ก้านสูบทำหน้าที่เชื่อมต่อลูกสูบและเพลาข้อเหวี่ยง และส่งแรงที่กระทำต่อลูกสูบไปยังเพลาข้อเหวี่ยง โดยแปลงการเคลื่อนที่แบบลูกสูบไปเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง
บทนำสั้นๆ
ชุดก้านสูบประกอบด้วยตัวก้านสูบ ฝาท้ายก้านสูบขนาดใหญ่ บูชปลายก้านสูบขนาดเล็ก ปลอกลูกปืนปลายก้านสูบขนาดใหญ่ และสลักก้านสูบ (หรือสกรู) กลุ่มก้านสูบรับแรงแก๊สที่ส่งผ่านหมุดลูกสูบ รวมถึงแรงเฉื่อยแกว่งและเคลื่อนที่ไปมาของกลุ่มลูกสูบ ขนาดและทิศทางของแรงเหล่านี้เปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ดังนั้น ก้านสูบจึงต้องรับภาระสลับกัน เช่น แรงอัดและแรงดึง ก้านสูบจะต้องมีความแข็งแรงและความแข็งของโครงสร้างที่เพียงพอ ความแข็งแรงของความล้าที่ไม่เพียงพอมักนำไปสู่การแตกของตัวก้านสูบหรือสลักก้านสูบ ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงหรือทำให้เครื่องจักรเสียหายทั้งหมด หากความแข็งไม่เพียงพอ จะทำให้ตัวก้านเกิดการดัดงอและบิดตัวของปลายก้านสูบขนาดใหญ่จนไม่กลม ส่งผลให้ลูกสูบ กระบอกสูบ ตลับลูกปืน และหมุดข้อเหวี่ยงเกิดการสึกหรอแบบนอกศูนย์
องค์ประกอบโครงสร้าง
ตัวก้านสูบประกอบด้วยสามส่วน โดยส่วนที่เชื่อมต่อกับหมุดลูกสูบเรียกว่าหัวก้านสูบเล็ก ส่วนส่วนที่เชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงเรียกว่าก้านสูบปลายใหญ่ และส่วนก้านที่เชื่อมต่อปลายเล็กและปลายใหญ่เรียกว่าตัวก้านสูบ
หัวสูบขนาดเล็กส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างวงแหวนกลมที่มีผนังบาง เพื่อลดการสึกหรอของหมุดลูกสูบ จึงมีการกดซับในบรอนซ์ที่มีผนังบางลงในรูหัวสูบขนาดเล็ก เจาะหรือไสร่องบนหัวสูบขนาดเล็กและซับในเพื่อให้หยดน้ำมันกระเซ็นเข้าไปในพื้นผิวที่ประกบกันระหว่างซับในหล่อลื่นและหมุดลูกสูบ
ตัวก้านสูบเป็นชิ้นส่วนยาวที่ต้องรับแรงกดดันอย่างมากระหว่างการทำงาน เพื่อป้องกันการดัดงอและการเสียรูป ตัวก้านสูบจะต้องมีความแข็งแรงเพียงพอ ด้วยเหตุนี้ ตัวก้านสูบส่วนใหญ่ของเครื่องยนต์ยานยนต์จึงใช้หน้าตัดเป็นรูปตัว I ซึ่งสามารถลดมวลได้ในขณะที่ยังคงความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเพียงพอ เครื่องยนต์เสริมแรงสูงยังใช้หน้าตัดเป็นรูปตัว H อีกด้วย เครื่องยนต์บางรุ่นใช้การฉีดน้ำมันหัวเล็กของก้านสูบเพื่อระบายความร้อนลูกสูบ ซึ่งจำเป็นต้องเจาะรูทะลุตามยาวในตัวก้านสูบ เพื่อหลีกเลี่ยงการรวมตัวของความเครียด การเชื่อมต่อระหว่างตัวก้านสูบและปลายเล็กและใหญ่จะใช้การเปลี่ยนผ่านที่ราบรื่นของส่วนโค้งวงกลมขนาดใหญ่
เพื่อลดการสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์ จำเป็นต้องจำกัดความแตกต่างของมวลของก้านสูบแต่ละสูบให้เหลือน้อยที่สุด เมื่อประกอบเครื่องยนต์ในโรงงาน โดยทั่วไปจะวัดเป็นกรัมและจัดกลุ่มตามมวลของปลายก้านสูบขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ก้านสูบชุดเดียวกันจะถูกเลือกสำหรับเครื่องยนต์เดียวกัน
ในเครื่องยนต์รูปตัววี กระบอกสูบที่สอดคล้องกันในคอลัมน์ด้านซ้ายและขวาจะใช้เดือยข้อเหวี่ยงร่วมกัน และมีก้านสูบสามประเภท ได้แก่ ก้านสูบขนาน ก้านสูบรูปส้อม และก้านสูบหลักและก้านสูบเสริม
รูปแบบความเสียหายหลักๆ
รูปแบบหลักของความเสียหายที่เกิดกับก้านสูบคือการแตกจากความล้าและการเสียรูปมากเกินไป ตำแหน่งที่มักจะเกิดการแตกจากความล้าคือบริเวณที่มีแรงกดสูงสามจุดบนก้านสูบ สภาพการทำงานของก้านสูบจำเป็นต้องมีความแข็งแรงและทนต่อความล้าสูง นอกจากนี้ยังต้องมีความแข็งแรงและความเหนียวเพียงพอ ในเทคนิคการประมวลผลก้านสูบแบบดั้งเดิม มักใช้วัสดุเช่นเหล็ก 45, 40Cr หรือ 40MnB ที่ผ่านการชุบแข็งและอบชุบ ซึ่งมีความแข็งสูงกว่า ดังนั้น จึงใช้วัสดุก้านสูบชนิดใหม่ที่ผลิตโดยบริษัทผลิตรถยนต์ของเยอรมัน เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนสูง C70S6 ที่ไม่ผ่านการชุบแข็งและอบชุบ เหล็กกล้าหลอมซีรีส์ SPLITASCO เหล็กกล้าหลอม FRACTIM และเหล็กกล้าหลอม S53CV-FS (ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นมาตรฐาน DIN ของเยอรมัน) แม้ว่าเหล็กอัลลอยด์จะมีความแข็งแรงสูง แต่ก็ไวต่อความเข้มข้นของความเค้น ดังนั้น จึงควรมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับรูปร่างและรอยเชื่อมที่มากเกินไปของก้านสูบ และควรใส่ใจกับคุณภาพการประมวลผลพื้นผิวเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงจากความล้าด้วย มิฉะนั้น การใช้เหล็กอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงอาจไม่บรรลุผลตามที่คาดหวัง