Memoriu justificativ

Cine nu isi doreste o masina? Si cine nu si-ar dori o masina puternica, dinamica, care sa te "ingroape" in scaun? Fireste ca oricine isi doreste o masina si inca una performanta, dinamica, puternica!

Dar de cine depinde performanta automobilului? De intreaga sa constructie, dar in special de cea a motorului sau!

Daca am compara automobilul cu un organism viu, motorul ar fi inima, cel mai important muschi, care pune in miscare toate celelalte organe si care este sursa de energie pentru intreg ansamblu.

Dincolo de comparatii metaforice, motorul chiar este sursa de energie, un transformator mecanic care transforma energia chimica a unui combustibil in energie mecanica, prin procese complexe de ardere a combustibilului, ce se desfasoara in interiorul motorului. La aceste procese participa intregul motor alcatuit din mecanisme si sisteme, insa mecanismul motor care constituie circa 80% din constructia intregului motor, putem aprecia ca este partea cea mai importanta a motorului.

Acest mecanism, de performantele caruia depind performantele dinamice si puterea motorului, pare ca a ramas neschimbat de la aparitita motorului cu ardere interna si pina azi?! Este doar o aparenta! Cunoscatorii stiu ca mecanismul motor a suferit ample modificari, atit constructive cit si functionale, modificari care fac ca adevarati "bolizi" sa fie propulsati de motoare de exceptie realizate de "motoristi" renumiti, mai noi (BMW, Mercedes, Audi, Renault), sau mai vechi (Porsche, Bugatti), motoristi ce realizeaza motoare cu 12 sau chiar 18 cilindri in V sau W, motoare compacte si puternice ce reusesc sa faca fata cu "brio", atit provocarilor lansate de autoturisme, cit si de camioane grele!

Am ales asadar sa vorbesc despre mecanismul motor, deoarece constituie cea mai importanta parte a motorului, inima intregului autovehicul, motor ce poate adaposti in cilindrii sai adevarate "herghelii" de cai putere, putere pe care o realizeaza nu in conditiile unor dimensiuni "respectabile", cum era in trecut, ci datorita ingeniozitatii constructorilor, care au studiat si modificat forma,

dimensiunile si materialele mecanismului motor, permitindu-i sa functioneze la turatii de 10.000 rpm, turatii ce pina nu demult pareau incredibile.

2. Mecanismul motor

a.Rolul si partile componente

Mecanismul motor (numit si mecanismul biela-manivela sau manivela-piston), transforma miscarea de translatie a pistonului, obtinuta prin arderea amestecului carburant, in miscare de rotatie continua a arborelui cotit.

Partile componenete ale mecanismului motor sunt:

¨ organele fixe: blocul motor1, chiulasa 2, cilindrii 7, colectorul de admisie si colectorul de evacuare, semicuzinetii lagarului palier 10 (vezi fig 1)

organele mobile: pistonul 1 segmentii 2, boltul pistonului 3, biela 4, semicuzinetii lagarului de biela 5, arborele cotit 6, volantul 8 si amortizorul oscilatiilor 9 (fig2).

 

3.ARBORELE COTIT

ARBORELE COTIT(fig 12) primeste miscarea de la piston prin biela, o transforma in miscare de rotatie, pe care o transmite in exterior pentru antrenarea diferitelor subansambluri ale motorului si la transmisia automobilului pentru deplasare.

fig 12

Este piesa cea mai scumpa si mai importanta a motorului si are ca parti componente: capatul (fusul) anterior 1,cu canal pentru pana 8, fusurile paliere 2, cu cuzinetii 10, fusurile manetoane 3, bratele manetoane 4, pentru legatura dintre fusuri, masele de echilibrare 5, pentru echilibrarea dinamica a arborelui cotit, capatul posterior 6, flansa 7 de fixare a volantului (cu locasul 9 pentru arborele primar al CV).

Pe capatul anterior, se monteaza prin pene: pinionul de antrenare a mecanismului de distributie, fulia pompei de apa pe care la unele

motoare se monteaza si amortizorul de vibratii (ARO,D797-05 si D2156 HMN 8) si dispozitivul de antrenare manuala a arborelui cotit (racul), etansarea caapacului de distributie, care inchide si pinionul conducator al angrenajului distributiei de pe arborele cotit; pierderile de ulei se asigura prin deflector (D797-05, D2165, ARO) sau prin simering (Dacia 1310, Oltict, etc).

In partea posterioara, pe flansa, se monteaza prin suruburi volantul; capatul posterior este gaurit pentru fixarea bucsei din Bz (Dacia 1310) sau a rulmentului de sprijin al arborelui primar al CV (D797-05, D2156HMN). Etansarea impotriva scurgerilor de ulei este asigurata prin garnitura de snur de azbest sau pisla montate intr-un capac special (unele au si canale laterale in care se preseaza pene de lemn pentru etansare suplimentara- ARO).

In interior, arborele are canale pentru circulatia uleiului de ungere care corespund cu orificiile de alimentare a lagarelor paliere si manetoane; cei mai multi arbori au un singur canal de-a lungul lor.

Materialul din care este confectionat arborele este otel aliat (D 797-05, Fiat, BMW, Volkswagen), prin forjare sau din fonta cu grafit nodular (ARO, Dacia1310, SR 211), prin turnare. Dupa prelucrare, fusurile se trateaza termic – calire superficiala cu CIF si revenire – dupa care se rectifica pe masini de rectificatarbori cotiti.

Ovalitatea si conicitatea admise pentru fusuri este de 0,005mm la autoturisme (Dacia) si de 0,012 – 0,02mm la autocamioane.

Forma arborelui cotit depinde de: numarul si pozitia cilindrilor, numarul fusurilor manetoane, ordinea de functionare a motorului si sistemul de echilibrare a motorului.

Arborele cotit are un numar de fusuri paliere, de obicei egal cu numarul cilindrilor, plus unul - acesta mareste rigiditatea lui, insa duce la cresterea greutatii si a lungimii, iar prelucrarea este dificila.

Fusurile paliere sunt plasate pe aceeasi axa geometrica, iar latimea lor este diferita. Numarul fusurilor manetoane este egal cu cel al cilindrilor la motoarele in linie si redus la jumatate la motoarele in V (SR 211, D 2156 MTN 8R) (sau chiar la 1/3 la motoarele in W). Fusul maneton impreuna cu cele doua brate manetoane formeaza

manivela. Diametrul fusurilor de biela este mai mic decit cel al fusurilor paliere.

Decalarea fusurilor manetoane (intre ele) se face in functie de numarul cilindrilor, asigurindu-se o functionare uniforma a motorului si o echilibrare a arborelui cotit, precum si umplerea uniforma a cilindrilor si deci succesiunea timpilor utili. Formula de calcul a decalarii coturilor este: γ =4π/n, unde 4π reprezinta rotatia arborelui cotit (7200) iar n este numarul de cilindrii. Astfel, la motoarele in linie, in patru timpi, decalarea este de 1800 intre manetoane, deci si a manivelelor 720 : 4); manetoanele centrale sunt decalate cu 1800 fata de cele extreme.

Ordinea de functionare (succesiunea curselor utile) este de 1-3-4-2 (Dacia); 1-2-4-3 (ARO);1-4-3-2 (Oltcit).

Motoarele cu sase cilindri in linie, in patru timpi, au decalarea fusurilor manetoane la 1200, iar ordinea de functionare 1-5-3-6-2-4 si mai rar 1-4-2-6-3-5.

La motoarele cu opt cilindri in V unghiul de decalare este 900, dar sunt articulate doua biele pe cite un fus; ordinea de functionare este 1-5-4-2-6-3-7-8.

Arborele cotit se echilibreaza cu ajutorul unor contragreutati plasate in prelungirea bratelor de manivela (opuse lor) si bineinteles al decalarii corecte a manivelelor, aratate mai sus. Verificaarea echilibrarii se face pe masini speciale, iar ponderarea arborelui prin degajari partiale de material.

La capatul anterior, prin intermediul fuliei de antrenare se monteaza amortizorul de vibratii, care este de obicei, de tip cu frecare moleculara si cu frictiune. Este format dintr-un inel metalic cu rol de masa de inertie. Vibratiile arborelui cotit sunt atenuate de elementul de cauciuc (datorita deformarilor si frecarilor moleculare interne). Se mai folosesc si amortizoare cu frecare lichida in silicon.

Arborele cotit se sprijina pe blocul motor pe lagarele paliere cu semicuzineti 10.

4.Tehnologia de fabricare.Materiale folosite.

Materialul pentru arborele cotit depinde de procedeul de fabricatie si de dimensiunile arborelui. Arborele cotit se confectioneaza prin doua procedee: prin forjare si prin tur 232o1418c nare. Forjarea se efectueaza liber sau in matrita, cand lungimea arborelui cotit nu depaseste aproximativ 2 m. Forjarea in matrita prezinta avantajul ca fibrele, urmand conturul presei, nu comporta intreruperi. Arborii cotiti forjati se confectioneaza din otel ; cei turnati se confectioneaza din fonta sau otel. Intrucat conditia de rigiditate a arborelui cotit impune dimensionarea larga a cotului, solicitarea lui coboara sub un asemenea nivel incat este posibila utilizarea otelurilor nealiate si anume otelul de calitate cu continut mediu de carbon ( OLC 45x, OLC 60x,STAS 880-66) cu rezistenta la rupere 70…80 daN/mm2. La MAC-ul mai solicitat, se utilizeaza oteluri aliate cu Cr, Ni, Mo, V (STAS 791-66), care au o rezistenta la rupere superioara, 85…125 daN/cm2, dar un cost ridicat. O varietate de otel pentru arborele cotit este otelul aliat NiCrMo (C = 0,22…0,25%, Ni = 3,75%…4,0%, Cr = 1,1…1,3%, Mo = 0,45…0,55%, Si = 0,25…35%, Mn = 0,30…0,45, S+P <0,025). Arborele cotit este confectionat din aceste materiale, pentru a rezista la solicitarile de incovoiere, rasucire, uzura, socuri si vibratii, arborele cotit se va confectiona din semifabricate obtinute din fonta aliata sau din fonta modificata, prin operatia de turnare, urmata de prelucrari mecanice.

Arborele motor a primit denumirea de ,, arbore cotit’’ datorita configuratiei axei sale de simetrie, care serpuieste, coteste alternativ de la un fus palier la un fus maneton si inapoi la fusul palier.

5.Repararea arborelui cotit.5.1Defecte. Defecte in exploatare

Uzurile si defectiunile care pot aparea in timpul exploatarii motorului, sunt: - ovalizare fusurilor ; - incovoierea arborelui cotit ; - torsionarea arborelui cotit ;

- fisurarea ; - exfolierea stratului dur exterior al fusurilor ; - ruperea arborelui cotit ; - infundarea canalizatiilor de ungere. Uzura fusurilor paliere este, de obicei, mai redusa decat la fusurile manetoane. Daca fusul palier central este rizat, inseamna ca grupul volant-ambreiaj este dezechilibrat. Lustruirea fusurilor (ultima operatie in procesul reconditionarii ) se poate face pasta de rodat fina.Incovoierea sau torsionarea arborelui cotit se poate produce in urma unei solicitari mari cu caracter de soc. Aceste deformatii cauzeaza uzuri rapide la paliere. Fisurarea arborelui cotit poate aparea in urma unor defectiuni de fabricati sau datorita oboselii materialului.

Determinarea fisurilor se face corect prin defectoscopie magnetica numai in intreprinderile constructore.Exfolierea se poate produce datorita materialului semifabricatului, a tratamentelor termice incorecte sau datorita metalizarii incorecte a fusurilor, la reconditionare.

5.2Verificarea arborelui cotit.

Scule folosite. Verificarea arborelui cotit este o operatie pe carefiecare mecanic auto trebuie sa o efectueze la repararea sau segmentarea motorului. Astfel, se verifica aspectul fusurilor paliere si al fusurilor manetoane si se observa eventualele uzuri. Se verifica starea canalizatiilor de ungere si se curata si se desfunda, daca este cazul. Se verifica starea conurilor de proiectie al gaurilor de centrare intre varfuri, pentru a fi siguri ca arborele poate fi prins pe masina in vederea rectificarii. Cu ajutorul micrometrului, se masoara diametrele fusurilor paliere si ale fusurilor manetoane si se compara cotele reale cu dimensiunile nominale prevazute in desen sau in cartea tehnica a motorului . Se poate indica astfel treapta de reparatie la care poate fi rectificat arborele cotit. La primirea arborelui cotit de la rectificare, in mod obligatoriu vom verifica fusurilor paliere si manetoane . Foarte multi mecanici auto nu fac aceasta verificare si sunt nevoiti

apoi sa sabaruiasca din semicuzineti sau foite de staniol, aceea ce afecteaza total calitatea lucrarii. Cu ajutorul dispozitivului de prindere intre varfuri si cu ajutorul suportului cu ceas comparator din (figura2. 9), se poate masura coaxialitatea fusurilor paliere, respectiv bataia radiala a acestor fusuri. Pentru aceasta, se curata „ gaurile de centrare ” care se gasesc in capetele arborelui cotit si se prinde arborele intre varfuri, astfel incat sa se invarte usor si fara joc. Se masoara pe directia verticala, ca in (figura2. 9), diametrele fusurilor paliere incepand cu fusul palier nr.1, adica primul de langa flansa volanta, si se inscriu valorile pe un caiet. Reglam apoi ceasul comparator pe verticala astfel incat palpatorul acestuia sa atinga fusul palier nr.1 si plimbam palpatorul peste fusul palier pe o directie perpendiculara pe axa fusului, dupa care notam valoare indirecta de indicatorul ceasului comparator. Repetam operatia pentru toate fusurile paliere si, tinand seama de valorile efective ale diametrelor fusurilor paliere, vom determina daca aceasta se gasesc pe aceeasi axa sau daca axa palierelor este incovoiata. Daca vom roti usor arborele cotit in timp ce palpatorul aluneca pe suprafata fusurilor paliere, vom determina atat ovalitatea fusurilor cat si abaterea lor radiala. Pentru a determina gradul de torsionare al fusurilor manetoane, vom roti arborele cotit intre. varfuri astfel incat fusurile manetoane sa formeze un plan orizontal, paralel cu platoul, dupa care verificam cu micrometrul diametrele fusurilor manetoane si inscriem valorile intr-un caiet. Reglam ceasul pe verticala, astfel incat palpatorul sa sesizeze suprafata fusurilor manetoane. Daca deplasam palpatorul in sensul „a” si „b” peste fusurile 1 si 4, respectiv peste fusurile manetoane 2 si 4 vom determina daca ele sunt coaxiale si coplanare. Daca unul din fusurile manetoane (de ex. Fm3) este mai sus decat celalalt (Fm2 ) inseamna ca el este torsionat in raport cu arborele, cu t mm.

5.3 Tehnologia de reparare a arborelui cotit.

Scule si dispozitive folosite. Procesul tehnologic de reconditionare a arborelui cotit, cuprinde urmatoarele reparatii: - reconditionarea fusurilor paliere ; - reconditionarea fusurilor manetoane ;

- reconditionarea canalului de pana ; - reconditionarea fisurilor ; - indreptarea la rece ; - echilibrare ; - verificarea si control. Fusurile arborelui cotit se pot reconditiona prin micsorarea sau majorarea diametrului lor. Micsorarea diametrului fusului se face prin rectificarea pe masini de rectificat a stratului superficial dur realizat in fabricatie, daca grosimea acestuia o permite la asa-numite trepte de reparare. Reconditionarea fusurilor prin majorarea diametrelor sau majorarea diametrului lor. - cromare , urmata de rectificarea si lustruire;- prin metalizare cu aliaje dure, urmata de rectificare si lustruire.- incarcare prin vibrocontact cu electrozi calibili, urmata de rectificarea si lustruire. Asamblarea mecanismului biela-manivela se efectueaza in ordinea inversa demontarii.Se asambleaza subansamblele, continuand cu asamblarea finala pe bloc-carter.

6. Norme de protectia a munci ,-Muncitorul sa fie echipat corespunzator.-Scule folosite la montarea si demontarea,-Sa nu fie decalibrate (uzate ,-Sa fie confectionate STAS.-Interventia la mecanismul sistemului biela-manivela,se face in ateriele specializate de personal calificat.-La terminarea lucrarii se dispoziteaza sculele la locuri speciale.