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 mes susitinkame kas diena savo namų buityje. Čia yra naudojamos medžiagos nuo elementariausio ketaus iki tauriojo aukso. Taip pat automobilyje yra plasmasės gaminių, jų galime pamatyti salone, jeigu automobilis yra aukštos klasės naudojama geresnės kokybės plasmasė arba netgi natūrali oda, salone galime pamatyti medžio gaminiu bei kaikuriose automobiliuose būna deimantų ir kitokių brangių akmenų tiesiog dėl grožio. Važiuoklėje naudojama guma –
kad sumažintų vibracijos dažnį į automobilio kėbula ir dėl to, kad mažiau būtų mažesnis triukšmas automobilio salone. Kaikuriuose automobiliuose kėbulas gaminamas iš aliuminio lydinių kad būtų lengvesnis (padidėtų variklio galingumas ir ekonomiškumas) ir standesnis. Automobilyje nuadojamas stiklas yra grūdintas, o priekinis yra trijų sluoksnių – (
stiklas, plėvelė, stiklas ) tokia jo sandara yra dėl keleivio saugumo avarijos metu. Automobilis yra gaminamas žvelgiant į kelis aspektus: kuro sanaudos, užterštumo laipsnis ir svarbiausias aspektas jo saugumas (kad ir koks auto įvikis nutiktų).
Variklio blokas
Variklių blokai būna pagaminti iš pilkojo ketaus, legiruoto chromu, nikeliu, molibdenu arba iš aliuminio lydinių. Variklio blokų iš ketaus išorinių sienelių storis, priklauso nuo cilindro skersmens, esti nuo 4 iki
7mm, o guolių atraminių sienelių storis – nuo 5 iki 10mm. viršutinės sienelės storis lygus ~ 0,1 d (čia d cilindro skersmuo). Gaminant variklio blokus iš aliuminio lydinių, się matmenys padidinami proporcingai elastingumo modulių santykiui: Eketaus / Ealium*. Ketaus variklių blokai yra žymiai sunkesni už aliuminio,bet jų eksplotacija yra žymiai pigesnė negu aliuminio variklio blokų.
Alkūniniai velenai yra štampuojami iš legiruoto plieno arba liejami iš ketaus. Lieti ketiniai velenai yra pigesni, lengvesni, geriau slopina sukamuosius švytavimus, jų geresnės antifrikcinės savybės, tačiau štampuoti plieniniai velenai yra standesni. Oto varikliams dažniausiai naudojami ketiniai alkūniniai velenai, o Dyzelio – plieniniai.
B
B-B
Stūmokliai
Stūmoklis per pirštą ir švaistiklį perduoda dujų slėgio jėgą alkūniniam velenui, paversdamas slėgio energiją mechaniniu darbu. Tai labiausiai mechaniškai ir termiškai apkrauta variklio detalė.
Pripučiamuosiuose sunkvežimių varikliuose dujų slėgio jėgos siekia 170kN, o temperatūra atskiruose stūmoklio taškuose – 400°C. Normalinė jėga, spaudžianti stūmoklį prie cilindro, gali siekti 15kN.
Stūmoklis turi išlikti standus, kai temperatūros aukštos, turi būti atsparusdilimui ir kuo mažesnio svorio, kad susidarytų mažesnės inercijos jėgos. Todėl stūmokliai liejami slegiant iš aliuminio lydinių su
11 -25 % Si. Kartais stūmokliai štampuojami; tada jie esti standesni.
Aliuminio lydiniai gerai perduoda šilumą, todėl sumažėja stūmoklio dugno temperatūra, tačiau jų šiluminio plėtimosi koeficientas maždaug 2
kartus didesnis už ketaus. Todėl montuojant, tarp cilindro ir stūmoklio kreipiamosios dalies būtina palikti reikiamą tarpelį, kad įkaitęs stūmoklis neužstrigtų.
5. pav Stūmoklio sandara: A – dugnas; B – sandarinimo dalis (galvutė); C
– kreipiamoji dalis; 1 -grioveliai kompresiniams žiedams; 2 – griovelis tepaliniam žiedui; L – stūmoklio aukštis; D – stūmoklio skersmuo; LK-
kreipiamosios dalies ilgis; HK – kaitrumo juostos aukštis; Hs –
tarpžiedinės sienelės aukštis; SD – dugno storis; Ss – kreipiamosios dalies sienelės storis; Dst – stebulės angos skersmuo
Stūmoklio piršto prielajų srityje įliejami žiedo ar juostos formos plieniniai įdėklai, turintys mažesnį linijinio plėtimosi koeficientą. Šie įdėklai leidžia stūmokliui plėstis tik piršto ašies kryptimi. Tokie stūmokliai esti pakankamai standūs, todėl tinka ir dyzeliniams varikliams.
Įdėklų veiksmingumą padidina horizontalios išpjovos.
Naudojant stūmoklius su šiluminio plėtimosi reguliavimo priemonėmis, jų montavimo tarpelis sumažinamas iki 0,0003 – 0,0006 D (D – stūmoklio skersmuo). Didelės galios sunkvežimių varikliams su stūmokliais be šių reguliavimo priemonių montavimo tarpelis esti 0,0008 – 0,00150 D.Kad stūmokliai 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 griovelio vadinama kaitrumo juosta (HkJ. Nuo jos aukščio priklauso žiedų temperatūra.
Kaitrumo juostos aukštį riboja maksimalus stūmoklio aukštis, nuo kurio priklauso viso variklio aukštis. Be to, dėl Oto varikliuose į plyšį tarp stūmoklio ir cilindro patenkančio ir nesudegančio degiojo mišinio pablogėja variklio ekonomiškumo ir ekologiniai rodikliai. Žiedų temperatūra taip pat mažinama, mažinant tarpelį tarp kaitrumo juostos ir cilindro. Šiuo atveju, kad pagerėtų stūmoklio įsidirbimas, kaitrumo juostoje padaromi keli smulkūs
0,2 – 0,3 mm gylio žiediniai grioveliai.
Žiedai
Kompresiniai žiedai gaminami iš perlitinio ketaus arba legiruoto plieno. Kad mažiau diltų, jie padengiami iki 0,29 mm chromo sluoksniu. Virš chromo žiedai kartais dengiami molibdeno sluoksniu. Taip pat dyzelinių variklių žiedai dengiami chromo-keramikos sluoksniu. Plieninių žiedų paviršius azotinamas.
Laisvojoje būklėje žiedų kreivumo spindulys yra kintamas. Cilindre suspaustas žiedas turi tampriai prisispausti prie cilindro paviršiaus ir jį gerai užsandarinti.Tarp jo galų lieka nedidelis šiluminis tarpelis, vadinamas užraktu. Įstatyti į stūmoklio griovelius žiedai juose turi laisvai judėti. Kad mažiau dujų prasiveržtųpro žiedų užraktus, jie turi būti pasukti vienas kito atžvilgiu
6. pav. Žiedų radialinio slėgio epiuros:
a – keturtakčio variklio; b – dvitakčio variklio ir tolygiai išsidėstyti pagal cilindro perimetrą. Darbo metu žiedai sukasi grioveliuose, dėl to sumažėja jų užstrigimo galimybė. (6 pav.) paveiksle pavaizduotos žiedų radialinio slėgio epiuros. Didesnis slėgis užrakte sumažina žiedo vibracijas. Dvitakčiuose varikliuose slėgis užrakte turi būti mažesnis, kad žiedo galai neužkliūtų už prapūtimo angų.
Stačiakampiai žiedai liečiasi su cilindro paviršiumi dideliu plotu, todėl gerai nuveda šilumą, bet blogiau prisiderina prie cilindro paviršiaus. Kad lietimosi plotas sumažėtų, stačiakampių žiedų paviršius suapvalinamas. Minutiniai žiedai iš pradžių su cilindru liečiasi tik siaura juostele, todėl kontakto vietoje gaunamas didesnis slėgis. Tokie žiedai greičiau įsidirba ir geriau nubraukia alyvos perteklių. Panašiai veikia ir žiedai su vidinėmis išpjovomis, kurie įstatyti į cilindrą susisuka ir j sienele remiasi tik apatine briaunele. Trapeciniai žiedai, nusklembti iki
15° vidine kryptimi, judėdami griovelyje jį išvalo, todėl sumažėja žiedų užsiblokavimo ir užstrigimo pavojus. Dažniausiai jie naudojami dyzeliniams varikliams. Grandikliniai žiedai atlieka kompresinio ir iš dalies tepalinio žiedo funkcijas. Tepaliniai žiedai riboja alyvos patekimą į degimo kameras ir kartu reguliuoja viršutinės cilindro dalies tepimą. Jie esti ketiniai plyšeliniai arba plieniniai surenkamieji. Kad žiedai mažiau diltų, jų paviršiai chromuojami.
Slydimo guoliai
Pagrindinių ir švaistiklinių guolių įdėklai yra
3.pav. Alkūninio veleno slydimo guolio sandara:
1 – plieninė juosta; 2 – 0,3-0,5 mm švino bronzos ar aliuminio lydinio sluoksnis;
3. – l,2/um storio nikelio sluoksnis;
4. – 10-30/.um storio švino – alavo – vario
lydinio sluoksnis; 5 -fiksavimo
užkarpėlė panašūs. Dažniausiai naudojami plonasieniai trijų sluoksnių guolių įdėklai
(3.pav.). Puslankiu išlenkta plieninė juosta 1 dengiama 0,3 – 0,5 mm storio antifrikciniu sluoksniu 2 (švino bronzos ar aliuminio lydiniu). Ant šio sluoksnio 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 stabdo alavo difuziją į švino bronzą, kai temperatūra aukšta, o naudojant aliuminio lydinius, pagerina viršutinio sluoksnio sukibimą. Kartais naudojami ir keturių sluoksnių įdėklai. Jų sandara tokia pat, kaip ir trijų sluoksnių, tik papildomai įdėklas iš visų pusių padengiamas dar vienu minkštesniu 2um sluoksniu, kad įdėklas visu paviršiumi liestųsi su guoliaviete ir gerai perduotų šilumą. Be to, šis sluoksnis apsaugo guolį nuo korozijos.
Cilndrų galvutės
Cilindrų galvutė (1. pav.) uždengia iš viršaus vieną arba keletą cilindrų. Ji yra sudėtingos formos liejinys, nes joje įtaisyti įsiurbimo ir išmetimo kanalai, aušinimo ertmės, purkštuvai arba žvakės, vožtuvai, o dažnai ir dauguma dujų skirstymo mechanizmo detalių bei degimo kameros.
(1. pav.)
Cilindrų galvutes veikia ne tik cilindrų galvutės tvirtinimo smeigių užveržimo jėgų bei pulsuojančios dujų slėgio mechaninės apkrovos, bet ir didelės šiluminės apkrovos. Vertinant šilumines apkrovas, svarbu ne absoliuti detalių temperatūra, bet ir temperatūros gradientų dydžiai, nes nuo jų priklauso šiluminiai detalių įtempimai.
Galvutės, kaip ir blokai, liejamos iš legiruoto ketaus arba aliuminio lydinių. Lengvųjų automobilių varikliams dažniausiai naudojamos bendros visiems cilindrams galvutės iš aliuminio lydinių. Kai konstrukcija tokia, padidėja variklio standumas; turima daugiau vietos įsiurbimo ir išmetimo kanalų įrengimui. O svarbiausia, joje galima patalpinti dujų skirstymo veleną, kas labai svarbu greitasūkiuose varikliuose.
Sunkvežimių pripučiamiesiems tiesioginio įpurškimo dyzeliniams varikliams dažniau naudojamos atskiros cilindrų galvutės. Jos patikimiau sandarina cilindrą, kai slėgiai dideli, be to, remontas pigesnis. Kai cilindrų skersmuo mažesnis, naudojamos galvutės, uždengiančios du ar tris cilindrus.
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 nuo smagračio 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 mažesnis reikalingas smagratis.
Smagratį sudaro masyvus ketinis diskas, ant kurio užpresuotas krumpliaračio žiedas , skirtas varikliui sukti paleidimo metu. Smagratis tvirtinamas prie alkūninio veleno galo ir kartu su juo dinamiškai balansuojamas.
Smagratis taip pat perduoda sukimo momentą transmisijai. Prie jo tvirtinamas sankabos gaubtas, o į jo šlifuotą galinį paviršių remiasi varomasis sankabos diskas.
Alkūninio veleno ir smagračio sūkių dažnio svyravimai per sankabą perduodami pavarų dėžei ir visai transmisijai. Dėl to atsiranda pavarų dėžės ir kėbulo vibracijos. Naudojant dviejų masių smagratį, sūkių dažnio svyravimai pavarų dėžei ir transmisijai beveik neperduodami.
Dviejų masių smagratį sudaro pirminė smagračio masė, sujungta su alkūniniu velenu, ir antrinė masė, prie kurios tvirtinama sankaba. Abi šias mases elastingai jungia išorinės 3 ir vidinės 4 spyruoklės.
Dideli sukimo momento svyravimai kyla, kai esant mažam variklio sūkių dažniui kinta apkrova, bei paleidžiant ir išjungiant variklį. Šiuos svyravimus slopina išorinės 3 slopinimo spyruoklės. Didėjant sūkių dažniui, išcentrinės jėgos prispaudžia šias spyruokles prie kreipiančiųjų įdėklų sienelių ir blokuoja jų veikimą. Dabar svyravimus slopina tik vidinės 4
spyruoklės. Jų trintis į sieneles nepriklauso nuo sūkių dažnio.
Automobiliuose su automatinėmis pavarų dėžėmis smagračio nėra. Ten jo funkcijas 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 savųjų švytavimų periodu arba yra jo kartotinis, susidaro rezonansas, ir velenas dėl didelių kakliukų ir petelių įtempimų gali lūžti. Sukamieji švytavimai ypač pavojingi ilgiems daugiacilindrių variklių velenams. Kad švytavimai būtų sumažinti, tokių variklių alkūninio veleno priekiniame gale (kuris labiausiai švytuoja), tvirtinamas sukamųjų švytavimų slopintuvas. Naudojami vidinės (guminiai) ir skysčio trinties švytavimų slopintuvai.
Alkūninis velenas
Alkūninis velenas slenkamąjį stūmoklio ir švaistiklio judesį paverčia sukamuoju. 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 dinamiškai subalansuotas.
Alkūniniai velenai štampuojami iš legiruoto plieno arba liejami iš ketaus. Lieti ketiniai velenai yra pigesni, lengvesni, geriau slopina sukamuosius švytavimus, jų geresnės antifrikcinės savybės, tačiau štampuoti plieniniai velenai yra standesni. Oto varikliams dažniausiai naudojami ketiniai alkūniniai velenai,…o Dyzelio – plieniniai.
Alkūninį veleną (2 pav.) sudaro pagrindiniai 1 ir švaistikliniai 3
kakliukai, sujungti peteliais 2. Alkūniniai velenai turi atsvarus 4, kurie atsveria pagrindinius guolius veikiančias jėgas bei subalansuoja alkūninį mechanizmą veikiančias inercijos jėgas ir momentus. Jie liejami arba štampuojami išvien.
1 2 3 2 1
A-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 pavaros krumpliaratis, žvaigždutė ar skriemulys bei pagalbinių mechanizmų pavarų skriemuliai. Prie veleno galo tvirtinamas smagratis. Pagrindiniais kakliukais velenas slydimo guoliuose tvirtinamas variklio karteryje. Prie švaistiklinių kakliukų jungiamos apatinės švaistiklių galvutės. Dilimo sumažinimui 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. Pagrindinis kaliukas ties smagračiu kartais daromas ilgesnis.
Veleno gale ištekinamas pavarų dėžės pirminio veleno arba sankabos velenėlio atraminio guolio lizdas.
Įvorės (cilindrai)
Sausosios įvorės įpresuojamos į bloke ištekintus lizdus. Jos liejamos išcentriniu būdu iš legiruoto ketaus, o sienelių storis lygus 2-3 mm. Kai yra tokia konstrukcija, gaunamas beveik toks pat bloko standumas ir atstumas tarp cilindrų, kaip ir naudojant integruotąsias įvores. Be to, variklio bloką galima gaminti iš kitos medžiagos, o atsiradus įvorės pažeidimams, ją galima pakeisti. Sausųjų įvorių trūkumas yra tas, kad dėl deformacijų arba dėl korozijos atskiruose taškuose prarandamas kontaktas su cilindro sienelėmis, ir dėl to pablogėja šilumos nuvedimas.
Didesnės galios varikliams naudojamos tik slapiosios įvorės. Jas naudojant supaprastėja variklio bloko gamyba, remontas, jų gamybai galima pasirinkti geresnes medžiagas. Slapiosios įvorės mažiau jautrios korpuso deformacijoms, negu integruotosios ar sausosios įvorės. Naudojant šlapias įvores, padidėja atstumas tarp cilindrų, bet sunkvežimiuose tai nėra taip svarbu.
Variklio blokai iš aliuminio lydinių taip pat gali būti su sausosiomis, slapiosiomis ar integruotomis cilindrų įvorėmis. Pastaruoju atveju jų vidinis paviršius galvaniniu būdu padengiamas dilimui atspariu sluoksniu (nikelio, chromo). Tačiau šiuolaikiniams varikliams dažniau naudojama vadinamoji atvirkščia schema, kai plonu maždaug 20 ^m storio, chromo sluoksniu padengti stūmokliai juda cilindruose, išlietuose iš dilimui atsparaus poeutektoidinio aliuminio – silicio lydinio (>12 % Si).
Elektrolitiniu ėsdinimu pasiekiama, kad lydinyje esantys silicio kristalai išsikištų virš paviršiaus apie 0,1 um.
Oru aušinamų variklių cilindrų įvorės gaminamos su aušinimo briaunomis, kurios padidina šilumos atidavimą aplinkai (4 pav.). Šios įvorės įveržiamos tarp karterio ir cilindrų galvutės smeigėmis. Kad įvorės būtų pakankamai standžios, jų sienelių storis turi būti lygus maždaug 0,08 d (d – cilindro skersmuo).
4 pav. Oru aušinamo variklio cilindro įvorė
Visų cilindrų įvorių vidinis paviršius kruopščiai apdirbamas, kad darbo metu ant cilindro įvorės paviršiaus geriau laikytųsi alyvos plėvelė, jis honinguojamas ir pasiekiamas paviršiaus vidutinis šiurkštumas Ra» 0,8 um.
Naudota literatūra
1. Automobiliai. Kazimieras Giedra, Aleksandras Kirka, Stasys
Slavinskas. – Kaunas
10