Tūrinys
1. Pratarmė 2. Variklio blokas 3. Cilindrų galvutės 4. Alkūninis velenas 5. Smagratis, Sukamūjų švytavimų slopintuvai 6. Slydimo guoliai 7. Ivorės (cilindrai) 8. Stūmokliai 9. Žiedai 10. Naudota literatūra
Pratarmė
Automobilyje naudojamos žaliavos yra labai įvairios su jomis messusitinkame kas diena savo namų buityje. Čia yra naudojamos medžiagos nuoelementariausio ketaus iki tauriojo aukso. Taip pat automobilyje yraplasmasės gaminių, jų galime pamatyti salone, jeigu automobilis yra aukštosklasės naudojama geresnės kokybės plasmasė arba netgi natūrali oda, salonegalime pamatyti medžio gaminiu bei kaikuriose automobiliuose būna deimantųir kitokių brangių akmenų tiesiog dėl grožio. Važiuoklėje naudojama guma –kad sumažintų vibracijos dažnį į automobilio kėbula ir dėl to, kad mažiaubūtų mažesnis triukšmas automobilio salone. Kaikuriuose automobiliuosekėbulas gaminamas iš aliuminio lydinių kad būtų lengvesnis (padidėtųvariklio galingumas ir ekonomiškumas) ir standesnis. Automobilyjenuadojamas stiklas yra grūdintas, o priekinis yra trijų sluoksnių – (stiklas, plėvelė, stiklas ) tokia jo sandara yra dėl keleivio saugumoavarijos metu. Automobilis yra gaminamas žvelgiant į kelis aspektus: kurosanaudos, užterštumo laipsnis ir svarbiausias aspektas jo saugumas (kad irkoks auto įvikis nutiktų).
Variklio blokas Variklių blokai būna pagaminti iš pilkojo ketaus, legiruoto chromu,nikeliu, molibdenu arba iš aliuminio lydinių. Variklio blokų iš ketausišorinių sienelių storis, priklauso nuo cilindro skersmens, esti nuo 4 iki7mm, o guolių atraminių sienelių storis – nuo 5 iki 10mm. viršutinėssienelės storis lygus ~ 0,1 d (čia d cilindro skersmuo). Gaminant variklioblokus iš aliuminio lydinių, się matmenys padidinami proporcingaielastingumo modulių santykiui: Eketaus / Ealium*. Ketaus variklių blokaiyra žymiai sunkesni už aliuminio,bet jų eksplotacija yra žymiai pigesnėnegu aliuminio variklio blokų. Alkūniniai velenai yra štampuojami iš legiruoto plieno arba liejami išketaus. Lieti ketiniai velenai yra pigesni, lengvesni, geriau slopina
sukamuosius švytavimus, jų geresnės antifrikcinės savybės, tačiau štampuotiplieniniai velenai yra standesni. Oto varikliams dažniausiai naudojamiketiniai alkūniniai velenai, o Dyzelio – plieniniai.B B-B Stūmokliai Stūmoklis per pirštą ir švaistiklį perduoda dujų slėgio jėgąalkūniniam velenui, paversdamas slėgio energiją mechaniniu darbu. Tailabiausiai mechaniškai ir termiškai apkrauta variklio detalė.Pripučiamuosiuose sunkvežimių varikliuose dujų slėgio jėgos siekia 170kN, otemperatūra atskiruose stūmoklio taškuose – 400°C. Normalinė jėga,spaudžianti stūmoklį prie cilindro, gali siekti 15kN. Stūmoklis turi išlikti standus, kai temperatūros aukštos, turibūti atsparusdilimui ir kuo mažesnio svorio, kad susidarytų mažesnėsinercijos jėgos. Todėl stūmokliai liejami slegiant iš aliuminio lydinių su11 -25 % Si. Kartais stūmokliai štampuojami; tada jie esti standesni. Aliuminio lydiniai gerai perduoda šilumą, todėl sumažėja stūmokliodugno temperatūra, tačiau jų šiluminio plėtimosi koeficientas maždaug 2kartus didesnis už ketaus. Todėl montuojant, tarp cilindro ir stūmokliokreipiamosios dalies būtina palikti reikiamą tarpelį, kad įkaitęs stūmoklisneužstrigtų.
5. pav Stūmoklio sandara: A – dugnas; B – sandarinimo dalis (galvutė); C– kreipiamoji dalis; 1 -grioveliai kompresiniams žiedams; 2 – griovelistepaliniam žiedui; L – stūmoklio aukštis; D – stūmoklio skersmuo; LK-kreipiamosios dalies ilgis; HK – kaitrumo juostos aukštis; Hs –tarpžiedinės sienelės aukštis; SD – dugno storis; Ss – kreipiamosios daliessienelės storis; Dst – stebulės angos skersmuo
Stūmoklio piršto prielajų srityje įliejami žiedo ar juostos formosplieniniai įdėklai, turintys mažesnį linijinio plėtimosi koeficientą. Šieįdėklai leidžia stūmokliui plėstis tik piršto ašies kryptimi. Tokiestūmokliai esti pakankamai standūs, todėl tinka ir dyzeliniams varikliams.
Įdėklų veiksmingumą padidina horizontalios išpjovos. Naudojant stūmoklius su šiluminio plėtimosi reguliavimo priemonėmis, jųmontavimo tarpelis sumažinamas iki 0,0003 – 0,0006 D (D – stūmoklioskersmuo). Didelės galios sunkvežimių varikliams su stūmokliais be šiųreguliavimo priemonių montavimo tarpelis esti 0,0008 – 0,00150 D.Kadstūmokliai geriau įsidirbtų ir mažiau diltų, jie padengiami keleto mm ^storio švino, alavo arba fosfato sluoksniu, arba šiek tiek storesniu (10-20|am) C grafito sluoksniu. Stūmoklio paviršiaus dalis nuo dugno krašto iki pirmojo žiedo grioveliovadinama kaitrumo juosta (HkJ. Nuo jos aukščio priklauso žiedų temperatūra.Kaitrumo juostos aukštį riboja maksimalus stūmoklio aukštis, nuo kuriopriklauso viso variklio aukštis. Be to, dėl Oto varikliuose į plyšį tarpstūmoklio ir cilindro patenkančio ir nesudegančio degiojo mišinio pablogėjavariklio ekonomiškumo ir ekologiniai rodikliai. Žiedų temperatūra taip patmažinama, mažinant tarpelį tarp kaitrumo juostos ir cilindro. Šiuo atveju,kad pagerėtų stūmoklio įsidirbimas, kaitrumo juostoje padaromi keli smulkūs0,2 – 0,3 mm gylio žiediniai grioveliai.Žiedai
Kompresiniai žiedai gaminami iš perlitinio ketaus arba legiruotoplieno. Kad mažiau diltų, jie padengiami iki 0,29 mm chromo sluoksniu. Viršchromo žiedai kartais dengiami molibdeno sluoksniu. Taip pat dyzeliniųvariklių žiedai dengiami chromo-keramikos sluoksniu. Plieninių žiedųpaviršius azotinamas.
Laisvojoje būklėje žiedų kreivumo spindulys yra kintamas. Cilindresuspaustas žiedas turi tampriai prisispausti prie cilindro paviršiaus ir jįgerai užsandarinti.Tarp jo galų lieka nedidelis šiluminis tarpelis,vadinamas užraktu. Įstatyti į stūmoklio griovelius žiedai juose turilaisvai judėti. Kad mažiau dujų prasiveržtųpro žiedų užraktus, jie turibūti pasukti vienas kito atžvilgiu 6. pav. Žiedų radialinio slėgio epiuros: a – keturtakčio variklio; b – dvitakčio variklioir tolygiai išsidėstyti pagal cilindro perimetrą. Darbo metu žiedai sukasi
grioveliuose, dėl to sumažėja jų užstrigimo galimybė. (6 pav.) paveikslepavaizduotos žiedų radialinio slėgio epiuros. Didesnis slėgis užraktesumažina žiedo vibracijas. Dvitakčiuose varikliuose slėgis užrakte turibūti mažesnis, kad žiedo galai neužkliūtų už prapūtimo angų. Stačiakampiai žiedai liečiasi su cilindro paviršiumi dideliu plotu,todėl gerai nuveda šilumą, bet blogiau prisiderina prie cilindropaviršiaus. Kad lietimosi plotas sumažėtų, stačiakampių žiedų paviršiussuapvalinamas. Minutiniai žiedai iš pradžių su cilindru liečiasi tik siaurajuostele, todėl kontakto vietoje gaunamas didesnis slėgis. Tokie žiedaigreičiau įsidirba ir geriau nubraukia alyvos perteklių. Panašiai veikia iržiedai su vidinėmis išpjovomis, kurie įstatyti į cilindrą susisuka ir jsienele remiasi tik apatine briaunele. Trapeciniai žiedai, nusklembti iki15° vidine kryptimi, judėdami griovelyje jį išvalo, todėl sumažėja žiedųužsiblokavimo ir užstrigimo pavojus. Dažniausiai jie naudojami dyzeliniamsvarikliams. Grandikliniai žiedai atlieka kompresinio ir iš dalies tepaliniožiedo funkcijas. Tepaliniai žiedai riboja alyvos patekimą į degimo kamerasir kartu reguliuoja viršutinės cilindro dalies tepimą. Jie esti ketiniaiplyšeliniai arba plieniniai surenkamieji. Kad žiedai mažiau diltų, jųpaviršiai chromuojami.Slydimo guoliai
Pagrindinių ir švaistiklinių guolių įdėklai yra3.pav. Alkūninio veleno slydimo guolio sandara:1 – plieninė juosta; 2 – 0,3-0,5 mm švino bronzos ar aliuminio lydiniosluoksnis;3. – l,2/um storio nikelio sluoksnis;4. – 10-30/.um storio švino – alavo – vario
lydinio sluoksnis; 5 -fiksavimo
užkarpėlėpanašūs. Dažniausiai naudojami plonasieniai trijų sluoksnių guolių įdėklai(3.pav.). Puslankiu išlenkta plieninė juosta 1 dengiama 0,3 – 0,5 mm storioantifrikciniu sluoksniu 2 (švino bronzos ar aliuminio lydiniu). Ant šiosluoksnio užpurškiamas arba galvaniniu būdu uždedamas 10-30 um storio švino-alavo-vario lydinio sluoksnis 4, mažinantis guolio dilimą. Tarp antrojo ir
trečiojo sluoksnių dedamas 1-2 um storio nikelio sluoksnis 3. Jis stabdoalavo difuziją į švino bronzą, kai temperatūra aukšta, o naudojantaliuminio lydinius, pagerina viršutinio sluoksnio sukibimą. Kartaisnaudojami ir keturių sluoksnių įdėklai. Jų sandara tokia pat, kaip ir trijųsluoksnių, tik papildomai įdėklas iš visų pusių padengiamas dar vienuminkštesniu 2um sluoksniu, kad įdėklas visu paviršiumi liestųsi suguoliaviete ir gerai perduotų šilumą. Be to, šis sluoksnis apsaugo guolįnuo korozijos.Cilndrų galvutės
Cilindrų galvutė (1. pav.) uždengia iš viršaus vieną arba keletącilindrų. Ji yra sudėtingos formos liejinys, nes joje įtaisyti įsiurbimo irišmetimo kanalai, aušinimo ertmės, purkštuvai arba žvakės, vožtuvai, odažnai ir dauguma dujų skirstymo mechanizmo detalių bei degimo kameros.
(1. pav.)
Cilindrų galvutes veikia ne tik cilindrų galvutės tvirtinimo smeigiųužveržimo jėgų bei pulsuojančios dujų slėgio mechaninės apkrovos, bet irdidelės šiluminės apkrovos. Vertinant šilumines apkrovas, svarbu neabsoliuti detalių temperatūra, bet ir temperatūros gradientų dydžiai, nesnuo jų priklauso šiluminiai detalių įtempimai. Galvutės, kaip ir blokai, liejamos iš legiruoto ketaus arba aliuminiolydinių. Lengvųjų automobilių varikliams dažniausiai naudojamos bendrosvisiems cilindrams galvutės iš aliuminio lydinių. Kai konstrukcija tokia,padidėja variklio standumas; turima daugiau vietos įsiurbimo ir išmetimokanalų įrengimui. O svarbiausia, joje galima patalpinti dujų skirstymoveleną, kas labai svarbu greitasūkiuose varikliuose. Sunkvežimių pripučiamiesiems tiesioginio įpurškimo dyzeliniamsvarikliams dažniau naudojamos atskiros cilindrų galvutės. Jos patikimiausandarina cilindrą, kai slėgiai dideli, be to, remontas pigesnis. Kaicilindrų skersmuo mažesnis, naudojamos galvutės, uždengiančios du ar triscilindrus.
Smagratis Automobilių varikliams S = 0,005. Kad butų gautas pasirinktas S,smagratis turi akumuliuoti kinetinės energijos kiekį:
E=IES2m-5; čia I – smagračio inercijos momentas. Iš lygties matyti, kad smagračio akumuliuojama energija priklauso nuosmagračio inercijos momento (dydžio ir masės) ir variklio sukimosi dažnio.Kai variklio sukimosi dažnis didesnis, smagračio masė gali būti mažesnė.Kuo daugiau cilindrų, tuo tolygiau sukasi alkūninis velenas, tuo mažesnisreikalingas smagratis. Smagratį sudaro masyvus ketinis diskas, ant kurio užpresuotaskrumpliaračio žiedas , skirtas varikliui sukti paleidimo metu. Smagratistvirtinamas prie alkūninio veleno galo ir kartu su juo dinamiškaibalansuojamas. Smagratis taip pat perduoda sukimo momentą transmisijai. Prie jotvirtinamas sankabos gaubtas, o į jo šlifuotą galinį paviršių remiasivaromasis sankabos diskas. Alkūninio veleno ir smagračio sūkių dažnio svyravimai per sankabąperduodami pavarų dėžei ir visai transmisijai. Dėl to atsiranda pavarųdėžės ir kėbulo vibracijos. Naudojant dviejų masių smagratį, sūkių dažniosvyravimai pavarų dėžei ir transmisijai beveik neperduodami. Dviejų masių smagratį sudaro pirminė smagračio masė, sujungta sualkūniniu velenu, ir antrinė masė, prie kurios tvirtinama sankaba. Abi šiasmases elastingai jungia išorinės 3 ir vidinės 4 spyruoklės. Dideli sukimo momento svyravimai kyla, kai esant mažam variklio sūkiųdažniui kinta apkrova, bei paleidžiant ir išjungiant variklį. Šiuossvyravimus slopina išorinės 3 slopinimo spyruoklės. Didėjant sūkių dažniui,išcentrinės jėgos prispaudžia šias spyruokles prie kreipiančiųjų įdėklųsienelių ir blokuoja jų veikimą. Dabar svyravimus slopina tik vidinės 4spyruoklės. Jų trintis į sieneles nepriklauso nuo sūkių dažnio. Automobiliuose su automatinėmis pavarų dėžėmis smagračio nėra. Ten jofunkcijas atlieka hidrotransformatoriaus rato masė.Sukamųjų švytavimų slopintuvai Periodiškai kintantis sukimo momentas sužadina alkūninio veleno
švytavimus apie savo ašį. Kai jų kitimo periodas sutampa su veleno savųjųšvytavimų periodu arba yra jo kartotinis, susidaro rezonansas, ir velenasdėl didelių kakliukų ir petelių įtempimų gali lūžti. Sukamieji švytavimaiypač pavojingi ilgiems daugiacilindrių variklių velenams. Kad švytavimaibūtų sumažinti, tokių variklių alkūninio veleno priekiniame gale (kurislabiausiai švytuoja), tvirtinamas sukamųjų švytavimų slopintuvas. Naudojamividinės (guminiai) ir skysčio trinties švytavimų slopintuvai.Alkūninis velenas Alkūninis velenas slenkamąjį stūmoklio ir švaistiklio judesį paverčiasukamuoju. Jį veikia dujų slėgio, inercijos ir išcentrinės jėgos. Be to,alkūninis velenas perduoda dujų slėgio sukimo momentą jėgos pavarai.Velenas turi būti standus, tvirtas, atsparus dilimui bei dinamiškaisubalansuotas. Alkūniniai velenai štampuojami iš legiruoto plieno arba liejami išketaus. Lieti ketiniai velenai yra pigesni, lengvesni, geriau slopinasukamuosius švytavimus, jų geresnės antifrikcinės savybės, tačiau štampuotiplieniniai velenai yra standesni. Oto varikliams dažniausiai naudojamiketiniai alkūniniai velenai,…o Dyzelio – plieniniai. Alkūninį veleną (2 pav.) sudaro pagrindiniai 1 ir švaistikliniai 3kakliukai, sujungti peteliais 2. Alkūniniai velenai turi atsvarus 4, kurieatsveria pagrindinius guolius veikiančias jėgas bei subalansuoja alkūninįmechanizmą veikiančias inercijos jėgas ir momentus. Jie liejami arbaštampuojami išvien.1 2 3 2 1A-A
2 pav. Keturių cilindrų variklio alkūninis velenas („ VW “I„Audi”): 1 –pagrindiniai kakliukai; 2 – peteliai; 3 – švaistikliniai kakliukai; 4 –atsvarai; a – kakliukų persidengimas.
Ant priekinio veleno galo tvirtinami dujų skirstymo mechanizmo pavaroskrumpliaratis, žvaigždutė ar skriemulys bei pagalbinių mechanizmų pavarųskriemuliai. Prie veleno galo tvirtinamas smagratis. Pagrindiniaiskakliukais velenas slydimo guoliuose tvirtinamas variklio karteryje. Priešvaistiklinių kakliukų jungiamos apatinės švaistiklių galvutės. Dilimosumažinimui veleno kakliukų paviršiai grūdinami ir kruopščiai apdirbami(šlifuojami, poliruojami). Taip pat jie gali būti azotinami. Kakliukus stengiamasi daryti kuo didesnio skersmens, kad daugiau vienas
kitą perdengtų (2 pav., dydis a). Tada velenas esti standesnis. Pagrindiniskaliukas ties smagračiu kartais daromas ilgesnis. Veleno gale ištekinamas pavarų dėžės pirminio veleno arba sankabosvelenėlio atraminio guolio lizdas.Įvorės (cilindrai)
Sausosios įvorės įpresuojamos į bloke ištekintus lizdus. Jos liejamosišcentriniu būdu iš legiruoto ketaus, o sienelių storis lygus 2-3 mm. Kaiyra tokia konstrukcija, gaunamas beveik toks pat bloko standumas iratstumas tarp cilindrų, kaip ir naudojant integruotąsias įvores. Be to,variklio bloką galima gaminti iš kitos medžiagos, o atsiradus įvorėspažeidimams, ją galima pakeisti. Sausųjų įvorių trūkumas yra tas, kad dėldeformacijų arba dėl korozijos atskiruose taškuose prarandamas kontaktas sucilindro sienelėmis, ir dėl to pablogėja šilumos nuvedimas. Didesnės galios varikliams naudojamos tik slapiosios įvorės. Jasnaudojant supaprastėja variklio bloko gamyba, remontas, jų gamybai galimapasirinkti geresnes medžiagas. Slapiosios įvorės mažiau jautrios korpusodeformacijoms, negu integruotosios ar sausosios įvorės. Naudojant šlapiasįvores, padidėja atstumas tarp cilindrų, bet sunkvežimiuose tai nėra taipsvarbu. Variklio blokai iš aliuminio lydinių taip pat gali būti su sausosiomis,slapiosiomis ar integruotomis cilindrų įvorėmis. Pastaruoju atveju jųvidinis paviršius galvaniniu būdu padengiamas dilimui atspariu sluoksniu(nikelio, chromo). Tačiau šiuolaikiniams varikliams dažniau naudojamavadinamoji atvirkščia schema, kai plonu maždaug 20 ^m storio, chromosluoksniu padengti stūmokliai juda cilindruose, išlietuose iš dilimuiatsparaus poeutektoidinio aliuminio – silicio lydinio (>12 % Si).Elektrolitiniu ėsdinimu pasiekiama, kad lydinyje esantys silicio kristalaiišsikištų virš paviršiaus apie 0,1 um. Oru aušinamų variklių cilindrų įvorės gaminamos su aušinimo briaunomis,kurios padidina šilumos atidavimą aplinkai (4 pav.). Šios įvorės įveržiamostarp karterio ir cilindrų galvutės smeigėmis. Kad įvorės būtų pakankamai
standžios, jų sienelių storis turi būti lygus maždaug 0,08 d (d – cilindroskersmuo). 4 pav. Oru aušinamo variklio cilindro įvorė Visų cilindrų įvorių vidinispaviršius kruopščiai apdirbamas, kad darbo metu ant cilindro įvorėspaviršiaus geriau laikytųsi alyvos plėvelė, jis honinguojamas irpasiekiamas paviršiaus vidutinis šiurkštumas Ra» 0,8 um.Naudota literatūra
1. Automobiliai. Kazimieras Giedra, Aleksandras Kirka, StasysSlavinskas. – Kaunas
10