Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza

Partile fixe ale mecanismului motor

tehnica mecanica











ALTE DOCUMENTE

Arme de foc
Mecanisme de electrizare
STABILIREA MARIMILOR NECESARE ALEGERII POMPELOR DIN INSTALATIILE DE INCALZIRE SI CLIMATIZARE
CALCULUL TERMIC
MECANICA FLUIDELOR
APA DE ALIMENTARE A CALDARILOR
PROPRIETATILE ELECTROMAGNETICE ALE ALIAJELOR FIERULUI UTILIZATE IN CONSTRUCTIA MASINILOR ELECTRICE
NACELE SI PLATFORME AUTORIDICATOARE
Materiale Ferimagnetice
PORTI LOGICE


Partile fixe ale mecanismului motor

2.1. Blocul motorului

2.1.1. Conditii functionale

Blocul motorului constituie elementul structural al motorului, determinand constructia generala a acestuia. Contine cilindrii in care se desfasoara ciclul motor, prin peretii sai exteriori inchide camasa de racire la motoarele racite cu apa, pe acesta se prinde chiulasa si sustine in lagarele sale arborele cotit si arborele cu came. Prin peretii blocului se transmit fortele de presiune a gazelor de la chiulasa la corpul lagarelor, reactiunea momentului motor la sasiul autovehiculelor, iar la unele tractoare acesta constituie chiar o parte a sasiului. Pe bloc se monteaza toate agregatele si instalatiile auxiliare ale motorului: instalatia de ungere, instalatia de racire, instalatia de alimentare.

Fig. 2.1. Motor cu cilindrii in linie.


In timpul functionarii, blocul motorului este supus solicitarilor fortelor de presiune a gazelor, fortelor de inertie si momentelor acestora care au un caracter variabil. Totodata, apar solicitari suplimentare datorita incarcarii termice si strangerii la montaj a diferitelor organe.

Datorita rolului functional si conditiilor de exploatare, pentru blocul motorului se impun anumite cerinte: rigiditate si stabilitate dimensionala; usurinta montajului si intretinerii diferitelor parti componente ale motorului; masa mica; forma constructiva simpla si simplitate de fabricatie.

2.1.2. Constructia blocului motorului

2.1.2.1. Particularitati constructive.


In constructia automobilelor si tractoarelor cea mai larga utilizare o au motoarele cu cilindri in linie (fig. 2.1), cu cilindri dispusi in V (fig. 2.2) sau cu cilindri opusi (fig. 2.3).

Fig. 2.2. Motor cu cilindrii in V.

Din punctul de vedere al montarii cilindrilor, motoarele sunt cu cilindri intr-o piesa comuna cu carterul, monobloc (fig. 2.1 si 2.2) sau cu cilindri separati, demontabili (fig. 2.3). Constructia monobloc este mai raspindita la motoarele cu lichid, pe cand cea cu cilindri separati se utilizeaza la motoarele racite cu aer. In cazul constructiei monobloc, se deosebesc mai multe solutii, si anume: cu camasi uscate (fig. 2.1), cu camasi umede (fig. 2.2), cu planul de separatie a baii de ulei sub axa arborelui cotit (fig. 2.1) sau cu acest plan in planul arborelui cotit (fig. 2.2).

Intrucat constructia motoarelor racite cu lichid si a celor racite cu aer prezinta deosebiri importante, in cele ce urmeaza se va analiza separat constructia blocurilor acestor motoare.

Blocul motoarelor racite cu lichid

Principial, o astfel de constructie este constituita dintr-o placa superioara, 1, (fig. 2.4) pe care se asaza chiulasa, o placa intermediara 2 in care se fixeaza partea inferioara a cilindrilor si care inchide camasa de apa pentru racire. Aceste placi sunt legate intre ele prin peretii exteriori longitudinali 3 si peretii interiori transversali 4 uniti apoi cu peretii carterului 5, care se leaga cu corpul lagarelor arborelui cotit 6. Se observa ca blocul este un cadru de rezistenta rigid, puternic nervurat, care asigura cerintele impuse de conditiile de functionare. Constructia blocului motorului incepe de la sectiunea transversala a unui cilindru si se dezvolta in directie longitudinala. Pentru aceasta, se stabileste mai intai dimensiunea cilindrului (functie de cursa si alezajul adoptat), se dimensioneaza apoi biela si arborele cotit, avand in felul acesta principalele elemente pentru determinarea distantei de la axa arborelui cotit la fata de asezare a chiulasei. Pentru stabilirea spatiului necesar mecanismului biela-manivela se deseneaza traiectoria descrisa de punetele exterioare ale bielei in miscarea sa, dupa care se poate stabili forma carterului si pozitia celorlalte organe principale.

Cunoscand posibilitatea de amplasare a suruburilor chiulasei precum si caracterul solicitarilor (ca urmare a executarii calculului termic si de rezistenta), se deseneaza placa superioara, bosajele suruburilor chiulasei si peretii de legatura intre placa superioara, respectiv bosajele suruburilor chiulasei si carpul lagarelor arborelui cotit. Avand dimensiunile capacelar de lagar palier si a suruburilor acestora, trebuie sa se urmareasca ca suruburile sa fie cat se poate de aproape de alezajul cuzinetilor. Pentru a asigura o rezistenta mai mare a filetului pentru suruburile capacelor palier, acesta se executa de la 15-20 mm mai sus de axa palierului (fig. 2.4). 616d31g

Fig. 2.3. Motor cu cilindrii opusi.


Se va urmari, de asemenea, ca bosajele suruburilor chiulasei sa se gaseasca cat mai aproape de prelungirea axei suruburilor capacelor palier si sa fie legate intre ele (fig. 2.4 si 2.5). Peretii camerei de lichid vor trece prin centrul bosajelar suruburilor chiulasei, iar la motoarele cu camasi umede se va executa un perete de legatura transversal, care va lega peretii camerei de lichid in dreptul bosajelor suruburilor chiulasei. Pentru marirea rigiditatii blocului, acest perete se va continua pina la corpul lagarului si va avea o sectiune in forma de I (fig. 2.5). In acelasi mod se construieste si blocul motoarelor cu cilindri dispusi in V, placile superioare ale celor doua ramuri fiind legate prin pereti transversali si nervuri longitudinale de corpul lagarelor si bosajele capacelor paliere (fig. 2.6).

Nervurile se vor racorda cu raze mari la pereti, iar grosimea acestora va fi cu 1-2 mm mai mare decat la peretilor exteriori ai blocului. Pentru orientare se dau in tabelul 2.1 grosimile de pereti pentru blocuri turnate din fonta cenusie, functie de diametrul cilindrului. La blocurile din aliaje usoare, peretii se vor face in general cu 2 mm mai grosi.

Tabelul 2.1. Grosimea peretilor pentru blocul motor turnat din fonta cenusie

Diametrul cilindrului, in mm

Grosimea peretilor exteriori sau ai camerei de apa, in mm

Grosimea peretilor lagarelor, in mm

80-100

4-5

5-6

100-130

5-6

7-8

130-150

6-7

8-10

Fig. 2.4. Bloc cu cilindrii in linie.


De mare importanta este fixarea sigura a capacelor de lagar. Acestea se centreaza lateral in bloc, inaltimea partii de centrare fiind de 10-15 mm pentru fonta si 15-30 mm pentru aliaje usoare, ajustajul H7/k6 pentru fonta, respectiv H7/m6 pentru aliaje usoare. Intre suprafata de asezare a capacului de lagar si suprafata de centrare laterala se face o racordare de 3-6 mm sau un sanfren de aceeasi latime. Pentru centrarea axiala a capacului de lagar care contine inelele de centrare axiala a arborelui cotit se utilizeaza un stift de centrare sau un guler de centrare la unul din suruburile capacului palier. In unele cazuri este suficienta centrarea axiala a arborelui cotit numai pe o jumatate de cerc (cu un singur semiinel), in acest caz nemaifiind necesara o fixare axiala precisa a capacului palier.

Fixarea axiala a cuzinetilor se face prin pinteni realizati din stantare, care intra in frezari ale blocului, respectiv ale capacelor de lagar. Acesti pinteni impiedica in acelasi timp rotirea semicuzinetilor in alezajul lagarelor. Unele executii de pinteni si frezari in bloc, respectiv in capacul lagarelor, sunt prezentate in tabelul 2.2.

Fig. 2.5. Bloc cu cilindrii in V.


Pe fetele laterale ale blocului motorului se prevad bosaje pentru prinderea organelor anexa, ca: filtre de ulei si combustibil, racitorul de ulei, pompa de combustibil etc. In partea inferioara se realizeaza o flansa pe care se fixeaza baia de ulei; pe partile frontale se realizeaza bosajele fixarii carterului volantului si capacului rotilor de distributie; de asemenea, tot pe bloc se fixeaza pompa de ulei si pompa de apa. Intrucat mecanismul motor, mecanismul de distributie, si eventualele mecanisme de echilibrare suplimentara trebuie unse, blocul asigura o parte din canalizatia de ungere. In bloc este plasata rampa principala de ungere, cu un diametru de 12-14 mm, din care se distribuie uleiul in toate partile prin canale cu diametrul de 6-8 mm executate direct in acesta, sau prin conducte exterioare. Pentru evitarea pericolului unor pori de turnare, la unele motoare rampa principala de ulei se executa sub forma unei tevi de otel, presata in bosaje ale blocului motorului.

Racirea motorului se realizeaza prin circulatia fortata a lichidului de racire in spatiul dintre peretii blocului si cilindri (formand camasa de racire), de grosime 4-7 mm, precum si in interiorul chiulasei. Circulatia apei este asigurata de pompa de apa prin canale care, in parte, sunt continute tot in blocul matorului. Pentru a asigura posibilitatea curatirii perfecte de orice urma de nisip de turnare, camera de apa sau celelalte cavitati trebuie sa fie deschise spre exterior prin ferestre de vizitare cat mai mari, care insa sa nu scada rigiditatea piesei. Ferestrele acestea pot servi si pentru sprijinirea miezurilor la formare si se inchid cu capace, demontabile sau nedemontabile.

Blocul motoarelor racite cu aer

Particularitatea constructiva consta in faptul ca cilindrii sunt separati si se monteaza unul cate unul in locasurile din carter (fig. 2.3). Datorita acestui fapt, carterul are o constructie mai simpla decat blocul motorului, racit cu lichid. Pentru marirea rigiditatii, unele motoare sunt prevazute cu carter tip tunel.

La motoarele racite cu aer, de obicei, cilindrul si chiulasa se prind pe bloc cu aceleasi prezoane lungi (fig. 2.6), iar uleiul este trimis spre organele montate pe chiulasa prin conducte exterioare sau prin tijele impingatoare (fig. 2.6).

Detaliile constructive privind capacele lagarelor, fixarea cuzinetilor si a altor organe etc. sunt cele amintite la subcapitolul privind blocul motoarelor racite cu lichid.

Tabelul 2.2. Exemplu de executii ale pintenilor cuzinetilor (dimensiuni in mm).

Diametrul arborelui d

Grosimea cuzinetului

Latimea pintenului b

Latimea locasului B

Adancimea pintenului t

Adancimea de frezare T

Inaltimea pintenului h

Inaltimea de frezare H

20-40

< 1,6

4,6

4,7

1,0

1,6

4

5,6

40-65

1,6

4,6

4,7

1,0

1,6

5,6

7

65-90

> 1,6

6,1

6,3

1,4

2,0

5,6

7

Peste 90

> 1,6

9,3

9,5

1,6

2,4

8,7

10,3


Aspecte specifice ale blocului motorului turnat din aliaje usoare

Fig. 2.6. Detaliu constructiv pentru un motor racit cu aer.

Fig. 2.7. Detalii constructive pentru un bloc din aliaje usoare.


Intrucat blocul motorului este piesa cu masa cea mai mare (25-35% din masa motorului), s-a cautat reducerea masei acestuia prin turnare din aliaje usoare. Solutia se aplica la unele motoarele mici si mijlocii racite cu lichid sau cu aer, pentru automobile. Constructia blocului motor turnat din aliaje usoare are unele particularitati determinate in principal, de rezistenta mecanica mai mica a aliajelor usoare. Pentru marirea rezistentei, peretii exteriori sau interiori se nervureaza mai des, formandu-se o adevarata retea de nervuri.


In fig. 2.7 se prezinta cateva detalii constructive ale bosajelor, nervurilor si aripioarelor carterelor turnate din aliaj usor.

2.1.2.2. Conditii tehnice

Fig. 2.8. Conditii tehnice pentru blocul motorului.

Avand in vedere ca blocul motorului este organul structural de baza care trebuie sa asigure montarea tuturor subansamblurilor, desi este o piesa cu gabarit si cu masa mare, trebuie prelucrat in conformitate cu conditiile tehnice, deoarece numai astfel se asigura conditii egale de functionare a tuturor sectiunilor motorului. Pentru aceasta, in documentatia de executie a blocului se prescriu conditii tehnice care se refera la semifabricat, precizie dimensionala si de forma, pozitie reciproca a suprafetelor si rugozitate. Conditiile privind forma geometrica se indica pe desenul de executie al piesei ca in figura 2.8, unde orientativ, s-au dat si unele valori admisibile ale abaterilor.

O mare atentie la blocul motor trebuie acordata curatirii interioare de orice urma de nisip de turnare, mai ales din cavitatile ce nu se mai prelucreaza mecanic si prin care circula uleiul de ungere al motorului, pentru acestea prescriindu-se operatii de curatire speciale, grunduire si vopsire cu vopsea rezistenta la produse petroliere. De asemenea, la fiecare bloc se prevede proba hidraulica: pentru camasa de lichid, la 2 bar, cu mentinere 2 min; pentru canalizatia de ulei, la 5 bar, mentinere 1 min.

2.1.3. Materiale si semifabricate

2.1.3.1. Caracteristicile materialelor

Majoritatea blocurilor se executa din fonta cenusie, iar la unele motoare mai mici m.a.s. sau m.a.c. se executa din aliaje usoare pe baza de aluminiu. In tabelul 2.3 se prezinta cateva materiale tipice.

Tabelul 2.3. Caracteristicile materialelor pentru blocul motorului si chiulasa.

Fonte cenusii

Aliaje pe baza de aluminiu

Compozitia chimica, %

I

II

III

Compozitia chimica, %

I

C

3,00-3,50

3,2-3,5

3,0-3,3

Si

6,5-7,5

Si

2,20-2,50

1,9-2,2

1,9-2,2

Mg

0,2-0,5

Mn

0,50-0,70

0,6-0,9

0,6-,0,9

Mn

0,2-0,6

P max.

0,20

0,25

0,25

Ti

0,1-0,2

S max.

0,10

0,12

0,12

Al

Restul

Cr

0,25-0,50

0,25-0,40

0,25-0,40

Fe

max. 0,5

Cu

-

-

-

Zn

max. 0,3

Mo

0,70-0,80

-

-

Cu

max. 0,2

V

-

-

-

Ni

max. 0,05

Ni

0,35-0,45

-

-

Pb

max. 0,05

Sn

max. 0,05

Rezistenta la tractiune, MPa

280

280

320

Rezistenta la tractiune, MPa

200

Duritatea Brinell, MPa

2170-2411

1700-2600

1700-2600

Duritatea Brinell, MPa

750

2.1.3.2. Semifabricate pentru blocul motorului

Se obtin in exclusivitate prin turname in forma din amestec de formare, iar pentru blocuri de gabarit mai mic din aliaje usoare - prin turnare in cochila. Procesul tehnologic de turnare trebuie astfel conoeput incat sa se obtina un material compact, fara porozitati sau sufluri, cu suprafete netede si curate. Amestecul de formare si de miez trebuie preparat in conditii de acurateta ridicata si cu dozaje precise, dat fiind faptul ca blocul prin constructia sa necesita multe miezuri destul de mari care trebuie sa aiba o rezistenta suficienrta si care sa se poata fixa precis in formele repective. Proiectantul blocului trebuie sa aiba in vedere dificultatea deosebita a turnarii unei piese atat de complicate si trebuie sa urmareasca realizarea unei constructii cat mai tehnologice, cu miezuri cat mai putine, cu posibilitate buna de fixare a acestora, cu grosimi de pereti cat mai uniforme si evitarea trecerilor bruste de sectiuni care devin noduri termice, cu posibilitatea scoaterii miezurilor de turnare din cavitati dupa turnare etc. In forma se prevad gauri de aerisire si, in cazul in care constructiv au rezultat zone care devin noduri termice, se amplaseaza racitori speciali. Formele si miezurile se pregatesc prin ajustare, chituire si vopsire pentru obtinerea unor suprafete cat mai netede la piesa turnata. Dupa asamblare, se verifica pozitia corecta a acestora cu dipozitive speciale de control. La forma asamblata se ataseaza bazinul de turnare si se asigura forma pentru turnare.

Dupa turnarea si dezbaterea piesei se impun operatiile de curatire, taierea maselotelor, sablare cu alice, ajustare si pregatirea suprafetelor de referinta, control dimensional. O mare atentie trebuie acordata scoaterii resturilor de amestec de formare din cavitatile care nu se mai prelucreaza si in care ajunge uleiul de ungere (de ex. camera tachetilor).

In cazul blocurilor din fonta se face un tratament de recoacere de detensioare (STAS 2500-66), care consta in incalzire lenta (80-160C/ora) pina la 500-550C, mentinere la aceasta temperatura timp de 2-8 ore si racire lenta (20-50C/ora) pina la 200-250C.

La blocurile din aliaje pe baza de aluminiu, in scopul obtinerii unei structuri corespunzatoare, se face o imbatrinire artificiala. Urmeaza o spalare (decapare), uscare cu aer cald, grunduime si vopsire cu vopsea rezistenta la produse petroliere, dupa care piesa poate intra la uzinare.

2.2. Camasa cilindrului

2.2.1. Conditii functionale

Camasa cilindrului, sau cilindrul, este organul motorului in interiorul, caruia se realizeaza ciclul motor fiind supus fortei de presiune a gazelor si tensiunilor termice, suprafata de lucru a acestuia fiind supusa si la un intens proces de uzura. Aceste conditii de functionare impun camasii cilindrului urmatoarele cerinte:

  rezistenta la actiunea (presiunea si temperatura) fluidului motor;

  rezistenta la uzura;

  rezistenta la coroziune a suprafetei de lucru si a aceleia in contact cu mediul de racire;

  etanseitate fata de gazele din interior si de mediul de racire din exterior.

2.2.2. Constructia camasii cilindrului

2.2.2.1. Camasa cilindrului pentru motoare racite cu lichid

Dupa modul de asamblare cu blocul motorului se disting trei solutii constructive:

-    camasa integrala (face corp comun cu blocul cilindrilor);

-    camasa uscata;

-    camasa umeda.

La proiectarea motorului, constructorul are de ales una din solutii, cu avantajele si dezavantajele specifice (tabelul 2.4), alegere care hotaraste constructia motorului in ansamblu.

Tabelul 2.4. Avantajale si dezavantajele diferitelor constructii ale camasii cilindrului.

Variante constructive

Avantaje

Dezavantaje

Camasa integrala

Bloc de cilindri foarte rigid.

Presiune uniforma intre chiulasa si bloc.

Posibilitatea realizarii de inaltimi mici a cilindrilor.

Pretentii mari la turnarea blocului, tehnologii foarte bine puse la punct.

Necesitatea turnarii blocului dintr-un material mai scump pentru asigurarea calitatilor de frecare ale camasilor.

Camasa uscata

Bloc de cilindri foarte rigid, datorita unei bune legaturi intre placa superioara si peretii lagarelor.

Posibilitatea realizarii celor mai mici inaltimi a cilindrilor prin decupari in partea inferioara a camasii pentru trecerea bielei in cazul iesirii pistonului.

Posibilitatea repararii prin inlocuirea unei camasi. Libertate mare la alegerea materialului camasii si a blocului (excluderea executiei blocului din material scump).

Transfer mai slab de caldura catre mediul de racire.

Prelucrare pretentioasa a blocului si a exteriorului camasii, deci cost ridicat.

Realizarea unui bloc cu miezuri complicate, greu de fixat in forme, de unde posibilitatea unui rebut sporit la turnare.

Camasa umeda

Asigura cel mai bun schimb de caldura catre mediul de racire. Libertate mare la alegerea materialului camasii.

Conditii de reparatii usoare a motorului prin schimbarea unei camasi chiar pe autovehicul.

Prelucrare in volum redus.

Realizarea unui bloc cu miezuri simple si solide, bine fixate in forme, cu posibilitati minime de rebut la turnare.

Bloc mai putin rigid.

Grosimea peretilor camasii mai mare pentru asigurarea rezistentei necesare.

Camasa integrala se utilizeaza la m.a.s. si rar la m.a.c. mici si putin solicitate.

Camasa uscata se utilizeaza la m.a.s. si la m.a.c. avand diametrul cilindrului max. 125 mm. Camasa uscata se executa ca o bucsa simpla, presata in bloc si prelucrata ulterior (fig. 2.9, a) cu sprijin in partea superioara (fig. 2.9, b), constructie mai frecvent intalnita, sau in partea inferioara (fig. 2.9, c).

Pina nu demult, camasile uscate, indiferent de executie, se presau in bloc si dupa aceea se prelucrau final (executia este si astazi obligatorie pentru cazul in care blocul este din aliaje usoare). Pentru orientare, in fig. 2.9, d sunt prezentate tolerantele de executie ale locasurilor din bloc si a camasilor uscate presate (dimensiunile sunt in milimetri).

Fig. 2.9. Forme constructive ale camasii uscate.


In ultimul timp, pentru a usura reparatia motoarelor, chiar fara demontarea acestora de pe autovehicul, s-a realizat camasa uscata libera, asa-numita "slip-fit" (fig. 2.10), care se uzineaza definitiv, atat la interior, cat si la exterior, apoi se introduce usor cu mina in alezajul precis prelucrat (honuit) din bloc.

Deoarece camasa uscata libera, in principiu, nu trebuie sa transmita forta gazelor, grosimea acesteia in stare finala este de 2-3,5 mm. Foarte important este modul de prelucrare a blocului in partea de asezare a umarului camasii, precum si prelucrarea acestui umar pentru evitarea deformarii camasii la stringerea cu chiulasa. In detaliul din fig. 2.10 se pot observa cotele si tolerantele de prelucrare a umarului, precum si modul corect de montare a camasii in bloc.

Camera de racire trebuie astfel plasata incat sa depaseasca in partea de sus zona primului segment cand pistonul se afla la p.m.i., iar in partea de jos sa depaseasca zona ultimului segment de ungere cand pistonul se afla la p.m.e. (fig. 2.10).

Suruburile de prindere a chiulasei nu se fixeaza in peretii exteriori ai blocului, in felul acesta asigurindu-se o racire mai buna a camasii in partea superioara.

Camasa umeda se utilizeaza atat la m.a.s. cat si la m.a.c. Particularitatea constructiva de baza a camasii umede este aceea ca, fiind in legatura directa cu mediul de racire, pe langa faptul ca trebuie sa reziste la forta gazelor, trebuie sa realizeze si etansarea fata de mediul de racire in partile superioara si inferioara. Functie de modul de fixare in bloc si de felul in care se face etansarea, se deosebesc trei solutii constructive, (fig. 2.11).

Camasa cu umar in partea de sus (fig. 2.11, a) realizeaza prin acesta si etansarea fata de mediul de racire. In partea inferioara, camasa este numai ghidata, iar etansarea se realizeaza cu inele O de cauciuc.

Fig. 2.10. Executia camasii uscate libere.

Fig. 2.11. Diferite solutii constructive de camasi umede.


Camasa cu sprijin in partea de jos (fig. 2.11, b) prezinta avantajul celei mai bune raciri a acesteia la partea superioara insa, datorita faptului ca forta de apasare se transmite pe toata lungimea, poate aparea deformarea camasii, fapt pentru. care se utilieaza mai ales la m.a.s. mici, unde presiunile maxime de ardere sunt mai reduse. Constructia mai are avantajul, unui bloc foarte simplu, cu un singur miez, pretandu-se chiar la turnare in cochila. In partea inferioara, aceste camasi se etanseaza cu un inel de cupru sau hartie, iar la partea superioara etansarea se face prin garnitura de chiulasa, blocul fiind fara placa superioara.

Solutia intermediara intre variantele prezentate este cea din fig. 2.11, c, unde sprijinirea se face pe un umar plasat aproximativ la un sfert din cursa pistonului, asigurandu-se astfel o racire buna a partii superioare a camasii. In acelasi timp, se scurteaza partea care transmite apasarea, de unde rezulta un pericol mai mic de deformare a camasii.

Intrucat camasa umeda trebuie sa reziste la forta de presiune a gazelor, grosimea acesteia este mai mare ca la camasa uscata, la proiectare putindu-se adopta o grosime de 0,05-0,06 din diametrul cilindrului. Trecerea de la umar la partea cilindrica se face cu o portiune conica, cu o inclinare de 2-5, pe lungimea de 20-30 mm, iar racordarea la umar cu o raza de 1-2 mm. Suprafata de asezare a gulerului, atat la camasa, cat si in locasul din bloc, trebuie sa fie plana si perpendiculara pe axa camasii, rugozitatea admisa pentru aceasta suprafata fiind Ra=0,8 μm. La proiectare, trebuie avut in vedere ca umarul de sprijin si ghidare a camasii sa dea o incovoiere minima a camasii, ca urmare a stringerii chiulasei.

Fig. 2.12. Variante constructive ale camasii de cilindru racite cu aer.

Camasa trebuie sa deapaseasca fata de sus a blocului cu 0,06-0,15 mm, functie de materialul garniturii de chiulasa. Pentru protejarea garniturii de chiulasa, la actiunea gazelor fierbinti, unele camasi se executa cu o suprainaltare, dimensionata functie de grosimea si elasticitatea garniturii de chiulasa.

Ca si la camasile uscate, camera de racire trebuie sa se intinda peste zona primului segment, cand pistonul se afla la p.m.i. si sub zona ultimului segment de ungere cand pistonul se afla la p.m.e.

2.2.2.2. Camasa cilindrului pentru motoare racite cu aer

Particularitatea constructiva a acestor camasi consta in aceea ca sunt prevazute la exterior cu aripioare de racire. Dimensionarea acestora se face in asa fel incat temperatura camasii sa nu depaseasca 200C. Inaltimea si numarul aripioarelor sunt impuse de debitul ventilatorului si posibilitatile tehnologice de realizare a acestora. De obicei, aripioarele se toarna in forme din amestec de formare sau in cochila, putindu-se obtine un pas de 6-8 mm si grosimi la virf de 1,5 mm, pentru diametre ale cilindrului sub 100 mm si de 2-2,5 mm, pentru diametre mai mari. Flancurile aripioarelor se fac inclinate cu 2-3, iar 1a baza se racordeaza bine.


Camasile de cilindru (fig. 2.12), se toarna de obicei din fonta dar pentru imbunatatirea schimbului de caldura se executa si camasi din materiale cu conductibilitate mai mare (aliaje de aluminiu). Acestea insa au dezavantajul ca necesita in mod obligatoriu durificarea suprafetei de lucru. La m.a.s. mai mici se poate realiza cromarea interioara. Solutia cu cea mai mare aplicabilitate pe scara industriala consta in realizarea unei camasi din fonta sau otel, avand o manta exterioara cu aripioare din aliaje usoare. In fig. 2.12, b se prezinta o camasa din fonta avand presata o manta cu aripioare din aliaje usoare, iar in fig 2.12, c camasa din fonta inglobata la turnare in mantaua cu aripioare din aliaje usoare.

In principiu, indiferent de procedeul de realizare al camasii, se recomanda anumite prescriptii constructive:

  peretele camasii trebuie sa aiba grosime~a de (0,06-0,07) D, data fiind deformarea mai mare a acestei camasi, fata de cea a motoarelor racite cu apa;

  este necesar sa se asigure aripioare pina deasupra primului segment cand pistonul se afla la p.m.i. si pina sub ultimul segment de ungere cand pistonul se afla la p.m.e.;

  la partea de fixare in bloc, diametrul trebuie sa fie pe cat posibil egal cu al camasii, realizindu-se un ajustaj H7/f7. In aceasta zona, camasa se prevede cu un guler de latime (0,05-0,06) D, iar sub guler un diametru cu 0,5-1 mm mai mic;

  la partea de asamblare cu chiulasa, grosimea camasii trebuie sa ramina cel putin (0,03-0,04) D, iar inaltimea partii de centrare sa fie de 10-15 mm. Pentru o usoara demontare a chiulasei, ajustajului umarului se prevede H8/e9 sau se executa putin conic. In orice caz, trebuie sa se asigure o latime de etansare de (0,04-0,06) D.

2.2.2.3. Elemente de etansare a cilindrilor

Cilindrul, ca spatiu in care se desfasoara ciclul motor, trebuie etansat fata de gaze in zona de contact cu chiulasa si fata de lichidul de racire in zona de fixare in bloc.

Fig. 2.13. Etansarea camasii cilindrului fata de gaze.


Etansarea fata de gaze. La asamblarea cu chiulasa se realizeaza etansarea prin garnitura de chiulasa, care poate fi sub forma unei placi (fig. 2.13, a si b), sau sub forma unei garnituri inelare (fig. 2.13, c si d). Materialul pentru garnitura de chiulasa este, in general, pe baza de azbest. Pentru a-i mari rezistenta acesta este armat cu o placa intermediara de cupru sau otel. Decuparile corespunzatoare cilindrilor sunt armate cu un inel metalic din tabla de cupru sau otel (fig. 2.13, a). Grosimea peste aceste armaturi in stare nemontata a garniturii trebuie sa fie mai mare decat a materialului de baza cu 0,1-0,15 mm. Pentru m.a.c. mai mult incarcate, se executa garnituri care in interiorul armaturii din tabla mai au un inel de protectie de otel (fig. 2.13, b), care trebuie sa ramina sub cota garniturii montate cu 0,05-0,15 mm. Pentru orificiile de circulatie a uleiului si lichidului de racire intre bloc si chiulasa, decuparile se executa cu 1-1,5 mm mai mari pe raza, in scopul evitarii efectului de diafragma la scurgerea acestor fluide. La nevoie si aceste decupari se pot arma cu inele de tabla ca si la decuparile pentru cilindri. De asemenea, pentru ca stringerea sa fie mai uniforma, filetarea gaurilor din bloc pentru suruburile de fixare a chiulasei se face de la 5-12 mm mai jos decat fata de asezare a garniturii, iar decuparile din garnitura se fac cu un diametru mai mare cu 1-2 mm decat diametrul surubului. Pentru a realiza o presiune medie de stringere a garniturii de 15-30 MPa, in garnitura se fac decupari suplimentare (fig. 2.13, a). Detalii privind montajul garniturii se pot observa si in fig. 2.10 si 2.15.

Etansarea cu garnituri inelare (fig. 2.13, c) se face mai ales la motoarele racite cu aer, inelele executindu-se din cupru sau aluminiu. La motoarele cu chiulase pentru cate un cilindru se poate realiza, cu rezultate bune, etansarea din fig. 2.13, d, cu un inel profilat din cauciuc siliconic asezat intr-un canal frontal executat in camasa cilindrului. La aceasta solutie constructiva, stringerea chiulasei se face direct pe camasa cilindrului, excluzindu-se posibilitatea arderii garniturii. La solutiile din fig. 2.13, c si 2.13, d, etansarea orificiilor pentru circulatia fluidelor de la bloc spre chiulasa se face prin inele O din cauciuc siliconic. Pentru orientare, in tabelul 2.5 se dau cateva caracteristici ale unor materiale folosite la constructia garniturilor de chiulasa.

Tabelul 2.5. Caracteristicile unor materiale pentru garnituri de chiulasa

Denumirea

Rezistenta la temperatura, C

Presiunea de strangere minima, MPa

Deformarea utila, %

Fara bordura

Cu bordura

Plastica

Elastica

Metal masiv

>500

-

>100

0,2

-

Otel stratificat

-

500

>100

0,5

0,2

Tabla de otel

350

-

> 100

0,5

0,2

Azbest armat cu otel

-

350

50

1,5

0,8

Azbest armat cu cupru

-

300

30

2

0,8

Didur

250

300

25

5

2

Ferrolastic

-

300

15

10

3

Tabelul 2.6. Dimensiunile canalelor pentru

inele de etansare.

Dm, mm

Dimensiuni

d, mm

d dupa SAE

. 120

3

2,62

100-150

4

3,53

150 .

4-5,7

3,53-5,33

Inel O

Latimea canalului

Adancimea

d, mm

Tole-rante

b, mm

Tole-rante

t, mm

Tole-rante

2,62

0,07

3,6

0,1

2,3

0,05

3

0,1

4,2

0,1

2,5

0,05

3,53

0,1

4,8

0,1

3,1

0,05

4

0,1

5,4

0,1

3,5

0,05

5,53

0,12

7,2

0,2

4,8

0,1

5,7

0,12

7,7

0,2

5

0,1

Presiunea, bar

Duritatea, Sh

pina la 10

55

10-20

65-70

peste 20

80-85

Etansarea fata de lichidul de racire. La camasile cu umar de sprijin in partea de sus, etansarea la partea inferioara se face prin inele de cauciuc plasate in canale executate in camasa (fig. 2.14, a) sau in canale plasate in bloc (fig. 1.24, b). La camasile cu sprijin in partea de jos, etansarea se face cu garnituri din hirtie prin care se regleaza si inaltimea camasilor fata de suprafata blocului motor, care trebuie sa fie egala la toate camasile unui motor (fig. 2.14, c).

Pentru orientare, in tabelul 2.6 se dau cateva dimensiuni uzuale de canale si inele. Pentru o usoara montare si evitarea distrugerii inelelor la montaj, diametrul portiunii care cuprinde inelele trebuie sa fie mai mic cu 0,5-1 mm decat diametrul de sub umarul camasii. Pentru evitarea coroziunii de interstitiu, se executa un canal intre inele, care aduna scaparile de apa si le evacueaza prin orificii spre exteriorul blocului. De asemenea, pentru evitarea coroziunii prin cavitatie, in zona inelelor se monteaza un al treilea inel de cauciuc la inceputul zonei inelelor (fig. 2.14, a).

Fig. 2.14. Etansarea camasii cilindrului la partea inferioara.


La camasile umede apare frecvent fenomenul de corodare datorita cavitatiei. Pentru evitarea acestui fenomen, se poate actiona astfel:

  utilizarea unei grosimi de perete de (0,065-0,07) D si un material cu un modul de elasticitate cat mai mare, in felul acesta reducandu-se amplitudinea vibratiei peretilor camasii;

  realizarea de suprafete in contact cu apa cat mai deschise, fara strangulari si spatii moarte;

  cromarea suprafetelor exterioare ale camasii cu strat de crom dur si fara pori de 0,25 mm grosime.

Fig. 2.15. Desenul de executie al unei camasi umede.


2.2.2.4. Conditii tehnice

Pentru semifabricat se prescriu conditii privind respectarea compozitiei chimice, iar pentru piesa finita conditii referitoare la precizia dimensionala, forma geometrica, rugozitatea suprafetei cilindrice interioare si a gulerelor de centrare. Se mai prescriu conditii de duritate si alte caracteristici ale straturilor superficiale obtinute prin tratamente termochimice (nitrurare, fosfatare. cromare), precum si conditii de verificare la etanseitate prin probe de presiune (de obicei la 5-10 bar).

In fig 2.15 este prezentat desenul de executie al unei camasi umede, cu diametrul de 115 mm, precum si detaliul de prelucrare a degajarii din bloc, din care rezulta conditiile deosebite ce se impun pentru corecta montare a acesteia (v. si tabelul 2.7).

Tabelul 2.7. Conditii tehnice pentru camasa umeda.

Abaterea

Valori

Camasa cu sprijin la partea superioara

Camasa cu sprijin la partea inferioara

A

0,03 - 0,06

-

B

0,010 - 0,015

-

C

0,010 - 0,015

-

D

0,010

-

E

0,010 - 0,030

-

F

-

0,2 - 0,3

G

-

0,04/10 mm

H

-

0,04 - 0,06

I

-

0,010 - 0,015

J

-

0,010 - 0,015

K

0,010

0,010

L

0,015 - 0,020

0,010


2.2.3. Materiale si semifabricate

2.2.3.1. Caracteristicile materialelor

Materialul camasii trebuie sa asigure rezistenta la solicitari dinamice si mai ales la uzura, tinind seama ca functioneaza in conditii de frecare deosebit de nefavorabile. Se impune utilizarea unor materiale speciale, fapt ingreunat in cazul solutiilor constructive la care camasa face corp comun cu blocul motorului. Materialul cel mai folosit este fonta cenusie aliata, de obicei, cu crom, care asigura o rezistenta sporita la uzura.

In tabelul 2.8 se prezinta unele materiale pentru camasi uscate sau umede, grupate dupa proprietatile determinate de elementele de aliere.

Tabelul 2.8. Fonte apeciale pentru camasi turnate centrifugal

Aliata cu Cr standard

Aliata cu Cr cu rezistenta mare la frecare

Aliata cu Cr-Ni cu rezistenta sporita la frecare si rezistenta la solicitari mecanice

Aliata cu Cr-Mo cu rezistenta sporita la frecare si rezistenta la solicitari termice

Aliata cu Cr-Mo cu continut mare de carbon si foarte bune proprietati de alunecare

Compozitia chimica, %

C

3,20-3,50

3,20-3,50

3,20-3,50

3,20-3,50

3,80-4,30

Si

1,80-2,20

1,80-2,20

1,80-2,20

1,80-2,20

1,00-1,40

Mn

0,60-1,00

0,60-1,00

0,60-1,00

0,60-1,00

0,10-0,35

P

0,30-0,50

0,50-0,90

0,30-0,50

0,30-0,50

0,10-0,40

S

max. 0,07

max. 0,07

max. 0,07

max. 0,07

max. 0,04

Cr

0,20-0,50

0,20-0,50

0,20-0,50

0,20-0,50

0,20-0,40

Ni

-

-

0,50-0,80

-

-

Mo

-

-

-

0,30-0,60

0,20-0,60

Cu

-

-

-

-

0,40-0,80

Sn

-

-

-

-

0,40-0,60

Caracteristicile mecanice

Duritatea, HB

200-260

220-280

220-280

230-290

180-240

Rezist. la inco-voiere, MPa

min. 440

min. 420

min. 480

min. 460

min. 400

Rezistenta la intindere, MPa

min. 240

min. 220

min. 260

min. 280

min. 200

2.2.3.2. Semifabricate pentru camasile de cilindru

Procedeul modern cel mai des intalnit de realizare a camasilor de cilindru din fonta speciala este turnarea centrifugala. Prin acest procedeu, se realizeaza camasi lipsite de pori si cu adaosuri de prelucrare minime. De obicei, turnarea se face pe masini de turnat cu mai multe posturi, tip carusel, grosimea peretelui asigurindu-se prin cantitatea de metal introdusa in forma. Nu se exclud nici alte procedee de turnare statica in forme metalice ~ sau amestec de formare. In acest caz, turnarea se face in pozitie verticala.

Intrucat racirea camasilor se face rapid, trebuie marit continutul de siliciu (1,8-2,2%), care are rol de grafitizare si continutu1 de fosfor (0,3-0,9%) pentru marirea fluiditatii. Pentru evitarea aparitiei fontei albe, ca urmare a racirii prea rapide a camasilor la exterior, formele metalice se captusesc cu un strat termoizolator. Adaosurile de prelucrare sunt in functie de marimea camasii si procedeul de turnare si au valori incepind cu 3-5 mm.

Duritatea camasilor la majoritatea fontelor speciale, variaza in limitele 200-280 HB (tabelul 2.8).

2.2.3.3. Tratamente de suprafata si acoperiri de protectie

Pentru marirea durabilitatii camasilor de cilindru, unele firme executa o nitrurare in bai de saruri (de ex. nitrurarea dupa procedeul Tenifer: temperatura 57010C si durata 180 min), operatie ce se introduce dupa honuirea de degrosare.

In vederea imbunatatirii rodarii camasilor dupa honuirea finala, se executa fosfatare a suprafetei de lucru. Dupa aceasta operatie nu se mai admite decat decaparea cu solutie de acid sulfuric 15% timp de 1 min. Pentru marirea durabilitatii si pastrarii formei, camasile din aliaje usoare se cromeaza sau se metalizeaza. Cromul se depune electrolitic, iar metalizarea se face cu otel. Ambele straturi au pe suprarfata pori care retin uleiul, util in perioada de rodaj. Stratul de crom depus electrolitic direct pe suprafata cilindrului din aliaje usoare trebuie sa aiba grosimea de 50-60 μm. La metalizare, se depune mai intai un strat intermediar de molibden de 20-30 μm, care asigura o legatura buna intre otel si aliajul usor, iar apoi pina la grosimea de 50-90 μm se depune un strat de otel special.

Totusi, cel mai utilizat procedeu este inglobarea la turnarea cilindrilor din aliaje usoare a unor bucse din fonta speciala. Camasa cilindrului, care este din fonta, se executa in partea exterioara cu o rugozitate foarte mare si se introduce in forma de turnare a cilindrului, astfel incat in timpul turnarii se produce o inglobare a acesteia de catre masa de aliaj usor.

Pentru realizarea unei imbinari intime intre otel (fonta) si aliajul usor, care se oxideaza foarte repede, s-a elaborat procedeul ALFIN, care consta in realizarea unui strat nemetalic intermediar din FexAly oare interactioneaza atat cu aluminiul, cat si cu otelul. Stratul intermetalic este de obicei de grosime 0,02-0,03 mm, avand o rezistenta la tractiune de 80-120 MPa, iar la forfecare o rezistenta de 40-60 MPa. Procedeul se poate aplica si la alte cupluri de metale, in afara de otel si aluminiu, ca de ex.: titan si nichel in loc de otel si magneziu sau aliaj de magneziu in loc de aluminiu, dar nu se preteaza la turnarea in cochila.

2.3. Chiulasa

2.3.1. Conditii functionale

Chiulasa, impreuna cu cilindrul si pistonul, formeaza spatiul inchis in care evolueaza fluidul motor. In chiulasa se amplaseaza, dupa caz, camera de ardere, se afla orificiile pentru bujii sau injectare si canalele de distributie a gazelor. De asemenea, chiulasa este locul de montare a unor piese din mecanismul de distributie. Datorita acestor particularitati, chiulasa este o piesa de dimensiuni mari, cu o pondere insemnata (12-15%) asupra masei motorului.

In timpul functionarii, chiulasa este supusa sarcinilor mecanice, datorita fortei de presi-une a gazelor si fortei de stringere a suruburilor. Totodata, din cauza incalzirii inegale a diferi-telor zone (diferenta de temperatura ajunge pina la 100-200C), chiulasa este supusa unor im-portante tensiuni termice, care pot provoca deformari si fisurari ale acesteia. Tensiuni supli-mentare sunt determinate de prezenta unor parti constructive care se monteaza pe chiulasa.

Pentru a asigura conditii normale de functionare, chiulasei i se impun anumite cerinte:

  rigiditate, pentru a asigura etanseitatea fata de gaze;

  rezistenta mecanica si termica ridicata la o masa cat mai mica;

  realizarea unei distributii cat mai uniforme a temperaturii, asigurind la punctele de solicitare termica transmiterea caldurii prin dirijarea cat mai eficienta a agentului de racire;

  posibilitatea realizarii formei optime a camerei de ardere si dirijarea convenabila a canalelor pentru distributia gazelor;

  amplasarea suruburilor sa poata asigura o presiune de etansare uniforma, fortele de stringere sa nu deformeze camasa cilindrului, iar amplasarea bosajelor suruburilor sa nu impiedice racirea uniforma a cilindrilor.

2.3.2. Constructia chiulasei

Constructia chiulasei depinde de tipul motorului, de forma camerei de ardere, de amplasarea supapelor si traseul canalelor de distributie a gazelor, si de sistemul de racire. Pe langa aceste deosebiri, exista si unele elemente comune tuturor tipurilor constructive.

2.3.2.1. Chiulase pentru motoare racite cu lichid

Diferitele particularitati constructive sunt determinate de tipul motorului si forma camerei de ardere.

Camera de ardere. La m.a.s., datorita alezajelor relativ mici ale cilindrilor, se utilizeaza chiulasa monobloc (fig. 2.16). Camerele de ardere se amenajeaza in corelatie cu canalele de admisie si evacuare, asigurind, in acest fel, indici energetici inalti si conditii optime de schimbare a gazelor. S-au dezvoltat mai mult camerele de ardere tip pana (fig. 2.16) si tip acoperis (fig. 2.17), care sunt mai compacte.

La m.a.c., in cazul alezajelor mici, se utilizeaza chiulase comune pentru toti cilindrii (fig. 2.18) sau pentru un grup de cilindri. La alezaje peste 130 mm, chiulasa individuala este mai indicata deoarece se reduc tensiunile termice.

La m.a.c. cu injectie directa, chiulasa are a constructie relativ simpla (fig. 2.18), deoarece camerele de ardere sunt amplasate in piston. In cazul camerelor separate, constructia camerei se complica.

Fig. 2.16. Chiulasa m.a.s. ARO-L25.


Camerele de preardere (fig. 2.19) se monteaza din partea exterioara a chiulasei.

Fig. 2.17. Chiulasa motorului Peugeot J7.

Canalele pentru distributia gazelor. Geometria si traseul acestor canale trebuie sa asigure eficienta maxima a proceselor de schimbare a gazelor. Din aceasta conditie, diametrul d al suprafetei tronconice controlate de supapa (fig. 2.20), care este egal cu diametrul mare al capului supapei se stabileste la valoarea , rezultand pentru diametrul canalului , care este egal cu diametrul mic al capului supapei, valoarea . Diametrul canalului de admisie se face cu 10-20% mai mare decat diametrul canalului de evacuare, pentru imbunatatirea coeficientului de umplere.

Fig. 2.18. Chiulasa monobloc pentru un m.a.c. cu injectie directa.


Dimensiunile determinate pentru canalele de trecere a gazelor se verifica din conditia vitezei medii conventionale admise. In sectiunea controlata de supapa, in ipoteza ca supapa ramine complet deschisa in decursul admisiei sau evacuarii, =7090 m/s la admisie si =80 110 m/s la evacuare. Intr-o sectiune oarecare a canalului, = =4080 m/s la admisie si =70100 m/s la evacuare.

Fig. 2.19. Chiulasa cu camera de preardere.


Canalele se executa cu sectiune variabila descrescatoare spre orificiul supapei (fig. 2.21) pentru a reduce pierderile gazodinamice. Experienta arata ca raza de curbura a canalului la iesirea de la scaunul supapei nu trebuie sa fie prea mica, ci trebuie sa aiba valoarea de aproximativ 0,5-0,6 din diametrul scaunului supapei.

Fig. 2.20. Schema pentru determinarea

sectiunii canalelor.


In cazul m.a.c. cu injectie directa, imbunatatirea formarii amestecului pe seama organizarii miscarii aerului se obtine prin dirijarea adecvata a canalelor (v. fig. 2.18). Efectul se amplifica in cazul canalelor de admisie in forma de spirala (fig. 2.22).

Principial, in cazul m.a.s. canalele de admisie si de evacuare se dirijeaza de aceeasi parte a chiulasei (fig. 2.16) pentru a favoriza preincalzirea incarcaturii proaspete. La m.a.c., cele doua tipuri de canale se dirijeaza spre ambele parti ale chiulasei pentru a evita incalzirea aerului admis, care ar micsora umplerea.

Plasarea supapelor. Sectiunile maxime controlate de supape se obtin cand acestea sunt plasate la mijlocul cilindrilor. Din cauza prezentei camerei de ardere si a locasului pentru bujie sau injector, supapele se deplaseaza fata de aceasta pozitie. Pentru a evita micsorarea coeficientului de umplere, distanta dintre supapa de admisie si peretele cilindrului trebuie sa fie de cel putin (0,0150,02) D. Efecte favorabile privind umplerea si arhitectura camerei de ardere se obtin cand supapele sunt inclinate.

Plasarea suruburilor. Orificiile pentru trecerea suruburilor de chiulasa (fig. 2.18) trebuie repartizate cat mai uniform si cat mai apropiat in jurul alezajului cilindrului. In acelasi timp, acestea trebuie puse in concordanta cu peretii din carterul motorului pentru ca fluxul de forte sa aiba o actiune cat mai directa spre suruburile lagarelor. De aici rezulta ca suruburile chiulasei trebuie asezate aproape de planul peretilor lagarelor. Pe de alta parte, trebuie avut grija ca bosajele suruburilor sa fie suficient de departate de cilindru pentru a nu impiedica racirea uniforma a cilindrului. Chiulasa se va monta pe bloc prin cel putin patru suruburi repartizate uniform, care sa asigure o presiune mult superioara presiunii maxime a gazelor.

Fig. 2.21. Variatia sectiunii pentru un canal de admisie.

Fig. 2.22. Canal de admisie in spirala.


Camasa de apa. Pentru ca racirea sa fie eficienta, este necesar ca circuitul apei sa fie cat mai simplu si cat mai putin ramificat. Iesirea apei din chiulasa trebuie condusa spre punctul cel mai de sus pentru a permite evacuarea totala a aerului sau a vaporilor formati. Apa trebuie sa circule cu o viteza de cel putin 15 m/s in lungul tuturor peretilor; aceasta viteza asigura o buna racire prin convectie si evacuarea imediata a bulelor de vapori.

Camera de ardere trebuie racita pe o suprafata cat mai mare. Canalul de evacuare trebuie inconjurat de camera de apa pe intreaga lungime. Bosajul ghidului supapei de evacuare trebuie sa fie cat mai bine udat pe contur si cat mai jos posibil (fig. 2.24 si 2.25), asigurind o racire cat mai buna a zonei cuprinse intre supape si de asemenea a zonei dintre supapa de evacuare si injector.

Bosajul bujiei se inconjoara din toate partile de lichidul de racire (fig. 2.17). Cand spalarea este partiala, pentru imbunatatirea evacuarii caldurii, bosajele trebuie facute masive. Pentru a evita aparitia arderii cu detonatie, bosajul bujiei se amplaseaza intre supape, mai aproape de supapa de evacuare.

La m.a.c., injectoarele se monteaza in locasuri turnate si prelucrate in chiulasa (fig. 2.18, fig. 2.19) sau in camasi de cupru cu pereti subtiri, ceea ce favorizeaza in mod simtitor conditiile de racire. Pentru a se imbunatati posibilitatile de amplasare a supapelor, injectorul se monteaza inclinat si excentric fata de axa cilindrului.

Parametrii constructivi. Chiulasa trebuie sa se caracterizeze printr-o mare rigiditate, care se obtine atat prin grosimea peretilor, cat si prin peretii interiori ai diferitelor cavitati. Pe baza datelor statistice dupa constructii existente, se pot face anumite recomandari.

Grosimea peretelui suprafetei de asezare pe blocul cilindrilor trebuie sa fie de (0,080,10) D, in medie 8-10 mm. Grosimea celorlalti pereti este de 5-7 mm, functie si de alezajul cilindrului. Pentru chiulasele din aluminiu, peretii sunt cu 1-2 mm mai grosi. Din cauza rezistentei miezurilor, distanta intre peretii curbi nu trebuie sa fie mai mica de 8 mm. Grosimea spatiilor pentru apa intre peretii chiulasei si a diferitelor canale este de 12-14 mm. Pentru a asigura rigiditatea necesara, inaltimea chiulasei, fara a exagera, trebuie sa fie suficient de mare; se apreciaza normala inaltimea de (0,95-1,10) D. Latimea chiulasei rar depaseste latimea blocului cilindrilor.

Masa chiulasei reprezinta 12-13% din masa motorului in cazul fontei si 9-10% in cazul aluminiului. Raportata la unitatea de lungime este de 0,40-0,50 kg/cm.

Fig. 2.23. Dimensiuni si tolerante pentru scaune de supape.


Scaunul supapei. Se prelucreaza direct in chiulasa sau intr-o piesa separata sub forma de inel, presata in locasuri amenajate corespunzator (fig. 2.25). In cazul general, grosimea peretelui inelului este de (0,08-0,10)dc, iar inaltimea este de (0,22-0,25)dc. Inelele se monteaza cu o strangere mica (0,015-0,035 din diametrul exterior), in limitele 0,045-0,115 mm, deoarece in timpul lucrului datorita incalzirii, stringerea se mareste.

In cazul chiulasei din fonta, inelele separate se folosesc mai ales pentru supapele de evacuare (fig. 2.24) si mai rar pentru supapele de admisie (indeosebi la m.a.c.). La chiulasele de aluminiu, inelele separate se prevad pentru ambele supape. Inelele se executa din fonta refractara, bronz de aluminiu sau otel refractar. In cazul cand este necesar sa se obtina o stabilitate inalta la coroziune, suprafata scaunului se acopera cu un strat de stelit sau alt material dur.

Ghidul supapei. Are rolul de a dirija supapele in miscarea lor si totodata de a usura racirea acesteia. Are forma unei bucse (fig. 2.24) si se preseaza in locas.

Lungimea ghidului trebuie sa fie de aproximativ sapte ori diametrul tijei supapei, astfel reducandu-se la minim presiunea laterala care provine din actiunea de frecare a culbutorului pe capatul supapei.

Ajustajul la presare este de 0,003-0,005 din diamtrul sau exterior. Grosimea peretelui este de 2,5-4 mm. Jocul dintre tija supapei si ghid, pentru a usura evacuarea caldurii, trebuie redus la minim; in schimb creste pericolul de gripaj. Dupa date experimentale, se accepta marimea jocului (0,005-0,010) pentru supapa de admisie si (0,0080,012) pentru supapa de evacuare, fiind diametrul tijei supapei. In general, jocul este cuprins in limitele 50-100 μm.

Un exemplu privind cotele si condtiiile tehnice pentru ghidul supapei este aratat in fig. 2.25.

Ghidul supapei, datorita conditiilor de lucru, trebuie sa se execute din materiale cu proprietati antifrictiune, rezistente la temperaturi inalte.

Astfel de materiale sunt fonta refractara si bronzul refractar. Dintre calitatile de bronz se folosesc bronzul cu aluminiu (9-15% Al), bronzul silicios (3-5% Si) si bronzul fosforos.

2.3.2.2. Aspecte specifice ale chiulaselor racite cu aer.

Fig. 2.24. Ghidurile supapelor motorului SR-211.


La motoarele racite cu aer chiulasele se executa individual. In unele cazuri, la m.a.s., se folosesc chiulase pentru doi cilindri, sau trei cilindri. La m.a.c., in cazuri cu totul rare, se utilizeaza chiulase pentru doi cilindri.

Fig. 2.25. Ghidul supapei motorului Skoda S-100.


Camera de ardere exercita o influenta esentiala asupra constructiei chiulasei. Problema principala consta in dificultatea de a dirija aerul de racire spre camera de ardere. Din acest punct de vedere, camerele de ardere compacte de tip semisferic la m.a.s., precum si cele cu injectie directa la m.a.c. sunt cele mai rationale. In cazul camerelor divizate trebuie avut in vedere volumul, forma si amplasarea acestora.

Canalele de distributie a gazelor pot fi dispuse dupa diferite scheme (fig. 2.26). In principiu, pentru a asigura conditii bune de lucru pentru injector, respectiv, pentru bujie, acestea se plaseaza la intrarea aerului. Schema din fig. 2.26, a este favorabila pentru m.a.s. deoarece asigura o anumita incalzire a canalului de admisie fata de cel de evacuare. Schema din fig. 2.26, b este rationala pentru m.a.c., unde racirea efectiva a canalului de admisie este favorabila totdeauna. Schema din fig. 2.26, c, cu canalul de admisie vertical, asigura o umplere buna. Canalele plasate perpendicular pe directia aerului (fig. 2.26, d), ingreuneaza evacuarea caldurii. Pentru a mari eficienta racirii in zona centrala, planul supapelor se plaseaza sub un anumit unghi fata de directia aerului (fig. 2.26, e). Cand canalele de admisie si evacuare sunt paralele cu directia curentului de aer (fig. 2.26, f ), racirea se asigura numai pe partile laterale, care trebuie sa fie bine nervurate. Cand chiulasa este comuna pentru doi cilindri, canalele de distributie a gazelor pot fi conduse asa cum se arata in schema din fig. 2.26, g.

Fig. 2.27. Chiulasa motorului Deutz 614.


Unele detalii constructive pentru o chiulasa racita cu aer, cu canalele amplasate dupa schema din fig. 2.26, a se arata in fig. 2.27.

Fig. 2.26. Scheme privind dispunerea canalelor de distributie a gazelor: A-admisie; E-evacuare; Ø-pozitia injectorului, respectiv a bujiei.

La stabilirea distribuirii si formei nervurilor pentru racire trebuie avut in vedere asigurarea unui camp uniform de temperatura si a unei temperaturi medii cat mai scazute a intregii chiulase, pentru a evita deformarile sau eventualele fisurari datorita tensiunilor termice. In zonele cele mai fierbinti, cu deosebire in spatiul dintre supape, temperatura nu trebuie sa depaseasca 230-260C. Repartizarea nervurilor de racire poate fi realizata dupa una din schemele aratate in fig. 2.28. Cea mai buna se considera dispunerea nervurilor perpendicular pe suprafetele de la care acestea trebuie sa conduca energia termica. Aceasta conditie este satisfacuta intr-o mare masura de repartizarea combinata a nervurilor. Pentru a mari eficacitatea racirii, este bine ca nervurile cu dimensiuni sporite sa fie amplasate in zonele de maxima solicitare: zona camerei de ardere, a supapei de evacuare si a canalului corespunzator si zona bujiei, respectiv, a injectorului.

Fig. 2.28. Scheme de amplasare a nervurilor de racire.


Chiulasele pentru m.a.c., de obicei, se relizeaza cu supapele amplasate paralel una fata de alta. La m.a.s., cea mai rationala este dispunerea supapelor in V, cu un unghi de 60, 75 sau 90. La aceasta forma, se creeaza cele mai bune posibilitati in privinta dezvoltarii sectiunilor de trecere a canalelor si a suprafetei de racire, precum si de realizare a camerei de ardere semisferice, cu parametrii energetici cei mai buni. Pentru conducerea caldurii din zona centrala servesc nervurile verticale, iar pentru racirea canalelor de distributie a gazelor si alte regiuni calde, servesc nervurile orizontale perpendiculare pe peretii canalelor.

Suprafata de asezare a chiulasei pe cilindru se realizeaza suficient de groasa (mai mare de 15 mm in cazul fontei si mai mare de 25 mm in cazul aluminiului), pentru a asigura etansarea si o buna eliminare a caldurii din zona centrala catre periferie.


Pentru scaunul supapei se folosesc inele din materiale speciale (v. 2.3.2.1), care se monteaza prin presare dupa unul din urmatoarele procedee: racirea inelului; incalzirea chiulasei; combinarea acestora. Mai simplu este incalzirea chiulasei pana la temperatura de 150-200C, in functie de calitatea materialului si apoi introducerea inelului. Se realizeaza o strangere de cca 0,075 mm.

Fig. 2.29. Etansarea imbinarii chiulasei cu cilindrul.

Etansarea imbinarii, cand cilindrul si chiulasa se fac din fonta, se realizeaza cu inele de cupru (fig. 2.29, a). La cilindri din fonta cu chiulase de aluminiu, etansarea se poate asigura fara garnituri, prin strunjirea unor canale inelare pe partile frontale de reazem ale chiulasei (fig. 2.29, b si c). In cazul cilindrilor cu diametre mari si presiuni de ardere ridicate, etansarea se poate obtine prin insurubare (fig. 2.30, d).

Chiulasele, impreuna cu cilindrii, se strang de obicei cu patru prezoane insurubate in carter (fig. 2.30, a si b). Marirea numarului de suruburi peste patru, pentru ridicarea sigurantei etansarii, duce la marirea lungimii motorului. In unele cazuri, fixarea se face prin suruburi montate in cilindri (fig. 2.30, c).

2.3.2.3. Conditii tehnice

La prelucrarea chiulaselor se impun prescriptii riguroase privind precizia dimensionala, de forma, de pozitie si de rugozitate.

Fig. 2.30. Fixarea chiulasei si a cilindrilor de carter.


In ceea ce priveste planeitatea suprafetelor, tolerante riguroase se impun pentru suprafata de asezare pe blocul cilindrilor, prin care sa se realizeze siguranta etansarii; neplaneitatea admisa (adincime si bombaj) maximum 0,05-0,08 mm, pe toata lungimea. Pentru suprafata opusa se admite toleranta pina la 0,1 mm. La suprafetele laterale, toleranta admisa este de 0,08-0,12 mm pe toata lungimea.

Toleranta de perpendicularitate a suprafetelor laterale si frontale in raport cu suprafata de asezare pe bloc se limiteaza la 0,1%. Neparalelismul dintre suprafatele plane nu trebuie sa depaseasca 0,02 mm. Referitor la gaurile tehnologice, perpendicularitatea; trebuie sa fie de 0,1%, iar antraxul are toleranta de 0,02-0,05 mm. Alte prescriptii: bataia maxima a suprafetelor conice a scaunului supapei in raport cu suprafata cilindrica a ghidului de supapa, max. 0,03 mm; variatia inclinarii supapelor in raport cu suprafata de referinta 0,1%; pozitia axei locasului pentru injector, respectiv, orificiul pentru bujie s.a.

In ceea ce priveste calitatea, este necesar ca: pentru suprafetele plane, rugozitatea sa fie Ra=6,3 μm; pentru suprafetele de montaj a scaunului de supapa, Ra=1,6 μm; pentru canalele de admisie si evacuare, Ra= 12,5 μm.

2.3.3. Materiale si semifabricate

2.3.3.1. Caracteristicile materialelor

Materialul pentru chiulasa trebuie sa fie impermeabi1 fata de gaze si apa, sa aiba proprietati mecanice ridicate, care sa se mentina si la temperaturi mari de functionare si sa aiba proprietati bune de turnare. Materialele care satisfac cel mai bine aceste conditii si conditiile corespunzatoare particularitatilor constructive sunt fonta si aliajele de aluminiu.

Fonta, ca material pentru chiulasa, are cea mai larga intrebuintare datorita calitatilor sale bine cunoscute; in acelasi timp, chiulasele din fonta sunt foarte rigide. Se utilizeaza fonta cenusie Fc l50, Fc 200 STAS 568-75, sau fonta speciala aliata cu crom, nichel, molibden, cupru (tabelul 2.3).

Aliajele de aluminiu au o tot mai mare utilizare, mai ales la m.a.s. (Dacia, Renault etc.), pentru ca se micsoreaza masa motorului si se imbunatatesc calitatile antidetonante ale camerelor de ardere, datorita nivelului termic mai scazut.

Functional, utilizarea aliajelor de aluminiu este necesara in cazul motoarelor racite cu aer datorita conductibilitatii termice ridicate si fluiditatii mai mari, care permite obtinerea chiulaselor cu aripioare de racire de forme deosebit de pretentioase.

Pentru motoare racite cu aer, in tabelul 2.9 se prezinta compozitia chimica a unor aliaje de alumirnu folosite pentru chiulase.

Tabelul 2.9. Compozitia chimica a unor aliaje de aluminiu pentru chiulase racite cu aer

Aliajul

Zn

Mn

Ni

Mg

Si

Cu

Fe

1

0,20

0,100

0,14

2,06

1,20

1,08

0,56

2

-

0,302

-

12,70

1,03

0,60

0,20

3

1,50

0,500

0,40

0,50

7,00-12,00

2,00

1,00


Document Info


Accesari: 9838
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )