En vevstake är den del av en kolvmotor som förbinder kolven med vevaxeln. Tillsammans med veven omvandlar vevstången kolvens fram- och återgående rörelse till rotation av vevaxeln.
Vevstången krävs för att överföra tryck- och dragkrafterna från kolven. I sin vanligaste form, i en förbränningsmotor, tillåter den svängning på kolvänden och rotation på axeländen.
Föregångaren till vevstaken är en mekanisk länk som används av vattenkvarnar för att omvandla vattenhjulets roterande rörelse till fram- och återgående rörelse. Den vanligaste användningen av vevstakar är i förbränningsmotorer eller på ångmaskiner.
Följande är delarna av vevstaken:
Vevstången omvandlar kolvens linjära upp- och nedrörelse till vevaxelns cirkulära rörelse och utsätts därför för spänning, kompression, böjning och buckling.
Vevstången skapar länken mellan kolven och vevaxeln och överför på så sätt kraft. Den omvandlar kolvens linjära upp- och nedrörelse till vevaxelns cirkulära rörelse och utsätts därför för spänning, kompression, böjning och buckling.
Vevstången är monterad på vevaxelns vevaxel med ett glidlager. Vevstakens lagerkåpa är bultad i den stora änden. I de flesta fall är vevstaken ihålig eller försedd med en intern gjutoljekanal för att förse kolvstiftet med smörjmedel.
För att få minimal vikt och hög hållfasthet är vevstakar gjorda av följande material:
Masstillverkade vevstakar är smidda, gjutna eller sintrade. Smidda vevstakar uppvisar ett bättre förhållande mellan styrka och vikt och lägre kostnader än sintrade vevstakar. Formtillverkning är dock jämförelsevis dyr.
Följande är de typer av vevstakar som används i olika typer av motorer:
Den vanliga typen av vevstakar används i inline- och motsatta motorer. Den stora änden av vevstaken är fäst vid vevtappen och försedd med en lagerkåpa.
Lagerkåpan är monterad med en bult eller bult i änden av vevstaken. Vevstången måste bytas ut i samma cylinder och i samma relativa läge för att bibehålla korrekt passform och balans.
Dessa typer av vevstakar används på V-twin motorcykelmotorer och V12 flygplansmotorer. I varje par motorcylindrar är en "gaffel"-stång uppdelad i två delar i den stora änden och en "blad"-stång är avsmalnande från den motsatta cylindern för att passa detta gap i gaffeln.
Detta system eliminerar det gungande paret som uppstår när cylinderparen balanseras tillsammans med vevaxeln.
I arrangemanget av typen big-end lager har gaffelstången en enda bred lagerhylsa som sträcker sig över hela stångens bredd, inklusive det centrala gapet.
Bladstången löper då direkt utanför denna hylsa, inte på vevtappen. Detta gör att de två stängerna rör sig fram och tillbaka, vilket minskar kraften på lagret och ythastigheten. Men, lagerhastigheten går också fram och tillbaka istället för att kontinuerligt rotera, vilket är ett stort problem för smörjning.
Radialmotorer använder vanligtvis master-and-slave vevstakar. I detta system består den ena kolven av en huvudstång med en direkt anslutning till vevaxeln. Andra kolvar kopplar sina vevstakar till ringarna som omger huvudstångens kant.
Nackdelen med master-slave-stänger är att slavkolvens slaglängd är något större än master-kolvens, vilket ökar vibrationen i V-motorn.
Vävstakar är utformade av stål eller aluminium. Jämfört med andra typer av vevstakar är de lättare, starkare och längre i livslängd.
Det används ofta i höghastighetsfordon. Det är ibland utformat för att minska spänningshöjningar och lätta in i ämnets naturliga fibrer.
Dessa typer av vevstakar är föredragna och designade av tillverkare eftersom de kan hantera belastningen från en vanlig motor.
Gjutna stavar kräver låg kostnad att producera och kan inte användas i applikationer med höga hästkrafter. De gjutna stängerna har en märkbar söm i mitten som skiljer dem från den smidda typen.
En del av vevstängerna tillverkas genom smide. Dessa typer av vevstakar görs genom att tvinga ett materialkorn till formen på änden. Beroende på vilka egenskaper som krävs kan materialet vara stållegering eller aluminium.
Vanligt använda stållegeringar är krom och nickellegeringar. Slutprodukten är inte konstruerad för att vara spröd. Följaktligen ökar nickel eller kromlegeringar styrkan hos vevstaken.
Vevstakar är också designade av kraftmetall eftersom det är ett lämpligt val för tillverkare. Den är beredd med en metallpulverblandning som pressas in i formen och värms upp till hög temperatur. Denna blandning görs till en fast form.
Det kan kräva lätt bearbetning men produkten kommer i princip ur en färdig produktform. Vevstavar av pulvermetall är billigare än stål och de är starkare än gjutna stavar.
Under varje rotation av vevaxeln utsätts en vevstake ofta för stora och repetitiva krafter:skjuvkrafter på grund av vinkeln mellan kolven och vevtappen, kompressionskrafter när kolven rör sig nedåt och dragkrafter när kolven rör sig uppåt. Dessa krafter är proportionella mot motorvarvtalet (RPM) i kvadrat.
Fel på en vevstake som ofta kallas "kasta en stav", är en av de vanligaste orsakerna till katastrofala motorhaverier i bilar, som ofta driver den trasiga staven genom sidan av vevhuset och gör motorn irreparabel.
Vanliga orsaker till vevstaksbrott är dragbrott från höga motorvarvtal, slagkraften när kolven träffar en ventil (på grund av ett ventilsystemsproblem), stavlagerbrott vanligen på grund av ett smörjproblem eller felaktig installation av vevstaken.
