ШКОЛА ЗА БРОДАРСТВО, БРОДОГРАДЊУ И ХИДРОГРАДЊУ

МАТУРСКИ РАД

ТЕМА: Разводни механизам

Професор: Ученик:

Љубинко Белиј Милош Менковић

Одељење: ИВ М1

У Београду, 13.06.2008. год

РАЗВОДНИ МЕХАНИЗАМ

Разводни механизам мора да омогући размену гасова у цилиндру

четворотактних и неких двотактних изел мотора с вентилним разводом.

Разводни механизам има улогу да правовременим отварањем и затварањем

вентила оствари што већи користан рад циклуса. Вентилима управља разводни

механизам у ритму обртања коленастог вратила, а по програму који је дат

обликом брега брегастог вратила. Да би се осигурало што боље пуњење

цилиндра, моменти почетка отварања и завршетка затварања вентила не

поклапају се са ГМТ одн. ДМТ, већ одступају за неки угао ( слика 92).

У пределу ГМТ, на почетку такта усиса, постоји тзв. Прекривање

вентила. То је време за које су истовремено отворени усисни и издувни вентили

ради искоришћења инерције гасова за што боље одстрањење заосталих гасова у

пределу компресионог простора, а тиме повећање количине новог пуњења.

Посотје врло различити начини израде разводних менанизама у односу на

конструкцију, број елемената и њихов положај на мотору. Вентили, као

елементи разводног механизма, могу по свом положају бити стојећи и висећи.

Код стојећих вентила печурка вентила је горе а струк доле, док је код

висећих обрнуто.

Данас се ретко налазе израде са стојећим вентилима, јер је обликовање

компресионог простора и одвијање процеса сагоревања неповољно.

Компресиони простор је развучен, а пут сагоревања је дуг, што је посебно

неповољно за моторе са великим бројем обртаја.

2

Сл.92 – Разводни дијаграм четворократног левокретног дизел-мотора:1. усисни вентил отвора;

2. усисни вентил затворен; 3. издувни вентил отвара; 4. издувни вентил затворен; 5. прекривање

вратила; 6. почетак убризгавања

Сл. 93 – Раздвојни механизам мотора са стојећим вентилима: 1. вентил;2. водиште вентила; 3.опруга вентила; 4. подизач вентила; 5. брезгасто вратило

Много повољнији начин израде компресионог простора, једнокоморног или

двокоморног система сагоревања, добија се са висећим вентилима.

Зависно од броја елемената разводног механизма и положаја брагастог вентила,

разликујемо три начина.

Ако је брегасто вратило улезиштено у блоку мотора, тада је релативно велика

удаљеност између брега вратила и вентила па разводни механизам има више елемената

и то:

брегасто вратило

подизач вентила

шипка подизача вентила

клацкалица и

вентили са елементима који чине склоп.

Ако је брегасто вратило улезиштено изнад главе цилиндра, тада је број

елемената разводног механизма мањи. У том случају брег брегастог вратила делује на

вентил преко клацкалице, а код мањих, најчешће бензиских аутомобилских мотора,

може да делује директно на вентил.

Сл.94,. Приказ разводних механизма са висећим вентилима: а. Сложен разводни механизам са брегастим вратилом

улежиштеним у блоку мотора, б. Брегасто вратило смештено изнад главе цилиндра с посредним деловањем преко клацкалице; ц.

Брегасто вратило смештено изнад глава цилиндра с директним деловањем на вентил

БРЕГАСТО ВРАТИЛО

Моменат отварања и затварања вентила, брзина и убрзавање вентила зависе од

профила брега брегастог вратила и облика подизача.

Приликом конструкције профила брега настоје се испунити следећи услови:

- да је време максимално отвореног вентила што веће

- да је убрзање и успорење внтила умерено како би инерцијалне силе биле што

мање и

- да је профил брега што једноставнији за израду.

Профил брега обично је увек симетричан. Допуштена убразања до којих зависе

инерцијалне силе разводног механизма и који утичу на трошење брега и пофизача

вентила, треба да су у овим границама:

спороходни мотори ................... а=20 до 50 м

средњоходни мотори ................... а=60 до 90 м

брзоходни мотори ................... а=200 до 800 м

Према профилу брег може бити:

тангенцијални

конкаван и

конвенксан.

4

Сл.95. Профил брега брегастог вратила:

1. тангенцијални брег; 2. конкавни брег; 3. конвексни брег; 4. конвексни брег за самоусисни мотор са

прекривањем вентила μ=45°; 5. конвексни брег за мотор са преднабијањем вентила μ=102°; 6. конвексни брег за

мотор за преднабијањем и четири вентила, прекривање вентила μ=91°

Брегасто вратило, осим торзијом, оптерећено је на савијање. Да би угиб био што

мањи, брегасто вратило се ослања на што више рукаваца смештеним у бронзане лежаје

који су утиснути у кућиште мотора или се налазе у носачима изнад глава цилиндра,

што зависи од начина израде разводног механизма. Рукавци и радне површине брегова

површински су каљени, брушени и полирани како би се смањило трошење и промена

геометрије брега која би деловала на промену развода. Лежаји брегастог вратила

подмазују се под притиском кроз канале у кућишту мотора.

Сл.96. Брегасто вратило с бреговима усисних вентила, издувних вентила и пумпи за убризгавање

горива

Осим брегова за отварање вентила, брегасто вратило може имати и брегове за

погон пумпи за убризгавање горива. Рофил брега пумпе за убризгавање је

несиметричан и мора бити тако конструисан да време убризгавања буде што краће, тј.

између 18 и 30 обртаја коленастог вратила.

Висином брега одређен је ход клипа пумпе који је обично до два пута већи од

пречника. Сви брегови за погон пумпи горива и за отварање вентила размештени су

уздуж вратила и заокренути у зависности од редоследа паљења појединог цилиндра.

Сл 97. Профил брега пумпе за убризгавање горива

Прекретни дизел-мотори код којих се може мењати смер обртаја коленастог

вратила имају двоструки број брегова за усисне и издувне вентиле и за пумпу за

5

убризгавање горива. Тако се аксијалним померањем брегастог вратила остварује један

или други смер обртања коленастог вратила.

Дизел-мотори са више усисних и издувних вентила (3 усисна и 3 издувна) могу

имати брегасто вратило за усисне а посебно за издувне вентиле. Тада су брегаста

вратила смештена обично изнад глава цилиндра.

Угаона брзина брегастог вратила код четворотактних мотора једнака је

половини угаоне брзине коленастог вратила, а код двотактних једнака је угаоној

брзини коленастог вратила.

ωδ=½ωк – за четворократне моторе

ωδ=ωк – за двократне моторе

ωδ= угаона брзина брегастог вратила

ωк= угаона брзина коленастог вратила

Брегасто вратило добија погон од коленастог вратила и са њим се синхроно

обрће. Посотји више начина преноса погона од коленастог вратила на брегасто и то

помоћу:

зупчаника

ланаца или

озубљеног ремена.

Код брзоходних дизел-мотора данас се брегасто вратило нејчешће погони

помоћу зупчаника, То је и најбољи начин преноса, уз услов тачне израде зупчаника.

Зупчани пренос може се остварити помоћу цилиндричних зупчаника са косим зупцима

или, ако је размак између коленастог и брегастог вратила велики, тј. када је вратило

изнад главе цилиндра, погон се може остварити и помоћу два пара коничних зупчаника

и једним међувратилом.

6

Сл.98 – Зупчани погон брегастих вратила и привешених уређаја В мотора1. зупчаник брегастог вратила издувних вентила; 2. зупчаник брегастих вратила усисних вентила; 4.

зупчаник регулатора; 7. погонски зупчаник на коленастом вратилу; 9. зупчаник пумпе уља за подмазивање; 12. зупчаник пумпе слатке воде; 13.зупчаник пумпе морске воде. 14 зупчаник пумпе уља

за хлађене клипова; 16 предњи погонски зупчаник на коленастом вратилу; 3,5,6,8,10,11 и 15 међузупчаници

Сл.99. Погон брегастог вратила:1 погон ланцем са клизачима и ланчаником за затезање; 2 погон ланцем са клизачем за вођење и

затезање; 3 погон назубљеним ременом

Много је једноставнији погон брегастог вратила помоћу ланаца. Међутим погон

са ланцем је много осетљивији. Услед деловања сила, ланац је склон издужењу, што

делује на промену развода. Слободни, неоптерећени крај ланца склон је вибрирању,

стога је потребно осигурати вођење ланаца и његово затезање помоћу клизача или

ланчинака за затезање.

За погон брегастог вратила аутомобилских мотора данас се све више

употребљава назубљени гумени ремен армиран челичним влакнима.

7

Приликом монтаже развода мора се стриктно водити рачуна о ознакама на

зупчаницима како би се синхронизовало убризгавање горива и отварање вентила с

обртањем коленастог вратила, односно са тактовима у цилиндру. Те ознаке се морају

поклапати најчешће када је клип првог цилиндра у ГМТ на крају такта компресије,

значи да је и пумпа за убризгавање горива мора бити тако подешена да убризгава

гориво у први цилиндар, јасно са неким углом предубризгавања одређеним за

конкретан мотор.

РАЗВОД СНАГЕ

Брегасто вратило добија погон (преко зупчаника или ланаца) од коленастог

вратила, коленасто вратило спада у погонски механизам мотора, помоћу њега се

праволинијско кретање клипа у цилиндру претвара у ротационо кретање коленастог

вратила. Број окретаја разводног вратила код четворотактних мотора је половина

окретаја коленастог вратила, јер вентили за измену гасова отварају сваки други окретај.

Погон разводног вратила ланцем има предност због тога што се на ланчани погон лако

могу прикључити и други погони као: погон регулатора пумпи за гориво, погон пумпи

за уље, воду и пумпу за подмазивање, БОСХ пумпе (пумпе високог притиска), и преко

брегастог вратила да разводи снагу даље.

Механизам за отварање вентила

У уводу овог дела речено је да број елемената механизма за отварање вентила

зависи од положаја брегастог вратила на мотору, и да је највећи број елемената онда

када је брегасто вратило смештено у блоку. У том случају на брег брегастог вратила се

ослања подизач вентила. Брег брегастог вратила и подизач су кинематски пар од кога

зависи гибање вентила.

Подизач може бити пљоснат, за мање моторе или у облику точкића за веће

брегове. Ако је подизач пљоснатог облика онда је профил брега на вратилу конвексан.

Да би се смањило трошење подизача и брега, подизач вентила смештен је

ексцентрично у односу на симетралу брега за величину е (сл. 101), тако да се подизач у

захвату са брегом обрће, те се тако трење клизања замењује делимично трењем

котрљања. Најчешће се код бродских дизел-мотора употребљавају подизачи са

точкићем јер се између точкића и брега јавља само трење котрљања.

8

Са конвексним брегом помаћи подизача вентила са тачкићем су у почетку

отварања и завршетку затварања вентила већи, што даје већи временски пресек

струјања гасова и повољно делује на повећања цилиндра.

Сл. 101. Изведбе подизача вентила

1 подизач са точкићем, 2 подизач са точкићем и игличастим лежајем; 3 плоснати подизач

Сл 102 Механизам за отварање вентила за мотор са два вентила

Међутим негативна страна таквог кинематског пара је веће убрзање што значи и

веће инерцијалне силе вентилског механизма. Подизачи вентила могу бити и са

хидрауликом. На подизач вентила наставља се шипка подизача вентила која се на

подизач ослања својим сферичним завршетком. На други крај чипке подизача ослања

се један крак клацкалице. Други крак клацкалице ослања се на вентил. Израда

клацкалице зависи од броја вентила. Најједноставнија израда је код мотора са једним

усисним и једним издувним вентилом, када свака клацкалица отвара по један вентил.

Међутим ако је мотор са по два вентила, тада је израда клацкалице сложенија, јер један

брег на брегастом вратилу управља са оба усисна односно оба издувна вентила.

9

У том случају постоје углавном три најчешће примењивана начина. У првом

начину клацкалица има три крака, са једне стране ослонца и крак на који делује брег, а

на другој страни су два крака за отварање вентила (сл. 103). Други начин је сложенији

јер за два усисна, односно издувна вентила има по две клацкалице које су међусобно

повезане, тако да једна клацкалица помера другу, а свака отвара свој вентил (сл. 104).

Трећи начин има једну клацкалицу за отварање два вентила. Овај механизам има још

једну додатну попречну полугу са средишним вођењем. Полуга се ослања на два

усисна односно издувна вентила. Клацкалица помера попречну полугу, а овај

истовремено отвара оба вентила.

Сл.103 Механизам за отварање вентила за мотор са четири вентила:

1 клацкалица са три крака, 2 шипка подизача вентила, 3 подизач вентила

Услед повећања температуре делова разводног механизма у раду мотора,

повећава се дужина струка вентила и дужина шипке подизача вентила. Зазор вентила

мери се лиснатим мерилом између струка вентила и клацкалице или између

клацкалице и шипке подизача, што зависи од начина. Ради могућности подешавања

зазора на једном крају клацкалице налази се вијак са противнавртком. Попуштањем

или притезањем виљка мења се величина зазора. Након подешавања зазора на

прописану величину, положај виљка се осигурава против. Зазор за усисне вентиле је

мањи и износи око 0,25мм, а за издувне вентиле већи и износи око 0,5мм.

10

Сл.104. Механизам за отварање вентила са два пера клацкалица за мотор са центра вентила

Сл.105 Механизам за отварање вентила са попречном полугом за мотор

Зазор вентила има и својих недостатака јер повећава буку мотора и делује на

раскивање додирних површина вентила и клацкалица, те се тиме скраћује време

трајања тих делова мотора. Да би отклонили овај недостатак, поједини произвођачи

мотора употребљавају хидраулички подизач или хидрауличку клацкалицу (сл.тач.107).

11

Хидрауличка клацкалица има клип са цилиндром у који долази уље под

притиском. На клип се наставља полужица која је у вези са осовином ексцентра.

Ексцентар је уједно рукавац точкића који се ослања на брег брегастог вратила.

Притисак уља који се у мотору успоставља потискује клип у хидрауличном цилиндру

клацкалице, а овај преко осовинице заокреће ексцентар све док се точкић клацкалице

не ослони на брег. Издужење струка вентила, услед повишене температуре, поново

враћа ексцентар за извесну величину и тако се остварује стално налегање клацкалице

на вентил и точкиће клацкалице на брег брегастог вратила.

Сл.106. Подешавање зрачности вентила:

1 вијак за подешавање, 2. протунавртка, 3. извијач и кључ, 4.лиснато мерило

Сл.107 – Хидрауличка клацкалица:

1. ваљчић клацкалице, 2. тело клацкалице, 3.основица екцентра; 4. положица; 5. прстенасти

осигурач; 6. цилиндар; 7. опруга; 8. навојни чеп; 9. кугласти вентил; 10. кућиште вентила; 11. клип

12

ВЕНТИЛИ И ОПРУГЕ ВЕНТИЛА

За измену гасова у цилиндру мотора четворотактни мотори имају вентиле.

Постоје и неке израде двотактних дизел-мотора са истосмерним испирањем цилиндра

који имају издувне вентиле.

Четворотактни мотори имају један или више усисних и издувних вентила.

Проточни пресек вентила има одлучујући утицај на брзину струјања гасова, а тиме и на

степен пуњења цилиндра.

Вентил се састоји од печурке који затвара усисни односно издувни вод и струка

који пролази кроз водиште вентила. Вентили, посебно издувни, изложени су високим

температурама од 750 до 900 Ц, а код ото-мотора још и више.Највише топлоте се

одводи од вентила преко седишта вентила, која треба добро охладити. Мањи део се

одводи преко струка вентила.

Да би се смањила температура вентила, неки издувни вентили пуњени су

натријумом. Шупљина вентила пуни се са око 40 % натријума који услед инрцијалне

силе у раду мотора бућка јер је на тој температури у текућем стању, и на тај начин још

више поспешује одвођење топлоте.

Сл.109. Издувни вентил хлађен

натријумом

Сл.110. Глава, цилиндра са вентилима,

неједнаког пречника

13

Табела 5

Температура вентила у тачкама према слици 109

ТАЧКА БРОЈ

ВРСТА

ВЕНТИЛА1. (Ц°) 2. (Ц°) 3. (Ц°) 4. (Ц°) 5. (Ц°) 6. (Ц°) 7. (Ц°)

НЕНАХЛАЂЕ

НИ ВЕНТИЛ

ХЛАЂЕНИ

ВЕНТИЛ СА

На

715

650

660

605

625

570

705

650

690

680

600

620

480

500

Осим високим температурама, печурка вентила је изложена и корозивном

дејству издувних гасова, поготову ако мотор користи гориво са већим сумпора.

Ради тога материјали који се употребљавају за израду вентила морају бити отпорни

на високе температуре и према котозивном деловању гасова.

ОЗНАКА ХЕМИЈСКИ

САСТАВ(%)УПОТРЕБА

ЈУС

Ч.2331

0.66 Ц

1.70 си

0.70 Мн

За ниско оптерећене усисне вентиле

Ч.4270

0.4 Ц

2.2 Си

0.0 Цр

За усисне и ниско оптерећене издувне вентиле

Ч.4771

0.4 Ц

16.5 Си

2.0 Мо

За високо оптерећене издувне вентиле

Ч.4575

0.45 Ц

1.50 Си

14,50 Цр

13.00 Ни

3 W

За високо оптерећене издувне вентиле

Сл.110 Делови вентилног склопа:

1. вентил; 2. вођица вентила; 3. доњи тањирић; 4. спољна опруга; 5. унутрашња опруга; 6. горњи тањирић опруге; 7. конусне полутке за спајање вентилног склопа

Да би се поједноставила замена вентила за велике дизел моторе, вентил са

својим склопом ставља се у засебно кућиште. Приликом замене једноставно се из

главе цилиндра извлачи и замењује цело кућиште са вентилним склопом, што

захтева мало времена.

Установљено је да је температура печурке на страни убризгача горива за око

50 Ц виша. Да би се температура изједначила и да би се одстраниле наслаге гарежи

на издувним вентилима, конструктори мотора су дошли до закључка да би било

пожељно да се у току рада мотора вентили лагано обрћу. Та идеја остварена је

помоћу уређаја за обртање вентила.

Најједноставнији начин је помоћу капице изнад вентила малог зазора. При

отварању вентила капица притиска тањирић вентила и опругу, за које време је

вентил слободан, те не следи увртање опруге. При затварању вентила и попуштању

притиска на капицу, вентил се обрће заједно са враћањем и одмотањем опруге.

За обртање већих вентила употребљава се –РОТОЦАП- уређај. Овај уређај

може бити уграђен у доњи или горњи тањирић опруге. Ротоцап уређај се састоји од

кућишта које има виђе жлебова са косинама. У сваком жљебу налази се челична

куглица која се при затвореном вентилу услед тангенцијалног деловања опруге у

жљебу, доводи по косини у горњи положај. На куглице делује јођ тањираста опруга

која се на унутрађњем рубу наслања на кућиште а са средишњим делом на куглице.

Све заједно затворено је поклопцем који преноси силу опруге вентила на

тањирасту опругу.

Сл.112. Вентилни склоп са кућиштем кошарицом

Приликом отварања вентила, порастом силе опруге вентила деформише се

тањираста опруга која је ослоњена на куглице, потискује куглице у косом жљебу,

те обрће кућишта ротоцап уређаја а тиме и вентил. Кад престане сила опруге

вентила тањираста опруга заузима ранији положај а спиралне опруге потисну

поново куглице по косом жљебу у почетни положај. Основна улога опруге вентила

је да чврсто држи затворене усисне и издувне вентиле.

Други њен задатак је да не дозволи одвајање вентила или других делова

вентилног механизма од брега брегастог вратила услед дејства инерцијалних сила

маса делова механизма. Ради тога сила опруге мора бити већа од инерцијалне силе

вентилског механизма јер би се иначе осетио профил брега брегастог вратила.

Сл.113. Глава цилиндра с преткомором

1. капица вентила

Вентил може имати једну или две опруге. Вентилски склоп са две опруге је

по конструкцији нижи сигурност у раду је већа, а подручје резонације се лакше

избегне. У случају лома једне опруге, друга опруга држи вентил и не дозвољава

његово спуштање у цилиндар, што би могло тешко оштетити мотор.

Крајеви опруге вентила морају бити тако брушени да најмање ¾ опсега

налазе на равну базу.

Вентилски склоп се саставља и раставља помоћу две полутке. Са спољне

стране полутке су конусне а са унутрашње цилиндричне или трофилисане. Спољни

конус полутке одговара унутрашњем конусу у горњем тањирићу опруге.

Вентилски склоп се обично саставља помоћу направе за стезање опруге

вентила. Након стезања опруге у горњи тањирић уметну се полутке, а затим

отпусти направа која је стезала опругу и на тај начин склоп је састављен.

Фи μ=мв·αв=[Н]

αв= убрзање вентила [м/с²]

мв= маса вентилног механзма и вентила [кг]

Сл. 114. „Ротоцап“ уређај за обртање вентила:А – вентил затворен, Б – вентил отворен, 1 – кућуште, 2- челичне куглице, 3 – тањираста опруга, 4-поклопац,

5- спирална опруга

Сл. 115 – Контрола опруге вентила:Д- пречник опругеа – дужина неоптерећене опруге, б – дужина опруге при сили Б:

ц-дужина опруге при сили Ц, x-максимално дозвољено сабијање опруге, Е – дозвољено одступање од симетрале

Сл. 116 – Пресек и поступак саставања вентиног склопа:1-седиште вентила, 2-вентил, 3-вођица вентила, 4 – доњи тањирић опруге вентила, 5-спољна

опруга, 6-унутрашња опруга, 7-горњи тањирић опруге вентила, 8-конусне полутке за спајање вентилног склопа

2

За случај престанка рада једног од цилиндара дизел-мотора, извршити

анализу могућих кварова и приказати технолошки поступак демонтаже,

дефектације, монтаже и регулације вентила на цилиндричној глави бр.3 дизел-

мотора ¨ТОРПЕДО Т-513¨, са потребним алатом, потрошним материјалом и у

реално потребном времену.

ОПИС КВАРОВА ЛИСТА МОГУЋИХ КВАРОВА

ПРЕСТАНАК РАДА

ЈЕДНОГ ОД

ЦИЛИНДАРА

- ПУЦАЊЕ КЛИПЊАЧЕ

- ПРЕОПТЕРЕЋЕНОСТ ЦИЛИНДРА

- ВЕЛИКО ПРЕДУБРИЗГАВАЊЕ ГОРИВА

- ПУМПЕ ЗА ГОРИВО НЕ ДОВОДЕ

КОНСТАНТНУ КОЛИЧИНУ ГОРИВА

(ВЕНТИЛИ ПРОПУШТАЈУ)

- ПУЦАЊЕ КЛИПНИХ ПРСТЕНОВА

- НЕПОДЕШЕНИ ВЕНТИЛИ