Układ korbowy silnika tłokowego

Układ korbowy stanowi podstawowy zespół każdego silnika tłokowego. Głównymi elementami układu korbowego są: wał korbowy, korbowody i tłoki. Wszystkie elementy układu korbowego umieszcza się w kadłubie silnika zwanego karterem. Elementy układu korbowego podlegają dużym obciążeniom mechanicznym oraz obciążeniom termicznym powodującym odkształcenia i naprężenia wywołane rozszerzalnością cieplna. Wewnętrzne elementy silników tłokowych, takie jak tłoki, korbowody, wały korbowe czy elementy rozrządu, są chłodzone olejem doprowadzanym w celu zapewnienia im odpowiednich warunków smarowania oraz odprowadzania nadmiaru ciepła (procentowy udział oleju w odprowadzaniu ciepła oscyluje w granicach 8%, powietrze 12%). Elementy najsilniej nagrzewane podczas pracy silnika, takie jak cylindry i głowice, są chłodzone strugami powietrza atmosferycznego opływającego ich odpowiednio użebrowane powierzchnie.

Cylindry

Zależność obciążeń działających na cylindry wynika przede wszystkim z cykliczności zmian ciśnienia w roboczych przestrzeniach cylindrów, przemiennego zginania oraz nierównomiernego rozkładu temperatur wzdłuż cylindra i na jego obwodzie. Tłok przemieszczający się posuwisto-zwrotnie wewnątrz cylindra stanowi ruchoma ściankę przestrzeni roboczej cylindra o zmiennej objętości. Ukształtowanie komory spalania w głowicy cylindra wynika z koncepcji i wymagań konstrukcji silnika oraz zależy od czynników technologicznych. Głowice cylindrów maja przeważnie półkuliste lub daszkowe ściany zamykające komorę spalania. Ze względu na charakter obciążeń indywidualnych cylindrów, chłodzonych bezpośrednio powietrzem, ogólnie wyróżnia się:- cylindry nieodciążane (obciążenia przejmowane są przez tuleje cylindrowe),

- cylindry odciążane (obciążenia głównie przejmowane są przez śruby ściągające głowice cylindrów z kadłubem silnika. Ze względu na trwałość i szczelność połączenia, na tuleje cylindrowa nakręca się głowice odpowiednio wcześniej nagrzana blisko o 100 stopni Kelvina wyżej niż maksymalna temperatura pracy silnika. Dzięki różnicom rozszerzalności cieplnej materiału głowic i tulei, gwarantuje to szczelność połączenia zapewniana przez duże naciski miedzy współpracującymi powierzchniami obu części. Opisany sposób montażu powoduje, że w temperaturze otoczenia średnica tulei cylindra jest mniejsza o 0,15 - 0,25 mm niż średnicą tulei w strefie kołnierza mocującego cylinder do kadłuba silnika. Średnice cylindra na całej jego długości staja się jednakowe dopiero podczas pracy silnika, gdy osiąga on stan równowagi cieplnej. Poszczególne strefy ścianek tulei cylindrowej i głowicy maja różna powierzchnie czynna użebrowania, omywanego przez powietrze chłodzące, dobrane odpowiednio od miejscowych warunków koniecznej wymiany ciepła. Dlatego z reguły tuleje cylindrów od strony głowic oraz głowice w sąsiedztwie zaworów wylotowych maja użebrowanie o największych powierzchniach czynnych. Prowadnice zaworów osadzane są wciskowo, a wykonane są z brązu ze względu na duża odporność tego materiału na ścieranie w podwyższonych temperaturach i niekorzystnych warunkach olejenia. Materiały stosowane do budowy gniazda zaworów rozrządu wykonane są ze stopów żelaza. Prowadnice zaworowe i połączenia przegubowe dźwigni zaworowych z trzonkami zaworów, popychaczami oraz podporami w głowicy są smarowane olejem silnikowym doprowadzanym ciągle lub cyklicznie Obciążenia cylindrów Cylindry podlegają działaniu wysokich ciśnień występujących w okresach spalania, zwłaszcza podczas pracy silnika z maksymalna mocą. Ciśnienia panujące w roboczych przestrzeniach cylindrów wywołują naprężenia rozciągające w śrubach łączących cylindry z kadłubem silnika.

Tłoki

Zadaniem tłoka, stanowiącego funkcjonalnie ruchoma ścianę przestrzeni roboczej cylindra, jest przekazywanie sił gazowych na korbowód i wał korbowy silnika. Na przemieszczany posuwisto-zwrotnie tłok działają zmienne siły masowe o dużych wartościach proporcjonalne do przyspieszenia tłoka. Głównymi elementami funkcjonalnymi tłoka, decydującymi o szczegółach jego konstrukcji, jest denko oraz płaszcz, którym tłok współpracuje ślizgowo z gładzią cylindra, a ponadto piasty sworznia tłokowego. Rowki pierścieni uszczelniających i zgarniających są przeważnie wykonane powyżej osi sworzni tłokowych. Dość często tłok ma ponadto rowek na dodatkowy pierścień zgarniający, wykonany poniżej osi sworznia tłokowego (do sworznia mocuje sie korbowód). Denko tłoka jest odpowiednio użebrowane od wewnątrz (od strony sworznia tłokowego). Użebrowanie takie ułatwia odprowadzenie ciepła i zwiększa sztywność i wytrzymałość tłoka. Pierścienie tłokowe, umieszczone w odpowiednich rowkach obwodowych tłoka, spełniają różne zadania, i dlatego różnią się istotnie przekrojami poprzecznymi. W lotniczych silnikach powszechnie stosowane są żeliwne pierścienie tłokowe. Duża odporność na ścieranie uzyskuje się przez utwardzenie powierzchni – najczęściej chromowanie niektórych ścianek. Pierścienie zgarniające różnią się od pierścieni uszczelniających szczegółami wykonania, zapewniającymi możliwie optymalne sparowanie współpracujących powierzchni tłoka. Opracowując konstrukcje pierścienia zgarniającego dąży się do stwarzania warunków, które podczas ruchu tłoka w kierunku zwrotu zewnętrznego utrudniają przepompowywanie oleju w stronę przestrzeni roboczej cylindra, a podczas ruchu tłoka w kierunku zwrotu wewnętrznego ułatwiają usuwanie nadmiaru oleju z gładzi cylindra.

Jednolity pierścień zgarniający ma odpowiednie otwory lub nacięcia promieniowe, poprzez które olej zbierany z gładzi silnika przenika do rowka w tłoku, i następnie kanałami w jego ściance spływa do skrzyni korbowej (karteru). Stosowane są również członowe pierścienie zgarniające, będące zespołami

LOTNICTWO.org

http://www.flyboys.pl Kreator PDF Utworzono 14 May, 2008, 19:55

Układ Korbowy ver II

Układ korbowy umożliwia zamianę ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy (np. w silniku spalinowym) i na odwrót (np. w sprężarce tłokowej).

W skład układu korbowego wchodzą następujące elementy:

• tłok (kompletny, wraz z pierścieniami: uszczelniającymi i zgarniającymi),

• sworzeń tłokowy (umożliwia ruch korbowodu względem tłoka, w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału korbowego),

• korbowód, (osadzony z jednej strony na sworzniu tłokowym, z drugiej na wale korbowym),

• wał korbowy.

Charakterystycznymi wymiarami mechanizmu korbowego są:

• r - promień korby (odległość między osią wału korbowego i osią czopa korbowego),

• l - długość korbowodu,

• α - kąt obrotu korby mierzony od jej położenia w GMP.

Tłok to w budowie maszyn element maszyny, który przyjmuje nacisk lub wywiera go na gaz, ciecz lub inną substancję, przekazując do niej lub odbierając od niej energię.

Tłok powinien spełniać wiele zadań:

• uszczelniać cylinder (za pomocą pierścieni).

• 
  przekazywać siłę nacisku gazów na dalsze części mechanizmu korbowego - do wału korbowego

• prowadzić górną część korbowodu

• szybko odprowadzać ciepło

• mieć małą rozszerzalność termiczną.

Większość tłoków silników spalinowych wykonuje się ze specjalnych stopów aluminium z krzemem zwanych silusil oraz silumin. W procesie produkcji przeprowadza się selekcję tłoków.

Budowa tłoka:

• denko

• piasta

• część pierścieniowa

• część nośna

Połączenie sworzniowe - połączenie rozłączne ruchowe, w którym elementem pośredniczącym jest walcowy sworzeń.

Połączenie sworzniowe

Połączenie sworzniowe tworzą: sworzeń (1), ucho (2) i widełki (3). Sworzeń często zabezpiecza się przed wypadnięciem podkładkami z zawleczkami.

Połączenie sworzniowe zwykle wykorzystywane jest do łączenia przegubów. Sworzeń może być umieszczony na wcisk w jednym elemencie przegubu, podczas gdy pasowanie z drugim elementem jest luźne. Pozwala to na obrót jednego z elementów względem osi sworznia.

Przykładem połączenia sworzniowego jest połączenie tłoka silnika spalinowego z korbowodem.

Obliczenia wytrzymałościowe połączenia sworzniowego polegają na sprawdzeniu wytrzymałości sworznia na ścinanie k_t, a elementów przegubu zwykle na rozciąganie k_r lub inne w zależności od rodzaju ich obciążenia.

Korbowód jest częścią mechanizmu korbowego. Służy (wraz z wałem korbowym) do zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka na ruch obrotowy wału korbowego albo obrotowego ruchu wału na ruch posuwisty tłoka lub innego elementu. Części korbowodu to stopa (najczęściej dzielona, aby ułatwić montaż), trzon i główka. Trzon ma najczęściej przekrój dwuteowy. Stopa korbowodu łączy się z wałem korbowym, a główka z tłokiem. Korbowody w silnikach spalinowych najczęściej wykonuje się ze stali węglowej o zawartości węgla 0,35 - 0,45%.

Korbowody występują w wielu różnych maszynach, takich jak:

• silnik spalinowy tłokowy,

• silnik parowy tłokowy,

• sprężarka tłokowa,

• pompa tłokowa,

• prasa mimośrodowa,

• maszyna do szycia.

W silnikach spalinowych tłokowych w czasie pracy korbowód jest obciążony siłami ciśnienia gazów działających na tłok oraz siłami bezwładności masy tłoka i korbowodu. Siły te są zmienne i mają w pewnych okresach charakter uderzeniowy. Powodują one ściskanie, rozciąganie i zginanie korbowodów. Korbowody wykonuje się ze stali do ulepszania cieplnego, zwykle poprzez kucie matrycowe. Odkuwki obrabiane są następnie mechanicznie (obróbka skrawaniem) i cieplnie.

Kamil Ostasiewicz kl. III D „ Budowa Pojazdów Samochodowych”

Skorowidz:

Wikipedia

LOTNICTWO.org

http://www.flyboys.pl Kreator PDF Utworzono 14 May, 2008, 19:55

www.agmot.pl

www.images.google.pl

www.auto-gryf.com.pl

www.autowiedza.republika.pl

---