27
SREDNJA PROMETNA ŠKOLA MOSTAR ZADATAK ZAVRŠNOG RADA LIST BROJ: 1 BROJ LISTOVA: 18 MOTORNI KLIPOVI ZANIMANJE: Tehničar cestovnog prometa UČENIK:

motorni klipovi

Embed Size (px)

DESCRIPTION

motorni klipovi prometna škola

Citation preview

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 1

BROJ LISTOVA: 18

MOTORNI KLIPOVI

ZANIMANJE: Tehniar cestovnog prometa

UENIK:

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 2

BROJ LISTOVA: 18

Tablica sadraja1. UVOD42. ULOGA KLIPA53. KLIPNE TEMERATURE64. ZRANOST KOD KLIPOVA75. SILE KOJE DJELUJU NA KLIP106. PRORAUN SILA KOJE DJELUJU NA KLIP117. PRORAUN KLIPNOG SVORNJAKA138. KLIPNE BRZINE169. ZAKLJUAK1910. LITERATURA20

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 3

BROJ LISTOVA: 18

1. UVOD

Namjena ovog mehanizma je da pravocrtno gibanje klipa pretvara u kruno gibanje koljenastog vratila. glavni su dijelovi klipna grupa i klipnjaa i koljenasto vratilo.Klip se giba u cilindru izmeu dvije krajnje toke nazvane mrtvim tokama. U njima klip mijenja smjer i tog trenutka mu je brzina jednaka nuli. Toka blia glavi cilindra je vanjska mrtva toka, a druga je unutranja. Rastojanje izmeu vanjske mrtve toke i unutarnje mrtve toke naziva se hod klipa. Klip potiskuju izgorjeli plinovi i preko klipnjae i koljenastog vratila svladavaju vanjske otpore. Koljenasto vratilo je smjeteno u kuitu motora. Na sebi nosi zamanjak namijenjen za akumuliranje energije u radnom hodu, odavanje te energije u pomonim hodovima motornog mehanizma, kao i za smanjenje neravnomjernosti u radu.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 4

BROJ LISTOVA: 18

2. ULOGA KLIPA

S obzirom na funkciju koju obavlja, klip pripada glavnim dijelovima motora. Izgaranjem gorive smjese razvijaju se u cilindru plinovi koji tlae na klip. U oto-motoru taj tlak iznosi 4 do 6 MP-a, a u dizel motoru 6 do 10 MP-a. Kod motora s kompresorom taj tlak moe iznositi i vie. Osim toga, klip je izvrgnut i temperaturi izgorjelih plinova koja moe dosei i do 2 700 K. Zadatak klipa je da pretvara tlak izgaranja u mehaniki rad i da brtvi radni prostor cilindra. Kod dvotaktnih motora klip otvara i zatvara plinske kanale.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 5

BROJ LISTOVA: 18

3. KLIPNE TEMERATURE

Strujanjem toplih plinova klip se zagrijava i prenosi toplinu na klipne prstene i stjenke cilindra. Ispitivanjem je ustanovljeno da se poveanjem optereenja motora znatno povisuje klipna temperatura. Pri tome se najvie zagrije podruje oko klipnih prstena i elo klipa. Priranom paljenju povisi se temperatura u kompresijskom prostoru, a time i klipna temperatura.Kasnijim paljenjem poveava se potronja goriva, ali se smanjuje snaga motora i temperatura klipa. Klipovi koji su izraeni od materijala manje toplinske vidljivosti, npe. Klipovi od sivog lijeva, zagriju se jae od klipova koji su izraeni od materijala s veom propusnom moi topline, tj. Od lakih metala. S poveanom klipnom zranou povisuje se klipna temperatura i to naroito na podruju klipnih prstenova. Budui da je ulje etiri puta bolji vodi topline nego zrak, to su obilno mazani klipovi i hladniji od klipova koji se slabije podmazuju. Ulje izmeu klipnih prstena i cilindra prekida izravan dodir izmeu njih, pa je odvod topline slabiji. Toplina plinova pri izgaranju dostie ponekad i do 2 700 K, ali se dijelovi klipa ni priblino ne zagriju toliko jer klip pri usisavanju dolazi u dodir s hladnim plinovima. Osim toga, toplina struji od klipnog dna prema klipnim prstenima i preko njih na stjenke cilindra, a samo mali dio topline, oko 10%, prelazi u kuite motora. Iz dijagrama na slici 1. Vidi se raspored temperatura na klipnom platu i klipnom dnu. Temperature na klipnom dnu znatno su vie od temperatura na klipnom platu. U predjelima klipnog plata s klipnim prstenima, temperature su vie nego na preostalom djelu klipnog plata. Zato je klip stoasta oblika. Klip postaje valjak tek kada se zagrije na radnu temperaturu.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 6

BROJ LISTOVA: 18

Slika 1. Dijagram klipnih temepratura

4. ZRANOST KOD KLIPOVA

Zranost je razlika promjene cilindra i klipa. Klipovi su veinom izraeni od legura lakih metala i silicija, a cilindri sivog lijeva koje ima manje toplinsko rastezanje. Zbog razlike u rastezanju razliitih metala potrebno je izmeu njih osigurati zranost da ne bi dolo do (blokiranja) klipa u cilindru. Zbog povrine cilindra nema dovoljno zranosti moe se zaribati. Ta opasnosti vie prijeti klipovima lakih metala, jer je njihov koeficijent toplinskog rastezanja gotovo dvostruko vei stezanja klipova od sivog lijeva. Ako se eli postii neosjetljiv klipni hod, zranost kod klipova od lakih metala treba da bude 0, 05 do 0,5 mm. Zranost nije u svim dijelovima klipa jednaka, jer se svi dijelovi klipa ne zagriju jednako. Iz dijagrama na slici 2. vidi se da je zranost najvea u predjelu klipnih prstenova, a manja na platu klipa. Da bi se mogla odrati zranost, a time i mirniji rad motora, izvedene su klipne konstrukcije s minimalnom zranou.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 7

BROJ LISTOVA: 18

Za klipove do 80 mm promjera zranost ne smije biti vea od 0,025 - 0,035 mm na klipno platu. U predjelu klipnih prstenova ostavlja se vea zranost zbog veih radnih temperatura koje nastaju u tom predjelu. Na strani klipnih oica klipovi su redovno ovalni. Ta ovalnost postie se posebnim izrezima, ovalnim lijevanjem ili bruenjem. Za klipove do 80 mm promjera ovalnost moe biti od 0,1 - 0,2 mm. Da bi se ostvarila minimalna zranost, klipni uloci se kod skupljih izvedbi izrauju od bimetala ili invara koji imaju malo toplinsko rastezanje (slika 3.). Oni su konstruirani tako da je nosa klipnih prstena podbaen jakim rebrima s leajima klipnog svornjaka, a ostali dio odijeljen prorezom od klipnog plata. Veza izmeu plata i ela ine eline ploice od bimetala ili invara koje se prije lijevanja stave u kalup, a zadatak im je da sprijee rastezanje klipa i omogue manju zranost.Klipovi za dvotaktne motore razlikuju se od klipova za etverotaktne motore od klipova dvotaktnih motora u utorima za prstene nalaze se zatici koji osiguravaju stalan poloaj prstena, kako se ne bi dogodilo da prsten na presjeenom mjestu doe u plinski kanal, jer bi se mogao odlomiti i otetiti cilindar.

Slika 2. Dijagram srednjih klipnih zranosti

SREDNJA PROMETNAKOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 8

BROJ LISTOVA: 18

Klipovi za dizel motore vee su duljine jer su i njihova optereenja vea. Boni tlak klipa na cilindar iznosi ovdje 0,6 1 M Pa. Radi dvostruko veeg tlaka na cilindar potreban je kod klipova za dizel motore vei broj klipnih prstena, pa je i njihova duljina vea nego kod klipova za oto-motore. Zbog veeg pritiska klipni prsteni moraju biti iri kako bi se tlak smanjio. Zbog jaeg irenja i suavanja prstena u njihovim kanalima ti se kanali vie troe, pa se kod veih motora ugrauju posebni uloci za kanale izvedeni od otpornijeg materijala. elo klipa za dizel motore vre je nego elo klipa za oto motore, jer mora akumulirati i odvesti veu koliinu topline. Klipno elo moe imati i poseban konstruktivni oblik s udubljenjima za vrtloenje plinova.

Slika 3. Klipovi s bimetalnim ulokom

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 9

BROJ LISTOVA: 18

5. SILE KOJE DJELUJU NA KLIP

Dvije vrste sila neposredno djeluju na klip, a posredno na pogonski mehanizam motora. Sile koje djeluju na klip mogu biti primarne i sekundarne. U primarne sile ubrajamo tlak plinova nastalih izgaranjem gorive smjese, a u sekundarne sile one koje nastaju zbog gibanja motornog mehanizma. Primarne sile pokreu motor, a sekundarne se prenose na okvir u kojem je motor smjeten. Te se sile amortiziraju preko okvira i pera. Sile koje djeluju na klip razliite su na svakom kutu koljenastog vratila, a najlake se utvrdi indikatorskim dijagramom.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 10

BROJ LISTOVA: 18

6. PRORAUN SILA KOJE DJELUJU NA KLIP

Sila F koja djeluje na elo klipa pri izgaranju gorive smjese u kompresijskom prostoru cilindra motora jednaka je produktu povrine klipnog ela i tlaka na klip. Prema tome, maksimalni pritisak na klipno elo biti e:

A = (cm) - povrina klipa,D (cm) - promjer ela klipa,p (N/cm) - maksimalni tlak izgaranja.

Na slici 4. prikazane su sile koje djeluju na klip i motorni mehanizam. normalna sila N koja djeluju na klip najee je N = 0,1 F. Ako pretpostavimo da je ta sila ravnomjerno rasporeena po klipnom platu, onda je:

N = 0,1 F = 0,1 p kd (N)

D p (cm) - projekcija povrine plata,D (cm) - vanjski promjer klipa,p (cm) - duljina plata klipa,kd (N/cm) - doputeni tlak na plat klipa. Tlak ne smije biti vei od kd = 20 - 25 N/cm.

Prema tome, duljina je plata (klipa):

(cm)

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 11

BROJ LISTOVA: 18

Debljina klipnog dna dobije se tako da se klipno dno uzme kao kontinuirano optereen nosa na dva oslonca. Tada e po statikom raunu biti:

(cm)

(cm) - debljina klipnog dna - unutranji promjer klipap (N/cm) - maksimalni tlak izgaranja, (N/cm) - doputeno naprezanje na savijanje

Slika 4. Sile koje djeluju na klip i grafiki prikaz klipnog hoda

Doputeno naprezanje na savijanje specijalnog sivog lijeva za izradu klipova iznosi = 5000 N/cm, a legura od lakih metala = 1500 - 3000 N/cm.S obzirom na toplinsko optereenje i mogunost odvoenja topline preko klipnog ela, statiki proraun nije dovoljan, pa se elo klipa pojaava potpornim rebrima.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 12

BROJ LISTOVA: 18

7. PRORAUN KLIPNOG SVORNJAKA

Svornjak klipa napregnut je na savijanje, a preko njega prenosi se maksimalan tlak izgaranja p na klipnjau. Za klipne svornjake, a osobito za klipove od lakih metala, vano je da se izrauna optereenje na doputeni povrinski tlak, zbog mogunosti deformacija klipnih oica u kojima je svornjak smjeten. Na slici 5. prikazan je klipni svornjak i sile koje na njega djeluju.

Slika 5. Sile koje djeluju na klipni svornjak

Na klipnim oicama klipova od lakih metala ee su uoene razne pukotine. Uzrok tih pukotina je u tome to je klipni svornjak, a time i smanjena sila mase, klipni svornjaci bili su provrtni koliko god je to, s obzirom na savijanje, bilo mogue. Pri tome nisu uzete u obzir poprene sile koje su svornjak deformirale tako da je postao ovalan. To je ustanovljeno pokusima pomou hidraulinog tlaka, kojima su otkrivene te poprene sile. Nakon tih ispitivanja izrauje se manji provrt klipnog svornjaka, kako bi se pojaali zidovi. Da se u tome ne bi pretjerivalo, u praksi se uzima jednadba koja omoguuju proraun klipnog svornjaka za promjere klipa od 150 mm. Prema tome, dimenzije klipnog svornjaka raunaju se prema jednadbi:

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 13

BROJ LISTOVA: 18

W (cm) - najvea doputena ovalnost klipnog svornjaka koja smije biti vea od doputene zranosti izmeu svornjaka i klipnih oica (w = 0,025 cm)F (N) - maksimalna sila izgaranja,dv (cm) - vanjski promjer svornjaka,l (cm) - duina svornjakah = dv - du (cm) - debljina stijenke svornjaka,F (N/cm) - modul elastinosti

Vanjski promjer klipnog svornjaka rauna se prema doputenom povrinskom tlaku za odreeni materijal klipa.

Primjer:Vanjski je promjer klipa D = 100 mm, a njegov unutranji promjer D1 = 74 mm, hod klipa s = 140 mm, razmak klipnih oica l1 = 40 mm, doputeno naprezanje na savijanje aluminijske legure za izradu klipa sd = 1 600 N/cm, doputeni tlak na plat pkd = 25 N/cm2, duljina klipnog svornjaka L = 80 mm, doputeno naprezanje na savijanje elika za poboljanje za izradu svornjaka sd = 12 000 N/cm, tlak izgaranja p = 400 N/cm, doputeni tlak izmeu klipa i svornjaka psd = 2 500 N/cm. Trai se duljina plata klipa (Lp), debljina klipnog dna (), promjer svornjaka (d) i stvarni tlak izmeu klipa i svornjaka (ps).

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 14

BROJ LISTOVA: 18

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 15

BROJ LISTOVA: 18

8. KLIPNE BRZINE

Polazei od jedne mrtve toke prema drugoj mrtvoj toki, klip se najprije giba ubrzano. Nakon postignute maksimalne brzine Vmax giba se usporeno, a u mrtvoj toki njegova je brzina v = 0. Za svaki kut koljenastog vratila klip prijee put s, a na tom putu ima brzinu vx to ovisi o broju okreta motora i masi kinematskog mehanizma. Zato se klipna brzina vx izraunava na osnovi poznate kutne brzine i omege izraene u radijanima. Opseg i namjena ne doputa analitiko odreivanje klipne brzine. Da se ipak dobije predodba o klipnoj brzini dovoljno je poznavati srednju klipnu brzinu vm. Srednja klipna brzina je zamiljena brzina pri kojoj bi klip, kada se jednoliko giba izmeu mrtvih toaka, utroio za jedan okret koljenastog vratila isto vrijeme kao i kod stvarnog usporenog, odnosno ubrzanog gibanja.

Slika 6. Klipna brzina i ubrzanje u odnosu prema poloaju koljenastog vratila

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 16

BROJ LISTOVA: 18

U jednom taktu (pola okreta) klip prijee put s, a u drugom okretu 2s.Ako je broj okreta vratila u jednoj minuti n, onda je ukupan put u jednoj minuti 2 sn.Srednja brzina klipa bit e u tom sluaju:

Primjer:Kolika je srednja brzina klipa motora koji ima n = 4 500 okr/min i hod klipa s = 65 mm?

n = 4 500 okr/mins = 65 mmvm = ? (m/s) = 9,75 m/s

vm = 9,75 m/s

Klipne brzine izraunane su pomou matematikih jednadbi i na osnovi jednadbi nacrtan je dijagram klipnih brzina u odnosu prema kutu koljenastog vratila. Geometrijskim zbrajanjem brzina v1 i v2 dobije se za svaki kut koljenastog vratila klipna brzina v.Iz dijagrama na slici 6. vidi se promjena klipne brzine za jedan okret koljenastog vratila. klipna brzina najvea je prije polovine klipnog hoda, tj. prije prijeenih 90 koljenastog vratila.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 17

BROJ LISTOVA: 18

Srednje klipne dimenzije za oto i dizel-motore

OZNAKANAZIVOTO-MOTORI DO 100 MM PROMJERADIZEL-MOTORI DO 200 MM PROMJERA

L (mm)e (mm) (mm)g (mm)

c (mm)a (mm)

s (mm)

z (mm)G (g)duljina klipakompresijska visinadebljina klipnog dnarazmak oica svornjakapromjer svornjakarazmak od klipnog dna do najgornjeg prstenavisina kanala za prstenebroj prstenamasa klipaD + 15,50,6 x D0,7 x D0,4 x D

0,28 x D0,078 x D + 1

0,035 do 0,065 x D

2 do 30,8 x D3 x 10-31,52 x D - 160,82 x D0,1 -0,25 x D0,45 x D

0,4 x D0,23 x D - 6,3

0,04 do 0,07 x D

3 do 5140 x 1,3 x D3 x 10-3

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 18

BROJ LISTOVA: 19

9. ZAKLJUAK

Klip spada u glavni motorni mehanizam. Obavlja veoma vanu ulogu i odgovornu funkciju koja potjee iz procesa rada motora. Klip 1 treba odgovarati sljedeim zahtjevima: Da prenosi sile nastale zbog tlaka izgorjelih plinova i inercije preko osovnice 6 na klipnjau 7; Da na cilindarsku kouljicu prenosi bone sile pri kosim poloajima klipnjae; Da primljenu toplinu od izgaranja to bolje odvodi na kouljicu i tvar za hlaenje; Da kod dvotaktnih motora razvodi razne tvari i pospjeuje ispiranje radnog prostora svjeom tvari; Da kod dizel-motora obimom ela klipa poboljava ostvarivanje radne smjese.

SREDNJA PROMETNA KOLA MOSTARZADATAK ZAVRNOGRADALIST BROJ: 19

BROJ LISTOVA: 19

10. LITERATURA

NAZIV KNJIGEAUTOR

MOTORI I MOTORNA VOZILAANTUN EVRA

OCJENA ZAVRNOG RADA

KOMISIJA: PREDSJEDNIK: ISPITIVA: LAN:

DATUM: UENIK: