SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  11
Télécharger pour lire hors ligne
Moduł 3
Układ korbowy
1. Układ korbowo-tłokowy
1.1. Tłok
1.2. Dno tłoka
1.3. Strefa ogniowa
1.4. Strefa pierścieniowa
1.5. Pierścienie tłokowe
2. Korbowód
3. Wał korbowy
3.1. Czopy główne i korbowe
3.2. Ramiona
3.3. Magistrala olejowa
2
W tym module zostaną przedstawione zagadnienia dotyczące konstrukcji układu
korbowo tłokowego. Ponadto zostanie omówiona budowa i funkcje takich podzespołów
jak:
 tłoki,
 korbowody,
 wały korbowe,
oraz części z nimi współpracujących.
1. Układ korbowo-tłokowy
Zadaniem mechanizmu korbowego silnika jest zamiana postępowo-zwrotnego ruchu
tłoka na ruch obrotowy wału korbowego. Tłok jest sprężony z wałem korbowym za po-
mocą korbowodu, który w czasie pracy silnika wykonuje ruch złożony. Ruch tłoka nada-
je korbowodowi ruch postępowy, natomiast obracanie się korby wału korbowego
wprawia korbowód w ruch wahadłowy wokół sworznia tłokowego, łączącego korbowód
z tłokiem.
Rys. 3.1. Układ korbowo tłokowy.
Źródło: http://tuning.pl/_tuning_Wywazamy_uklad_korbowotlokowy-gid_1_aid_186_.html
1.1. Tłok
Tłok silnika spalinowego stanowi ruchomą część komory spalania. Głównym zada-
niem tłoka jest przejęcie przez jego denko siły wywołanej ciśnieniem gazów. Następnie
tłok przekazuje powyższą siłę, wraz z obciążeniem z własnych oporów bezwładności na
sworzeń tłokowy i dalej na korbowód i wał korbowy.
Dawniej tłoki były wykonywane z żeliwa zwykłego lub stopowego. Wadą żeliwa jest
jednak dość duży ciężar właściwy i stosunkowo niewielkie przewodnictwo cieplne.
Najczęściej stosowanym obecnie materiałem na tłoki są stopy aluminium
z dodatkami krzemu, magnezu, miedzi, niklu. Zapewnia to wystarczająco niewielką wagę
i w efekcie cały układ korbowy jest mniej obciążony w wyniku mniejszych (własnych) sił
bezwładności.
Konstrukcja tłoka musi być odpowiednio odporna na wysokie obciążenia mechanicz-
ne. Dodatkowo powinna uwzględnić możliwość:
 odprowadzenia ciepła od gorącego denka, ogrzanego przez gazy o wysokiej tem-
peraturze, do chłodzonych ścian cylindra,
 prowadzenie tłoka w tulei cylindrowej i przejęcie bocznego nacisku, wynikające-
go z kinetyki układu korbowego,
 współpracy z tuleją cylindrową z możliwie małymi stratami na tarcie.
3
Tłok silnika samochodowego składa się z następujących części głównych:
1. dna z jego obrzeżem, zwanym strefą ogniową,
2. strefy pierścieniowej z rowkami na osadzenie pierścieni tłokowych,
3. płaszcza zapewniającego właściwe prowadzenie tłoka w cylindrze,
4. piast łożyskujących sworzeń tłokowy.
Rys. 3.2. Budowa tłoka.
Źródło: Opracowanie własne.
1.2. Dno tłoka
Jest to najbardziej obciążona cieplnie część tłoka, dlatego jego kontakt z pozostałymi
częściami, jak również ze ściankami cylindra musi zapewnić dobre odprowadzenie
nadmiaru ciepła. W szczególnie obciążonych silnikach dna tłoków są dodatkowo chło-
dzone przez natryskiwanie oleju od strony wewnętrznej albo przy pomocy dodatkowych
kanałów olejowych, prowadzących olej pod ciśnieniem wewnątrz odlewu.
Na kształt dna tłoka wpływają takie czynniki jak:
 charakterystyczna dla danego silnika organizacja procesu spalania,
 rozmieszczenie zaworów, świec zapłonowych lub urządzeń wtryskowych.
Zwłaszcza w silnikach ZS system spalania ma bezpośredni związek z budową tłoka,
ponieważ w jego dnie częściowo lub całkowicie mieści się z reguły komora spalania.
1.3. Strefa ogniowa
Jest to cylindryczna część ścian bocznych, przylegająca bezpośrednio do dna tłoka. Jej
głównym zadaniem jest oddzielenie pierścieni tłokowych od gorących gazów w komorze
spalania i przestrzeni roboczej cylindra. We współczesnych silnikach wysokość strefy
ogniowej wynosi 6,5%-8% średnicy cylindra. Tylko w silnikach wysokoprężnych
4
z komorą spalania całkowicie zagłębioną w tłoku wysokość ta sięga 15% średnicy cylin-
dra.
1.4. Strefa pierścieniowa
Jest to boczna część ściany tłoka, żłobiona obwodowymi rowkami mieszczącymi pier-
ścienie tłokowe. Ich zadaniem jest uszczelnienie tłoka w cylindrze i zgarnianie nadmiaru
oleju z gładzi cylindrowej. Pasowanie między rowkami a pierścieniami ma decydujący
wpływ na efektywną moc silnika, a także na poziom zużycia paliwa i oleju. W row-
kach prowadzących pierścienie zgarniające (olejowe) znajdują się promieniowo usytu-
owane otwory, odprowadzające nadmiar oleju do wnętrza tłoka.
1.5. Pierścienie tłokowe
W silnikach spalinowych czterosuwowych zazwyczaj występują trzy rodzaje pier-
ścieni:
a) pierścień uszczelniający (kompresyjny),
b) pierścień kompresyjno-zgarniający,
c) pierścień zgarniający (olejowy).
a. Pierścień uszczelniający (kompresyjny) umieszczony jest w rowku najbliż-
szym denka tłoka. Pierścień ten uszczelnia komorę spalania, uniemożliwiając
przedostanie się gazów powstałych w procesie spalania
z komory do korpusu silnika. Gdy następuje zapłon mieszanki paliwowo-
powietrznej, ciśnienie gazów spalinowych oddziałuje na tłok, zmuszając go do
ruchu w kierunku wału korbowego.
Rys. 3.3. Usytuowanie pierścieni na tłoku.
Źródło: www.pierscienietlokowe.com.pl
b. Pierścień kompresyjno-zgarniający umieszczony jest między pierścieniem
uszczelniającym i zgarniającym. Jego zadaniem jest zatrzymanie gazów, które
przedostały się przez pierścień uszczelniający oraz zgarnianie nadmiaru oleju
z gładzi cylindra. Dlatego też ma on specjalny kształt powierzchni roboczej.
5
c. Pierścień zgarniający (olejowy) jest pierścieniem umieszczonym najniżej. Pier-
ścień olejowy służy do zgarniania nadmiaru oleju ze ścianki cylindra podczas ru-
chu tłoka. Olej wraca przez szczeliny w pierścieniu i tłoku do bloku silnika.
W silnikach dwusuwowych pierścień ten jest niepotrzebny, ponieważ olej dostarcza-
ny jest z paliwem i jego spalanie jest zamierzone.
Pierścienie tłokowe uszczelniają komorę spalania, przekazują ciepło z tłoka do cylin-
dra i kontrolują zużycie oleju. Aby pierścień spełniał swoje zadanie, musi mieć możli-
wość sprężystego układania się pod wpływem wysokiej temperatury.
W tym celu pierścień włożony do cylindra musi posiadać na zamku szczelinę (tzw.
luz zamka). Wielkość szczeliny zamka zależy od średnicy pierścienia oraz materiału,
z jakiego pierścień został wykonany.
Pierścień ma dokładnie określony kształt, aby dokładnie przylegać do ścianek cylin-
dra, co zapewni wymaganą szczelność. Odpowiedni kształt pierścienia uzyskuje się w
procesie owalizacji. Kolejnym istotnym czynnikiem jest siła nacisku pierścienia na ścia-
ny cylindra. Siła ta jest zwykle zależna od elastyczności materiału, z jakiego pierścień
jest wykonany. Większość pierścieni wykonana jest z żeliwa szarego. Żeliwo łatwo do-
stosowuje się do ściany cylindra, a dodatkowo łatwo je pokryć innymi materiałami, aby
zwiększyć ich trwałość.
Rys. 3.4. Pierścień kompensacyjny.
Źródło: Opracowanie własne.
Pierścień kompresyjny
Pierścień kompresyjny znajduje się najbliżej komory spalania i narażony jest na
największą ilość substancji powodujących korozje, jak i najwyższą temperaturę pracy.
Przez pierścień kompresyjny przekazywane jest do 70% ciepła z tłoka do cylindra. Za-
zwyczaj pierścień ten ma kształt prostokątny lub baryłkowy.
Pierścień z baryłką ma zakrzywioną powierzchnię roboczą, by umożliwić smarowanie
pierścienia i ściany cylindra (pierścień ten nie zgarnia oleju, przez co jest lepiej smaro-
wany). Zakrzywiona powierzchnia zmniejszyła możliwość zaniku warstwy oleju spowo-
dowanego nadmiernym naciskiem pierścienia na cylinder.
Rys. 3.5. Pierścień kompensacyjno-zgarniający.
Źródło: Opracowanie własne.
6
Pierścień kompresyjno-zgarniający
Pierścień kompresyjno-zgarniający jest kolejnym pierścieniem od denka tłoka.
Jego zadaniem jest tworzenie warstwy oleju o stałej grubości, co umożliwia smarowanie
pierścienia kompresyjnego. Niektóre pierścienie mają tzw. nosek, czyli nacięcie, dzięki
któremu lepiej zgarniają olej.
Niepoprawne zamontowanie pierścienia kompresyjno-zgarniającego powoduje więk-
sze zużycie oleju, gdyż pierścień zamiast zgarniać olej ku wałowi korbowemu, wciska go
do komory spalania.
Rys. 3.6. Pierścień zgarniający.
Źródło: Opracowanie własne.
Pierścień zgarniający (olejowy)
Pierścień zgarniający posiada dwie wąskie powierzchnie robocze, a pomiędzy nimi
znajdują się owalne lub okrągłe otwory, którymi zgarnięty nadmiar oleju spływa do blo-
ku silnika. Pierścienie olejowe wykonane są zazwyczaj z odpowiednio ukształtowanego
odlewu. W wielu pierścieniach olejowych zastosowano sprężynę rozpierającą, by zwięk-
szyć siłę nacisku na ścianki cylindra.
Materiałem na pierścienie jest przeważnie wysokogatunkowe żeliwo szare. Jego za-
letami są: duża sprężystość, dobre właściwości poślizgowe, najwyższa odporność na
ścieranie oraz wysokie temperatury i dobra obrabialność. Najwyższy pierścień, podlega-
jący największym naprężeniom, jest często chromowany. Twarda i odporna na korozję
warstwa chromu zmniejsza ścieralność pierścieni, a dobre właściwości poślizgowe osz-
czędzają gładź cylindra.
Płaszcz tłoka
Ta część służy głównie do poosiowego prowadzenia tłoka w cylindrze, choć ma rów-
nież pewne funkcje uszczelniające. Ponadto dzięki swej dużej powierzchni styku
z gładzią cylindrową stanowi ona główną drogę odprowadzania ciepła z tłoka przez
ścianki cylindra do układu chłodzenia silnika. W płaszczu tłoka umieszczone są piasty
sworznia tłokowego. Ze względu na różnicę temperatur roboczych między górną a dolną
częścią płaszcza jest on wykonywany w formie lekko stożkowej, zmieniającej się
w cylindryczną dopiero przy pełnym rozgrzaniu silnika.
Sworzeń tłokowy
Siła gazowa, działająca na tłok oraz siła bezwładności masy tłoka i sworznia tłokowe-
go, przenoszą się na korbowód poprzez sworzeń tłokowy. Końce sworznia osadzone są
w piastach tłoka, a środkową część obejmuje główka korbowodu. Jest to połączenie
przegubowe, w którym istnieje także możliwość przesuwania się główki korbowodu w
kierunku osi sworznia w ramach luzu pomiędzy piastami tłoka a tą częścią korbowodu.
7
Sworzeń podlega naprężeniom zginającym, wywołanym głównie przez ciśnienie gazu
i siły masowe. W normalnych, to znaczy rurowych sworzniach dochodzi do tego dalsze
naprężenie na skutek spłaszczenia przekroju pierścieniowego. Dlatego sworzeń musi
być wewnątrz ciągliwy, ale jego powierzchnia winna być możliwie twarda. Te warunki
spełniają stale węglowe lub niskostopowe, poddane odpowiedniej obróbce cieplnej.
Aby sworzeń nie przesuwał się w kierunku osiowym, co mogłoby ewentualnie do-
prowadzić do poważnego uszkodzenia gładzi cylindra, stosuje się jego zabezpieczanie w
postaci sprężynujących pierścieni osadzonych w rowkach na zewnętrznej krawędzi
sworznia lub otworu piasty. Innym rodzajem zabezpieczenia jest osadzanie sworzni
w korbowodach.
Rys. 3.7. Sposoby zabezpieczania sworznia tłokowego.
Źródło: http://www.google.pl/url?sa=i&rct=j&q=osadzenie%20sworzni%20t%C5%82okowych.
Warunki pracy sworznia są niekorzystne, gdyż jest on obciążany dużymi, okresowo
zmiennymi siłami, poza tym silnie nagrzewany, a powierzchnie łożyskowane są skąpo
smarowane
Ze względu na sposób ułożyskowania rozróżnia się następujące rodzaje sworzni:
 pływające, swobodnie obracające się zarówno w tłoku, jak i w główce korbo-
wodu, obecnie najczęściej stosowane,
 zaciśnięte w tłoku, a obracające się tylko w główce korbowodu,
 zaciśnięte w korbowodzie, a obracające się tylko w tłoku.
2. Korbowód
Korbowód to ważny element składowy silnika i ma trzy zadania:
 łączy tłok z wałem korbowym,
 zmienia posuwisty ruch tłoka w ruch obrotowy wału korbowego,
 przenosi siły powstałe po zapłonie mieszanki w komorze spalania na wał korbo-
wy, powodując powstanie na wale korbowym momentu obrotowego.
Korbowód musi spełnić bardzo wysokie wymagania. Biorąc pod uwagę przenoszenie
ogromnych sił wzdłużnych, powstałych w wyniku zapłonu w komorze spalania nad tło-
kiem. Do tego dochodzą siły przyśpieszenia i opóźnienia, powstałe przez ciągle zmienia-
jącą się prędkość przemieszczania się tłoka, i to wszystko jeszcze połączyć trzeba z siła-
8
mi gnącymi, powstaje w rezultacie efekt ruchu wahadłowego. Z tych przyczyn korbowód
musi prezentować ogromną mechaniczną wytrzymałość, ale z powodów
całkowicie zrozumiałych powinien być też jak najlżejszy.
Budowa i kształt korbowodu: na górnym końcu znajduje się główka korbowodu.
W główce mieści się tuleja korbowodu, obejmująca sworzeń tłoka, łączący tłok
z korbowodem. W takim połączeniu sworzeń „pływa” w główce korbowodu lub
w piaście tłokowej sworznia, lub w obydwu. W niektórych konstrukcjach tuleja nie wy-
stępuje, a wówczas sworzeń tłokowy mocowany jest w otworze główki tłoka mecha-
nicznie (poprzez ścisk) lub termicznie, przez nagrzewanie główki (by się rozszerzyła)
lub schładzanie sworznia (dwutlenkiem węgla), a wówczas swobodne mocowanie
sworznia występuje w jego piaście tłokowej.
Od główki w dół korbowodu biegnie jego trzon. Łączy on główkę ze stopką korbowo-
du. W celu uzyskania jak największej odporności na złamanie trzonu wykonuje się go
jako odlew lub skuwkę o przekroju tzw. dwuteownika (przekrój takiego odlewu wygląda
jak litera H). Ze względu na lekkość takiej formy, oszczędność materiału
i odporność na zginanie taki kształt trzonu stanowi dziś standard. Co istotne, biorąc pod
uwagę ogrom sił działających w nowoczesnych silnikach na korbowód, ów przekrój
w kształcie litery H wydłuża się w „poprzeczce” w miarę dochodzenia do stopy korbo-
wodu. Nie stosuje się trzonów o przekroju cylindrycznym i prostokątnym.
Stopa korbowodu wraz z pokrywą stopy (połączoną zwykle śrubami ze stopą) two-
rzy dolny koniec korbowodu. Ten element korbowodu mocowany jest do wału korbo-
wego. Mocowanie to ma miejsce w tzw. wykorbieniu wału, czyli w tej części, która ni-
czym korba wychyla się w bok od osi wału. Samo miejsce mocowania nazywa się czo-
pem wału korbowego. Powierzchnia czopu jest bardzo gładka, ponieważ stanowi jedną
ze ścian łożyska ślizgowego. Drugą połowę tego łożyska stanowi panewka, czyli rozbie-
ralny element łożyska ślizgowego.
Stosowanie panewek, a więc łożyska ślizgowego w punkcie połączenia korbowodu
z wałem korbowym, jest uzasadnione wielką nośnością tego typu ułożyskowania, jego
zdolnościami do tłumienia hałasów i trwałością. Ponadto łożysko ślizgowe zajmuje
mniej miejsca i mniej waży w porównaniu do innych typów łożysk.
Rys. 3.8. Łożysko ślizgowe.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%81o%C5%BCysko_%C5%9Blizgowe
9
Innego typu łożyska stosuje się w silnikach jedno- i dwucylindrowych oraz
w silnikach dwusuwowych. Tu z powodu innego typu smarowania (nie olej z miski
olejowej, tylko mieszanka paliwowo-powietrzno-olejowa) oraz wykorzystywania skrzy-
ni korbowej do wstępnego sprężania, wał korbowy łączy się z korbowodem za pośred-
nictwem łożysk walcowych lub ich odmiany, igłowych. W obu przypadkach przyczyną
ich zastosowania są mniejsze wymagania smarne. Z konstrukcyjnego punktu widzenia
istotny jest tu fakt, że w przeciwieństwie do rozwiązania z panewkami, tu łożysko jest
nierozbieralne, jego montaż i demontaż wymusza stosowanie wału korbowego składają-
cego się z wielu części. Korbowód wykonuje się z najlepszych możliwych materiałów.
Nadaje się do tego np. uszlachetniana stal (odkuwka na gorąco), jak i uszlachetnione
żeliwo (odlew).
3. Wał korbowy
Wał korbowy umożliwia zamianę ruchu posuwisto-zwrotnego tłoków i wahadłowego
korbowodów na ruch obrotowy koła zamachowego.
Na wał korbowy działają siły gazowe, występujące w cylindrach silnika, a przez tłoki
i korbowody przenoszone na czopy korbowe wału, oraz siły bezwładności, powstające
wskutek obracania się wału i ruchów posuwisto-zwrotnych tłoków i korbowodów.
Siły te wywołują w wale naprężenia zginające i skręcające. Dokładne obliczenie tych
naprężeń w wale korbowym silnika samochodowego jest praktycznie niemożliwe. Wy-
miary prawidłowo zaprojektowanego wału są tak duże, że maksymalne naprężenia, ob-
liczone od sił gazowych i sił bezwładności, są niewielkie w stosunku do wytrzymałości
materiału wału.
Zdarzające się niekiedy wypadki pękania wałów są zawsze spowodowane zmęcze-
niem materiału, wywołanym drganiami, które wynikają z działania zmiennych sił gazo-
wych i sił bezwładności.
Rys. 3.9. Wał korbowy silnika czterocylindrowego.
Źródło: http://adrianolek.com/naukajazdy/pliki/silniki/uklady.htm#korba
Zasadnicze elementy wału korbowego:
1. Czopy główne.
2. Czopy korbowe.
3. Ramiona.
4. Magistrala olejowa.
10
3.1. Czopy główne i korbowe
Wielkość czopów głównych wynika z uwzględnienia tych samych parametrów co
przy określeniu wymiarów czopów korbowych, tzn. nacisku jednostkowego, szybkości
obwodowej i sztywności wału. Ze względu na to, że sztywność wału zależy przede
wszystkim od wielkości średnicy czopów głównych, średnicę tę wykonuje się możliwie
dużą. Ograniczeniem dla wielkości tej średnicy jest nieprzekraczanie prędkości obwo-
dowej 13m/s dla silników ZS i 17m/s dla silników ZI.
Należy zwrócić uwagę, że w silnikach widlastych skrócenie czopów głównych może
dać skrócenie silnika, ponieważ w tym przypadku o długości silnika decyduje długość
układu korbowego, podczas gdy w silnikach rzędowych decyduje średnica cylindra. Ce-
cha ta, związana z ustawieniem w silnikach widlastych dwóch korbowodów obok siebie
na jednym czopie jest powodem, że silniki widlaste buduje się z zasady jako krótko sko-
kowe, gdyż pozwala to na uzyskanie najmniejszego gabarytu i ciężaru.
3.2. Ramiona
W wałach podpartych co każdy cylinder, ramiona są przeważnie całkowicie obrobio-
ne na powierzchniach prostopadłych do osi wału, gdyż przy gęsto umieszczonych ra-
mionach korb nie ma możliwości wykonania dostatecznie dokładnej odkuwki. Również
odkucie przeciwciężarów na takich ramionach jest utrudnione
i dlatego w wałach tych przeciwciężary są najczęściej przymocowane do ramion.
3.3. Magistrala olejowa
W czopach wału wykonane są najczęściej skośne otwory łączące parami czopy kor-
bowe z czopami głównymi. Przez te otwory dopływa do czopów korbowych olej smaru-
jący. Otwory olejowe wykonuje się według generalnej zasady tak, aby się nie krzyżowały
i w minimalnym stopniu osłabiały sztywność wału korbowego. Ze względów technolo-
gicznych kanały powinny być krótkie (minimalne opory przepływu), z
wyjściem na powierzchni czopa w miejscu niewielkich obciążeń klina olejowego oraz
powinny się dać łatwo oczyścić z opiłków metalu, co zapobiega przykrym niespodzian-
kom w czasie eksploatacji.
Najczęściej stosowanym rozwiązaniem silników z punktu widzenia układu cylindrów
jest silnik rzędowy, czterocylindrowy. Wał korbowy takiego silnika wytwarzany jest
w najczęściej stosowanej, o bardzo dużej dokładności technologii produkcji, metodą ku-
cia matrycowego. Wały te mają podpory główne co każde wykorbienie silnika,
a ramiona korbowe, odpowiednio wyprofilowane i w środkowej części pocienione, two-
rzą wraz z odkutymi razem, szerokimi przeciwciężarami charakterystyczne szczęki,
mocno trzymające czopy korbowe wału.
Wały korbowe rzędowych silników czterocylindrowych wykonuje się często tylko
z czterema (zamiast ośmiu) przeciwciężarami. Są one umieszczone na dwu ramionach
zewnętrznych i dwu środkowych. Wał korbowy pod względem wzajemnego położenia
czopów jest analogiczny do wału rzędowego silnika sześciocylindrowego z tym, że czopy
korbowe nie są rozchylone pod kątem 120°, lecz nieco skorygowanym ze względu na 15°
kąt rozwarcia dwu rzędów cylindrów. Podparcie wału na łożyskach głównych (co każde
wykorbienie wału) jest, z punktu widzenia sztywności wału i silnika, rozwiązaniem
bardzo korzystnym, jednak nie zawsze możliwym do zastosowania. W starszej kon-
strukcji czterocylindrowych silników rzędowych stosowano często podparcie wału co
dwa wykorbienia. Było to możliwe dzięki mniejszemu „wysileniu silników”
i „przesztywnianiu” jego kadłuba. Takie podparcie wału występuje w dwucylindrowym
11
silniku Zl Cinquecento 704, z tunelowym, sztywnym kadłubem. Rzadko stosowane
w samochodach dwucylindrowe, rzędowe silniki mogą mieć wał korbowy rozwiązany
na dwa sposoby:
1. czopy korbowe mogą być po jednej stronie,
2. położone wzajemnie przeciwlegle.
To drugie rozwiązanie, ze względu na dużą nierównomierność odległości zapłonów
(180° i 540°) nie jest stosowane w silnikach samochodowych. Natomiast
w pierwszym przypadku wał korbowy może być podparty w sztywnym kadłubie na
dwu podporach z jednym dużym przeciwciężarem w środku lub na trzech podporach
z czterema przeciwciężarami.
W kolejnym module zostaną szczegółowo omówione podzespoły wchodzące
w skład układu rozrządu oraz zostanie przedstawiona budowa poszczególnych podze-
społów i ich przeznaczenie.

Contenu connexe

Tendances

Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...
Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...
Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...Edukacja online
 
Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...
Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...
Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...Edukacja online
 
Blok III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowych
Blok  III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowychBlok  III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowych
Blok III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowychEdukacja online
 
Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.
Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.
Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.Edukacja online
 
Blok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczychBlok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczychEdukacja online
 
Lekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczych
Lekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczychLekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczych
Lekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczychEdukacja online
 
Blok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczychBlok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczychEdukacja online
 

Tendances (20)

Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...
Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...
Blok III Lekcja 3: Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika sp...
 
1.Naprawa pojazdów samochodowych
1.Naprawa pojazdów samochodowych1.Naprawa pojazdów samochodowych
1.Naprawa pojazdów samochodowych
 
4.6 Dokumentacja i szacowanie kosztów naprawy
4.6 Dokumentacja i szacowanie kosztów naprawy4.6 Dokumentacja i szacowanie kosztów naprawy
4.6 Dokumentacja i szacowanie kosztów naprawy
 
Diagnostyka układów zasilania silników
Diagnostyka układów zasilania silnikówDiagnostyka układów zasilania silników
Diagnostyka układów zasilania silników
 
Naprawa układów silnika
Naprawa układów silnikaNaprawa układów silnika
Naprawa układów silnika
 
Układ kierowniczy
Układ kierowniczyUkład kierowniczy
Układ kierowniczy
 
Ocena stanu technicznego pojazdów samochodowych
Ocena stanu technicznego pojazdów samochodowychOcena stanu technicznego pojazdów samochodowych
Ocena stanu technicznego pojazdów samochodowych
 
9.przekladnie
9.przekladnie9.przekladnie
9.przekladnie
 
Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...
Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...
Blok III Lekcja 5: Rola mechanizmu napędowego ciągnika oraz jego elementy skł...
 
Blok III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowych
Blok  III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowychBlok  III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowych
Blok III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowych
 
10.przekladnia pasowa
10.przekladnia pasowa10.przekladnia pasowa
10.przekladnia pasowa
 
Diagnostyka układu kierowniczego i napędowego
Diagnostyka układu kierowniczego i napędowegoDiagnostyka układu kierowniczego i napędowego
Diagnostyka układu kierowniczego i napędowego
 
Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.
Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.
Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych.
 
Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów
Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegówUkład przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów
Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów
 
Silnik
SilnikSilnik
Silnik
 
Blok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczychBlok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 1: Ogólna charakterystyka i podział pojazdów rolniczych
 
Lekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczych
Lekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczychLekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczych
Lekcja 6 Zjawisko tarcia i jego wpływ na pracę ciągników i maszyn rolniczych
 
Blok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczychBlok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczych
Blok III Lekcja 7: Układy hamulcowe pojazdów rolniczych
 
8.sprzegla
8.sprzegla8.sprzegla
8.sprzegla
 
Diagnostyka układu jezdnego
Diagnostyka układu jezdnegoDiagnostyka układu jezdnego
Diagnostyka układu jezdnego
 

Similaire à Układ korbowy

Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...
Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...
Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...Artur Kaleta
 
Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...
Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...
Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...Edukacja online
 
Rodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin Wagner
Rodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin WagnerRodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin Wagner
Rodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin WagnerMarcin Wagner
 

Similaire à Układ korbowy (9)

4.5 Naprawa układu hamulcowego
4.5 Naprawa układu hamulcowego4.5 Naprawa układu hamulcowego
4.5 Naprawa układu hamulcowego
 
Prezentacja bb
Prezentacja bbPrezentacja bb
Prezentacja bb
 
Temat 5
Temat 5Temat 5
Temat 5
 
Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...
Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...
Developing resources and exploitation of copper-nickel ore from the Morrison ...
 
Kocioł DEFRO OPTIMA - instrukcja obsługi
Kocioł DEFRO OPTIMA - instrukcja obsługiKocioł DEFRO OPTIMA - instrukcja obsługi
Kocioł DEFRO OPTIMA - instrukcja obsługi
 
Kocioł Defro AKM LUX - instrukcja obslugi
Kocioł Defro AKM LUX - instrukcja obslugiKocioł Defro AKM LUX - instrukcja obslugi
Kocioł Defro AKM LUX - instrukcja obslugi
 
Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...
Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...
Blok III Lekcja 6: Koła jezdne, oś przednia i nośna oraz układ kierowniczy ci...
 
Układ przeniesienia napędu- podzespoły przenoszące napęd
Układ przeniesienia napędu- podzespoły przenoszące napędUkład przeniesienia napędu- podzespoły przenoszące napęd
Układ przeniesienia napędu- podzespoły przenoszące napęd
 
Rodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin Wagner
Rodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin WagnerRodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin Wagner
Rodzaje zderzaków stosowanych w budowie maszyn - Marcin Wagner
 

Plus de Szymon Konkol - Publikacje Cyfrowe (20)

k1.pdf
k1.pdfk1.pdf
k1.pdf
 
t1.pdf
t1.pdft1.pdf
t1.pdf
 
Quiz3
Quiz3Quiz3
Quiz3
 
Quiz2
Quiz2Quiz2
Quiz2
 
Quiz 1
Quiz 1Quiz 1
Quiz 1
 
Pytania RODO do prezentacji
Pytania RODO do prezentacjiPytania RODO do prezentacji
Pytania RODO do prezentacji
 
Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)
Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)
Rodo prezentacja dla_pracownikow (1)
 
Rodo bezpieczenstwo _dla_pracownikow
Rodo bezpieczenstwo _dla_pracownikowRodo bezpieczenstwo _dla_pracownikow
Rodo bezpieczenstwo _dla_pracownikow
 
Rodo reakcja na_naruszenia
Rodo  reakcja na_naruszeniaRodo  reakcja na_naruszenia
Rodo reakcja na_naruszenia
 
Rodo podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikow
Rodo  podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikowRodo  podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikow
Rodo podstawy przetwarzania_danych_ dla pracownikow
 
4
44
4
 
3
33
3
 
2
2 2
2
 
1
11
1
 
6
66
6
 
5
55
5
 
4
44
4
 
3
33
3
 
2
22
2
 
1
11
1
 

Układ korbowy

  • 1. Moduł 3 Układ korbowy 1. Układ korbowo-tłokowy 1.1. Tłok 1.2. Dno tłoka 1.3. Strefa ogniowa 1.4. Strefa pierścieniowa 1.5. Pierścienie tłokowe 2. Korbowód 3. Wał korbowy 3.1. Czopy główne i korbowe 3.2. Ramiona 3.3. Magistrala olejowa
  • 2. 2 W tym module zostaną przedstawione zagadnienia dotyczące konstrukcji układu korbowo tłokowego. Ponadto zostanie omówiona budowa i funkcje takich podzespołów jak:  tłoki,  korbowody,  wały korbowe, oraz części z nimi współpracujących. 1. Układ korbowo-tłokowy Zadaniem mechanizmu korbowego silnika jest zamiana postępowo-zwrotnego ruchu tłoka na ruch obrotowy wału korbowego. Tłok jest sprężony z wałem korbowym za po- mocą korbowodu, który w czasie pracy silnika wykonuje ruch złożony. Ruch tłoka nada- je korbowodowi ruch postępowy, natomiast obracanie się korby wału korbowego wprawia korbowód w ruch wahadłowy wokół sworznia tłokowego, łączącego korbowód z tłokiem. Rys. 3.1. Układ korbowo tłokowy. Źródło: http://tuning.pl/_tuning_Wywazamy_uklad_korbowotlokowy-gid_1_aid_186_.html 1.1. Tłok Tłok silnika spalinowego stanowi ruchomą część komory spalania. Głównym zada- niem tłoka jest przejęcie przez jego denko siły wywołanej ciśnieniem gazów. Następnie tłok przekazuje powyższą siłę, wraz z obciążeniem z własnych oporów bezwładności na sworzeń tłokowy i dalej na korbowód i wał korbowy. Dawniej tłoki były wykonywane z żeliwa zwykłego lub stopowego. Wadą żeliwa jest jednak dość duży ciężar właściwy i stosunkowo niewielkie przewodnictwo cieplne. Najczęściej stosowanym obecnie materiałem na tłoki są stopy aluminium z dodatkami krzemu, magnezu, miedzi, niklu. Zapewnia to wystarczająco niewielką wagę i w efekcie cały układ korbowy jest mniej obciążony w wyniku mniejszych (własnych) sił bezwładności. Konstrukcja tłoka musi być odpowiednio odporna na wysokie obciążenia mechanicz- ne. Dodatkowo powinna uwzględnić możliwość:  odprowadzenia ciepła od gorącego denka, ogrzanego przez gazy o wysokiej tem- peraturze, do chłodzonych ścian cylindra,  prowadzenie tłoka w tulei cylindrowej i przejęcie bocznego nacisku, wynikające- go z kinetyki układu korbowego,  współpracy z tuleją cylindrową z możliwie małymi stratami na tarcie.
  • 3. 3 Tłok silnika samochodowego składa się z następujących części głównych: 1. dna z jego obrzeżem, zwanym strefą ogniową, 2. strefy pierścieniowej z rowkami na osadzenie pierścieni tłokowych, 3. płaszcza zapewniającego właściwe prowadzenie tłoka w cylindrze, 4. piast łożyskujących sworzeń tłokowy. Rys. 3.2. Budowa tłoka. Źródło: Opracowanie własne. 1.2. Dno tłoka Jest to najbardziej obciążona cieplnie część tłoka, dlatego jego kontakt z pozostałymi częściami, jak również ze ściankami cylindra musi zapewnić dobre odprowadzenie nadmiaru ciepła. W szczególnie obciążonych silnikach dna tłoków są dodatkowo chło- dzone przez natryskiwanie oleju od strony wewnętrznej albo przy pomocy dodatkowych kanałów olejowych, prowadzących olej pod ciśnieniem wewnątrz odlewu. Na kształt dna tłoka wpływają takie czynniki jak:  charakterystyczna dla danego silnika organizacja procesu spalania,  rozmieszczenie zaworów, świec zapłonowych lub urządzeń wtryskowych. Zwłaszcza w silnikach ZS system spalania ma bezpośredni związek z budową tłoka, ponieważ w jego dnie częściowo lub całkowicie mieści się z reguły komora spalania. 1.3. Strefa ogniowa Jest to cylindryczna część ścian bocznych, przylegająca bezpośrednio do dna tłoka. Jej głównym zadaniem jest oddzielenie pierścieni tłokowych od gorących gazów w komorze spalania i przestrzeni roboczej cylindra. We współczesnych silnikach wysokość strefy ogniowej wynosi 6,5%-8% średnicy cylindra. Tylko w silnikach wysokoprężnych
  • 4. 4 z komorą spalania całkowicie zagłębioną w tłoku wysokość ta sięga 15% średnicy cylin- dra. 1.4. Strefa pierścieniowa Jest to boczna część ściany tłoka, żłobiona obwodowymi rowkami mieszczącymi pier- ścienie tłokowe. Ich zadaniem jest uszczelnienie tłoka w cylindrze i zgarnianie nadmiaru oleju z gładzi cylindrowej. Pasowanie między rowkami a pierścieniami ma decydujący wpływ na efektywną moc silnika, a także na poziom zużycia paliwa i oleju. W row- kach prowadzących pierścienie zgarniające (olejowe) znajdują się promieniowo usytu- owane otwory, odprowadzające nadmiar oleju do wnętrza tłoka. 1.5. Pierścienie tłokowe W silnikach spalinowych czterosuwowych zazwyczaj występują trzy rodzaje pier- ścieni: a) pierścień uszczelniający (kompresyjny), b) pierścień kompresyjno-zgarniający, c) pierścień zgarniający (olejowy). a. Pierścień uszczelniający (kompresyjny) umieszczony jest w rowku najbliż- szym denka tłoka. Pierścień ten uszczelnia komorę spalania, uniemożliwiając przedostanie się gazów powstałych w procesie spalania z komory do korpusu silnika. Gdy następuje zapłon mieszanki paliwowo- powietrznej, ciśnienie gazów spalinowych oddziałuje na tłok, zmuszając go do ruchu w kierunku wału korbowego. Rys. 3.3. Usytuowanie pierścieni na tłoku. Źródło: www.pierscienietlokowe.com.pl b. Pierścień kompresyjno-zgarniający umieszczony jest między pierścieniem uszczelniającym i zgarniającym. Jego zadaniem jest zatrzymanie gazów, które przedostały się przez pierścień uszczelniający oraz zgarnianie nadmiaru oleju z gładzi cylindra. Dlatego też ma on specjalny kształt powierzchni roboczej.
  • 5. 5 c. Pierścień zgarniający (olejowy) jest pierścieniem umieszczonym najniżej. Pier- ścień olejowy służy do zgarniania nadmiaru oleju ze ścianki cylindra podczas ru- chu tłoka. Olej wraca przez szczeliny w pierścieniu i tłoku do bloku silnika. W silnikach dwusuwowych pierścień ten jest niepotrzebny, ponieważ olej dostarcza- ny jest z paliwem i jego spalanie jest zamierzone. Pierścienie tłokowe uszczelniają komorę spalania, przekazują ciepło z tłoka do cylin- dra i kontrolują zużycie oleju. Aby pierścień spełniał swoje zadanie, musi mieć możli- wość sprężystego układania się pod wpływem wysokiej temperatury. W tym celu pierścień włożony do cylindra musi posiadać na zamku szczelinę (tzw. luz zamka). Wielkość szczeliny zamka zależy od średnicy pierścienia oraz materiału, z jakiego pierścień został wykonany. Pierścień ma dokładnie określony kształt, aby dokładnie przylegać do ścianek cylin- dra, co zapewni wymaganą szczelność. Odpowiedni kształt pierścienia uzyskuje się w procesie owalizacji. Kolejnym istotnym czynnikiem jest siła nacisku pierścienia na ścia- ny cylindra. Siła ta jest zwykle zależna od elastyczności materiału, z jakiego pierścień jest wykonany. Większość pierścieni wykonana jest z żeliwa szarego. Żeliwo łatwo do- stosowuje się do ściany cylindra, a dodatkowo łatwo je pokryć innymi materiałami, aby zwiększyć ich trwałość. Rys. 3.4. Pierścień kompensacyjny. Źródło: Opracowanie własne. Pierścień kompresyjny Pierścień kompresyjny znajduje się najbliżej komory spalania i narażony jest na największą ilość substancji powodujących korozje, jak i najwyższą temperaturę pracy. Przez pierścień kompresyjny przekazywane jest do 70% ciepła z tłoka do cylindra. Za- zwyczaj pierścień ten ma kształt prostokątny lub baryłkowy. Pierścień z baryłką ma zakrzywioną powierzchnię roboczą, by umożliwić smarowanie pierścienia i ściany cylindra (pierścień ten nie zgarnia oleju, przez co jest lepiej smaro- wany). Zakrzywiona powierzchnia zmniejszyła możliwość zaniku warstwy oleju spowo- dowanego nadmiernym naciskiem pierścienia na cylinder. Rys. 3.5. Pierścień kompensacyjno-zgarniający. Źródło: Opracowanie własne.
  • 6. 6 Pierścień kompresyjno-zgarniający Pierścień kompresyjno-zgarniający jest kolejnym pierścieniem od denka tłoka. Jego zadaniem jest tworzenie warstwy oleju o stałej grubości, co umożliwia smarowanie pierścienia kompresyjnego. Niektóre pierścienie mają tzw. nosek, czyli nacięcie, dzięki któremu lepiej zgarniają olej. Niepoprawne zamontowanie pierścienia kompresyjno-zgarniającego powoduje więk- sze zużycie oleju, gdyż pierścień zamiast zgarniać olej ku wałowi korbowemu, wciska go do komory spalania. Rys. 3.6. Pierścień zgarniający. Źródło: Opracowanie własne. Pierścień zgarniający (olejowy) Pierścień zgarniający posiada dwie wąskie powierzchnie robocze, a pomiędzy nimi znajdują się owalne lub okrągłe otwory, którymi zgarnięty nadmiar oleju spływa do blo- ku silnika. Pierścienie olejowe wykonane są zazwyczaj z odpowiednio ukształtowanego odlewu. W wielu pierścieniach olejowych zastosowano sprężynę rozpierającą, by zwięk- szyć siłę nacisku na ścianki cylindra. Materiałem na pierścienie jest przeważnie wysokogatunkowe żeliwo szare. Jego za- letami są: duża sprężystość, dobre właściwości poślizgowe, najwyższa odporność na ścieranie oraz wysokie temperatury i dobra obrabialność. Najwyższy pierścień, podlega- jący największym naprężeniom, jest często chromowany. Twarda i odporna na korozję warstwa chromu zmniejsza ścieralność pierścieni, a dobre właściwości poślizgowe osz- czędzają gładź cylindra. Płaszcz tłoka Ta część służy głównie do poosiowego prowadzenia tłoka w cylindrze, choć ma rów- nież pewne funkcje uszczelniające. Ponadto dzięki swej dużej powierzchni styku z gładzią cylindrową stanowi ona główną drogę odprowadzania ciepła z tłoka przez ścianki cylindra do układu chłodzenia silnika. W płaszczu tłoka umieszczone są piasty sworznia tłokowego. Ze względu na różnicę temperatur roboczych między górną a dolną częścią płaszcza jest on wykonywany w formie lekko stożkowej, zmieniającej się w cylindryczną dopiero przy pełnym rozgrzaniu silnika. Sworzeń tłokowy Siła gazowa, działająca na tłok oraz siła bezwładności masy tłoka i sworznia tłokowe- go, przenoszą się na korbowód poprzez sworzeń tłokowy. Końce sworznia osadzone są w piastach tłoka, a środkową część obejmuje główka korbowodu. Jest to połączenie przegubowe, w którym istnieje także możliwość przesuwania się główki korbowodu w kierunku osi sworznia w ramach luzu pomiędzy piastami tłoka a tą częścią korbowodu.
  • 7. 7 Sworzeń podlega naprężeniom zginającym, wywołanym głównie przez ciśnienie gazu i siły masowe. W normalnych, to znaczy rurowych sworzniach dochodzi do tego dalsze naprężenie na skutek spłaszczenia przekroju pierścieniowego. Dlatego sworzeń musi być wewnątrz ciągliwy, ale jego powierzchnia winna być możliwie twarda. Te warunki spełniają stale węglowe lub niskostopowe, poddane odpowiedniej obróbce cieplnej. Aby sworzeń nie przesuwał się w kierunku osiowym, co mogłoby ewentualnie do- prowadzić do poważnego uszkodzenia gładzi cylindra, stosuje się jego zabezpieczanie w postaci sprężynujących pierścieni osadzonych w rowkach na zewnętrznej krawędzi sworznia lub otworu piasty. Innym rodzajem zabezpieczenia jest osadzanie sworzni w korbowodach. Rys. 3.7. Sposoby zabezpieczania sworznia tłokowego. Źródło: http://www.google.pl/url?sa=i&rct=j&q=osadzenie%20sworzni%20t%C5%82okowych. Warunki pracy sworznia są niekorzystne, gdyż jest on obciążany dużymi, okresowo zmiennymi siłami, poza tym silnie nagrzewany, a powierzchnie łożyskowane są skąpo smarowane Ze względu na sposób ułożyskowania rozróżnia się następujące rodzaje sworzni:  pływające, swobodnie obracające się zarówno w tłoku, jak i w główce korbo- wodu, obecnie najczęściej stosowane,  zaciśnięte w tłoku, a obracające się tylko w główce korbowodu,  zaciśnięte w korbowodzie, a obracające się tylko w tłoku. 2. Korbowód Korbowód to ważny element składowy silnika i ma trzy zadania:  łączy tłok z wałem korbowym,  zmienia posuwisty ruch tłoka w ruch obrotowy wału korbowego,  przenosi siły powstałe po zapłonie mieszanki w komorze spalania na wał korbo- wy, powodując powstanie na wale korbowym momentu obrotowego. Korbowód musi spełnić bardzo wysokie wymagania. Biorąc pod uwagę przenoszenie ogromnych sił wzdłużnych, powstałych w wyniku zapłonu w komorze spalania nad tło- kiem. Do tego dochodzą siły przyśpieszenia i opóźnienia, powstałe przez ciągle zmienia- jącą się prędkość przemieszczania się tłoka, i to wszystko jeszcze połączyć trzeba z siła-
  • 8. 8 mi gnącymi, powstaje w rezultacie efekt ruchu wahadłowego. Z tych przyczyn korbowód musi prezentować ogromną mechaniczną wytrzymałość, ale z powodów całkowicie zrozumiałych powinien być też jak najlżejszy. Budowa i kształt korbowodu: na górnym końcu znajduje się główka korbowodu. W główce mieści się tuleja korbowodu, obejmująca sworzeń tłoka, łączący tłok z korbowodem. W takim połączeniu sworzeń „pływa” w główce korbowodu lub w piaście tłokowej sworznia, lub w obydwu. W niektórych konstrukcjach tuleja nie wy- stępuje, a wówczas sworzeń tłokowy mocowany jest w otworze główki tłoka mecha- nicznie (poprzez ścisk) lub termicznie, przez nagrzewanie główki (by się rozszerzyła) lub schładzanie sworznia (dwutlenkiem węgla), a wówczas swobodne mocowanie sworznia występuje w jego piaście tłokowej. Od główki w dół korbowodu biegnie jego trzon. Łączy on główkę ze stopką korbowo- du. W celu uzyskania jak największej odporności na złamanie trzonu wykonuje się go jako odlew lub skuwkę o przekroju tzw. dwuteownika (przekrój takiego odlewu wygląda jak litera H). Ze względu na lekkość takiej formy, oszczędność materiału i odporność na zginanie taki kształt trzonu stanowi dziś standard. Co istotne, biorąc pod uwagę ogrom sił działających w nowoczesnych silnikach na korbowód, ów przekrój w kształcie litery H wydłuża się w „poprzeczce” w miarę dochodzenia do stopy korbo- wodu. Nie stosuje się trzonów o przekroju cylindrycznym i prostokątnym. Stopa korbowodu wraz z pokrywą stopy (połączoną zwykle śrubami ze stopą) two- rzy dolny koniec korbowodu. Ten element korbowodu mocowany jest do wału korbo- wego. Mocowanie to ma miejsce w tzw. wykorbieniu wału, czyli w tej części, która ni- czym korba wychyla się w bok od osi wału. Samo miejsce mocowania nazywa się czo- pem wału korbowego. Powierzchnia czopu jest bardzo gładka, ponieważ stanowi jedną ze ścian łożyska ślizgowego. Drugą połowę tego łożyska stanowi panewka, czyli rozbie- ralny element łożyska ślizgowego. Stosowanie panewek, a więc łożyska ślizgowego w punkcie połączenia korbowodu z wałem korbowym, jest uzasadnione wielką nośnością tego typu ułożyskowania, jego zdolnościami do tłumienia hałasów i trwałością. Ponadto łożysko ślizgowe zajmuje mniej miejsca i mniej waży w porównaniu do innych typów łożysk. Rys. 3.8. Łożysko ślizgowe. Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%81o%C5%BCysko_%C5%9Blizgowe
  • 9. 9 Innego typu łożyska stosuje się w silnikach jedno- i dwucylindrowych oraz w silnikach dwusuwowych. Tu z powodu innego typu smarowania (nie olej z miski olejowej, tylko mieszanka paliwowo-powietrzno-olejowa) oraz wykorzystywania skrzy- ni korbowej do wstępnego sprężania, wał korbowy łączy się z korbowodem za pośred- nictwem łożysk walcowych lub ich odmiany, igłowych. W obu przypadkach przyczyną ich zastosowania są mniejsze wymagania smarne. Z konstrukcyjnego punktu widzenia istotny jest tu fakt, że w przeciwieństwie do rozwiązania z panewkami, tu łożysko jest nierozbieralne, jego montaż i demontaż wymusza stosowanie wału korbowego składają- cego się z wielu części. Korbowód wykonuje się z najlepszych możliwych materiałów. Nadaje się do tego np. uszlachetniana stal (odkuwka na gorąco), jak i uszlachetnione żeliwo (odlew). 3. Wał korbowy Wał korbowy umożliwia zamianę ruchu posuwisto-zwrotnego tłoków i wahadłowego korbowodów na ruch obrotowy koła zamachowego. Na wał korbowy działają siły gazowe, występujące w cylindrach silnika, a przez tłoki i korbowody przenoszone na czopy korbowe wału, oraz siły bezwładności, powstające wskutek obracania się wału i ruchów posuwisto-zwrotnych tłoków i korbowodów. Siły te wywołują w wale naprężenia zginające i skręcające. Dokładne obliczenie tych naprężeń w wale korbowym silnika samochodowego jest praktycznie niemożliwe. Wy- miary prawidłowo zaprojektowanego wału są tak duże, że maksymalne naprężenia, ob- liczone od sił gazowych i sił bezwładności, są niewielkie w stosunku do wytrzymałości materiału wału. Zdarzające się niekiedy wypadki pękania wałów są zawsze spowodowane zmęcze- niem materiału, wywołanym drganiami, które wynikają z działania zmiennych sił gazo- wych i sił bezwładności. Rys. 3.9. Wał korbowy silnika czterocylindrowego. Źródło: http://adrianolek.com/naukajazdy/pliki/silniki/uklady.htm#korba Zasadnicze elementy wału korbowego: 1. Czopy główne. 2. Czopy korbowe. 3. Ramiona. 4. Magistrala olejowa.
  • 10. 10 3.1. Czopy główne i korbowe Wielkość czopów głównych wynika z uwzględnienia tych samych parametrów co przy określeniu wymiarów czopów korbowych, tzn. nacisku jednostkowego, szybkości obwodowej i sztywności wału. Ze względu na to, że sztywność wału zależy przede wszystkim od wielkości średnicy czopów głównych, średnicę tę wykonuje się możliwie dużą. Ograniczeniem dla wielkości tej średnicy jest nieprzekraczanie prędkości obwo- dowej 13m/s dla silników ZS i 17m/s dla silników ZI. Należy zwrócić uwagę, że w silnikach widlastych skrócenie czopów głównych może dać skrócenie silnika, ponieważ w tym przypadku o długości silnika decyduje długość układu korbowego, podczas gdy w silnikach rzędowych decyduje średnica cylindra. Ce- cha ta, związana z ustawieniem w silnikach widlastych dwóch korbowodów obok siebie na jednym czopie jest powodem, że silniki widlaste buduje się z zasady jako krótko sko- kowe, gdyż pozwala to na uzyskanie najmniejszego gabarytu i ciężaru. 3.2. Ramiona W wałach podpartych co każdy cylinder, ramiona są przeważnie całkowicie obrobio- ne na powierzchniach prostopadłych do osi wału, gdyż przy gęsto umieszczonych ra- mionach korb nie ma możliwości wykonania dostatecznie dokładnej odkuwki. Również odkucie przeciwciężarów na takich ramionach jest utrudnione i dlatego w wałach tych przeciwciężary są najczęściej przymocowane do ramion. 3.3. Magistrala olejowa W czopach wału wykonane są najczęściej skośne otwory łączące parami czopy kor- bowe z czopami głównymi. Przez te otwory dopływa do czopów korbowych olej smaru- jący. Otwory olejowe wykonuje się według generalnej zasady tak, aby się nie krzyżowały i w minimalnym stopniu osłabiały sztywność wału korbowego. Ze względów technolo- gicznych kanały powinny być krótkie (minimalne opory przepływu), z wyjściem na powierzchni czopa w miejscu niewielkich obciążeń klina olejowego oraz powinny się dać łatwo oczyścić z opiłków metalu, co zapobiega przykrym niespodzian- kom w czasie eksploatacji. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem silników z punktu widzenia układu cylindrów jest silnik rzędowy, czterocylindrowy. Wał korbowy takiego silnika wytwarzany jest w najczęściej stosowanej, o bardzo dużej dokładności technologii produkcji, metodą ku- cia matrycowego. Wały te mają podpory główne co każde wykorbienie silnika, a ramiona korbowe, odpowiednio wyprofilowane i w środkowej części pocienione, two- rzą wraz z odkutymi razem, szerokimi przeciwciężarami charakterystyczne szczęki, mocno trzymające czopy korbowe wału. Wały korbowe rzędowych silników czterocylindrowych wykonuje się często tylko z czterema (zamiast ośmiu) przeciwciężarami. Są one umieszczone na dwu ramionach zewnętrznych i dwu środkowych. Wał korbowy pod względem wzajemnego położenia czopów jest analogiczny do wału rzędowego silnika sześciocylindrowego z tym, że czopy korbowe nie są rozchylone pod kątem 120°, lecz nieco skorygowanym ze względu na 15° kąt rozwarcia dwu rzędów cylindrów. Podparcie wału na łożyskach głównych (co każde wykorbienie wału) jest, z punktu widzenia sztywności wału i silnika, rozwiązaniem bardzo korzystnym, jednak nie zawsze możliwym do zastosowania. W starszej kon- strukcji czterocylindrowych silników rzędowych stosowano często podparcie wału co dwa wykorbienia. Było to możliwe dzięki mniejszemu „wysileniu silników” i „przesztywnianiu” jego kadłuba. Takie podparcie wału występuje w dwucylindrowym
  • 11. 11 silniku Zl Cinquecento 704, z tunelowym, sztywnym kadłubem. Rzadko stosowane w samochodach dwucylindrowe, rzędowe silniki mogą mieć wał korbowy rozwiązany na dwa sposoby: 1. czopy korbowe mogą być po jednej stronie, 2. położone wzajemnie przeciwlegle. To drugie rozwiązanie, ze względu na dużą nierównomierność odległości zapłonów (180° i 540°) nie jest stosowane w silnikach samochodowych. Natomiast w pierwszym przypadku wał korbowy może być podparty w sztywnym kadłubie na dwu podporach z jednym dużym przeciwciężarem w środku lub na trzech podporach z czterema przeciwciężarami. W kolejnym module zostaną szczegółowo omówione podzespoły wchodzące w skład układu rozrządu oraz zostanie przedstawiona budowa poszczególnych podze- społów i ich przeznaczenie.