Universitatea Maritima Constanta

Facultatea Electromecanica Navala

Exploatarea,Intretinerea si repararea MAI

Student : Nae Ciprian-Marian

Anul: IV IFR EM

  ELEMENTE CONSTRUCTIVE FIXE. ROL. DESCRIERE

  Partile fixe formeaza carcasa motorului compusa din:

           -   pentru motoarele in doi timpi cu cap de cruce: placa de baza, lagarele palier, blocul coloanelor, blocul de cilindri, chiulasa

           -   pentru motoarele in patru timpi: carterul inferior, lagarele palier, carterul superior sau blocul de cilindri, chiulasa.

 Placa de baza (cadrul de fundatie), sau rama de fundatie cum mai este denumita, este baza carcasei motorului, asigurind transmiterea eforturilor longitudinale si transversale secundare la postament. Cadrul de fundatie se executa in constructie sudata sau turnata, fiind alcatuit din grinzi longitudinale cu care se fixeaza peretii despartitori cu sectiune “ I ” sau in cheson, care servesc drept reazem pentru lagarele palier. Cadrul de fundatie de acest tip nu se intilneste de obicei la motoarele rapide, unde lagarele palier sunt suspendate de carter. La motoarele cu un numar mic de cilindri, cadrul de fundatie este compus dintr-o singura piesa, iar la motoarele cu un numar mai mare de cilindri, cadrul de fundatie este executat din doua piese. La motoarele de dimensiuni mari se intilneste varianta sudata a cadrului de fundatie.  Baia de ulei poate fi separata de cadrul de fundatie si in acest caz motorul se numeste motor cu carter uscat.  Motorul cu carter umed are baia de ulei amplasata imediat in partea inferioara a cadrului de fundatie, legat rigid de aceasta fie din turnare, fie prin asamblare rigida cu suruburi. Cadrele de fundatie impresioneaza in primul rind prin abundenta elementelor de rigidizare

     Rigiditatea corespunzatoare a cadrului de fundatie este de altfel principala sa cerinta functionala. Rigiditatea insuficienta conduce la deformari inadmisibile ale carterului, deformari care pun in pericol coaxialitatea lagarelor principale (palier), inrautatind conditiile de ungere din lagare, marind uzura lor si conducind la aparitia unor eforturi suplimentare considerabile in arborele cotit. Asigurarea pastrarii rigiditatii cadrului de fundatie in timpul functionarii motorului impune fixarea corecta a acestui element pe postament si controlul periodic al stringerii sale pe postament.

 Cadrul de fundatie, denumit si rama de fundatie sau placa de baza (fundatie), reprezinta baza intregii constructii a motorului, avand de sustinut toate elementele componente ale acestuia si facand legatura cu corpul navei. El trebuie sa asigure o rigiditate maxima longitudinala si transversala.

Cadrul de fundatie se intalneste numai la motoarele lente si semirapide. Pentru motoarele rapide se utilizeaza carterul inferior, avand o constructie simplificata, cu o contributie redusa la rigidizarea constructiei. El contine, de obicei, si baia de ulei a motorului.

Cadrul de fundatie este confectionat din doua grinzi (lonjeroane) longitudinale, care formeaza o suprafata plana de contact cu osatura navei. Grinzile sunt consolidate in exterior prin nervuri verticale sau inclinate si in interior prin pereti transversali nervurati  (fig.  1).

Peretii despar-titori servesc drept reazeme pentru lagarele de sprijin ale arborelui cotit, impartind cadrul in spatii corespunzatoare fiecarui cilindru. Planul de separare dintre cadrul de fundatie si batiu se afla, de obicei, deasupra axei arborelui cotit (fig.  1). Cadrele de fundatie sunt prevazute la partea inferioara cu colectoare de ulei inclinate.

Fixarea de postamentul motorului se realizeaza prin intermediul unor pene inclinate (la motoarele de puteri mari) sau al unor amortizori elastici (la motoarele de puteri mici).

Cadrele de fundatie se executa din fonta (prin turnare) sau din otel (prin sudare). Constructiile sudate duc la o reducere a greutatii cu 25-30%. Suprafetele de sprijin trebuie prelucrate prin strunjire. La carterele inferioare mai este utilizat si aliajul de aluminiu.

 Lagarele palier  sunt lagarele de sprijin ale arborelui cotit.   Functie de tipul carcasei motorului se intilnesc lagare palier montate in locasurile cadrului de fundatie sau lagare palier suspendate la motoarele semirapide, unde exista doar carter inferior si superior. Cuzinetii sunt confectionati din banda bimetalica, avind o zona din otel si o zona (cea de contact) dintr-un aliaj antifrictiune. Cuzinetul inferior si superior sunt interschimbabili. La suprafetele de imbinare cei doi cuzineti se prelucreaza, realizindu-se asanumitele bai pentru asigurarea formarii penei de ulei. Uleiul este asigurat de instalatia de ungere prin intermediul canalelor special practicate in capacul cuzinetului si cuzinet.  Pentru aducerea jocului capatat in urma uzurii la limitele normale se folosesc anumite piese de reglare (laine). In cazul inexistentei acestor laine, caz intilnit frecvent la motoarele mici, realizarea jocurilor normale este obtinuta prin turnarea din nou a compozitiei antifrictiune a cuzinetilor si reprelucrarea acestora. Stifturile de fixare au un rol important in asigurarea ungerii, prin mentinerea corespondentei canalului de ungere din capacul cuzinetului cu canalul de ungere din cuzinet. Aceste stifturi lipsesc in cazul existentei unor proeminente pe spatele cuzinetilor, proeminente care se fixeaza in canalele special practicate in corpul capacului lagarului.

        Prezoanele capacului asigura fixarea cuzinetilor lagarului in timpul functionarii motorului. La unele motoare nu se folosesc prezoane pentru stringerea capacului cuzinetului lagarului, rolul acestora fiind indeplinit de buloane de stringere sau cricuri.

 In exploatare, pentru evitarea unor surprize neplacute, este necesar a se respecta citeva reguli si anume: - la un motor nou, functie de dimensiunea acestuia, intrucit ambele suprafete aderente ale suprafetelor de presare a suruburilor se vor uza in perioada initiala de functionare a motorului, toate buloanele de presare se vor verifica periodic, eventual se vor stringe dupa primele 250 – 1000 h. de lucru, functie de prescriptiile date in acest sens de constructorul motorului;

             - cuzinetii lagarelor se vor verifica la intervalele prescrise de furnizorul motorului sau de fiecare data cind presiunea uleiului de ungere scade sub limitele admise. In cazul constatarii unor jocuri mai mari sau mai mici decit cele admise, sau in cazul constatarii altor defecte la cuzineti, acestia se vor repara, iar jocurile se vor aduce la valorile prescrise.

 

Lagarele de pat asigura sustinerea si fixarea arborelui cotit al motorului. In functie de constructia motorului, lagarele de pat – care, la motoarele navale, sunt, de regula, lagare de alunecare – se executa in doua variante:

a)      lagare suspendate;

b)      lagare rezemate.

In prima varianta (fig. 2.a), partea superioara a lagarului se toarna odata cu carterul superior, iar partea inferioara (capacul lagarului) se fixeaza de partea superioara prin prezoane sau suruburi, constituind reazemul propriu-zis. In aceasta varianta fortele sunt preluate numai de carterul superior, pe care se prevad talpile de fixare.

In cazul lagarelor rezemate (fig. 2. b), capacul se sprijina pe corpul lagarului, practicat in carterul inferior prevazut cu talpi de fixare. Avantajul acestei solutii il constituie rigiditatea superioara, dar atrage dupa sine complicarea constructiei carterului inferior.

In interiorul corpului si capacului lagarului sunt montati cuzinetii (fig. 3.), care reprezinta piese cilindrice constituite din doua jumatati interschimbabile. La motoarele de puteri mari, intre capetele de imbinare ale unui cuzinet se monteaza un adaos din placute calibrate de alama, numite laine.

Fixarea cuzinetilor in lagar, pentru a nu le permite deplasarea axiala sau longitudinala, se face cu ajutorul unor stifturi sau proeminente rasfrante (fig. 3). Semicuzinetul inferior trebuie astfel montat incat sa permita scoaterea lui prin simpla rotire in corpul lagarului, fara a demonta arborele cotit.

Carterul,     blocul cilindrilor :  Carterul impreuna cu cilindrii constituie carcasa motorului, care cuprinde principalele organe si subansamble ale motorului.

        Constructia carterului si a cilindrilor trebuie executata cu o precizie ridicata, pentru ca sa se asigure functionarea normala a mecanismului motor  si a altor organe montate in interiorul lor, precum si etanseitatea cilindrului si a carterului. In afara conditiilor dimensionale o importanta deosebita o prezinta conditiile privind forma geometrica a suprafetelor (ovalitate si conicitate minima a alezajului cilindrilor, palierelor arborelui cotit si ale arborelui cu came, planeitatea cilindrilor, etc.) si pozitia lor reciproca (perpendicularitatea axei cilindrilor pe axa arborelui cotit, coaxialitatea palierelor, etc.).

        Carterul transmite fundatiei fortele si momentele produse de mecanismul motor. Aceste forte si momente, precum si forta de presiune a gazelor aplicata pe chiulasa si fortele de stringere a suruburilor, care asambleaza chiulasa si capacele palierelor arborelui produc, in general solicitari in carter si cilindru. Constructia carterului si a cilindrilor trebuie sa fie rigida, modificarile formelor geometrice si pozitiilor reciproce ale suprafetelor trebuie sa fie minime.

          Alte conditii care se impun constructiei carterului si cilindrilor privesc comoditatea montajului, simplitatea constructiva si tehnologica, greutatea redusa.

           La motoarele policilindrice rapide, racite cu apa, cilindrii sunt reuniti intr-un subansamblu numit blocul cilindrilor; intre peretele exterior al blocului si cilindri (sau camasile cilindrilor de tip umed) exista un spatiu etans pentru circulatia lichidului de racire. In mod frecvent, la motoarele de puteri mici si mijlocii, blocul cilindrilor face corp comun cu jumatatea superioara a carterului (fig. 4. a). Peretii exteriori ai blocului transmit direct carterului fortele de presiune  ale gazelor aplicate pe chiulasa, precum si fortele normale pe cilindri; peretii cilindrilor la blocurile cu camasi de tip uscat sau care nu sunt prevazuti cu camasi participa la transmiterea acestor forte. Constructiile cu blocul cilimdrilor separat de carter sunt prevazute cu suruburi lungi, care traverseaza blocul, pentru asamblarea chiulasei cu blocul si carterul (fig. 4. b); stringerea de montaj a suruburilor determina comprimarea blocului. In comparatie cu cazul precedent (bloc – carter), constructia este mai putin rigida.

Motoarele  racite  cu aer  au  cilindri  individuali  nervurati,  care  se  asambleaza  la  carter   (fig. 4. c).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

            Dimensiunile carterului sunt determinate in planul transversal de traiectoria capului bielelor si de amplasaraea arborelui cu came, iar in planul longitudinal de distantele dintre axele cilindrilor.

            Partea superioara a carterului la motoarele de puteri mici si mijlocii cuprinde palierele arborelui cotit si ale arborelui cu came (paliere suspendate), care sunt sustinute de peretii transversali din carter. Palierele arborelui cu came sunt nedemontabile, arborele cu came  introducindu-se pe la un capat al carterului. Palierele arborelui cotit sunt in general demontabile; jumatatea superioara a fiecarui palier este executata dintr-un perete transversal, asamblindu-se prin suruburi cu jumatatea inferioara (capacul). Planul de separare al palierelor arborelui cotit este dispus in planul de separare al carterului (fig.4.  a, c.) sau, pentru o rigiditate sporita, deasupra acestui plan (fig. 4. b). Tot pentru asigurarea rigiditatii necesare,

peretii transversali ai carterului sunt intariti cu nervuri, palierele avind pereti grosi, capacele palierelor arborelui cotit centrindu-se pe o inaltime mare.

 Rigiditatea carterului poate fi marita prin prin constructia carter – tunel, in care si palierele arborelui cotit sunt nedemontabile, montarea facindu-se pe la un capat al carterului; aceasta constructie este folosita in special  pentru arborii demontabili, cu lagare prin rostogolire.

          Din punctul de vedere al uniformizarii incarcaturii carterului, dispozitia unui palier dupa fiecare cilindru este optima.

          La  palierele arborelui cotit se prevad in general cuzineti cu pereti subtiri, montati prin strigere, iar la palierele arborelui cu came, bucsi cu aliaj antifrictiune. La fiecare palier se prevede cite un canal prin care se aduce ulei sub presiune la conducta principala. Constructia blocului cilindrilor prezinta diferente, legate de modul de realizare a cilindrilor. Blocurile in care se monteaza camasi de tip umed sunt formate din peretii exteriori, care cuprind spatiul de racire si briurile de fixare a camasilor, si pereti interiori de rigidizare.

           Bloc – carterul se obtine prin turnare din fonta cenusie sau din aliaje de aluminiu: aliaje aluminiu – siliciu, cu bune proprietati de turnare pentru bloc

Principala conditie pe care trebuie sa o indeplineasca carterul este rigiditatea superioara, deoarece el preia toate fortele si momentele care iau nastere in timpul functionarii motorului (fortele de presiune, fortele de inertie neechilibrate si momentele acestora). Solicitari suplimentare ale carterului apar si datorita greutatii acestuia, a blocului motor si a chiulasei, mai ales la motoarele de puteri mari. De asemenea, carterul este supus solicitarilor statice care apar la montaj (prin strangere) si in timpul functionarii, prin dilatare. Daca rigiditatea este insuficienta, apar deformatii care pericliteaza coaxialitatea lagarelor de pat, inrautatesc conditiile de ungere in lagare si maresc uzura lor, iar in arborele cotit apar tensiuni suplimentare.

Marirea rigiditatii carterului se obtine pe mai multe cai:

a)      nervurarea peretilor transversali (rigiditatea depinde, in primul rand, de numarul si de dispunerea nervurilor, mai putin de masa lor);

b)      coborarea planului pI – pI de separare a carterului superior de cel inferior, in raport cu planul p – p de separare a lagarelor (fig. 5.);

c)      marirea numarului de lagare ale arborelui cotit;

d)     turnarea comuna a carterului si a blocului motor (bloc-carterul);

e)      turnarea comuna a carterelor superior si inferior (carterul tunel).

Batiul reprezinta organul fix care realizeaza legatura dintre blocul motor si cadrul de fundatie, delimitand spatiul in care se misca organele mobile ale motorului, spatiu care este inchis si etans. Batiul poate sustine si arborele cotit.

In functie de tipul motorului, batiul (carterul superior) poate fi montat sub diferite forme constructive:

a)      din montanti sau coloane separate in forma de A (fig. 6.), asezate in planele verticale ale lagarelor de pat si imbinate intre ele prin intermediul blocului motor si al cadrului de fundatie;

b)      batiul (carterul superior) turnat dintr-o bucata sau mai multe subansamble;

c)      carterul turnat dintr-o singura bucata (carterul – tunel);

d)     carterul superior turnat impreuna cu blocul motor (bloc – carterul).

La motoarele cu cap de cruce, marirea rigiditatii batiului este posibila prin realizarea montantilor sub forma de coloane prismatice goale in interior, rigidizate prin pereti transversali nervurati. Pe acesti montanti sunt fixate si glisierele capului de cruce.

Pentru a realiza o montare corecta a motorului, cadrul de fundatie, montantii si blocul motor se asambleaza prin intermediul acelorasi tiranti (fig. 6.). Spatiile libere dintre montanti (in plan paralel cu planul axei arborelui cotit) se inchid cu usi (capace ) de vizitare sau cu placi sudate.

La extremitatile de rezemare, montantii sunt prevazuti cu talpi pentru sustinerea blocului motor si pentru asezarea pe rama de fundatie.

Pentru a preintampina eventualele explozii in carter, acestea sunt prevazute cu supape de

siguranta si cu detectoare de ceata ulei si gaze. Pentru ventilatia carterului pot fi prevazute dispozitive speciale de aerisire.

Constructia batiului trebuie sa fie usoara si totusi rigida pentru asigurarea etanseitatii. Se executa din otel, fonta sau aluminiu (numai la motoarele rapide), prin turnare sau sudura. Strangerea tirantilor se realizeaza cu ajutorul unui servopiston hidraulic (la motoarele de puteri mari) sau al unei chei dinamometrice si se verifica periodic.

Batiul este prevazut cu posibilitati de fixare si sustinere a agregatelor si mecanismelor auxiliare.

Camasa     cilindrului ;   Cilindrul este construit in general sub forma unei piese separate, camasa cilindrului, pentru a se evita folosirea materialelor cu proprietati superioare pentru ansamblul blocului si pentru usurarea reparatiilor.

        Constructia camasii cilindrului difera, in functie de modul de montaj in bloc: montaj cu joc sau usor presat intr-un cilindru din bloc, racirea camasii facindu-se indirect (camasa uscata = fig. 7. a), sau montaj cu joc in doua briuri de ghidare ale blocului, la cele doua extremitati ale camasii, care ajunge in contact direct cu lichidul de racire (camasa umeda = fig. 7. b,).

           Camasile montate cu joc necesita un guler de sprijin, care se prevede in general la partea superioara. Marginea superioara a gulerului depaseste cu a = 0,05 –  0,15 mm suprafata de asezare a blocului, pentru ca sa se asigure stringerea etansa a chiulasei pe conturul cilindrului (fig.7. b).

           Camasa cilindrului este solicitata mecanic de fortele de stringere ale chiulasei, de forta de presiune a gazelor si de componenta normala a fortei transmise de piston. Diferentele de temperatura dintre suprafata interioara, incalzita de gaze, si suprafata exterioara racita, dau nastere unor solicitari suplimentare, termice. Aceste solicitari trebuie sa produca deformatii cit mai reduse ale camasii cilindrului, care sa nu depaseasca toleranta la diametru respectata in fabricatie, pentru asigurarea unor conditii normale de functionare a segmentilor si pistonului. Deformatiile cele mai importante ale camasii sunt provocate de deformatiile blocului, la stringerea suruburilor de fixare a chiulasei. Reducerea la minimum a deformatiilor blocului impune o repartizare judicioasa a suruburilor in jurul camasii, stringerea uniforma a suruburilor, constructia  rigida a briurilor de ghidare. In acelasi scop, constructia camasii trebuie sa fie rigida.

            Pe suprafata de ghidare inferioara la camasa umeda se executa canale in care se monteaza inele de cauciuc pentru etansare.

         Suprafata de lucru a cilindrului se uzeaza inegal. In sens axial, uzura maxima se produce la partea superioara, aproximativ la nivelul primului segment de compresiune si al mantalei pistonului in pozitia PMI. In sectiunea transversala a cilindrului, uzura este de asemenea inegala, in functie de deformatiile cilindrului, de incalzirea inegala si de pozitia galeriei de admisie (la MAS). Uzura decurge printr-un mecanism  mixt, adeziv, abraziv si corosiv. Uzura adeziva se manifesta in special la partea superioara a cilindrului, unde in conditii normale de functionare se realizeaza frecarea de tip mixt.

 La pornire sau la functionarea MAS la un regim termic coborit, uzura adeziva se intensifica datorita depunerii pe pereti  a benzinei (in special pe peretele opus galeriei de admisie), care spala pelicula de ulei. Uzura corosiva a cilindrilor pare sa fie in numeroase cazuri predominanta. Substantele corosive care se

formeaza in interiorul cilindrului sunt produse ale arderii (acid formic, acid acetic, acid azotic, oxizii sulfului si acizii sulfuros si sulfuric, vaporii de apa) si produsi de descompunere a uleiului de pe pereti. Produsele arderii sunt cele mai agresive daca se condenseaza pe pereti; de aceea, uzura corosiva actioneaza cu intensitate maxima la pornire, cind substantele corosive se condenseaza, iar peretii nu sunt protejati de stratul de ulei. (La MAS, picaturile de benzina din incarcatura proaspata se depun pe peretele cilindrului si spala pelicula de ulei). Pentru evitarea condensarii substantelor corosive, se considera ca suprafata  interioara a cilindrului trebuie sa functioneze la o temperatura de peste 140°C, ceea ce corespunde aproximativ unei temperaturi a apei de racire de 80°C.

          Camasile cilindrilor se executa , in general, prin turnare centrifuga, din fonta speciala, cu proprietati anticorosive si antifrictiune (de exemplu, fonta cu crom si cupru); dupa tratamentul termic, in general calire superficiala, duritatea suprafetei de lucru va atinge cote foarte inalte.

Cilindrul   este organul in interiorul caruia se deplaseaza pistonul si evolueaza fluidul motor. De regula se confectioneaza sub forma unei bucse metalice, fiind numit si camasa de cilindru.

Cilindrul   este organul in interiorul caruia se deplaseaza pistonul si evolueaza fluidul motor. De regula se confectioneaza sub forma unei bucse metalice, fiind numit si camasa de cilindru.

                  Constructia cilindrului

Dupa modul de asamblare cu blocul motor, se disting trei solutii constructive:

a)      camasa de cilindru integrala;

b)      camasa de cilindru uscata;

c)      camasa de cilindru umeda

Camasa de cilindru integrala se utilizeaza foarte rar, in special la M.A.S., ea facand corp comun cu blocul cilindrilor (blocul motor). Camasile demontabile (uscate sau umede) sunt foarte des utilizate, datorita urmatoarelor avantaje:

a)      posibilitatea realizarii camasii dintr-un material de calitate superioara;

b)      simplificarea turnarii blocului motor;

c)      mentinerea in serviciu a blocului motor si in cazul uzarii sau defectarii unui singur cilindru;

d)     reducerea tensiunilor termice ale cilindrului, dilatarea lui axiala nefiind ingradita;

e)      inlocuirea usoara a cilindrilor uzati.

Camasile demontabile sunt uscate    (fig. 8. b) atunci cand se monteaza cu strangere sau cu joc foarte mic (pentru preluarea dilatarilor termice) in locasul din bloc. Ele nu vin in contact direct cu fluidul de racire. Atunci cand la exteriorul camasii demontabile  circula  fluidul  de  racire,  ele se numesc

umede    (fig.  8. a).

Desi camasile uscate maresc rigiditatea blocului motor, la motoarele navale cea mai folosita solutie este aceea a camasilor umede, care asigura un mai bun transfer de caldura si o simplificare a tehnologiei de executie.

In cazul camasilor de cilindru umede, este caracteristic faptul ca pe langa necesitatea de a rezista la presiunea fluidului motor, ele trebuie sa asigure si etanseitatea fluidului de racire in partile superioara si inferioara. In mod uzual, in partea superioara, in blocul motor se prevede un locas inelar in care se sprijina flansa camasii de cilindru (fig. 8 si 9.a). Pentru a usura

transferul de caldura de la segmenti la fluidul de racire, este necesar ca, in pmi, segmentul de         foc sa nu depaseasca zona cilindrului care este udata la exterior de lichidul de racire (fig. 9. a).  Acest lucru este realizat prin limitarea inaltimii flansei de sprijin a camasii de cilindru. Cand aceasta solutie nu este posibila, flansa de reazem a camasii de cilindru poate fi amplasata in partea inferioara (fig. 9. b) sau intr-o zona mediana a camasii (fig. 9. c). Aceste solutii determina insa cresterea grosimii camasii de cilindru si, implicit, un mai slab transfer de caldura.

 Deformarea cilindruluicompromite etansarea camerei de ardere si durabilitatea mecanismului motor. Cilindrul se deformeaza static, sub actiunea fortelor de prestrangere la montaj si a fluxului termic, precum si dinamic, sub actiunea presiunii gazelor, fortei normale si a impactului cu pistonul.

Uzura oglinzii (suprafata interioara) cilindrului constituie una dintre principalele cauze care limiteaza durata de functionare a motorului. Exista trei mari categorii de uzura:

a)     uzura corosiva  – rezultat al contactului dintre metal si produsii agresivi care se formeaza in procesul de ardere (acizii acetic, sulfuric si azotic, formaldehidele, vaporii de apa etc.) si care se condenseaza pe

oglinda cilindrului. Ea este maxima in partea superioara (dinspre pmi) a cilindrului. Temperatura camasii are un rol hotarator in aceasta directie: cand ea coboara sub punctul de roua (temperatura minima la care o substanta se mai afla in stare de vapori), produsele corosive condenseaza pe camasa;

b)       uzura abraziva  – produsa de particulele dure prezente in atmosfera (particule de cuart), in ulei (aschii metalice, particule de calamina, cuart etc.) si in combustibil;

c)     uzura adeziva  – consecinta a contactului direct dintre piston, segmenti si cilindru, contact posibil in special in punctele moarte, cand ungerea hidrodinamica este compromisa.

Factorii care influenteaza uzura cilindrului sunt urmatorii:

a)      regimul de functionare al motorului;

b)      presiunea exercitata de segmenti;

c)      regimul de ungere a cilindrului;

d)     gradul de impurificare a aerului, uleiului si combustibilului;

e)      natura, viscozitatea si stabilitatea uleiului;

f)       compozitia chimica si fractionata a combustibilului;

g)      natura materialului cilindrului;

h)      tehnologia de finisare a cilindrului;

i)        particularitatile constructive ale cilindrului;

j)        deformatia cilindrului produsa la montaj;

k)      racirea cilindrului – importanta conditiilor de pornire.

BLOCUL MOTOR

Rolul functional

Blocul motor constituie elementul structural al motorului, determinand constructia generala a acestuia. Contine camasa cilindrului si spatiile de racire, pe el fiind montata chiulasa. Blocul motor poate sustine in lagarele sale arborele cotit si arborele cu came, iar la exterior este prevazut cu bosaje pentru prinderea unor agregate auxiliare: filtre, pompe, racitoare etc. In mod frecvent, mai este numit si blocul cilindrilor.

Constructia blocului motor

Blocul motor, denumit frecvent si blocul cilindrilor, contine in interiorul sau camasile de cilindru. La motoarele rapide si semirapide, blocul motor contine, de regula, toti cilindrii motorului (la motoarele in linie) sau toti cilindrii unei linii (la motoarele in V, in H, in W, in stea etc.).

In cazul motoarelor lente, de puteri mari, blocul motor este individual, continand o singura camasa de cilindru. Se mai utilizeaza si solutia intermediara a blocului motor pentru un grup de cilindri.

In general, blocul motor (fig. 12) este compus dintr-o placa superioara 1 pe care se aseaza chiulasa si o placa inferioara2, prin intermediul careia blocul motor se aseaza pe carter (batiu). Aceste placi sunt legate prin intermediul unor pereti transversali si longitudinali 3, in care sunt practicate spatiile 4, necesare vehicularii fluidului de racire. De asemenea, in bloc pot fi prevazute canalele 5 pentru tijele impingatoare, iar pe bloc pot fi amplasate bosajele 6 pentru prinderea unor agregate auxiliare.

Blocurile motoare cu cilindri nedemontabili au o constructie mai complicata, ceea ce conduce la aparitia tensiunilor interne dupa turnare,

datorita vitezelor diferite de racire a peretilor interiori si exteriori.  De asemenea, in timpul functionarii apar tensiuni termice, datorita gradientului de temperatura axial si radial. De aceea, astfel de blocuri se utilizeaza numai la motoarele de alezaj mic (sub 120-140 mm). Utilizarea camasilor de cilindru de tip uscat mareste rigiditatea blocului, dar si in acest caz gradientii de temperatura sunt ridicati.

Compactitatea blocului motor in plan longitudinal este determinata de distanta dintre cilindri, care depinde la randul ei, de :

a)      prezenta sau absenta lagarului palier intre doi cilindri;

b)      lungimea fusului maneton;

c)      tipul lagarului (cu alunecare sau rostogolire);

d)     tipul camasii de cilindri (uscata sau umeda);

e)      marimea spatiilor de racire.

La motoarele in doi timpi etansarea spatiilor de racire in zona ferestrelor se realizeaza cu inele de cupru spre gaze, urmate de unul sau doua inele de cauciuc.

In spatiile de racire se prevad locasuri pentru placute de zinc in vederea protejarii lor la electrocoroziune.

Solicitarile blocului motor

Blocul motor este supus la solicitari variabile, determinate de fortele de presiune, fortele de inertie si momentele lor, precum si la solicitari statice, care apar la montaj, prin strangere si, in timpul functionarii,

prin dilatare. Ca atare, blocul motor necesita conditii corespunzatoare de rigiditate si stabilitate dimensionala.

Materialele de fabricatie

Materialele din care se executa blocul motor sunt fonta de calitate sau usor aliata si aliajele usoare pe baza de aluminiu (pentru motoare de puteri mici). Cand blocul motor este prevazut cu camasi de cilindru, se utilizeaza o fonta cenusie mai ieftina.

Semifabricatele se executa in exclusivitate prin turnare, urmata de curatire, sablare, ajustare si, in cazul blocurilor de fonta, de un tratament termic de recoacere, pentru detensionare.

          

           Chiulasa, formeaza peretele fix de la extremitatea cilindrului care cuprinde adeseori in intregime camera de ardere impreuna cu galeriile de admisie si evacuare (cu exceptia motoarelor cu supapele in blocul cilindrilor sau cu distributie prin lumini = ferestre de admisie si evacuare), supapele, bujiile sau injectoarele.

             In timpul functionarii, chiulasa este solicitata  mecanic si termic.

             Solicitarile mecanice sunt provocate de presiunea gazelor din cilindru, precum si de stringerea de montaj a chiulasei pe suprafata blocului cilindrului, care asigura etansarea. Incalzirea inegala, datorita caldurii primite de la gazele de ardere numai pe anumite zone (suprafata in contact cu gazele din cilindru, canalele de legatura intre compartimentele camerei de ardere la MAC, galeriile si supapele de evacuare), in timp ce alte zone sunt racite de incarcatura proaspata (galeriile si supapele de admisie), creeaza solicitari termice. Valorile maxime ale solicitarilor termice apar in general in zona dintre scaunul supapei de admisie si scaunul supapei de evacuare sau canalul de legatura dintre compartimentele camerei de ardere, determinind adeseori fisurarea peretelui.

            Constructia chiulasei este determinata de arhitectura camerei de ardere si a galeriilor de admisie si evacuare, de necesitatea racirii eficiente a  celor mai calde zone, micsorind la minimum solicitarile termice, de conditiile de rezistenta si rigiditate, de considerente tehnologice. Chiulasa poate fi numai pentru fiecare cilindru separat, comuna pentru toti cilindrii sau pentru un grup de cilindri.         

             Galeriile de admisie si evacuare se dispun pe aceeasi parte a chiulasei sau pe ambele parti. La chiulasele MAS este obisnuita dispunerea tuturor galeriilor pe aceeasi parte; vecinatatea galeriilor de admisie si evacuare asigura preincalzirea incarcaturii proaspete, necesara vaporizarii benzinei. Galeriile extreme ale chiulasei sunt cele de evacuare, pentru scurtarea colectorului de admisie. La MAC este rational insa ca, galeriile de admisie si evacuare sa fie dispuse pe partile opuse ale chiulasei, pentru reducerea preincalzirii incarcaturii proaspete, care este daunatoare umplerii. Galeria de admisie are o constructie speciala, atunci cind trebuie sa asigure intrarea aerului tangential la cilindru, la MAC cu injectie directa. Camerele de ardere sunt profilate direct in corpul chiulasei (MAS, precum si MAC cu injectie directa) sau sunt realizabile din piese demontabile, executate din oteluri rezistente la temperaturi ridicate (MAC cu camere separate de virtej si de preardere). Camerele separate de ardere sunt deplasate in general in raport cu axa cilindrului, pentru a se crea spatiul necesar montarii supapelor; in acelasi scop, la

MAC cu injectie directa se prevede o camera de ardere excentrica in capul pistonului, iar injectorul se monteaza inclinat.

               In interiorul chiulasei se prevede un spatiu prin care circula apa de racire, adusa din blocul cilindrilor prin orificii speciale prevazute in pereti. Constructia interiorului chiulasei trebuie sa asigure dirijarea apei de racire pentru racirea intensa a zonelor care se incalzesc cel mai mult in functionare (galeriile de evacuare, scaunele supapelor de evacuare) sau pentru reducerea temperaturii de functionare a unor piese (locasurile bujiilor, injectoarelor, ghidajelor supapelor de evacuare); la MAS, racirea intensa a portiunii camerei de ardere unde flacara normala ajunge la sfirsitul arderii reprezinta o metoda de combatere a detonatiei. La motoarele racite cu aer, suprafata exterioara a chiulasei este nervurata.

                        Etansarea cilindrului este conditionata de planeitatea suprafetei de asezare a chiulasei pe blocul cilindrilor. La rigiditate insuficienta, chiulasa se deformeaza prin stringere la montare, astfel incit etansarea este compromisa; rigiditatea ridicata este necesara si pentru functionarea normala a supapelor si a injectoarelor. Constructia rigida a chiulasei impune ingrosarea peretelui care se monteaza pe blocul cilindrilor; legaturile care exista intre pereti (ghidajele supapelor, locasurile bujiilor sau injectoarelor, etc.), precum si constructia in bloc a chiulasei (comuna pentru toti cilindrii sau pentru un grup de cilindri) creeaza rigiditatea necesara, devenind inutila plasarea unor pereti interiori suplimentari.

Intre chiulasa si blocul cilindrilor se prevede la montare o garnitura  confectioanata dintr-un material moale (de obicei  tabla de cupru). Pentru deformarea uniforma a garniturii, stringerea piulitelor se face de la centru spre extremitati  si alternind pe ambele laturi ale chiulasei.

Rolul functional

Chiulasa este organul fix al mecanismului motor care inchide cilindrul la extremitatea corespunzatoare p.m.i. Chiulasa se fixeaza pe suprafata frontala superioara a blocului motor cu ajutorul prezoanelor sau suruburilor de prindere.

Chiulasa contine locasuri pentru injector 1 (bujie), pentru canalele de admisie 2 si evacuare 3 (la motoarele in patru timpi), pentru supapele de lansare (la motoarele care se pornesc cu aer comprimat), pentru circulatia fluidului de racire 4 precum si orificii pentru prezoanele (suruburile) de prindere si tijele distributiei. (cand arborele de distributie este amplasat in blocul motor). De asemenea, chiulasa contine, uneori, antecamerele sau camerele de turbionare sau preamestec.

La motoarele in doi timpi, constructia chiulasei este mai simpla, intrucat lipsesc total sau partial supapele de distributie.

Constructia chiulasei

Chiulasa poate fi realizata intr-un corp comun pentru toti cilindrii, pentru grupuri de cilindri sau pentru un singur cilindru (individuale). Ea este o piesa de dimensiuni mari, cu o

pondere insemnata (12…15%) asupra masei motorului. Partea sa superioara poate fi acoperita cu un capac fixat cu prezoane si piulite.

Constructia chiulasei   depinde de:

a) tipul motorului;

b) forma camerei de ardere;

c) amplasarea supapelor si traseelor canalelor de distributie a gazelor;

d)  pozitia injectorului sau bujiei;

e)  sistemul de racire;

f)  tipul sistemului de lansare.

Chiulasele individuale pentru motoarele in doi timpi de puteri foarte mari se realizeaza uneori din doua piese (fig. 14.).   Partea inferioara 1, in contact cu blocul motor 3, se executa din otel turnat si cuprinde camera de ardere. Partea superioara 2 a chiulasei se confectioneaza din fonta si contri-buie substantial la descarcarea celei inferioare de solicitarea produsa de presiunea gazelor. Solidarizarea

celor doua parti se realizeaza prin suruburi repartizate pe conturul chiulasei. Fluidul de racire este introdus in regiunea marginala a partii inferioare si este apoi dirijat spre regiunea centrala, mai calda, de unde ajunge in partea superioara a chiulasei.

La MAC, colectoarele de admisie 1 si     de evacuare 2 (fig. 15) se prevad de o parte si de alta a chiulasei, pentru a evita incalzirea excesiva a aerului de admisie si inrautatirea coeficientului de umplere. Injectorul se monteaza, uneori, inclinat si excentric fata de axa cilindrului, pentru a oferi conditii mai bune de amplasare a supapelor. La

MAS, amplasarea colectoarelor de admisie si evacuare de aceeasi parte a chiulasei este avantajoasa pentru vaporizarea mai buna a combustibilului. Bujia se monteaza intre supape pentru a evita aparitia arderii cu detonatie. 

Grosimea si traseul canalelor de distributie a gazelor trebuie sa asigure o eficienta ridicata a proceselor de admisie si evacuare. Diametrul canalului de admisie se face cu 10-20% mai mare decat al celui de evacuare, pentru imbunatatirea coeficientului de umplere. Canalele se executa cu sectiune variabila, descrescatoare spre orificiul supapei (fig. 16), pentru a reduce pierderile gazodinamice. La MAC cu injectie directa, imbunatatirea formarii amestecului pe seama organizarii miscarii aerului se obtine prin dirijarea adecvata a canalelor. Efectul este amplificat in cazul canalelor in forma de spirala.

Miscarea supapelor si racirea lor sunt asigurate de ghidurile de supapa, care au forma unor bucse presate        in chiulasa. Jocul dintre tija supapei si ghid se reduce la minimum pentru o mai buna evacuare a caldurii, dar reducerea este limitata de pericolul griparii.

Orificiile pentru trecerea suruburilor de chiulasa se repartizeaza cat mai apropiat de camasa cilindrului, fara insa a impiedica racirea acesteia.

 

Forma exterioara a chiulasei este cilindrica, patrata, hexagonala sau octogonala.

Etansarea   dintre chiulasa si blocul motor se realizeaza cu ajutorul unei garnituri de cupru, metal moale sau cel mai adesea, din clingherit (amestec de azbest, cauciuc si un liant mineral).

Solicitarile chiulasei

In timpul functionarii motorului, chiulasa este supusa la solicitari mecanice mari, determinate de forta de presiune a gazelor. Incalzirea inegala (diferente de 100-2000C) a diferitelor zone ale chiulasei (sediul supapei de evacuare mai cald decat al supapei de admisie, canalele de evacuare mai calde decat cele de admisie etc.) produce tensiuni termicecare deformeaza chiulasa. Chiulasele motoarelor in doi timpi sunt mai puternic solicitate termic, din cauza dublarii numarului de cicluri in unitatea de timp, respectiv de procese de ardere in unitatea de timp. Tensiuni importante apar si la montaj, prin strangerea chiulasei.

In aceste conditii de solicitare complexa, chiulasei I se impun urmatoarele cerinte:

a)      rigiditate mare, pentru a asigura etanseitatea fata de gaze;

b)      rezistenta mecanica si termica ridicata, la o masa cat mai mica;

c)      realizarea unei distributii cat mai uniforme a temperaturilor;

d)     posibilitatea realizarii unei forme optime a camerei de ardere si dirijarea convenabila a canalelor de distributie;

e)      amplasarea orificiilor pentru prezoanele sau suruburile de fixare a chiulasei trebuie sa asigure o presiune de etansare uniforma pe toata suprafata de asezare.

O rigiditate si rezistenta mecanica ridicata a chiulasei se obtine prin utilizarea unor materiale cu proprietati mecanice si termice adecvate si prin constructia lor in sistem monobloc.