क्रैंकशाफ्ट

क्रैंकशाफ्ट एक यांत्रिक घटक है जिसका उपयोग प्रत्यागामी इंजन में पारस्परिक गति को प्रत्यागमनी गति में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। क्रैंकशाफ्ट एक घूर्णन शाफ्ट (मैकेनिकल इंजीनियरिंग) है जिसमें एक या एक से अधिक क्रैंकपिन होते हैं, जो कनेक्टिंग रॉड के माध्यम से पिस्टन द्वारा संचालित होते हैं। क्रैंकपिन को रॉड बियरिंग जर्नल भी कहा जाता है, और वे कनेक्टिंग रॉड के बड़े सिरे के भीतर घूमते हैं।

अधिकांश आधुनिक क्रैंकशाफ्ट इंजन ब्लॉक में स्थित हैं। वे फोर्जिंग, कास्टिंग (मेटल वर्किंग) या मशीनिंग प्रक्रिया का उपयोग करके स्टील या कच्चा लोहा से बने होते हैं।

डिजाइन
इंजन ब्लॉक के भीतर स्थित क्रैंकशाफ्ट, मुख्य बीयरिंगों के माध्यम से जगह में आयोजित होता है जो क्रैंकशाफ्ट को ब्लॉक के भीतर घुमाने की अनुमति देता है। प्रत्येक पिस्टन की ऊपर-नीचे गति को कनेक्टिंग रॉड्स के माध्यम से क्रैंकशाफ्ट में स्थानांतरित की जाती है। बिजली वितरण को सुगम बनाने और कंपन को कम करने के लिए, गतिपालक चक्र अक्सर क्रैंकशाफ्ट के एक छोर से जुड़ा होता है। क्रैंकशाफ्ट भारी दबाव के अधीन है, कुछ मामलों में प्रति सिलेंडर 8.6 टन (19,000 पाउंड) से अधिक है। सिंगल-सिलेंडर इंजन  के लिए क्रैंकशाफ्ट आमतौर पर कई सिलेंडर वाले इंजन की तुलना में सरल डिज़ाइन होते हैं।

बियरिंग्स
क्रैंकशाफ्ट 'मुख्य बियरिंग्स' के कारण इंजन ब्लॉक में घूमने में सक्षम है। चूंकि क्रैंकशाफ्ट प्रत्येक सिलेंडर से बड़े क्षैतिज और मरोड़ वाले बलों के अधीन है, इसलिए ये मुख्य बीयरिंग क्रैंकशाफ्ट के साथ-साथ प्रत्येक छोर पर एक के बजाय विभिन्न बिंदुओं पर स्थित हैं।। मुख्य बीयरिंगों की संख्या समग्र भार कारक और अधिकतम इंजन गति के आधार पर निर्धारित की जाती है। दहन की उच्च शक्तियों के कारण, डीजल इंजनों में क्रैंकशाफ्ट अक्सर प्रत्येक सिलेंडर के बीच और क्रैंकशाफ्ट के दोनों सिरों पर मुख्य बियरिंग का उपयोग करते हैं।

1950 के दशक में सीधे-आठ इंजनों की जगह V8 इंजनों में क्रैंकशाफ्ट का फ्लेक्सिंग एक कारक था, जब इंजन डिजाइनरों ने उच्च संपीड़न अनुपात और उच्च इंजन गति (आरपीएम) का उपयोग करना शुरू किया, तो बाद वाले के लंबे क्रैंकशाफ्ट को अस्वीकार्य मात्रा में फ्लेक्स का सामना करना पड़ा।

पिस्टन आघात
क्रैंकपिन की धुरी और क्रैंकशाफ्ट की धुरी के बीच की दूरी इंजन की आघात लंबाई निर्धारित करती है।

अधिकांश आधुनिक कार इंजनों को ओवर स्क्वायर या शॉर्ट-आघात के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जिसमें आघात सिलेंडर बोर के व्यास से कम होता है। किसी इंजन के लो-आरपीएम टॉर्क को बढ़ाने का सामान्य तरीका आघात को बढ़ाना है, जिसे कभी-कभी इंजन को "स्ट्रोकिंग" के रूप में जाना जाता है। ऐतिहासिक रूप से, लॉन्ग-आघात इंजन के लिए कम परिक्रमण सीमा थी और बढ़े हुए पिस्टन वेग के कारण उच्च आरपीएम पर कंपन में वृद्धि हुई थी।

क्रॉस-प्लेन और फ्लैट-प्लेन समाकृति
इंजन डिजाइन करते समय, क्रैंकशाफ्ट समाकृति इंजन के फायरिंग क्रम से निकटता से संबंधित होता है।

अधिकांश उत्पादन V8 इंजन (जैसे फोर्ड मॉड्यूलर इंजन और जनरल मोटर्स एलएस इंजन) एक क्रॉस-प्लेन क्रैंक का उपयोग करते हैं जिससे क्रैंक थ्रो को 90 डिग्री की दूरी पर रखा जाता है। हालांकि, कुछ उच्च-प्रदर्शन वाले V8 इंजन (जैसे फेरारी 488)  इसके अतिरिक्त फ्लैट-प्लेन क्रैंक का उपयोग करते हैं, जिससे थ्रो 180°की दूरी पर होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अनिवार्य रूप से दो इनलाइन-चार इंजन क्रैंककेस साझा करते हैं। फ्लैट-प्लेन इंजन आमतौर पर उच्च आरपीएम पर काम करने में सक्षम होते हैं, हालांकि उनके पास दूसरे क्रम के उच्च कंपन होते हैं, इसलिए वे रेसिंग कार इंजनों के लिए बेहतर अनुकूल हैं।

इंजन संतुलन
कुछ इंजनों के लिए इंजन संतुलन को बेहतर बनाने के लिए पिस्टन, कॉनरोड और क्रैंकशाफ्ट के पारस्परिक द्रव्यमान के लिए प्रतिसंतुलन प्रदान करना आवश्यक है। ये प्रतिसंतुलन आमतौर पर क्रैंकशाफ्ट के हिस्से के रूप में डाले जाते हैं, लेकिन कभी-कभी बोल्ट-ऑन टुकड़े होते हैं।

फ्लाइंग आर्म्स
कुछ इंजनों में, क्रैंकशाफ्ट में सामान्य मध्यवर्ती मुख्य असर के बिना, आसन्न क्रैंक पिन के बीच सीधा संबंध होता है। इन कड़ियों को फ्लाइंग आर्म्स कहा जाता है। इस व्यवस्था का उपयोग कभी-कभी V 6 इंजन और V8 इंजनों में किया जाता है, ताकि विभिन्न V कोणों का उपयोग करते समय एक समान फायरिंग अंतराल बनाए रखा जा सके, और आवश्यक मुख्य बीयरिंगों की संख्या को कम किया जा सके। फ्लाइंग आर्म्स का नकारात्मक पक्ष यह है कि क्रैंकशाफ्ट की कठोरता कम हो जाती है, जो उच्च आरपीएम या उच्च शक्ति निर्गत पर समस्या पैदा कर सकता है।

प्रतिघूर्णी क्रैंकशाफ्ट
अधिकांश इंजनों में, प्रत्येक कनेक्टिंग रॉड एकल क्रैंकशाफ्ट से जुड़ी होती है, जिसके परिणामस्वरूप कनेक्टिंग रॉड का कोण अलग-अलग होता है क्योंकि पिस्टन अपने आघात के माध्यम से चलता है। कोण में यह भिन्नता पिस्टन को सिलेंडर की दीवार के खिलाफ धकेलती है, जिससे पिस्टन और सिलेंडर की दीवार के बीच घर्षण होता है। इसे रोकने के लिए, कुछ शुरुआती इंजन - जैसे 1900-1904 लैंचेस्टर इंजन कंपनी फ्लैट-ट्विन इंजन - प्रत्येक पिस्टन को दो क्रैंकशाफ्ट से जोड़ते हैं जो विपरीत दिशाओं में घूम रहे हैं। यह व्यवस्था पार्श्व बलों को रद्द कर देती है और प्रतिभारों की आवश्यकता को कम कर देती है। इस डिजाइन का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है, हालांकि समान सिद्धांत बैलेंस शाफ्ट पर लागू होता है, जो कभी-कभी उपयोग किया जाता है।

फोर्जित क्रैंकशाफ्ट
रोल_फोर्जिंग का उपयोग करके स्टील बार से क्रैंकशाफ्ट बनाए जा सकते हैं। आज, निर्माता अपने हल्के वजन, अधिक कॉम्पैक्ट आयामों और बेहतर अंतर्निहित डंपिंग के कारण फोर्जित क्रैंकशाफ्ट के उपयोग का पक्ष लेते हैं। जाली क्रैंकशाफ्ट के साथ, वैनेडियम माइक्रो-मिश्रित स्टील्स मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि इन स्टील्स को अतिरिक्त गर्मी उपचार के बिना उच्च शक्ति तक पहुंचने के बाद एयर-कूल्ड किया जा सकता है, सिवाय असर वाली सतहों की सतह के सख्त होने के। कम मिश्र धातु सामग्री भी उच्च मिश्र धातु स्टील्स की तुलना में सामग्री को सस्ता बनाती है। वांछित गुणों तक पहुँचने के लिए कार्बन स्टील्स को अतिरिक्त ताप उपचार की भी आवश्यकता होती है।

कास्ट क्रैंकशाफ्ट
एक अन्य निर्माण विधि नमनीय से क्रैंकशाफ्ट की ढलाई (मेटलवर्क) करना है। कच्चा लोहा क्रैंकशाफ्ट आज ज्यादातर सस्ते उत्पादन इंजनों में पाए जाते हैं जहां भार कम होता है।

मशीनीकृत क्रैंकशाफ्ट
क्रैंकशाफ्ट बिलेट (विनिर्माण) से मशीनिंग भी हो सकते हैं, जो अक्सर उच्च गुणवत्ता वाले वैक्यूम रीमेल्टेड स्टील की एक पट्टी होती है। हालांकि फाइबर प्रवाह (कास्टिंग के दौरान उत्पन्न सामग्री की रासायनिक संरचना की स्थानीय असमानताएं) क्रैंकशाफ्ट (जो अवांछनीय है) के आकार का पालन नहीं करता है, यह आमतौर पर उच्च गुणवत्ता वाले स्टील्स के बाद से कोई समस्या नहीं है, जो आमतौर पर फोर्ज करना मुश्किल होता है, हो सकता है उपयोग किया गया। प्रति यूनिट, ये क्रैंकशाफ्ट बड़ी मात्रा में सामग्री के कारण बहुत महंगे होते हैं जिन्हें लैथ और मिलिंग मशीन से हटाया जाना चाहिए, उच्च सामग्री लागत और अतिरिक्त गर्मी उपचार की आवश्यकता होती है। हालांकि, चूंकि किसी महंगे टूलिंग की आवश्यकता नहीं है, इसलिए यह उत्पादन विधि छोटे उत्पादन को उच्च-सामने लागत के बिना चलाने की अनुमति देती है।

चीन
हाथ से संचालित सबसे पहला क्रैंक (तंत्र)  चीन में हान राजवंश (202 ईसा पूर्व-220 ईस्वी) के दौरान दिखाई दिया। उनका उपयोग रेशम-रीलिंग, गांजा-कताई, कृषि  सूप  पंखे के लिए, पानी से चलने वाले आटे-सिफ्टर में, हाइड्रोलिक-संचालित धातुकर्म  धौंकनी  के लिए, और अच्छी तरह से पवनचक्की में किया जाता था। रोटरी फटकने वाले पंखे ने अनाज को भूसी और डंठल से अलग करने की दक्षता को बहुत बढ़ा दिया।  हालांकि, ऐसा लगता है कि चीन में वृत्ताकार गति को पारस्परिक गति में परिवर्तित करने की क्रैंक की क्षमता को पूरी तरह से महसूस नहीं किया गया है, और 20 वीं सदी की शुरुआत तक क्रैंक आमतौर पर ऐसी मशीनों से अनुपस्थित था।

यूरोप
रोटरी क्वार्न-पत्थर के उत्केंद्रित-घुड़सवार हैंडल के रूप में एक क्रैंक 5वीं शताब्दी ईसा पूर्व Celtiberians   स्पेन  में दिखाई दिया और अंततः  रोमन साम्राज्य  में फैल गया।  दूसरी शताब्दी ईस्वी की एक रोमन लोहे की क्रैंक की खुदाई  ऑगस्टा राउरिका,  स्विट्ज़रलैंड  में की गई थी। हिएरापोलिस मिल का  फ़ुटपाथ  एक  गियर ट्रेन  के माध्यम से एक  चक्की दौड़  पॉवरिंग द्वारा खिलाए गए  पानी का गतिपालक चक्र को दिखाता है जो दो  फ्रेम आरी  के माध्यम से ब्लॉक करता है जो किसी प्रकार की कनेक्टिंग रॉड और क्रैंक के रास्ते ब्लॉक करता है। अन्य दो पुरातात्विक रूप से प्रमाणित आरा मिलों के क्रैंक और कनेक्टिंग रॉड तंत्र बिना गियर ट्रेन के काम करते थे।   जर्मनी  में पानी से चलने वाली  संगमरमर  आरी का उल्लेख चौथी शताब्दी के उत्तरार्ध के कवि  ऑसोनियस  ने किया था, लगभग उसी समय, इन मिल प्रकारों को  अनातोलिया  के निसा के ग्रेगरी द्वारा भी इंगित किया गया प्रतीत होता है। एक रोटरी ग्रिंडस्टोन (उपकरण)  एक क्रैंक हैंडल द्वारा संचालित  कैरोलिंगियन राजवंश  पांडुलिपि  यूट्रेक्ट साल्टर  में दिखाया गया है, लगभग 830 की पेन ड्राइंग एक पुराने प्राचीन मूल में वापस जाती है। दसवीं से तेरहवीं शताब्दी तक के विभिन्न कार्यों में पहियों को घुमाने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले क्रैंकों को भी चित्रित या वर्णित किया गया है। बढ़ई के ब्रेस (उपकरण)  में यौगिक क्रैंक का पहला चित्रण उत्तरी यूरोपीय कलाकृति में 1420 और 1430 के बीच दिखाई देता है। कंपाउंड क्रैंक के तेजी से अपनाने का पता एक अज्ञात जर्मन इंजीनियर के कामों में लगाया जा सकता है, जो हसाइट युद्धों के दौरान सैन्य प्रौद्योगिकी की स्थिति पर लिख रहा था: पहला, कनेक्टिंग-रॉड, क्रैंक पर लगाया गया, फिर से प्रकट हुआ, दूसरा, डबल-कंपाउंड क्रैंक भी कनेक्टिंग-रॉड्स से लैस होने लगे, और तीसरा, गतिपालक चक्र इन क्रैंकों को 'डेड-स्पॉट' पर लाने के लिए नियोजित किया गया था। 1463 में इटालियन इंजीनियर और लेखक  रॉबर्ट वाल्टुरियो  द्वारा इस अवधारणा में काफी सुधार किया गया था, जिन्होंने पांच सेटों के साथ एक नाव तैयार की थी, जहां समानांतर क्रैंक सभी एक कनेक्टिंग-रॉड द्वारा एक एकल शक्ति स्रोत से जुड़े हुए हैं, एक विचार उनके हमवतन द्वारा भी लिया गया था। इतालवी चित्रकार  जॉर्ज के फ्रांसिस 15वीं शताब्दी की शुरुआत में क्रैंक यूरोप में आम हो गया था, जैसा कि सैन्य इंजीनियर कोनराड क्येसर  (1366-1405 के बाद) के कार्यों में देखा गया था। क्येसर के  बेलिफोर्टिस  में दर्शाए गए उपकरणों में घेराबंदी वाले क्रॉसबो को फैलाने के लिए क्रैंक किए गए विंडलैस, पानी उठाने के लिए बाल्टियों की क्रैंक वाली श्रृंखला और घंटियों के एक पहिये में फिट किए गए क्रैंक शामिल हैं। क्येसर ने पानी उठाने के लिए आर्किमिडीज़ के पेचों को एक क्रैंक हैंडल से भी सुसज्जित किया, यह एक नवीनता थी जिसने बाद में पाइप के चलने की प्राचीन प्रथा को बदल दिया। पिसानेलो ने एक पानी-पहिया द्वारा संचालित पिस्टन-पंप को चित्रित किया और दो सरल क्रैंक और दो कनेक्टिंग-छड़ द्वारा संचालित किया।

15वीं शताब्दी में भी क्रैनक्विंस नामक क्रैंक रैक-एंड-पिनियन उपकरणों की शुरूआत देखी गई, जो मिसाइल हथियार को फैलाते हुए और भी अधिक बल लगाने के साधन के रूप में क्रॉसबो  के स्टॉक में फिट किए गए थे। कपड़ा उद्योग में, सूत की घुमावदार खाल के लिए क्रैंक वाली  रील ों को पेश किया गया था। इतालवी चिकित्सक मैं विगेवानो से ड्राइव करता हूं  (सी. 1280-1349), एक नए धर्मयुद्ध की योजना बना रहे थे, उन्होंने एक पैडल स्टीमर#इतिहास और युद्ध कैरिज के लिए चित्र बनाए जो मैन्युअल रूप से मिश्रित क्रैंक और गियर पहियों द्वारा संचालित थे,  लिन टाउनसेंड व्हाइट  द्वारा शुरुआती क्रैंकशाफ्ट प्रोटोटाइप के रूप में पहचाना गया। 1340 के आस-पास का  लुट्रेल साल्टर, एक ग्रिंडस्टोन का वर्णन करता है जिसे दो क्रैंक द्वारा घुमाया गया था, एक इसकी धुरी के प्रत्येक छोर पर, गियर वाली हाथ-चक्की, जो एक या दो क्रैंक के साथ संचालित होती है, 15 वीं शताब्दी में बाद में दिखाई दी।

फ़ाइल: फ़ोटोथेक df tg 0006690 मैकेनिक ^ वासेरफ़ोर्डरंग ^ Pumpe.jpg|thumb|right|upright=0.8|जॉर्ज एंड्रियास बॉकलर द्वारा 1661 पानी का पंप 1480 के आसपास, प्रारंभिक मध्यकालीन रोटरी ग्रिंडस्टोन को एक ट्रेडल और क्रैंक तंत्र के साथ सुधारा गया था। पुश-कार्ट पर चढ़े हुए क्रैंक सबसे पहले 1589 की एक जर्मन उत्कीर्णन में दिखाई देते हैं। क्रैंकशाफ्ट का वर्णन लियोनार्डो दा विंची (1452-1519) द्वारा भी किया गया था और 1592 में कॉर्नेलिस कॉर्नेलिसून वैन यूटगेस्ट  नाम से एक डच किसान और पवनचक्की के मालिक। उनकी हवा से चलने वाली चीरघर ने एक पवनचक्की के वृत्ताकार गति को आरी को आगे-पीछे गति में बदलने के लिए क्रैंकशाफ्ट का इस्तेमाल किया। कॉर्नेलिसजून को 1597 में अपने क्रैंकशाफ्ट के लिए  पेटेंट  दिया गया था।

16 वीं शताब्दी के बाद से, मशीन डिजाइन में एकीकृत क्रैंक और कनेक्टिंग रॉड्स के साक्ष्य इस अवधि के तकनीकी ग्रंथों में प्रचुर मात्रा में हो जाते हैं: अगस्टिनो रामेली  की 1588 की विविध और कलात्मक मशीनें अठारह उदाहरणों को दर्शाती हैं, एक संख्या जो जॉर्ज द्वारा थिएट्रम मैकिनेरम नोवम में उगती है 45 विभिन्न मशीनों के लिए एंड्रियास बॉक्लर। 20वीं सदी की शुरुआत में कुछ मशीनों में क्रैंक पहले आम थे, उदाहरण के लिए, 1930 से पहले के लगभग सभी  ग्रामोफ़ोन   घड़ी की कल  मोटर्स द्वारा क्रैंक के साथ घाव किए गए थे। रेसिप्रोकेटिंग प्रत्यागामी इंजन रैखिक पिस्टन गति को प्रत्यागमनी गति में बदलने के लिए क्रैंक का उपयोग करते हैं।  [[ ऑटोमोबाइल  सेल्फ स्टार्टर ]] के सामान्य उपयोग में आने से पहले, 20वीं सदी की शुरुआत में ऑटोमोबाइल के  आंतरिक दहन इंजन  आमतौर पर हाथ के क्रैंक से शुरू होते थे।

पश्चिमी एशिया
गैर-मैनुअल क्रैंक कई हाइड्रोलिक उपकरणों में प्रकट होता है, जिसका वर्णन बानू मूसा बंधुओं ने अपनी 9वीं शताब्दी की सरल उपकरणों की पुस्तक  में किया है। ये स्वचालित रूप से संचालित क्रैंक कई उपकरणों में दिखाई देते हैं, जिनमें से दो में एक क्रिया होती है जो एक क्रैंकशाफ्ट के समान होती है,  इस्माइल अल-जज़ारी  के आविष्कार की कई शताब्दियों तक और यूरोप में पांच शताब्दियों में इसकी पहली उपस्थिति का अनुमान है। बानू मूसा द्वारा वर्णित स्वचालित क्रैंक ने पूर्ण रोटेशन की अनुमति नहीं दी होगी, लेकिन इसे क्रैंकशाफ्ट में बदलने के लिए केवल एक छोटे से संशोधन की आवश्यकता थी। आर्टुकिड्स में अरब इंजीनियर इस्माइल अल-जजारी (1136-1206) ने अपनी दो जल-उठाने वाली मशीनों में एक घूर्णन मशीन में एक क्रैंक और कनेक्टिंग रॉड सिस्टम का वर्णन किया। लेखक सैली गैंची ने अपने जुड़वां-सिलेंडर  पंप  तंत्र में एक क्रैंकशाफ्ट की पहचान की, क्रैंक और दस्ता (मैकेनिकल इंजीनियरिंग) तंत्र दोनों सहित।

यह भी देखें

 * क्रैंकसेट
 * ब्रेस (उपकरण)
 * सांचा
 * कैम इंजन
 * कैंषफ़्ट
 * क्रैंक (तंत्र)
 * क्रैंककेस
 * मरोड़ कंपन # क्रैंकशाफ्ट मरोड़ कंपन
 * पिस्टन गति समीकरण
 * सुरंग क्रैंकशाफ्ट
 * स्कॉच योक
 * दिखावे की परत

इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

 * पारस्परिक गति
 * दस्ता (मैकेनिकल इंजीनियरिंग)
 * ढलाई (धातु कार्य)
 * मुख्य बियरिंग
 * सीधा-आठ इंजन
 * संक्षिप्तीकरण अनुपात
 * वी 8 इंजन
 * एलएस आधारित जीएम स्मॉल-ब्लॉक इंजन
 * बिलेट (निर्माण)
 * windlass
 * हान साम्राज्य
 * निसा का ग्रेगरी
 * लियोनार्डो दा विंसी

बाहरी कड़ियाँ

 * Interactive crank animation https://www.desmos.com/calculator/8l2kvyivqo
 * D & T Mechanisms - Interactive Tools for Teachers (applets) https://web.archive.org/web/20140714155346/http://www.content.networcs.net/tft/mechanisms.htm