Разводни механизам мотора SUS

САДРЖАЈ

 

1  .............................................................................................................................................. 1 УВОД

2  ............................................................................... 2 ЕЛЕМЕНТИ РАЗВОДНОГ МЕХАНИЗМА

2.1  ....................................................... 2 Ланчаник са ланцем за погон брегастог вратила

2.2  ................................................................................................................ 5 Брегасто вратило

2.2.1  ........................................................................... 6 Материјали и технологија израде

2.2.2  ........................................................................................................... 7 Профил бријега

2.3  ................................................................................................................................. 8 Подизач

2.4  ........................................................................................................................... 8 Клацкалице

2.5  ................................................................................................................................. 9 Вентили

2.5.1  ............................................................................................ 10 Материјали за вентиле

2.5.2  ..................................................................................................... 11 Сједиште вентила

2.5.3  ......................................................................................................... 11 Вођица вентила

2.5.4  ......................................................................................................... 11 Опруге вентила

3  ................................................................... 13 КОНСТРУКЦИЈА РАЗВОДНОГ МЕХАНИЗМА

4  ...................................... 14 НАЈЧЕШЋЕ ВАРИЈАНТЕ ИЗВОЂЕЊА СИСТЕМА РАЗВОДА

4.1  ......................................................................................... 14 Положај и распоред вентила

4.2  .............................................................................................. 16 Број вентила по цилиндру

4.3  ................................................................................ 17 Положај и број брегастих вратила

4.4  ............................................................................ 18 Елементи погона брегастог вратила

4.5  ............................. 20 Елементи за пренос погона са брегастог вратила на вентиле

5  ................................................................................................................................. 21 ЗАКЉУЧАК

6  ............................................................................................................................. 22 ЛИТЕРАТУРА

 

 

1 УВОД

Разводни механизам треба омогућити измјену радне течности у цилиндру мотора на крају сваког радног процеса. Та се измјена, односно развод радне течности, код четверотактног-мотора данас врши искључиво помоћу вентила, брегастог вратила и елемената за пренос помјерања са бријега на вентил. Усисни вентил треба за вријеме усиса пропустити што већу количину свјеже радне течности у цилиндар, док издувни вентил треба током издувавања омогућити што потпуније истицање издувних гасова из цилиндра. Како се код ниједне конструкцијске изведбе вентили не отварају нагло него поступно, тачке отварања и затварања вентила треба поставити испред, односно иза горње и доње мртве тачке. Да ли ће мотор бити еластичан и погодан за удобну вожњу с ријетким пребацивањем ручице мјењача из брзине у брзину, или ће чак бити добар за највећу могућу снагу али само у релативно уском подручју при високим брзинама окретања.

1  

 

2 ЕЛЕМЕНТИ РАЗВОДНОГ МЕХАНИЗМА  

  Разводни механизам назива се склоп елемената који обезбјеђује да се у одређеном такту, и то по одређеном редослиједу, цилиндри пуне смјешом ваздуха и горива и избацују сагореле гасове. Овај склоп се састоји од следећих елемената:

Зупчаника или ланчаника са ланцем за погон брегастог вратила Брегастог вратила Подизача и шипки подизача вентила Клацкалица Вентил са опругама.

2.1 Ланчаник са ланцем за погон брегастог вратила

Погон брегастог вратила остварује се зупчаницима, када се оно налази близу кољенастог вратила. Погонски зупчаник је учвршћен на кољенастом вратилу, а гоњени на брегастом вратилу.

Пошто се код четверотактних мотора вентила за свака четири такта по једном отварају, тј. За свака два окретања кољенастог вратила, то се брегасто вратило окреће два пута мањим бројем окретања. Због тога зупчаник на брегастом вратилу има два пута више зубаца од зубчаника на кољенастом вратилу. Да би се вентили отварали када тачно када треба, мора да се усклади окретање брегастог са кољенастог вратила. За то служе ознаке на зупчаницима (Слика 1).

2  

 

Слика 1 – Ознаке на зупчаницима развода

У случају да је брегасто удаљено од кољенастог вратила, за погон се користи ланчаници и ланац или назубљени ремен са ременицама. Ланчаник на брегастом вратилу има два пута више зубаце од оног који је на кољенастом вратилу. Када кољенасто није много удаљено брегастог вратила, онда се синхронизација њихових окретања обавља на тај начин што се подеси да ознаке на ланчаницима буду једна према другој, и то на правој која пролази кроз осе вратила.

Слика 2 – Ознаке на ланчаницима развода

3  

 

Понекад се исти ланац користи за погон разводника паљења и пумпе за уље, па се за ту намјену додаје још један ланчаник (слика 3, број 3). Осим тога, код већих растојања вратила (веће дужине ланца), поставља се затезач ланца (слика 3, број 4), и умиривач ланца (слика 3, број 5), које спријечавају попречне осцилације ланца. Усклађивање окретања се најчешће изводи на тај начин што се ознаке на ланчаницима поставе према ознакама на блоку мотора (глави мотора).

Слика 3 – Развод ланцем и ланчаником

У току рада, долази до трошења ланца и ланчаника, као и деформације ланца (издужује се). То треба да уради затезач ланца (слика 3, број 4). Због тога је веома важно да затезач ланца (4) добро обави посао. Неки произвођачи препоручују (прописују) контролу затегнутости ланца. Понекад затезач неможе да затегне ланац квалитетно, тада је потребно замјенити ланац. При овој замјени се обавезно мјењају и ланчаници. При овом раду долази до оштећења и умиривача (слика 3, број 5), па је потребно и њих замјенити.

4  

 

Код новијих (брзоходнијих) мотора погон брегастог вратила обавља се преко специјалног назубљеног ремена (слика 4).

Слика 4 – Развод назубљеним ременом

2.2 Брегасто вратило  

Може да буде смјештено блоку мотора, у непосредној близини кољенастог вратила или на главу мотора.

Слика 5 – Развод са брегастим вратилом у блоку

Ако је брегасто вратило смјештено у блоку (слика 5А), онда се отварање вентила (5) остварује од брегастог вентила (1), подизача (2), шипки подизача (3) и клацкалица (4).

5  

 

При уградњи брегастог вратила на главу мотора, отварање вентила може да се остварује на више начина: дејством брегова брегастог вентила на клацкалице које су једним крајем наслоњене на главу мотора преко вијка за подешавање угла (слика 5B), затим дејством брегова на клацкалице као двокраких полуга, окретљивих око својих осовина (слика 5C), и директним дејством на вентиле (слика 5D).

2.2.1 Материјали и технологија израде

Брегасто вратило се најчешће прави од легираног челика ковањем у калупима. Површине брегова и рукаваца се очвршћавају да би се смањило хабање. Лежишта брегастих вратила су клизна. Када се брегасто вратило уграђује у блок, од њега се одводи погон за разводник паљења, а потом, често погон пумпе за гориво и пумпе за уље.

Кована брегаста вратила се кују од челика за цементацију и то легираних или за мање оптерењење угљеничних. Дубина цементираног слоја је око 1mm.

Ливена брегаста вратила се лију од надуларног лива након чега се брегови кале како би се постигла тврдоћа.

Најновија технологија израде брегастог вратила је ливење од сивог лива „са одбелом“. Специјалним хлађењем приликом ливења постиже се да унутрашња структура вратила буде сиво ливеног гвожђа која посједује чврстоћу, док се на површини остварује бијело ливено гвожђе које је велике чврстоће тако да нема потребе за накнадним очвршћавањем.

6  

 

2.2.2 Профил бријега

Профил бријега треба да омогући што већи проточни пријесјек вентила али истовремено и добре динамичне карактеристике тј. што мање убрзања и успорења покретних елемената како би се смањиле инерционалне силе, хабање и бука при раду. Могуће су различите варијанте профила бријега.

Слика 6 – Варијанте профила бријега

Конвенционални бријег – користи се са равним подизачем (слика 6а) или за вођеним подизачем великог радијуса (слика 6b).

Тангенционални бријег – основни круг и радијус врха су спојени правом линијом (тангентом), може се користити само у спрези са подизачем са точкићем. Ријетко се користи пошто производи велику буку при раду (слика 6c).

Конкавни бријег – користи се у спрези са подизачем са точкићем (слика 6d).

7  

 

2.3 Подизач

Подизачи су цилиндрични елементи (отворени са једне стране) који се ослањају који се ослањају на брегове брегастог вентила, а клизе у блоку мотора.Због клизања, ради смањења хабања, њихове површине су очврснуте. Обично је оса подизача помјерена у односу на средину брега (како брег не би стално клизио по истој површини чела подизача), јер се подизач стално окреће (слика 7).

Слика 7 – Положај подизача у односу на брег

У шупљине подизача улазе челичне шипке подизача које преносе помјерање подизача до клацкалице (слика 5А).

2.4 Клацкалице  

Клацкалице се израђују од челика кованог у калупима и служе за пренос помјерања од шипки подизача, односно од брегова брегастог вратила (ако је на глави мотора) до вентила. Ако је брегасто вратило смјештено у блоку мотора, онда се на крају клацкалица које су у контакту са шипкама подизача налазе вијци за подешавање угла. Код неких конструкција мотора, код којих је брегасто вратило смјештено на главу мотора, а брегасто вратило дјелује на вентиле преко клацкалица – вијак за подешавање угла се уврће у главу мотора, а клацкалица се ослања на њега.

8  

 

2.5 Вентили  

Вентили се праве од челика легираних хромом и силицијумом, а издувни никлом и хромом и отпорни су на високе температуре. Вентил се састоји од два дијела: печурке (слика 8, 1) и стабла (слика 8, 2). При врху стабла налази се жлијеб (слика 8, 3) са двије полутке конусних осигурача тањира опруга.

Слика 8 – Вентил

Термички јако оптерећени издувни вентили се могу у циљу побољшања хлађења пунити натријумом. Натријумом се пуни око 2/3 шупљине. Натријум испарава у врелој печурки вентила, чиме се она хлади, пара се диже навише и кондезује се на хладнијем стаблу и кондезат поново пада у печурку.

Слика 9 - Вентил

9  

 

Печурка вентила својом конусном површином, која је најчешће под углом од 45°, налијеже на сједиште вентила у глави мотора. Под истим углом је обрађена и належујућа повшина сједишта вентила која може бити посебан дио упресован у главу мотора или је то директно глава мотора. Сједиште вентила према цилиндру обично је обрађено под углом од 15°, а према усисној односно издувној грани под углом од 75°, како би се обезбједило што квалитетније струјање свјеже смјеше ваздуха и горива односно сагорјелих гасова. Правилно налијегање вентила на сједиште преко належујућих површина, које се тиме обезбјеђује, веома је важно за исправан рад мотора. При свакој новој уградњи вентила, иако су им налијежујуће површине брушењем фино обрађене, мора да се обави још додатна обрада налијежујућих вентила и његовог сједишта. То се обавља на тај начин што се на једну површину (обично вентил) нанесе танак слој специјалне брушене пасте, па се вентил притискивањем на сједиште окретањем у једном и другом смјеру. После овога се пажљиво обрише паста са површина, а на налијежујућу површину вентила и сједишта мора да остане видљив траг по цијелој површини налијежујуће површине.

2.5.1 Материјали за вентиле

Вентили се могу радити од легираних челика за побољшање. Чешће се користе аустенитни челици отпорни на корозију и високе температуре. Данас се користи нестандардан челик са већимсадржајем никла. Вентили се израђују извлачењем или истискивањем.

Издувни вентили су обично стелитирани тј. на належујућу површину печурке је наварен је наварен прстен од стелита – специалног тврдог челика са великим садржајем никла (Ni). Понекад се стелит наварује и на врх вентила.

Слика 10 – Стелит на печуки вентила

10  

 

2.5.2 Сједиште вентила

Ако је глава мотора израђена од ливеног гвожђа вентилска сједишта се могу директно обрадити у глави. Код алуминијумских глава мотора потребно је посебно израдити сједишта вентила од одговарајућег материјала која се упресују у главу мотора. Данас се код ото мотора који раде са безоловним бензином сједишта израђују од синтер материјала јер нема оловних талога који добро подмазују сједиште вентила.

Слика 11 – Сједиште вентила

Угао сједишта вентила се обрађује тако да му је угао за ~ ½° већи од угла нагиба заптивне површине на вентилу ( који је 45°). На тај начин се осигурава налијегање печурке по спољној страни сједишта.

2.5.3 Вођица вентила

Ради се од материјала који има добру клизна својства јер се подмазује само уљном маглом. Усисни се на врху вођице заптивају гуменим менџетнама са опругом да би се спријечио продор уља у усисни вод. Понекад се заптивне менџетне постављају и на издувне вентиле иако у издувном воду нема депресије која интезивно повлачи уље.

2.5.4 Опруге вентила

Опруге вентила су најчеште спиралне, у мањој мјери конусне. Израђују се од жице за опруге хладним намотавањима. Оба краја се савијају како би се повећала налијежујућа површина. Опруга мора савладати инерционалну силу која потиче од максималног негативног убрзања, како не би дошло до одвајања

11  

 

елемената. У неким случајевима када је сила велика, користе се дсвије опруге једна у другој. Намотане су у супротним смјеровима да у случају лома једне не би дошло до заглављивања у навојима друге.

Доње сједиште опруге може бити изведено као „rotocap“ систем са тањирастом опругом и куглицама које омогућавају окретање вентила за одређени угао око своје осе при сваком отварању и затварању ради равномјернијег вентила и сједишта.

Слика 12 – Опруге вентила

12  

 

3 КОНСТРУКЦИЈА РАЗВОДНОГ МЕХАНИЗМА  

Захтјеви на разводни механизам су већи код Отових мотора, јер они постижу знатно веће брзине окретања него Диеселови мотори. Осим тога, код је Оттових мотора конструкција разводног механизма уско повезана и с обликом простора изгарања, о којем пак овисе најмањи потребан октански број горива и емисија штетних материја у издувним гасовима.

Вентили (Данас се користе). Ротирајући засуни различитих облика Разводни елементи Осцилирајући цилиндарске кошуљице Једноставна и јефтина израда вентила и сједишта Велика трајност и поузаност механизма

Предности вентила

Минимални захтјеви одржавања Брегастим вратилом Електро-магнетни Хидраулични Пнеуматски

Покретање вентила

Са електричним управљањем Број вентила по цилиндру 2,3,4,5 (код неких модела 6 и 8)

Брегасто вратило У блоку мотора

Брегаста вратила Брегасто вратило

Мјесто брегастог вратила

У глави мотора Брегаста вратила

Зупчаницим Ланцем Погон брегастог вратила Зупчастим ременом

Тангенционални бријег

Бријег са удубљеним боком Облик бријега

Бријег са ипупченим боком

Што мања осцилирајућа маса Што већа крутост разводног механизма За велике брзине

окретања Безударни профил бријега

Брзина струјања кроз вентил

80 – 100, максимално (110m/s)

Највеће температуре вентила

Издувних до 800°C

Табела 1 – Конструкција разводног механизма

13  

 

4 НАЈЧЕШЋЕ ВАРИЈАНТЕ ИЗВОЂЕЊА СИСТЕМА РАЗВОДА

4.1 Положај и распоред вентила

 

Слика 13 – Положај и распоред вентила

По распореду постоје два положаја вентила и то стојећи вентили у блоку мотора и висећи вентили у глави мотора.

Стојећи вентили који се налазе у блоку мотора (слика 13А) се користе код неких конструкција ото мотора.

Предности стојећих вентила у блоку мотора су:

Компакта градња и мала висина мотора

Једноставан погон брегастог вратила и вентила јер се премошћава мало растојање

Недостаци стојећих вентила у блоку су:

Развучена комора сагоријевања (слаба економичност и мала отпорност према детонацији)

14  

 

Слаб коефицијент пуњења због вишеструког ломљења струје и малог пречника вентила.

Висећи вентили у глави мотора (слика 13B), могу бити у реду при чему раван оса вентила може бити вертикална или под углом у односу на осу цилиндра (клинаста комора код сагоријевања код ото мотора). Висећи вентили мобу бити и у „V“ распореду када су осе вентила под углом.

Слика 14 – Положај вентила

Код паралелних вентила усисни и издувни канали су са исте стране главе тако да је ток струјања „повратан“ (слика 14А). Предност је једноставније покретање вентила.

Код вентила под углом (слика 14B) су са различитих страна главе, ради се о „попречном струјању“ при измјени радне материје. Код оваквог распореда вентила постиже се бољи обик коморе сагоријевања, већи пресјек вентила и повољнији приступ канала.

15  

 

4.2 Број вентила по цилиндру

Код модерних мотора високих перформанси се у циљу повећања проточне површине вентиула и смањење отпора струјања примјењује више од два вентила по цилиндру ( 1 издувни и 1 усисни).

Слика 15 – Број вентила по цилиндру

Најчешћа варијанта код вишевентилских мотора је 2u и 2i ( код четверовентилских мотора). Осим смањеног отпора струјања, предност оваквог рјешења је и мања поретна маса вентила као и повољан облик коморе сагоријевања са централним положајем свећице, односно бризгача код дизел мотора. Често се код четверовентилских мотора један од усисних канала затвара (помоћу ледптирасте клапне) при нижим режимима рада мотора, како би се оствариле веће брзине струјања и већа турбуленција при дјелимичним оптерећењима и на нижим бројевима обртаја.

16  

 

4.3 Положај и број брегастих вратила

Брегасто вратило може да буде постављено у блоку мотора (слика 16а и слика 16b) и у глави мотора (слика 16c, слика 16d и слика 16e).

Слика 16 – Положај брегастог вратила

Што је брегасто вратило ниже у блоку то је његов погон једноставнији јер је растојање од кољенастог вратила мање. Посматрано са друге стране, за пренос погона до вентила потребне су веома дучачке шипке подизача вентила (слика 16b) које значајно повећавају покретну масу система и инерционалне силе. Ово ријешење се користи код спороходних мотора.

Код ријешења са брегастим вратилом у глави мотора је маса осцилаторно покретних елемената знатно мања и тиме и инерционалне силе, али је пренос са кољенастог на брегасто вратило сложеније због великог растојања. Ово ријешење се примјењује код савремених брзоходних мотора који имају велики број обртаја.

17  

 

Код линиских мотора са „V“ распоредом вентила, могу бити 2 брегаста вратила, посебно за усисне и издувне вентиле (слика 16d). Код ових мотора са „V“ распоредом цилиндара могу да буду посебно брегаста вратила за усисне и издувне вентиле за оба реда цилиндара ( укупно 4 брегаста вратила).

4.4 Елементи погона брегастог вратила

За пренос кретања са кољенастог на брегасто вратило се ради синхронизација рада вентила , мора користити преносник са константним преносним односом (без клизања). То су зупчаници, ланчани преносник и зупчасти каиш. Код четверотактних мотора број обртаја брегастог вратила два пута је мањи него број обртаја кољенастог вратила, док је код двотактних мотора број обраје брегастог и кољенастог вратила исти.

Зупчаници се користе када је брегасто вратило постављено ниско у блоку (слика 17). Код већих осних растојања примјена зупчаника је нерационална јер се мора користити више зупчастих парова што је компликовано и скупо. Систем зупчаника се користи код неких тркачких модела и код брегастог вратила у глави мотора, због поузданости у раду.

Слика 17 – Погон брегастог вратила зупчаником

18  

 

Ланчани преносник (једноредни или дворедни) се користи код брегастог вратила у блоку мотора (слика 18а) и код брегастог вратила у глави мотора (слика 18b).

Слика 18 – Ланчани преносник у блоку и глави мотора

Код великог осног растојања (брегастог вратила у глави мотора), (слика 18b) мора се користити затезач ланца (6), који је увијек у слободном краку ланца (са опругом или хидрауличног типа), и вођице за пригушивање вибрација ланца (4) и (7) у обилу шипки обично са гуменим профилом. Предност ланца је у високој поузданости, а мана бука при раду уколико није адекватно ријешено вођење ланца и пригушивања вибрација.

Зупчасти каиш се користи код савремених мотора, код којих је брегасто вратило у глави мотора. Потребно је само поставити затезач у слободном краку каиша.

Слика 19 – Зупчасти каиш у глави мотора (1- носећа челична влакна; 2,3 – слојеви тканине са

добрим клизним својствима; све је преливено гумом)

19  

 

Предности зупчастог каиша су у тихом раду, одсуству подмазивања и једноставној замјени. Мане су мања носивост, краћи вијек као и осјетљивост на уље и прљавштину. Савремена технологија израде зупчастог каиша омогућава довољну поузданост и дуг вијек трајања (и до 100000 km).

4.5 Елементи за пренос погона са брегастог вратила на вентиле

У варијанти брегастог вратила у блоку мотора са висећим вентилима, могу да садрже следеће елементе: подизаче који клизе по бријегу и примају бочне силе, шипке подизача чија дужина зависи од положаја вратила, клацкалице које су код оваквих система двокраке (шипка и вентил су са различитих стана ослонца). Двокраке клацкалице се могу користити и код једног брегастог вратила у глави мотора и вентила под углом (слика 16d). Једнокрака клацкалица се често користи код брегастог вратила у глави мотора (слика 16c). У циљу смањења трења клацкалица може бити изведена са точкићем тј. додир са бријегом се остварује точкићем.

Слика 20 – Двокрака клацкалица

Код брегастог вратила у глави мотора често се користи подизач у облику чашиће (слика 16е) без клацкалице. У том случају су вентил и вођица вентила растерећени бочних сила које у потпуности прима чашица.

20  

 

5 ЗАКЉУЧАК

Задатак разводног механизма јесте да обезбједи правовремено отварање и затварање усисних и исдувних органа како би се обезбједила што потпунија и квалитетнија измјена радне материје – пражњење од продуката сагоријевања као и пуњење свјежом радном материјом.

Код четверотактних мотора разводни органи су данас искључиво вентили, мада је било конструкција мотора код којих се развод остваривао помоћу ротационих разводника или покретљиве цилиндарске кошуљице.

Код двотактних мотора се примјењује засунски развод, улогу засуна најчешће игра сам клип или комбиновсни засунско-вентилски развод.

21  

 

22  

6 ЛИТЕРАТУРА  

Приручник за аутомеханичаре: Др Ненад Јанићијевић, дипл.инж.

Др Димитрије Јанковић, дипл.инж

Конструкција мотора: Mehalec I.

Интернет