크로스헤드
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1. 개요
크로스헤드는 피스톤 로드와 커넥팅 로드를 연결하는 기계 부품이다. 피스톤의 횡력을 크로스헤드와 베어링으로 분산시켜 피스톤과 실린더의 마모를 줄인다. 내연 기관에서는 피스톤 제거를 용이하게 하고, 대형 2행정 디젤 엔진과 복동식 엔진에 필수적이다. 증기 기관에서는 복동 작동을 위해 필요하며, 증기 기관차와 선박 엔진에도 사용되었다.
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연결봉은 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로, 또는 그 반대로 변환하는 기계 장치로, 증기 기관이나 내연 기관에서 피스톤과 크랭크축을 연결하며, 강철, 알루미늄 합금 등으로 제작되고, 특수한 형태로도 사용된다. - 엔진 기술 - 압축비
압축비는 내연기관의 성능을 나타내는 지표로, 실린더 내 피스톤의 위치에 따른 부피 비율을 의미하며, 엔진의 열효율과 출력을 결정하고, 튜닝을 통해 변경하거나 가변 압축비 엔진 기술을 통해 효율성을 높이기도 한다.
| 크로스헤드 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 회전 조인트 |
| 요소 | 피스톤 크랭크축 |
| 응용 분야 | 피스톤 엔진 왕복 압축기 |
| 상세 정보 | |
| 설명 | 슬라이더-크랭크 연결 장치에서 슬라이딩 핀 조인트는 엔진 피스톤에 흔히 사용됨 |
2. 피스톤 로드와 크로스헤드
작은 엔진에서 연결봉은 피스톤과 크랭크 축을 직접 연결하지만, 크랭크 핀(및 힘이 가해지는 방향)의 크랭크 회전 운동에 따라 좌우로 이동하기 때문에 피스톤에 측면 힘이 전달된다.[1] 이러한 측면 힘은 소형 엔진에서는 허용 가능하지만, 더 큰 엔진에서는 훨씬 더 큰 힘 때문에 피스톤과 실린더에 용납할 수 없는 마모를 유발할 뿐만 아니라 엔진 전체의 마찰도 증가시킨다.[1]
크로스헤드를 사용하는 내연 기관은 피스톤을 쉽게 제거할 수 있어 엔진 상부의 유지 보수가 용이하다. 피스톤 로드는 피스톤 밑면에 장착되며, 복동식 엔진에서는 단일 너트로 크로스헤드에 연결된다. 대형 2행정 선박용 디젤 엔진은 일반적으로 이러한 패턴을 사용하며, 크로스헤드는 복동식 디젤 엔진에 필수적이다.[1] 대형 디젤 엔진은 종종 크로스헤드에 직접 부착된 플런저 오일 펌프를 통해 크로스헤드 베어링에 고압 오일을 공급하기도 한다.[1]
증기 기관에서 크로스헤드는 기관이 복동(증기가 피스톤 양쪽에 작용하는 방식)으로 작동하기 위해 필수적이다. 진동 실린더 증기 기관은 예외적으로 크로스헤드 없이도 복동이 가능하다.
피스톤 로드는 피스톤에 부착되어 크로스헤드에 연결되며, 크로스헤드는 크로스헤드 가이드(영국: ''슬라이드바'') 내에서 미끄러져 피스톤의 이동 방향과 동일한 방향으로만 움직인다.[2] 크로스헤드는 또한 커넥팅 로드의 작은 끝이 회전하는 거드지 핀(미국: ''손목 핀'')을 수용한다.[2] 이러한 방식으로 측면 힘은 피스톤 자체가 아닌 크로스헤드와 베어링에만 적용된다.[2]
3. 내연 기관
4. 증기 기관
제임스 와트의 초기 복동 증기 기관은 가이드 레일 제조의 어려움으로 평행 운동 연결 장치에 의존했다. 이후 평삭반의 도입으로 가이드 제작이 가능해지면서 크로스헤드가 사용되었다.[3]
4. 1. 증기 기관차
증기 기관차의 크로스헤드는 크로스헤드 위에 가이드 하나를 장착하거나, 위아래에 하나씩 두 개를 장착할 수 있다. 위아래에 두 개를 장착하는 방식은 두 개의 "턱"이 있어서 ''앨리게이터 크로스헤드''라고 불린다. 현대식 기관차에서는 크로스헤드 위에 가이드 하나를 장착하는 방식이 더 선호되었다.
4. 2. 선박 엔진
19세기 많은 선박 증기 기관에서 크로스헤드는 피스톤 로드에 부착되어 수직으로 연결된 강력한 금속 막대였으며, 때로는 첨탑형 엔진과 같이 횡력을 제거하는 데 사용되었고, 다른 경우에는 사이드 레버 엔진의 사이드 로드나 사각형 엔진의 커넥팅 로드와 같은 연결 장치로 사용되었다.
참조
[1]
웹사이트
The Two Stroke Crosshead Diesel Engine Crosshead Pin and Slippers
https://web.archive.[...]
Marinediesels.info
2013-07-22
[2]
웹사이트
3.2.2. Piston (reciprocating) compressor
http://www.druckluft[...]
Drucklufttechnik.de
2013-07-22
[3]
서적
A Short History of Machine Tools
The M.I.T. Press
1965
[4]
웹인용
2행정 디젤 기관 크로스헤드 핀과 슬립
http://marinediesels[...]
Marinediesel.info
2013-07-22
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