Partile fixe ale mecanismului motor2.1. Blocul motorului2.1.1.
Conditii functionaleBlocul 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 motorului2.1.2.1.
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 lichidPrincipial, 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). 616d31gFig. 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 cenusieDiametrul cilindrului, in mmGrosimea peretilor
exteriori sau ai camerei de apa, in mmGrosimea peretilor lagarelor,
in mm
80-1004-55-6
100-1305-67-8
130-1506-78-10
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 aerParticularitatea
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 dGrosimea cuzinetuluiLatimea
pintenului bLatimea locasului BAdancimea pintenului tAdancimea de
frezare TInaltimea pintenului hInaltimea de frezare H
20-40< 1,64,64,71,01,645,6
40-651,64,64,71,01,65,67
65-90> 1,66,16,31,42,05,67
Peste 90> 1,69,39,51,62,48,710,3
Aspecte specifice ale blocului motorului turnat din aliaje
usoareFig. 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 tehniceFig. 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 semifabricate2.1.3.1. Caracteristicile
materialelorMajoritatea 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 cenusiiAliaje pe baza de
aluminiu
Compozitia chimica, %IIIIIICompozitia chimica, %I
C3,00-3,503,2-3,53,0-3,3Si6,5-7,5
Si2,20-2,501,9-2,21,9-2,2Mg0,2-0,5
Mn0,50-0,700,6-0,90,6-,0,9Mn0,2-0,6
P max.0,200,250,25Ti0,1-0,2
S max.0,100,120,12AlRestul
Cr0,25-0,500,25-0,400,25-0,40Femax. 0,5
Cu---Znmax. 0,3
Mo0,70-0,80--Cumax. 0,2
V---Nimax. 0,05
Ni0,35-0,45--Pbmax. 0,05
Snmax. 0,05
Rezistenta la tractiune, MPa280280320Rezistenta la tractiune,
MPa200
Duritatea Brinell, MPa2170-24111700-26001700-2600Duritatea
Brinell, MPa750
2.1.3.2. Semifabricate pentru blocul motoruluiSe 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 cilindrului2.2.1. Conditii functionaleCamasa 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
cilindrului2.2.2.1. Camasa cilindrului pentru motoare racite cu
lichidDupa 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 constructiveAvantajeDezavantaje
Camasa integralaBloc 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 uscataBloc 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 umedaAsigura 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 integralase utilizeaza la m.a.s. si rar la m.a.c. mici si
putin solicitate.Camasa uscatase 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 realizatcamasa 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 umedase 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=0,8m. 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 aerParticularitatea
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
cilindrilorCilindrul, 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
chiulasaDenumireaRezistenta la temperatura, CPresiunea de strangere
minima, MPaDeformarea utila, %
Fara borduraCu borduraPlasticaElastica
Metal masiv>500->1000,2-
Otel stratificat-500>1000,50,2
Tabla de otel350-> 1000,50,2
Azbest armat cu otel-350501,50,8
Azbest armat cu cupru-3003020,8
Didur2503002552
Ferrolastic-30015103
Tabelul 2.6.Dimensiunile canalelor pentruinele de etansare.
Dm, mmDimensiuni
d, mmddupa SAE
. 12032,62
100-15043,53
150 .4-5,73,53-5,33
Inel OLatimea canaluluiAdancimea
d, mmTole-ranteb, mmTole-rantet, mmTole-rante
2,620,073,60,12,30,05
30,14,20,12,50,05
3,530,14,80,13,10,05
40,15,40,13,50,05
5,530,127,20,24,80,1
5,70,127,70,250,1
Presiunea, barDuritatea, Sh
pina la 1055
10-2065-70
peste 2080-85
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 tehnicePentru 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.AbatereaValori
Camasa cu sprijin la partea superioaraCamasa cu sprijin la
partea inferioara
A0,03 - 0,06-
B0,010 - 0,015-
C0,010 - 0,015-
D0,010-
E0,010 - 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
K0,0100,010
L0,015 - 0,0200,010
2.2.3. Materiale si semifabricate2.2.3.1. Caracteristicile
materialelorMaterialul 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
centrifugalAliata cu Cr standardAliata cu Cr cu rezistenta mare la
frecareAliata cu Cr-Ni cu rezistenta sporita la frecare si
rezistenta la solicitari mecaniceAliata cu Cr-Mo cu rezistenta
sporita la frecare si rezistenta la solicitari termiceAliata cu
Cr-Mo cu continut mare de carbon si foarte bune proprietati de
alunecare
Compozitia chimica, %
C3,20-3,503,20-3,503,20-3,503,20-3,503,80-4,30
Si1,80-2,201,80-2,201,80-2,201,80-2,201,00-1,40
Mn0,60-1,000,60-1,000,60-1,000,60-1,000,10-0,35
P0,30-0,500,50-0,900,30-0,500,30-0,500,10-0,40
Smax. 0,07max. 0,07max. 0,07max. 0,07max. 0,04
Cr0,20-0,500,20-0,500,20-0,500,20-0,500,20-0,40
Ni--0,50-0,80--
Mo---0,30-0,600,20-0,60
Cu----0,40-0,80
Sn----0,40-0,60
Caracteristicile mecanice
Duritatea, HB200-260220-280220-280230-290180-240
Rezist. la inco-voiere, MPamin. 440min. 420min. 480min. 460min.
400
Rezistenta la intindere, MPamin. 240min. 220min. 260min. 280min.
200
2.2.3.2. Semifabricate pentru camasile de cilindruProcedeul
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 protectiePentru 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 m.
La metalizare, se depune mai intai un strat intermediar de molibden
de 20-30 m, care asigura o legatura buna intre otel si aliajul
usor, iar apoi pina la grosimea de 50-90 m 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
FexAlyoare 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.
Chiulasa2.3.1. Conditii functionaleChiulasa, 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
chiulaseiConstructia 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
lichidDiferitele 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, diametruldal 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=80110 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 determinareasectiunii
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 m.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; -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 tehniceLa
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 m; pentru suprafetele de montaj a
scaunului de supapa, Ra=1,6 m; pentru canalele de admisie si
evacuare, Ra= 12,5 m.2.3.3. Materiale si semifabricate2.3.3.1.
Caracteristicile materialelorMaterialul 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 aluminiuau
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
aerAliajulZnMnNiMgSiCuFe
10,200,1000,142,061,201,080,56
2-0,302-12,701,030,600,20
31,500,5000,400,507,00-12,002,001,00