15
Klip, karike, osovinica 1 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09) KLIP, KARIKE, OSOVINICA Sl. 1. Uobičajeni klipni sklop zrakoplovnog motora: klip s karikama (3 do 6 kom.), osovinicom klipa (u pravilu pomičnom u klipu i u klipnjači) te aksijalnim osiguračima osovinice (čepovima ili kapicama od Al-legure ili mjedi utaknutim na krajevima). Sl. 2. Klip s karikama, osovinicom i osiguračima 14-cilindarskog zvjezdastog motora BMW 801 1 . Rebra s donje strane čela klipa pospješuju hlađenje. Veliki broj karika (5) karakterističan ja za zvjezdaste motore. 1 BMW 801 je bio najbolji njemački zvjezdasti motor za vrijeme Drugog svjetskog rata.

Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 1 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

KLIP, KARIKE, OSOVINICA

Sl. 1. Uobičajeni klipni sklop zrakoplovnog motora: klip s karikama (3 do 6 kom.), osovinicom klipa (u pravilu pomičnom u klipu i u klipnjači) te aksijalnim osiguračima osovinice (čepovima ili kapicama od Al-legure ili mjedi utaknutim na krajevima).

Sl. 2. Klip s karikama, osovinicom i osiguračima 14-cilindarskog zvjezdastog motora BMW 8011. Rebra s donje strane čela klipa pospješuju hlađenje. Veliki broj karika (5) karakterističan ja za zvjezdaste motore.

1 BMW 801 je bio najbolji njemački zvjezdasti motor za vrijeme Drugog svjetskog rata.

Page 2: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 2 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

1. OPĆENITO O KLIPU Klip je najugroženiji dio motora. Za njegovo dobro ponašanje u pogonu treba dobro odrediti oblik, dimenzije i materijal. Zbog toga se već desetljećima konstrukcijom i proizvodnjom klipova bave uglavnom specijalizirani proizvođači, koji nastupaju kao partneri proizvođača motora.

Klip je jedan od glavnih razloga koji ograničavaju povećanje brzine vrtnje klipnih motora2. U radu je klip izložen velikim mehaničkim i toplinskim opterećenjima i u tim uvjetima on mora izvršavati ove zadatke:

a) prenositi sile plinova na klipnjaču

b) normalnu (bočnu) silu, koja nastaje pri prenošenju sile plinova na klipnjaču, mora prenijeti na cilindar

c) s pomoću brtvenih elemenata (karika) mora brtviti prostor izgaranja prema kućištu radilice

d) toplinu koju prima od vrućih plinova u cilindru mora prenijeti na cilindar, da bi ona otišla dalje na rashladno sredstvo

e) kod 2T-motora vrši i razvod radne tvari spomoću usisnih i ispušnih kanala.

Da bi mogao ispuniti sve ove zadatke klip mora imati sljedeća svojstva:

a) Masa klipa mora biti što manja, da bi mu sila inercije (raste s kvadratom brzine vrtnje) bila što manja kod većih brzina vrtnje.

b) Krutost čela (dna) klipa mora biti velika, u području ležaja osovinice klipa što manja, a plašt klipa treba biti elastičan.

c) Klipni utori moraju imati veliku čvrstoću da ih karike ne bi rastukle.

d) Čvrstoća mora biti visoka i kod povišenih temperatura, naročito u području čela klipa.

e) Materijal klipa mora imati dobru toplinsku vodljivost da bi temperaturne razlike na klipu bile što manje i da bi odvođenje topline na cilindar bilo što bolje.

f) Klip treba biti konstruiran tako da mu je rastezanje s povećanjem temperature što manje, da bi zračnost između klipa i cilindra i u hladnom stanju bila što manja, jer je tada brtvenje bolje a buka je manja (buku izaziva prevrtanje klipa u GMT s jedne na drugu stranu cilindra).

Oblik klipa i prenošenje sile plinova preko osovinice klipa na klipnjaču jako ovise o obliku prostora izgaranja a time i čela klipa, te o primijenjenom postupku izgaranja i o najvećim tlakovima izgaranja u cilindru. Sile na klip, zahtjev za što manjom masom, visoke temperature klipa, naprezanja koja kod tih povišenih temperatura često idu do same granice izdržljivosti materijala, sve to zahtijeva vrlo pažljivo dimenzioniranje samoga klipa, osovinice i uležištenja osovinice. Klip je dakle, jedan od najosjetljivijih dijelova u motoru a njegova konstrukcija je uvijek kompromisno rješenje ovih, međusobno suprotnih zahtjeva. Usprkos prethodnih, danas već vrlo usavršenih metoda proračuna, konačnu riječ ima ispitivanje

2 Brzinu vrtnje klipnih motora ograničavaju dva glavna čimbenika sile inercije i punjenje cilindra. Sile

inercije masa koje se gibaju pravocrtno u klipnom i razvodnom mehanizmu. Tu se prvenstveno misli na klip. Pri punjenju cilindra usko grlo predstavljaju ventili.

Page 3: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 3 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

probnih uzoraka u samom motoru. Projektiranje i izrada klipova spadaju u zadatke koje valja povjeriti specijaliziranim proizvođačima s dugogodišnjim iskustvom.

2. UVJETI RADA KLIPA Tlakovi na čelo (dno) klipa kod punog opterećenja motora iznose:

• kod Ottovih motora: 40 do 70 bar • kod nenabijenih Dieselovih motora: 60 do 100 bar • kod nabijenih Dieselovih motora: do 200 bar.

Temperature na klipu ovise o nizu utjecajnih veličina, kao što su proces izgaranja u cilindru, vrsta hlađenja, opterećenje itd. (vidi sl. 4.). Najviša temperatura javlja se na čelu klipa i ona kod Al-legure ne smije prijeći 400°C, jer inače dolazi do pukotina pa čak i loma. Klip se u radu hladi: 1. svježim radnim medijem za vrijeme usisa, 2. preko karika (∆t = max na gornjoj karici, vidi sl. 4.; zato ta karika za veliku trajnost mora biti tvrdo kromirana) i 3. mlazom ulja s donje srane (vidi sl. 5.).

Vrlo važnu mjeru za procjenu opterećenja klipa predstavlja tzv. jedinična snaga čela klipa PA (njem. spezifische Kolbenflächenleistung), koja se računa kao omjer efektivne snage Pe po cilindru (z - broj cilindara) i površine poprečnog presjeka klipa A (A = D2⋅π/4; D – promjer cilindra):

AzPP e

A ⋅= , 2cm

kW .

Najveće vrijednosti jedinične snage čela klipa približno od 0,2 do 0,5 kW/cm2. S povećanjem promjera klipa specifična snaga mora biti manja, jer su putevi odvođenja topline duži, pa bi temperature u sredini čela klipa mogle prijeći dopuštenu granicu. Kod hlađenih klipova opterećenje smije biti više nego kod nehlađenih.

Sl. 3. Radne temperature na klipovima motora za vozila kod punog opterećenja.

Page 4: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 4 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Sl. 4. Hlađenje klipa preko karika. Temperaturne razlike klipa i clindra (∆t) najveće su u području karika, koje imaju i najbolji kontakt i s klipom i s cilindrom. Upravo zbog toga je i hlađenje preko karika najintenzivnije (ako ne postoji dodatno hlađenje uljem).

Sl. 5. Najjednostavnije hlađenje klipa brizganjem ulja iz letećega ležaja. Bolje je ako je brizgaljka za ulje smještena u blizini ležaja radilice i izravno priključena na tlačni uljovod za podmazivanje motora.

Srednja brzina klipa ( πω /22 ⋅⋅=⋅⋅= rnHvm ) kod najveće snage motora je mjera izdržljivosti sklopa klip/cilindar. Kod motora osobnih automobila ona iznosi do 18 m/s a kod trkačih do 25 m/s. Kod velikih brodskih motora srednja brzina klipa ne prelazi 10 m/s. U doba svog najvećeg uspona zrakoplovni klipni motori nisu prelazili brzinu od 15 m/s, dok danas ona u pravilu ne ide preko 10 m/s. Kod kratkohodnih motora (∅D > H) je srednja brzina klipa manja ali su inercijeske sile veće zbog veće mase klipa (ona raste s D2).

Page 5: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 5 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

3. KONSTRUKCIJSKI DETALJI KLIPNOGA SKLOPA Oblik čela klipa. Oblik čela klipa (sl. 6.) je izvanredno važan jer, zajedno s glavom cilindra, određuje oblik prostora izgaranja koji pak u najvećoj mjeri utječe na samo izgaranje. Kod Ottovih se motora prikladnim oblikovanjem čela klipa i prostora izgaranja smanjuje opasnost od detonacije, a donekle i štetna emisija otrovnih tvari u ispušnim plinovima. Kod Dieselovih motora s izravnim ubrizgavanjem goriva u cilindar, prostor izgaranja se nalazi u udubljenju na čelu klipa. Pri nekim takvim izvedbama se donja strana čela hladi mlazom ulja da bi bila na određenoj tempraturi, pogodnoj za slojevito miješanje zraka i ubrizgavanoga goriva, što pogoduje izgaranju. Dieselovi motori s podijeljenim prostorom izgaranja imaju na čelu klipa plitko udubljenje koje pospješuje vrtloženje zapaljene gorive smjese koja iz pretkomore ili vrtložne komore struji u cilindar. Kod 2T-motora čelo klipa zajedno s usisnim i ispušnim kanalima također upravlja izmjenom radne tvari u cilindru. Ukratko, oblik čela klipa određen je odabranim postupkom izgaranja.

a)

c)

e)

b)

d)

f)

Sl. 6. Klipovi raznih vrsta motora: klipovi Ottovih motora (a, b i c), te Dieselovih s podijeljenim prostorom izgaranja (d) i s izravnim ubrizgavanjem goriva (e i f).

Sl. 7. Značajne mjere klipa.

Page 6: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 6 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Sl. 8. Granični mazivi sloj između klipa i cilindra i slika nošenja klipa.

Sl. 9. Regulacijski čelični prsten ili regulacijske čelične pločice, uliveni u klip od Al-legure, smanjuju njegovo toplinsko rastezanje: Zbog toga može zračnost između klipa i cilindra biti manja, a to smanjuje buku klipa u fazi zagrijavanja hladnoga motora.

Page 7: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 7 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Oblik klipa i najvažnije mjere su prikazani na sl. 7. i 10. Zbog toga što klip uvelike odstupa od kružnog simetričnog oblika u odnosu na uzdužnu os, on se u radu nejednoliko toplinski rasteže. Da bi njegova zračnost u cilindru u toplom stanju bila svuda podjednaka, odnosno ona koja je potrebna, klip se izrađuje u poprečnom presjeku ovalnog, a u uzdužnom bačvastog oblika, sa znatno smanjenim promjerom u području karika i čela. Ovalnost klipa se jednoliko mijenja uzduž plašta. Na sl. 10. se vide oblik plašta klipa i zračnost u dva međusobno okomita uzdužna presjeka: u ravnini osovinice klipa i okomito na nju. Vođenje klipa u cilindru vrši se samo na području plašta (tu ga normalna sila pritišče na cilindar – vidi sliku nošenja plašta klipa na sl. 8.) i to u ravnini okomitoj na osovinicu klipa, Ugradbena zračnost je najmanja zračnost između klipa i cilindra u hladnom stanju. Najveći promjer ∅D mjeri se na propisanoj udaljenosti od donjeg ruba plašta klipa.

Da bi se smanjilo toplinsko rastezanje, klipovi od Al-legura se izvode s ulivenim čeličnim pločicama ili čeličnim prstenom, koji se ulažu u kokilu prije lijevanja (vidi: sl. 6.c i sl. 9.) koji se nazivaju regulacijskim članovima (njem. Regelglieder).

Sl. 10. Ovalnost klipa u hladnom stanju manja je kod klipova s ulivenim regulacijksim članovima (autotermički klip; crni četverokut pokraj provrta za osovinicu je dio ulivene regulacijske pločice) nego kod jednometalnih klipova.

Page 8: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 8 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Sl. 11. Uobičajeni oblici klipova Ottovih motora za pogon zrakoplova. Rebra s unutarnje strane prvenstveno pospješuju hlađenje a potom i povećavaju krutost klipa uz minimalno povećanje mase.

Na sl. 12. je klip zvjezdastog motora Cyclone tvornice Wright (krajem 1930tih godina). S dna klipa vise stalaktiti, čime je dobivena veća rashladna površina nego da su napravljena rebra. Klip ima ukupno 6 karika. Donja karika, koja je obično strugač ulja, preokrenuta je, tako da

djeluje kao pumpa. Pet gornjih karika rade kao strugači ulja, od tga su donje dvije u posebno proširenim utorima, što omogućuje prolaz ulju (kojega pumpa donja karika) kroz provrte na unutarnju stranu klipa. Time je omogućeno stvaranje mazivog filma konstantne debljine, na plaštu klipa, što je poboljšalo odvođenje topline na cilindar. Potrošnja ulja je bila manja nego kod prethodne izvedbe s uobičajenim kompletom klipnih karika.

Sl. 12. Klip zrakoplovnog motora Wright “Cyclone” s karakterističnim rebrima za hlađenje.

Page 9: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 9 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Sl. 13. Klip zrakoplovnog motora (Rolls-Royce, iz 1940ih godina). Da bude laganiji, visina klipa je mala u odnosu na njegov veliki promjer. Uljna karika je na dnu plašta klipa (ulje koje uđe u prostor iza karike curi kroz rupice na stražnjoj strani utora u prostor ispod klipa). Osovinica je znatno kraća od promjera klipa, a osigurana je pomalo neuobičajeno žičanim opružnim prstenovima, pa se ulje koje zaostane na cilindru sakuplja u džepovima klipa na krajevima osovinice i cijedi se kroz vertikalne prvrte u prostor ispod klipa. Provrt osovinice se prema krajevima povećava, radi smanjenja mase.

Sl. 14. Klip 14-cilindarskog zvjezdastog motora BMW 801. Osovinica je pomična i u klipu i u klipnjači (zračnosti su vrlo male, vidi tablicu), te je aksijalno osigurana Al-čepovima. Veliki broj klipnih karika (5) karakterističan je za zvjezdaste motore.

Zračnosti sklopa osovinice klipa BMW 801 najveća (mm)

Zračnost između: najmanja (mm) novo

granica istrošenja

osovinice i ležaja (b) 0,050 0,087 0,130

osovinice i klipa (a) 0,009 0,036 0,100

čepa i klipa (c) 0,009 0,040 0,040

Page 10: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 10 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Položaj osovinice klipa. Da bi prevrtanje klipa u GMT bilo popraćeno sa što manje buke, osovinicu treba pomaknuti od uzdužne simetrale klipa prema van (kod automobilskih motora za 1 do 2 mm), vidi sl. 15.

Sl. 15. Promjena položaja klipa u GMT. Prevrtanje klipa, a time i buka, se smanjuje ako se osovinica pomakne prema tlačnoj strani u taktu ekspanzije. Sila plinova F, koja djeluje na sredini čela klipa, povećava kod pomaknute osovinice normalnu reakciju Fn,1 na donjem dijelu plašta klipa. Na taj način se smanjuje razlika reakcije Fn,1 na donjem dijelu, u odnosu na znatno veću normalnu reakciju Fn,2 na gornjem dijelu plašta klipa. To doprinosi ujednačavanju pritiska uzduž plašta klipa.

4. KLIPNE KARIKE ILI PRSTENOVI

Zadaci klipnih prstenova:

a) brtviti plinove u cilindru

b) sprečavati prolaz ulja iz prostora ispod klipa u cilindar

c) hladiti klip: odvođenjem topline s klipa na cilindar.

F

Fn,2

Fn,1

x

Page 11: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 11 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Sl. 16. Sile na klipnom prstenu. Brtvenje prstena osiguravaju sami plinovi pod visokim tlakom koji uđu u utor i pritisnu prsten na donju stranu utora i na cilindar. Sama sila prednapona karike ne može proizvesti pritisak na cilindar koji bi bio dovoljan za brtvenje.

Sl. 17. Kretanje karike u utoru ima za posljedicu pumpanje ulja u prostor izgaranja.

Pri promjeni smjera kretanja klipa (u GMT-prekrivanje ventila) karika mijenja stranu na koju se naslanja u utoru. Ovakovo kretanje karike u utoru gore-dolje pumpa ulje s donje na gornju stranu. Kako su temeperature plinova s gornje strane karike visoke, postoji opasnost od koksiranja ulja i zapečenja karike u utoru. Kad koksirano ulje onemogući njeno kretanje u utoru, karika prestaje brtviti pa vrući plinovi struje između klipa i cilindra u karter te vrlo brzo pregori i klip i karike.

Karike su najugroženije na Dieselovom motoru, a najugroženija je prva karika jer je ona izložena najvećim tlakovima i najvišim temperaturama. Karika u pravilu strada uslijed zapečenja do kojega dolazi zbog koksiranja ulja u utoru. Najdjelotvornija mjera protiv zapečenja je primjena dvostrano trapezne karike u gornjem utoru. Kosi bokovi karike istiskuju ulje iz utora i tako sprečavaju zapečenje. Kod zrakoplovnih Ottovih motora su zbog povećanja sigurnosti u pravilu prve dvije kompresijke karike dvostrano trapezne (sl. 19.), s tvrdo kromiranom kliznom plohom.

Page 12: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 12 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Za malo trošenje karika i cilindra, gornja karika mora imati tvrdo kromiranu tarnu plohu a mreža honanja u cilindru mora biti gruba, da se u njoj može zadržavati ulje. Galvanski tvrdo kromirana ploha je znatno otpornija na trošenje i na koroziju, tragovi nagorijevanja su znatno rjeđi. Ako je prva karika kromirana, trošenje paketa karika smanjuje se za 30% a trošenje cilindra je manje za 50%. Još veća trajnost postiže se ako se na tarnu plohu nanese sloj molibdena (talište na čak 2620ºC, porozna struktura i dobra maziva svojstva) ili ako se plazmom nanese sloj tvrdih metalnih ili keramičkih slojeva s visokim talištem.

Sl. 18. Pad tlaka plinova pri prolazu kroz klipne karike.

Sl. 19. Uobičajeni komplet klipnih karika zrakoplovnoga motora Prve dvije kompresijske karike su dvostrano trapezne (radi povećane sigurnosti protiv zapečenja) s kromiranom tarnom plohom.

Page 13: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 13 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Sl. 20. Karakteristika radijalnoga pritiska karike na cilindar, uzrokovana napetošću karike, odnosno time što je karika u slobodnom stanju veća od promjera cilindra. a) Karika za 4-taktne Ottove motore ima veliki radijalni pritisak na krajevima, što djeluje kao prigušenje protiv treperenja karike u utoru (djeluje samo kod brzina vrtnje iznad 6500 min -1). Trošenje na krajevima je kod ovih karika nešto veće. b) Kod 2-taktnih motora se pritisak na krajevima karike smanjuje (on tu čak može prijeći u negativno područje) da krajevi karike ne bi izvirili u kanal za ispiranje cilindra. Poneki puta se ova karakteristika primjenjuje i kod 4-taktnih motora, da bi se smanjilo trošenje na krajevima karike. c) Karika za brzohodne Dieselove motore. Oni ne dostižu brzine vrtnje Ottovih motora, te se stoga kod njih daje prednost karici s konstantnim radijalnim pritiskom na cilindar, koja daje jednoličnije nalijeganje karike na cilindar i time bolje brtvenje.

5. MATERIJALI I IZRADA KLIP. Glavni zahtjevi na klip su što manja težina (radi smanjenja inercijskih sila) i što bolja toplinska vodljivost (radi učinkovitijeg hlađenja). Tome daleko najbolje odgovara Al-legura. Kod većih promjera i u posebnim slučajevima primjenjuju se klipovi od SL-a kao i višedjelni klipovi izrađeni od dva različita metala, s kanalima za hlađenje.

Klip od Al-legura: 1. Kod povišenih temperatura Al-legure se rastežu gotovo triput više nego SL. Zbog toga takav klip treba izvesti s velikim međuprostorom da u situaciji: vrući klip + hladni cilindar (javlja se kod puštanja motora u rad i kod naglog opterećivanja hladnog motora) ne dođe do zaribavanja. Djelotvorno smanjenje rastezanja, a time i potrebne zračnosti, postiže se ugradnjom regulacijskih prstena (sl.9.) ili regulacijskih pločica u području provrta za osovinicu klipa (sl. 6., dio 1 na sl. c), koji se nazivaju regulacijskim članovima. 2. Čvrstoća materijala naglo opada s povišenjem temperature, naročito iznad 400°C. 3. Materijal je mekan pa ga čestice koksa (nastale izgaranjem ulja) mogu lako oštetiti.

Page 14: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 14 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

Eutektička legura aluminija s 12% Si uvedena je već 1926. godine u proizvodnju automobilskih motora kao standardni materijal za klipove i do danas joj nije pronađena bolja zamjena. Osim Al, današnje legure sadrže kao legirne dodatke od 11 do 13% Si, te približno po 1 % Cu, Ni i Mg. Povećanjem udjela Si dobivene su nadeutektičke legure s približno 18 % Si i s 24 % Si, kod kojih je toplinsko istezanje manje a otpornost na trošenje veća, ali nažalost na uštrb čvrstoće. Legure aluminija s bakrom, koje su se nekad upotrebljavale zbog veće čvrstoće kod povišenih temperatura, danas se rijetko primjenjuju.

Klip od SL: Iako su zbog lošije toplinske vodljivosti temperature na čelu i u pojasu karika na klipu od SL veće, on nema ovih nedostataka koje imaju klipovi od Al-legura. Međutim, život takvoga klipa ovisi o neprekinutom i pouzdanom hlađenju uljem. Ako se optok ulja samo nakratko prekine, klip od SL odmah zariba. Za klipove se većinom primjenjuje SL s kuglastim grafitom.

Kod velikih dvotaktnih sporohodnih Dieselovih motora klipovi se izrađuju od SL. No i jednodjelni klipovi srednjebrzohodnih Dieselovih motora, promjera 150 do 200 mm, također se izrađuju od SL. Ti se klipovi ciljano hlade mlazom ulja.

Čelično čelo višedjelnoga klipa izrađuje se od vatrootpornih čelika, primjerice od žarenog konstrukcijskog čelika 40 Mn4, od poboljšanog čelika 42 CrMo 4V ili od čelika za ventila X 45 CrSi9. Dok se donji dio ranije većinom izrađivao kovanjem od eutektičke Al-legure, danas se sve više primjenjuje SL s kuglastim grafitom.

U sasvim posebnim slučajevima primjenjuju se kompozitni materijali: na naročito opterećena mjesta u klipu uliju se keramička vlakna od aluminijskog oksida (Al2O3) ili tzv. Whishker-vlakna (jednokristalna vlakna velike čvrstoće i istezljivosti), čime se povećava čvrstoća osnovne Al-Si-legure. Također je razvijena tehnika izrade kod koje se porozni metalni umetak visoke čvrstoće umetne u kalup, te se potom pod visokom tlakom u njega dovede talina Al-legure (tlačno lijevanje), koja potpuno ispuni i zalije ovaj umetak. Skrućivanje se događa pod visokim tlakom.

Nove tehnologije izuzetno sporo prodiru u područje zrakoplovnih motora. Uzrok tome je s jedne strane konzervativizam renomiranih proizvođača, koji su takorekuć stekli monopol na tržištu. S druge strane kočnica su i propisani uvjeti visoke sigurnosti koji zahtijevaju opsežna i skupa ispitivanja za dobivanje potrebnih odobrenja za proizvodnju zrakoplovnih motora i dijelova.

Izrada: Klipovi od Al-legura se većinom izrađuju lijevanjem u kokili a klipovi od SL se liju u pijesku. Kod malih serija lijevanje je ručno a kod velikih strojno. Brzo hlađenje kokile dovodi do finozrnate strukture, što je povoljno za povećanje čvrstoće. U kokilu se mogu lako umetnuti regulacijski članovi (prsteni i pločice) za smanjenje rastezanja klipa. Visoko opterećeni Al-klipovi se izrađuju kovanjem u ukovnju, od komada trupca, u nekoliko faza, a potom se termički obrađuju radi uklanjanja napetosti. Kod kovanja se u klip ne mogu umetnuti regulacijski članovi. Mehanička obrada se vrši na posebnim kopirnim ili CNC strojevima. Kod kopirnih se strojeva oblik plašta klipa prenosi od naročito točno izrađenog trodimenzionalnog uzorka na izradak.

OSOVINICA KLIPA izrađuje se od čelika za cementiranje ili za nitriranje. Materijal i dimenzije propisani su standardom (DIN 73 124 – za Dieselove motore, DIN 73 125 – za Ottove). Točnost izrade je h4, a unutar tolerancijskog polja se vrši podjela na najmaje 2 grupe,te se osovinica sparuje s klipom. Kao rezervni dio, uvijek se prodaje isključivo komplet: (osovinica + klip). Površinska hrapavost vanjske plohe je vrlo mala: Rt = 3 µm (za posebne uvjete: 2 µm), a tvrdoća iznosi od 59 do 65 HRC.

Page 15: Avio Klip Karike Osovinica Ver 5

Klip, karike, osovinica 15 Mahalec, I.: ZRAKOPLOVNI KLIPNI MOTORI (2003-01-09)

KARIKE KLIPA izrađuje se od posebnog perlitnog sivog lijeva s kuglastim grafitom, rjeđe od čelika. Karike se mogu i termički obraditi. Tolerancija visine karika je: (-0,010 / -0,012). Čeona zračnost (razmak krajeva karike u cilindru) u hladnom stanju je oko 0,5% od promjera cilindra. Bočna zračnost karike u utoru iznosi reda veličine 0,05 mm a granica istrošenja je oko 0,1 do 0,15 mm (treba točno slijediti upute proizvođača motora).

LITERATURA 1. Grohe, H.: Otto- und Dieselmotoren, 3. Aufl., 1978, Vogel-Verlag, ISBN 3-8023-0052-1 2. Kraftfahrtechnisches Taschenbuch / Bosch, 21. Aufl., VDI-Verlag, 1991, ISBN 3-18-419114-1 3. Maass, H.: Gestaltung und Hauptabmessungen der Verbrennungskraftmaschine, Springer-Verlag Wien

New York, ISBN 3-211-81562-7. 4. Nüral Kolbenhandbuch, Alminiumwerke Nürnberg GmbH, Ausg. 1957 5. KS Technisches Handbuch, Karl Schmidt GmbH, Neckarsulm, Württ., Ausg. 1967 6. Ricardo, H.-R.: Der schnellaufende Verbrennungsmotor. Springer-Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg

1954 7. Shell Lexikon 23, 24, 25, ATZ – MTZ 4, 5, 6/1997