Kadłub silnika stanowi konstrukcje nośną służącą do mocowania silnika na fundamencie i stanowiącą wszystkie pozostałe ukł. silnika. Ponadto równoważy siły ciśnienia gazów w przestrzeni roboczej cylindra. Przenosi niezrównoważone siły masowe i ich momenty na fundament. Równoważy obciążenie wywołane napięciem wstępnym elementów łączonych. Tworzy olejoszczelnie zamknięte pomieszczenie wew. Którego znajdują się ruchome elementy mechanizmu korbowego i rozrządu.
Kadłub stanowi największy element silnika ok.20-30 % masy
Najważniejszą cechą kadłuba jest jego sztywność, ponadto ze względu na f. i warunki pracy materiały na kadłub powinny charakteryzować się:
wytrzymałość na obciążenia mechan
wytrzymałość na zmęczenie
mała rozszerzalność cieplna
dobre przewodzenie ciepła
żeby materiał był lekki i tani
łatwa obrabialność
łatwość odlewania mat.
Materiały na kadłub:
Żeliwo - duża sztywność, dobrze tłumi drgania, niska rozszerzalność cieplna, tani,
Ciężki, trudno obrabialny, nie da się spawać
Stopy lekkie (aluminiowo-krzemowe) silniki małe, kadłub jest odlewany, lekkie kadłuby, łatwa obróbka, dobra przewodność cieplna, niska sztywność i tłumienie drgań, odporność na korozję.
W przypadku dużych silników okrętowych, kadłuby spawane są z dużych blach okrętowych.
Skrzynia korbowa zazwyczaj dzielona na górną i dolną. Najczęściej górna cz. Skrzyni korbowej stanowi podstawę silnika do mocowania go na fundamencie, i łożyskowany jest w niej wał korbowy silnika. Niekiedy podstawę stanowi dolna cz. Skrzyni korbowej. W przypadku gdy podstawę stanowi górna cz. Skrzyni korbowej, dolna cz. Skrzyni może być wykonana z blachy (misa olejowa)
Ściągi- śruby mocujące kadłub silnika
Tuleja cylindrowa wraz z denkiem tłoka i dolną płaszczyzną głowicy tworzy nam przestrzeń roboczą silnika. Ona decyduje o osiowym ruchu tłoka pomiędzy jego skrajnymi położeniami (na drodze skoku)
Podstawowym kryterium efektywności ukł tłok-cylinder jest szczelność przy możliwie małym tarciu pomiędzy jego elementami
Warunki spełniania f.
tarcie pomiędzy tłokiem a tuleją
działanie sił ciśnienia gazów
wys temp. (kontakt z gorącymi spalinami i tarcie)
bezpośredni kontakt z agresywnymi produktami spalania
2SO2 + O2 = 2SO3
Wymagania stawiane materiałom:
odporność na ścieranie
odporność na wys. Temp.
Sztywność
Mała rozszerzalność cieplna
Dobre przewodzenie ciepła
Materiały
żeliwo perlityczne (hartowane) twardość do 350HB
żeliwo stopowe do 450 HB
nikiel, miedź, chrom, molibden
żeliwo austenityczne
stal stosowana rzadko (na tuleje)pow. Wew. Jest chromowana, azotowana
Tuleje
z rur ciągnionych (małe sil.)
odlewane metodą odśrodkową(duże sil)
Głowice
Głowica wraz z tuleją cylindrową i tłokiem ogranicza nam przestrzeń roboczą. W głowicy zamontowane są zawory wylotowe i dolotowe w s. 4-suw. Często jest również zawór rozruchowy, wtryskiwacz, zawór bezpieczeństwa, zaw. Indykatorowy. Na górnej płycie gl. Zamontowane są elementy ukł. rozrządu (dźwignie zaworowe...). Głowica może być wykonana jako pojedyńcza dla każdego z cylindrów lub 2,3, lub zamykająca wszystkie. W gł. Należ przewidzieć miejsca na śruby mocujące
Dolna płyta gł. Określa kształt komory spalania
Warunki pracy:
siła ciśnienia gazów
napr. Wstępne śrób mocujących gł.
Naprężenia termiczne (spowodowane równoczesnym dol. I wyl. Spalin)
Materiały na głowice:
odlewy z żeliwa
stopy lekkie
Gniazda zaw. Mogą być wykonane w mat. Głowicy (żel.) lub wstawione jako oddzielny element (stopy lekkie)
W projektowaniu gł ustala się:
-licz i rozmieszczenie zaw (odległ między osiami)
ukształtowanie kanałów wylotowych i dolo
rozwiązanie chłodzenia
Układ rozrządu
Z istoty działania s spal wynika potrzeba cyklicznego usuwania spalin z jego przestrzeni roboczej i napełniania jej świeżym ładunkiem. W s z ZS jest to dawka powietrza a w s z SI - mieszanka pal-pow
Podstawowym zadaniem ukł. rozrządu jest realizacja tego procesu wymiany czynnika roboczego oraz decyduje o momentach wtrysku pal.
Rodzaje ukł rozrządu
r. zaworowy
r. szczelinowy
r. szczelinowo- zaworowy
Urządzenia zapewniające wymianę ładunku podzielić można na 3 ukł.
ukł. ładowania
rozrządu
wylotu
Rozrząd s. 4-suwowych
W skład ukł wchodzą 4 podstawowe zespoły:
1 napęd wału rozrządu
2 wał rozrządu
3 przeniesienie napędu z wału na zawory
4 zawory
Wał rozrządu s 4-suw. Napędzany jest przez wał korbowy za pośrednictwem przekładni zwalniającej o przełożeniu 1:2. Może to być przekładnia zębata 1 lub 2 stopniowa
2. przekładnie łańcuchowe
wałek rozrządu może być gdzie chce i jest dużo cichsza praca niż kołami zębatymi
wydłuża się, wymaga stosowania napinaczy
W silnikach okrętowych używa się drabinkowych łańcuchów rolkowych (podwójne, potrójne)
Wałek rozrządu steruje bezpośrednio lub pośrednio zaworami wylotowymi i dolotowymi, decyduje o początku otwarcia zaworu, wysokości jego wzniosu, o momencie zamknięcia. Często wałek rozrządu napędza pompy wtryskowe. Elementem zamieniającym ruch obrotowy wału rozrządu na ruch posuwisto zwrotny zaworów są osadzone na nim krzywki.
Na wały kute stosowane są stale nawęglane natomiast inną technologią to są na wały odlewane stosuje się żeliwo stopowe.
Wały mogą być jednoczęściowe lub składane
Rozróżniamy popychacze:
Rozrząd silników 2-suwowych
W silniku 2-suw. wymiana czynnika może być realizowana poprzez rozrząd szczelinowy. W tulei cylindrowej w odpowiednim miejscu wykonane są szczeliny wylotu spal. i dolotu pow. Momentami otwarcia steruje tłok. Innym rozwiązaniem jest przepłukanie szczelinowo-zaworowe.Dolot pow. realizowany jest przez szczeliny w tulei cylindrowej odsłaniane i zesłaniane zaworem, natomiasst wylot spalin sterowany jest zaworem w głowicy- przepłukanie wzdłużne.
Zawory--konstrukcja: należą do nalbardziej obcionych cieplnie elementów sil. , podczas pracy zawór podlega następującym obciążeniom mech.:
-rozciąganiu (siłą sprężyny w położeniu zamkniętym)
-ściskaniu (siłą gazu i dżwigni zawor..przy otwieraniu)
-zginaniu ( zmiennym momentem siły ciśnienia dynam.)
-udarowe naciski pow. podczas zamknięcia
Wymagania: -odporne na korozję -żaroodporne -dobrze przew. ciepło -odporne na
Drążki popychaczy
Przenoszą napęd z popychacza na dżwignie zaworową Najczęściejwykonane sąz rur stalowych Wymagania:sztywność, nie mogą zmieniać swojej dług.
Dżwignia zaworowa bazpośrednio przenosi napęd na zawór. Wykonane są zw postaci odlewów ze stali i żeliwa, osadzone w głowicy. Do łożyskowania dżwigni stosowane są łożyska toczne, rolkowe ,ślizgowe.
Wykres faz rozrządu sil. 4-suw.
wykres kołowy
wykres kątoprzekrojów
wykres kołowy 2-suw.
Tłoki
Zadania:
*szczelne zamknięcie przestrzeni roboczej
*przeniesienie za pośrednictwem sił roboczych napędu...
*przeniesienie siły nacisku bocznego Pn na ściankę tulei cylindrowej(sil. bezwodz.)
*niedopuszczenie przedostawania się oleju do przastrzeni K.S.
*w sil. 2-suw. steruje wymianę ładunku
Warunki pracy:
*obciążenia mech. siłami gazowymi i masowymi
*obciążenie cieplne
tarcie
bazpośredni kontakt z produktami spalania
Odmiany konstrukcyjne:
*wodzikowe
*bezwodz.
Ze względu na inne kryteria konstr.:
*tłoki jednolite lub wieloczęściowe
*tłoki długie i krótkie
*ze względu na sposób połączenia: ze sworzniem kulistym i cylindrycznym
*na stosowane materiały:
*żeliwne , stopy aluminium - jednoczęściowe
*staliwno-żeliwno,stalowo-żeliwne -składane
Materiały na tłoki
żeliwo: -dobre właściwości ślizgowe ,odporność na ścieranie
-odp. na wys. temp.
-mała rozszerz. cieplna
-tanie
Wady:*gęst. mat. (ciężar)
*mały współ. przew. ciepła
Stop alum.: *mała gęst. (lekkie)
*wsp. tarcia jest mniejszy
*dobra obróbka
Wady: * spadek wytrz. w wys. temp.
*duży wsp. rozrzerz.
*mniejsza odp. na zużycie i zgniot
*wyższa cena
Tłoki ze stopów lekkich mogą mieć wtopione pierścieni żeliwne w których ukształtowane sąrowki pirścieniowe.
Rowki te mają zazwyczaj przekrój prostokątny.W sil. o dużym obciążenou cieplnym stosuje się o przekroju trapezowym
Zadaniem części prow. jest przejęcie siły norm. ,prowadzenie tłoka w cylindrze , częściowe odprow. ciepła z tłoka do ścianek cyl.Dług. tej części zależy gł.od śred. cyl. Naciski dop. na pow. cz. prowadz. sąod 0,6-0,8 MPa. W części prow. jest mocowany sworzeń
Pierścienie tłokowe
*uszczelniające( uszcz. przestrz. rob. a w szczególności K.S. odprowadzenie ciepła z denka tłoka, zgarnianie oleju
*zgerniające
*prowadzące
Pdst. prawidłowego działania pierściena jest ścisłe przyleganie do cyl. i do rowka tłoka
Rozkład ciśnieńgazu
Warunki prcy:
*wykonują ruch postępowo-zwrotny wraz z tłokiem
*w warunkach ciągłego tarcia pomiędzy nimi a tuleją cyl.
*ze względu na zmienne naciski i prędk. niemożliwe jest utrzymywane ciągłego tercia płynneg
*wys. temp.
*w czasie pracy pierścień ulega term. i mech odkszt.
Przekroje pierścieni
Materiały
*żeliwo steroidalne - wys. wytrz. duża cięgliwość , mniej narażona na złamanie
Sworznie
*zmiana ruchu posuwistego tłoka na ruch obr.
*przekazanie momentu obr. odbiornikom mocy
Warunki pracy:
*obciążenie siłami zmiennymi co do wialkości i kierunku przenoszonym za pośrednictwem korbowodu
*obciążenie siłami bezwładności
Rodzaje ukł. korbowych.
Siły bezwładności w ruchu postępowum mają charakter okresowy 360.Max. wart. osiągają w skrajnych poł. tłoka .Mają charakter....
Wszystkie te siły zastąpiono jedną siłą skupioną określa się mianem siły tłokowej dział. w osi cyl.
Czopy wału korbowego
Dług. i śred. ustala się uwzględniając naciski jednostkowe między czopem a panewką wywołane siłami gazowymi oraz ze względu na warunki smarowania Śred. czopa korb. wynosi 0,65-0,7cyl.
Korbowady
Przenosi na wał siły nacisku działające na tłok , oraz bierze udział w zamianie ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obr.w. k.
Wytrzymałość:
Ze względu na obciążenia przekrój trzonów jest najczęściej 2-teowy.Zarówno w łożysku łba jak i w stopie ważne jest prawidłowe wykonanie kanałów doprowadzonych olej.
Siły obciążające czop korbowy
*bezwładności
*korbowodowa : na ramieniu r ,oraz promieniowa
*tarcia