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크랭크 축 및 저널 베어링

저에게 엔진에 가장 중심이라고 물어보신다면, 저는 크랭크 축이 엔진의 심장이라고 말씀드릴 거 같습니다. 그만큼 중요하게 생각하며, 가장 비싼 축에 들어가는 부품이기도 합니다. 

크랭크 축은 실린더 내의 폭발 압력에 의해 발생한 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸기 위한 기구이지만, 디젤 엔진에서는 특히 강도를 크게 함과 동시에 진동의 발생이나 휨을 방지하기 위하여 축 직경을 굵게 하여 튼튼하게 만들어져 있습니다. 축 앞부분에는 캠 축 및 인젝션 펌프를 구동하기 위한 크랭크 기어가 장치되며 특히 비틀림 진동 방지를 위한 토셔널 댐퍼를 설치한 것도 많습니다. 축의 뒷부분에는 오일 누출 방치 장치나 플라이휠이 장착이 됩니다. 

크랭크 축

크랭크 축의 구성은 가솔린 엔진의 것과 같지만, 크랭크 암이 다소 길어지며 형상도 크기 때문에 회전 부분의 중량 밸런스를 가질 필요가 있으며, 이 때문에 밸런스 웨이트를 장치하는 경우가 있습니다. 밸런스 웨이트는 크랭크 축과 일체로 된 것과, 탈착이 가능한 제품이 있습니다. 

토셔널 댐퍼

토셔널 댐퍼는 다음과 같은 이유에서 설치가 됩니다. 크랭크 축에는 주기적으로 회전력이 작용하므로 비틀림 진동이 발생합니다. 이 비틀림 진동은 각 실린더의 크랭크 회전력이 클수록, 크랭크 축이 길수록, 또 강성이 작을수록 커집니다. 비틀림 진동은 크랭크 축이 어떤 회전수가 되면 축 자체의 고유 진동과 공진을 일으켜 심할 때는 격심한 진동이 되며, 타이밍 기어나 크랭크 축을 파손하는 원인이 되므로 가능한 한 방지해야 됩니다. 이 때문에 크랭크 축이 긴 경우네는 토셔널 댐퍼라고 하는 비틀림 진동 감쇠 장치를 크랭크 풀리와 일체로 조합시켜 설치해야 합니다. 토셔널 댐퍼는 크랭크 풀리에 댐퍼 매스는 특수 고무로 접착시킨 것으로 이 고무로 진동을 흡수합니다. 지금 크랭크 축이 일정 회전수를 유지하고 있을 때는 댐퍼 매스는 크랭크 축과 일체로 회전하고 있으나, 만약, 크랭크 축이 비틀림 진동이 생겼을 때에도 댐퍼 매스는 그대로 일정 속도로 회전을 계속하려고 하기 때문에 중간의 고무가 변형하여 이것에 의해 감쇠 작용을 하게 됩니다. 흡진용의 플라이휠을 고무나 스프링을 통해서 크랭크 축에 장치하여, 그 마찰에 의해 비틀림 진동을 방지하도록 되어 있는 방식입니다. 

저널 베어링 (메인 베어링 , main bearing)

 

저널 베어링 (메인 베어링 , main bearing)은 커넥팅 로드 대 단부 베어링과 같은 인서트식이며, 트리 메탈 또는 켈멧 메탈이 사용되고 있습니다. 크랭크 축은 회전 중, 축 방향으로 이동하려고 하는 힘을 받기 때문에 저널 베어링 중 2개는 플랜지 붙임 베어링을 사용하는데 , 최근에는 별로로 반달형의 스러스트 플레이트를 가진 베어링의 많이 사용되고 있으며, 조립할 때, 이 플레이트를 선별적으로 사용하여 스러스트 간극을 조정할 수 있도록 되어 있다. 

크랭크 축의 기능 

크랭크 축은 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 전동장치에 전달하는 역할을 하고 있는 외에 선단에 있는 기어를 거쳐서, 캠 축 및 인젝션 펌프를 구동하며 또 풀리에 의해 워터 펌프, 냉각 팬, 교류 발전기 등을 작동시키는 역할을 하고 있습니다.