Ojnice je část pístového motoru, která spojuje píst s klikovým hřídelem. Spolu s klikou převádí ojnice vratný pohyb pístu na rotaci klikového hřídele.
Ojnice je potřebná k přenosu tlakových a tahových sil z pístu. Ve své nejběžnější formě, ve spalovacím motoru, umožňuje otáčení na konci pístu a otáčení na konci hřídele.
Předchůdcem ojnice je mechanické spojení používané vodními mlýny k přeměně rotačního pohybu vodního kola na vratný pohyb. Nejběžnější použití ojnic je u spalovacích motorů nebo u parních strojů.
Následují části ojnice:
Ojnice převádí lineární pohyb pístu nahoru a dolů na kruhový pohyb klikového hřídele, a proto je vystavena tahu, stlačení, ohýbání a vybočení.
Ojnice vytváří spojení mezi pístem a klikovým hřídelem a přenáší tak výkon. Převádí lineární pohyb pístu nahoru a dolů na kruhový pohyb klikového hřídele, a proto je vystaven tahu, stlačení, ohýbání a vybočení.
Ojnice je uložena na klikovém čepu klikového hřídele s kluzným ložiskem. Víko ojničního ložiska je přišroubováno k ojničnímu konci. Ve většině případů je ojnice dutá nebo je opatřena vnitřním potrubím na litý olej pro zásobování pístního čepu mazivem.
Pro dosažení minimální hmotnosti a vysoké pevnosti jsou ojnice vyrobeny z následujících materiálů:
Sériově vyráběné ojnice jsou kované, lité nebo spékané. Kované ojnice vykazují lepší poměr pevnosti k hmotnosti a nižší náklady než slinuté ojnice. Výroba zápustek je však poměrně nákladná.
Následují typy ojnic, používané v různých typech motorů:
Hladký typ ojnice se používá u řadových a protilehlých motorů. Velký konec ojnice je připevněn ke klikovému čepu a opatřen víkem ložiska.
Ložiskové víko je namontováno šroubem nebo svorníkem na konci ojnice. Ojnice musí být vyměněna ve stejném válci a ve stejné relativní poloze, aby se zachovalo správné usazení a vyvážení.
Tyto typy ojnic se používají u motocyklových motorů V-twin a leteckých motorů V12. V každém páru válců motoru je „vidlicová“ tyč rozdělena na dvě části na velkém konci a „lopatková“ tyč je zúžena z protilehlého válce, aby se vešla do této mezery ve vidlici.
Tento systém eliminuje kyvnou dvojici, ke které dochází, když jsou dvojice válců vyváženy spolu s klikovým hřídelem.
V uspořádání typu big-end ložisek má tyč vidlice jediné široké pouzdro ložiska, které se rozprostírá přes celou šířku tyče, včetně středové mezery.
Lopatková tyč pak probíhá přímo mimo tuto objímku, nikoli na klikovém čepu. To způsobí, že se dvě tyče pohybují tam a zpět, čímž se snižuje síla působící na ložisko a povrchová rychlost. Ale rychlost ložiska se také pohybuje vratně, místo aby se nepřetržitě otáčela, což je hlavní problém pro mazání.
Hvězdicové motory obvykle používají ojnice typu master-and-slave. V tomto systému se jeden píst skládá z hlavní tyče s přímým připojením ke klikové hřídeli. Ostatní písty spojují své spojovací tyče s kroužky obklopujícími okraj hlavní tyče.
Nevýhodou master-slave tyčí je, že zdvih pomocného pístu je o něco větší než zdvih hlavního pístu, což zvyšuje vibrace u motoru typu V.
Sochorové ojnice jsou navrženy z oceli nebo hliníku. Ve srovnání s jinými typy ojnic jsou lehčí, pevnější a mají delší životnost.
Běžně se používá ve vysokorychlostních vozidlech. Někdy je navržen tak, aby omezil nápory napětí a uvolnil se do přirozeného zrna materiálu sochoru.
Tyto typy ojnic jsou preferovány a navrženy výrobci, protože jsou schopny zvládnout zatížení sériového motoru.
Lité pruty vyžadují nízké náklady na výrobu a nelze je použít v aplikacích s vysokým výkonem. Lité pruty mají uprostřed znatelný šev, který je odděluje od kovaného typu.
Některé ojnice jsou vyráběny kováním. Tyto typy spojovacích tyčí se vyrábějí vytlačením zrnka materiálu do tvaru konce. V závislosti na požadovaných vlastnostech může být materiálem slitina oceli nebo hliník.
Běžně používané slitiny oceli jsou slitina chrómu a niklu. Konečný produkt není navržen tak, aby byl křehký. Slitiny niklu nebo chrómu tedy zvyšují pevnost ojnice.
Ojnice jsou také navrženy z power metalu, protože jsou vhodnou volbou pro výrobce. Připravuje se pomocí kovové práškové směsi, která se vtlačí do formy a zahřeje na vysokou teplotu. Tato směs se zpracuje do pevné formy.
Může vyžadovat lehké obrábění, ale výrobek v podstatě vychází z formy hotového výrobku. Ojnice z práškového kovu jsou méně nákladné než ocelové a jsou pevnější než lité tyče.
Během každé rotace klikového hřídele je ojnice často vystavena velkým a opakujícím se silám:smykové síly způsobené úhlem mezi pístem a klikovým čepem, kompresní síly, když se píst pohybuje dolů, a tahové síly, když se píst pohybuje nahoru. Tyto síly jsou úměrné druhé mocnině otáček motoru (RPM).
Selhání ojnice často nazývané „hození tyče“ je jednou z nejčastějších příčin katastrofálního selhání motoru v autech, které často prorazí zlomenou tyč skrz stranu klikové skříně, a tím způsobí neopravitelnost motoru.
Běžné příčiny selhání ojnice jsou selhání v tahu při vysokých otáčkách motoru, síla nárazu, když píst narazí na ventil (kvůli problému ventilového rozvodu), selhání ložiska ojnice obvykle kvůli problému s mazáním nebo nesprávná instalace ojnice.
