GLAVNI DIJELOVI MOTORA

CESTOVNA PRIJEVOZNA SREDSTVACESTOVNA PRIJEVOZNA SREDSTVA

Doc. dr. sc. Goran Zovak

Fakultet prometnih znanosti, Zagreb

Glavni dijelovi motoraGlavni dijelovi motora

Kučište motora Cilindri Glava motora Ventili Klipovi s klipnim prstenovima i osovinicom klipa Klipnjača Koljenasto vratilo Ležajevi

Kućište motoraKućište motora Objedinjuje sve pokretne dijelove klipnog mehanizma u jednu cjelinu

Izrađuje se od raznih aluminijskih legura i sivog ljeva

Sastavljeno je iz gornjeggornjeg i donjeg dijeladonjeg dijela

Gornji dio kućištaGornji dio kućišta - Uležišćuje koljenasto vratilo (u praksi se često označava i kao kućište koljenastog vratila);

- U njemu je ponekad uležištena i bregasta osovina razvodnog mehanizma;

- Na njega se nadovezuju cilindri motora koji mogu biti izvedeni i učvršćeni pojedinačno za kućište motor (slučaj kod zrakom hlađenih motora);

Kod vodom hlađenih motora, cilindri motora izvedeni su u obliku bloka cilindara, koji sadrži više cilindara zajedno, a gornji dio kućišta motora i blok cilindara izvedeni su iz jednog dijela koji onda označavamo kao blok motora.

Donji dio kućišta motoraDonji dio kućišta motora

- Izveden je u obliku korita;

- Označava se i kao korito motora (karter);

- Služi najčešće kao spremnik ulja za podmazivanje motora

Cilindri Cilindri Osim za odvijanje toplinskog procesa izgaranja gorive smjesa, služi ujedno i za

vođenje klipa pomoću kojeg se, pretvaranjem toplinske energije, dobiva koristan mehanički rad

Nadovezuje se na gornji dio kućišta motora, a njegova uzdužna os mora biti potpuno okomita na uzdužnu os koljenastog vratila. Kod motora izvedenih kao višecilindrični, uzdužne osi svih cilindara moraju biti međusobno potpuno paralelne i potpuno okomite na uzdužnu os koljenastog vratila, kao i omjeri svih cilindara koji moraju biti potpuno međusobno jednaki

Stjenke cilindra moraju biti tako dimenzionirane da cilindar bez deformacija odnosno loma može izdržati visoke tlakove i sile koje djeluju na stjenke cilindra. Unutrašnja ploha cilindra, po kojoj kliže klip, mora imati dobra klizna svojstva i veliku glatkoću

Izrađuju se od sivog ljeva, a zbog boljeg odvođenja topline mogu se izraditi i od aluminijskih legura

Cilindri od aluminijskih legura - klizno polje unutar cilindra potrebno je posebnim postupcima dotjerati kako bi se poboljšala klizna svojstva i povećala otpornost na habanje

Postoje tri postupka kojima se to postiže:

- Porozno kromiranje - galvanskim putem nanaša se na unutarnju površinu aluminijskih cilindara tanki sloj kroma, koji je porozan tj. sadrži veliki broj mikro pora u kojima se skuplja ulje za podmazivanje

- Ferral postupak – sličan postupku kromiranja, naštrcavanjem se nanosi tanki sloj specijalnog čelika na unutarnje površine cilindra. Umetak od sivog lijeva služi kao osnovni dio cilindra na koji se s vanjske strane nalijevaju rebra od aluminijskih legura radi boljeg hlađenja

- Alfin postupak – poseban tehnološki postupak gdje se unutarnje površine izvode od sivog lijeva, a vanjske od aluminijskih legura

- postiže se intermetalana veza između navedenih materijala čime su onda dobivena vrlo dobra svojstva u provođenju topline

Tokom rada motora, dolazi do trošenja kliznih površina cilindra, pogotovo u poziciji gornje mrtve točke. Tada cilindar gubi svoj prvobitni oblik te ga je brušenjem i bušenjem potrebno ponovno dovesti u cilindrični oblik. Suvremeni motori izdrže 3-5 naknadnih brušenja

Cilindri se u praksi izvode u obliku tzv. mokrih i suhih košuljica

Oba oblika košuljica izrađuju se od kvalitetnog sivog lijeva tzv. Centrifugalnog lijeva

Mokra košuljica – koriste se kod novijih motora, kod kojih je blok motora izveden iz aluminijske legure ili slabije kvalitete sivog lijeva. Nalaze se u direktnom kontaktu s rashladnom tekućinom. Prednost im je što je u slučaju kvara dovoljno samo promijeniti defektnu košuljicu

Suha košuljica – koristi se kod starijih motora, nisu u direktnom kontaktu sa rashladnom tekućinom. Utiskuju se u blok motora pod silom od 50 kN te se nakon utiskivanja moraju naknadno obraditi

Glava motoraGlava motora Termički najopterećeniji dio motora

Služi za zatvaranje cilindra sa gornje strane i formiranje željenog oblika prostora izgaranja

Zbog složenosti konstrukcije, izrađuju se postupkom lijevanja, a kao materijal služi sivi lijev ili razne aluminijske legure

Spoj glave s blokom motora, mora biti dobro zabrtvljen što se postiže upotrebom odgovarajućih brtvi, odgovarajućim stezanjem vijaka i relativno velikom kratkoćom dosjeda površine glave i bloka motora

Zbog visokih kriterija koje moraju zadovoljiti, najčešće se koriste azbestno-metalne brtve ili tanki limovi od bakra i aluminija

Stezni vijci moraju biti stegnuti s odgovarajućim prednaponom kako kako bi osigurali potpunu nepropusnost spoja glave i bloka motora. Veličinu sile stezanja određuje proizvođač

Da bi se spriječila deformacija glave, prilikom stezanja ili otpuštanja, potrebno je vijke stezati po točno određenom rasporedu koje određuje proizvođač

VentiliVentili

Služe za promjenu radnog medija unutar cilindra motora

Kod suvremenih vozila koriste se konični ventili s kutom nagiba od uglavnom 45° - omogućavaju dobro prostrujavanje radnog medija, sami se centriraju i dobro brtve. Da bi se to izvelo potrebna je i dobra izvedba sjedišta ventila u glavi motora, koje se izvodi s tri konična nagiba

Ventili su termički i mehanički najopterećeniji dio motora, u toku rada motora, otvore se 1100-3700 puta u jednoj minuti

Izrađuju se kovanjem od visokokvalitetnog čeličnog materijala koji je kod ispušnih ventila legiran kromom i niklom zbog visokih temperatura. Kod usisnih ventila, zbog nižih temperatura, legiran je kromom i silicijem

U glavi motora, za vođenje ventila služe posebno izvedene vođice (vodilice) koje se izrađuju od centrifugalnog sivog lijeva ili od specijalne bronce.

Motor oko 75-90% od ukupne potrošnje ulja troši na usisavanje ulja kroz vođice usisnih ventila, zbog toga se ventili često brtve s gornje strane vođice pomoću manžetnih ili prstenastih gumenih brtvi.

VentiliVentili

1,2 - 2,5 mm

VOĐICA VENTILA

GLAVA MOTORA

DRŠKA VENTILA

TANJUR VENTILA

VENTIL BRTVI U JEDNOJ TOČCI

15°(10°)

45°(3

0°)

75°(6

5°)

Klipovi motoraKlipovi motora Jedan od glavnih dijelova klipnog mehanizma, pomoću kojeg se postiže potrebna promjena volumena cilindra u cilju provođenja kružnog procesa. Služe za dobivanje korisnog mehaničkog rada Izrađuje se lijevanjem i prešanjem od raznih aluminijskih legura Svaki klip sastoji se iz vodećeg i brtvenog dijela:

- Vodeći dio služi za preuzimanje normalnih sila na klipu.

- Brtveni dio služi za smještaj klipnih prstenova

Klipovi benzinskih motora sadrže 2-5 prstena, a dizelski motori 4-6 prstena Klip, pod djelovanjem visoke temperature, ima za oko dva puta veće toplinske dilatacije od cilindra.

Tu razlika potrebno je eliminirati, što je izvedeno na tri načina izvedbe klipa:

- Koničnom izvedbom klipa- Elastičnom izvedbom klipa - Autotermnom izvedbom klipa

Konični klip - Često se izvodi ovalno tj. u obliku elipse kod koje je manja os paralelna s uzdužnom osi osovinice klipa. Na taj način kompenziraju se toplinske dilatacije materijala klipa tako da klip, u trenutku kad postigne svoju normalnu pogonsku temperaturu, poprima potpuno kružan oblik koncentričan promjeru cilindra s jednolikom zračnošću po čitavoj dužini plašta klipa

- Često se koristi kod dvotaktnih motora i kod dizel motora.

- Pretežno su izrađeni od legure aluminija i silicija koja ima malu vrijednost toplinske dilatacije

d1

d2

d100÷200°C

200÷500°CZRAČNOST d

100

8,05,0

ZRAČNOST d100

1,0

KONIČNI KLIP

Elastični klip - koristi se u cilju smanjenja lupanja motora prilikom rada nedovoljno zagrijanog motora.

-Imaju na vodećem dijelu plašta izveden prorez u obliku slova "T" ili "U", čime je povećana elastičnost plašta klipa. Plašt klipa je poprečno presječen što naravno onda smanjuje efekt provođenja topline s termički opterećene zone klipa na plašt klipa

- Kod ugradnje u motor ovakvih klipova potrebno je paziti da se prorez nalazi na neopterećenoj strani klipa

- Dobro se prilagođavaju svakom obliku cilindra

Autotermni klipovi - danas se uglavnom upotrebljavaju

- To su klipovi kod kojih je u poziciji okaca uliven u materijal klipa uložak od

čeličnog lima. Čelični ulošci, ne rastežu se pod djelovanjem temperature tako jako kao.

aluminijska legura od koje je izrađen klip, Zbog toga prilikom zagrijavanja klipa dolazi

do tzv. bimetalnog efekta tj. povećanog zakrivljenja plašta klipa u smjeru uzdužne osi

osovinice klipa čime se onda kompenzira termičko istezanje klipa u smjeru poprečnom

na uzdužnu os osovinice klipa, dakle u nosećoj ravnini klipa tako da takvi klipovi mogu

onda biti ugrađeni u cilindar

Klipni prstenoviKlipni prstenovi Služe za - brtvljenje klipa u cilindru motora,

- sprječavanje prolaza goriva odnosno gorive smjese kao i plinova izgaranja iz prostora izgaranja u prostor korita motora

- sprječavanje prolaza zraka i ulja iz prostora korita motora u kompresioni prostor cilindra,

- skidanje viška ulja sa stjenke cilindra

- odvođenje topline s klipa na stjenke cilindra, a preko njih na rashladno sredstvo motora.

Prema namjeni dijele se na kompresione i uljne prstenove:

- Kompresioni prstenovi služe za brtvljenje a uljni za skidanje ulja iz prostora motora u kompresioni prostor cilindra

- Suvremeni motori, obično imaju dva kompresiona i 1-2 uljna prstena.

- Da bi prstenovi uvijek bili pokretni unutar utora klipa potrebno je postići određenu aksijalnu i radijalnu zračnost.

-- Aksijalna zračnost kod prvog klipnog prstena se kreće od 0,05÷0,10 mm a kod ostalih 0,03÷0,06 mm.

-- Radijalna zračnost kod kompresionih prstenova iznosi 1÷1,4 mm, a kod uljnih 1,4÷1,8 mm.

- Kod premale zračnosti postoji opasnost od zaribavanja prstena, a kod prevelike zračnosti povećava se potrošnja ulja zbog tzv. pumpnog efekta.

Klipni prstenoviKlipni prstenovi

Pumpni efektPumpni efekt

Osovinica klipaOsovinica klipa Služi za spajanje klipa s malom šakom (pesnicom) klipnjače

Zbog visokih opterećenja i loših uvjeta podmazivanja se izrađuje se od čeličnog materijala za cementiranje

Pod djelovanjem opterećenja, osovinica klipa će se u toku rada motora deformirati, i to ne samo u smislu savijanja već će doći i do pojave ovalnih deformacija. Te deformacije moraju biti unutar dopuštenih vrijednosti jer će u protivnom uzrokovati lom klipa

Kod suvremenih motora koristi se tzv. slobodno uležištenje osovine klipa kod kojih je potrebno osovinicu klipa osigurati protiv aksijalnog pomaka u toku rada motora, posebnim osiguračima koji se umeću u posebne utore na ulaznim stranama okaca klipa

Najčešće se koriste tzv. Seeger-ovi osigurači ili različiti žičani osigurači

Kada ne bi bilo osigurača, osovinica klipa bi se u svom radu aksijalno pomaknula i došla u direktan kontakt s stijenkom cilindra što bi izazvalo velika mehanička opterećenja.

Osovinica klipaOsovinica klipa

KlipnjačaKlipnjača

Služi za pretvorbu pravocrtnog kretanja klipa u rotaciono gibanje koljenastog vratila koje nam je potrebno za pogon vozila

Izrađuje se uglavnom kovanjem od čelika a ponekad i prešanjem iz različitih aluminijskih legura

Sastoji se od male i velike šake (pesnice) međusobno povezane tijelom klipnjače:

- Mala šaka (pesnica) klipnjače, koja je pomoću osovinice klipa povezana s klipom, kreće se tokom rada motora translatorno,

- Velika šaka (pesnica) klipnjače, pomoću koje je klipnjača povezana sa rukavcem koljenastog vratila, kreće se tokom rada motora rotaciono.

Dijelovi klipnjače bliži maloj pesnici bit će opterećeni inercionom silom a dijelovi klipnjače bliži velikoj pesnici centrifugalnom silom.

KlipnjačaKlipnjača

Koljenasto vratiloKoljenasto vratilo Služi za preuzimanje sile sa klipnjača pojedinih cilindara motora te se na taj način stvoreni zakretni moment motora prenosi na transmisiju vozila

Izvedba koljenastog vratila ovisi o vrsti motora, broju cilindara i izvedbi uležištenja

Izrađuje se kovanjem od čeličnog materijala za poboljšavanje ili nitriranje, a ponekad lijevanjem iz specijalnog sivog lijeva

Unutar koljenastog vratila moraju se nalaziti provrti koji služe za odvođenje ulja i za podmazivanje ležajeva

Sastoji se od glavnih i letećih rukavaca međusobno povezanih ramenicama: - Pomoću glavnih rukavaca, koljenasto vratilo se uležištuje u kučište motora a - Pomoću letećih rukavaca povezuje se sa velikim šakama (pesnicama)

klipnjača pojedinih cilindara

Tokom rada motora dolazi do trošenja i deformacija rukavaca, koji tada mijenjaju svoj oblik za veličinu od 0,01 mm pa ih je tada naknadnim brušenjem potrebno dovesti ponovno u kružni oblik

Koljenasta vratila izdrže obično 2-4 naknadna brušenja.

Koljenasto vratiloKoljenasto vratilo

Ležajevi motoraLežajevi motora Za uležištenje pojedinih pokretnih dijelova motora mogu se koristiti kotrljajući i klizni ležajevi:

- Kotrljajući ležajevi - imaju mali otpor kotrljanja, zahtjevi za podmazivanje su im mali pa se zbog toga prvenstveno koriste kod dvotaktnih motora kod kojih su uvjeti podmazivanja loši

-- U toku rada manje se zagrijavaju i vijek trajanja im je dulji

-- Glavna mana kotrljajućih ležajeva je što su osjetljivi na udarna opterećenja i zahtijevaju i složeniju konstrukciju elemenata koje uležištuju

- Klizni ležajevi – jeftini su, lagano se montiraju, imaju dobra svojstva klizanja i tihi su u radu. Pretežno se koriste kod četverotaktnih motora.

-- Svaki klizni ležaj se sastoji od šalice i ležajnog materijala:

--- Šalica - osigurava potrebnu čvrstoću i otpornost, a ležajni materijal poboljšava klizna svojstva i daje potrebnu sigurnost u radu

--- Ležajna šalica - izrađuje se od čelika, sivog lijeva, raznih bronci ili aluminijskih legura

Ležajni materijal izrađuje se ili od bijele kovine ili od olovne bronce ili od raznih aluminijskih legura.

Kod kliznih ležajeva glavni je problem točnosti vođenja rukavca. U svakom kliznom ležaju, zbog stvaranja nosivog uljnog filma mora postojati određena zračnost između uležištenog rukavca i ležaja

Preciznost vođenja rukavca unutar ležaja ovisi od njegove geometrijske izvedbe

Razlikujemo tri karakteristične izvedbe:

1.Kružni ležaj - izvedba je jednostavna i pogodna za kružnu promjenu smjera djelovanja sile, jer je oblik nosivog uljnog filma, bez obzira na smjer djelovanja sile, uvijek isti

- Nedostatak - posjeduju relativno veliku zračnost tako da je vođenje rukavca, a to znači i čitavog vratila, dosta netočno što naravno ide na uštrb mirnoće rada motora

2.Centrično-ovalni ležaj - relativna zračnost između ležaja i rukavca je manja a zbog ovalnog oblika ležaja stvaraju se dva uljna klina koji onda znatno bolje vode rukav koljenastog vratila

- Kod dvodijelnih ležajeva, koji se danas pretežno upotrebljavaju, nije teško postići ovakvu ovalnu izvedbu ležaja. Potrebno je međutim paziti da se razdjelna ravnina ležaja nalazi u neopterećenoj zoni ležaja.

2.) CENTRIČNO-OVALNI LEŽAJ

R

R

R1 s

GORNJA POLUTKA LEŽAJA

DONJA POLUTKA LEŽAJA

310)5,15,0( D

S

3. Ekscentrično-ovalni ležaj – osigurava najbolje vođenje koljenastog vratila

- Ovakva izvedba ležaja ne samo da osigurava najmanju ugradbenu zračnost između rukavca i ležaja već praktički u potpunosti onemogućava nastanak oscilacija koje kod cilindričnih ležajeva mogu izazvati ozbiljna oštećenja ležaja. Naravno da i kod ovih ležajeva treba paziti da se razdjelna ravnina nalazi u neopterećenoj zoni ležaja.