w sobie wytrzymałość stali maraging z twardością, wytrzymałością na ściskanie i jakością powierzchni M2, doskonałą, wysokoobrotową stal narzędziowa.
Pod względem wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności kołki H13 oraz nowsze kołki M2 i TP1 znacznie przewyższają bardziej popularne stopy 4130 i 4340, ale są specyficzne dla zastosowań. Bardzo ważne jest, aby porozmawiać z doświadczonymi technikami firmy Trend, którzy pomogą Ci „wskazać” pin potrzebny do Twojego silnika. Tak naprawdę nie ma środowiska zbyt trudnego dla szpilek na nadgarstek Trend Performance, ale największe korzyści można uzyskać, wybierając odpowiedni rozmiar i poziom przygotowania. Nieco grubsze ścianki z mniejszymi luzami i dobre smarowanie mogą sprawić, że całe wytworzone ciśnienie spalania zostanie wykorzystane do obracania korby, a nie tylko wpychania tłoka w dół tłoczyska w przypadku awarii sworznia. Nie przeocz tego krytycznego kroku w wyborze arkusza kompilacji.