Elemente componente ale sistemului de distributie la motoarele cu ardere interna

ELEMENTE COMPONENTE ALE SISTEMULUI

DE DISTRIBUTIE LA MOTOARELE CU

ARDERE INTERNA. ROL. DESCRIERE

Sistemul de distributie reprezinta ansamblul organelor motorului care asigura umplerea periodica a cilindrilor cu amestec carburant sau aer si evacuarea gazelor de ardere din cilindrii motorului, intr-o anumita ordine de lucru.

Sistemul de distributie este alcatuit din trei parti:

mecanismul care comanda deschiderea si inchiderea periodica a orificiilor de admisie si evacuare ale cilindrilor;

colectorul de gaze care distribuie si transporta gazele proaspete intre cilindrii motorului si colecteaza gazele de ardere din cilindri, transportindu-le in atmosfera;

amortizorul de zgomot.

De obicei, ultimele doua parti se trateaza la instalatia de alimentare. Pentru comanda deschiderii si inchiderii orificiilor se disting trei procedee, denumite corespunzator:

distributie prin supape;

distributie prin sertare;

distributie prin lumini.

Primele doua procedee impun utilizarea unui mecanism distinct de comanda a distributiei. Ultimul procedeu realizeaza comanda orificiilor cu ajutorul mecanismului biela - manivela prin intermediul direct al pistonului.

Din punct de vedere functional, organele sistemului de distributie se impart in doua grupe:

- grupa supapei, cuprinzind: supapa, ghidul supapei, arcurile si piesele de fixare;

- grupa organelor de actionare a supapei, cuprinzind: arborele (axul) cu came, tachetul, tija si culbutorul.

mecanismul de distributie CU SUPAPE

Componenta generala a mecanismului

Schema de principiu a mecanismul de distributie cu supape este reprezentata in fig. 54. Supapa 1 are rolul de obtura si dezobtura orificiul prevazut in chiulasa 2. Supapa are o miscare alternativa, cursa de deschidere fiind realizata sub actiunea culbutorului 3, iar cea de inchidere sub Fig. 54

actiunea resortului 4. Acest resort are atat rolul de a readuce supapa in pozitia inchis, cat si de a mentine un contact permanent intre culbutor si supapa.

Culbutorul reprezinta o parghie care transmite miscarea de comanda primita de la tija impingatoare 5, care, la randul ei este actionata de catre tachetul 6. Miscarea intregului mecanism este asigurata de catre o cama 7, montata pe un arbore care primeste miscarea de la arborele cotit printr-o transmisie mecanica (roti dintate, lant) - fig. 55.

Antrenarea arborelui cu came se realizeaza la o turatie egala cu turatia motorului la motoarele in 2 T sau cu jumatate din turatia motorului la cele in 4 T.

Scheme constructive

In figura 54. a fost prezentata schema generala a mecanismului de distributie cu supape. Datorita vitezelor mari de desfasurare a proceselor de admisie si de evacuare, elementele mecanismului de distributie lucreaza cu viteze mari si variatii bruste. Rezulta, Fig. 55.

prin urmare, si forte de inertie mari insotite de inrautatirea ungerii, ceea ce duce la o uzura rapida a pieselor mecanismului.

Sisteme de distributie prin supape: Constructia sistemului de distributie depinde direct de modul de dispunere a supapei in raport cu cilindrul (de pozitia supapelor fata de axa cilindrului) si se imparte in trei sisteme:

sistemul cu supape laterale, la care supapele sunt asezate lateral in blocul cilindrilor;

sistemul cu supape in chiulasa, la care supapele sunt asezate in corpul chiulasei, deasupra pistonului;

sistemul mixt, la care supapele sunt asezate o parte lateral in blocul cilindrilor, iar o parte in corpul chiulasei deasupra capului pistonului.

In raport cu sistemul cu supapele laterale, sistemul de distributie cu supape in chiulasa prezinta unele avantaje, si anume: forma mai compacta a camerei de ardere, ceea ce duce la pierderi mai mici de caldura si la realizarea unui raport de compresie mai mare; randament volumetric mai mare cu 10 - 20 % la puterea maxima; detonatia este mai putin frecventa; gradul de umplere creste cu 5 - 10 % la cuplul maxim; turatia motorului creste cu 20 - 30 % la puterea maxima; reducerea consumului specific de combustibil cu 5 - 15 % la sarcina de 90 %.

Montajul supapelor laterale este aplicat la M.A.S. cu camera de ardere in "L", oferind avantajul unei constructii simplificate a chiulasei si a sistemului de distributie. Aceasta constructie se adopta rareori in prezent, datorita dezavantajelor pe care le implica sub aspectul umplerii si al tendintei mai pronuntate la detonatie. Camerele in L (fig. 56) au fost folosite mult in trecut, oferind avantajul simplificarii maxime a constructiei sistemului de distributie. In scopul compactizarii, camera se construieste deasupra supapelor, in dreptul carora se plaseaza si bujia. Durata propagarii flacarii poate fi redusa si prin montarea a doua bujii (aprindere dubla), care antreneaza reducerea considerabila a parcursului flacarii.

Fig. 56). Fig. 57).

B (bujie) Chiulasa

Camera de ardere Zona de apropiere

maxima intre piston

si chiulasa

Piston

Durata propagarii poate fi influentata de asemenea prin modificarea intensitatii turbulentei, de care depinde viteza propagarii. Prin amenajarea unor zone din care aerul este expulzat la sfirsitul cursei de compresie datorita apropierii la maximum a pistonului de chiulasa (fig. 57), se sigura o activare importanta a turbulentei; in acest mod se scurteaza durata propagarii si se micsoreaza tendinta de detonatie.

Montajul supapelor in chiulasa se intilneste la majoritatea MAS construite in prezent. La MAC, acest tip de montaj este singurul utilizat, datorita volumului redus cuprins intre chiulasa si piston (in pozitia P.M.I. = datorita rapoartelor de compresie ridicate), mai ales in cazul camerelor de ardere despartite. Montajul supapelor in chiulasa ofera de asemenea posibilitatea folosirii mai multor supape de admisie si evacuare la fiecare cilindru.

Alegerea numarului de supape la un cilindru se face tinind seama de mai multe considerente. Daca se prevede cite o singura supapa pentru admisie si evacuare, debitul de gaze poate fi sporit marind diametrul sau inaltimea de ridicare. In schimb, cresc masele supapelor, deci, si fortele de inertie corespunzatoare, precum si cantitatea de caldura primita. Pe de alta parte, sporirea numarului de supape la un cilindru complica actionarea lor. In afara constructiei cu doua supape la un cilindru, se mai utilizeaza constructia cu trei supape (doua de admisie si una de evacuare) si constructia cu patru supape (doua de admisie si doua de evacuare).

Schema actionarii supapei montata in chiulasa cu arborele de distributie, plasat in partea inferioara fata de cilindru, este redata in figura 58. a de mai jos, la care piesele intermediare sunt: tachetul, tija impingatoare si culbutorul. Masa mare a pieselor in miscare mareste solicitarea prin inertie a intregului mecanism, ceea ce reprezinta un dezavantaj. Pentru a reduce masa pieselor in miscare, tija impingatoare si tachetul se executa cu orificii centrale (canale). Culbutorul se face cu brate inegale (bratul dinspre supapa este de 1,3 - 1,5 ori mai lung fata de bratul articulat cu tija), asigurindu-se prin aceasta o deplasare mare a supapei la deplasari mici ale tachetului si impingatorului, deci reducerea acceleratiilor si a fortelor de inertie. Supapa este prevazuta cu unul sau cu doua arcuri concentrice, care asigura contactul permanent cu organele de actionare, in perioada activa a camei, si, dupa aceea, inchiderea etansa pe scaun.

In figura 58 b, c, d, se arata scheme mai simple de actionare a supapelor, cu arborele cu came plasat in partea superioara fata de cilindru. In cazul actionarii cu culbutoare si pirghii, supapele sunt montate cu o anumita inclinare intre ele, fiind actionate de un singur arbore de distributie (ax cu came).

Culbutoarele si pirghiile amplasate in partea superioara asigura micsorarea fortelor laterale si a uzurii tijelor supapelor, iar in cazul utilizarii unor role (fig. 58. c) se micsoreaza frecarea si uzura camelor si a pieselor in contact.

Figura 58. d, prezinta schema de actionare a supapelor prin intermediul unei traverse, utilizata indeosebi la motoarele prevazute cu trei sau patru supape la fiecare cilindru. In acest caz se elimina complet fortele laterale de pe tijele supapelor, insa se intensifica uzura camelor.

Schema de actionare a supapelor laterale este prezentata in figura 58. e, la care se utilizeaza de obicei o singura piesa intermediara (tachet), intre cama si supapa.

Fig. 58.

4 4

6 5 1

3

a) b)

1 7 1 8

c) d)

1. arbore de distributie

(ax cu came)

2. tachet

3. impingator (tija impingatoare)

4. culbutor

5. supapa

6. arc 2

7. pirghie

8. traversa 1

e)

Constructia supapei. Supapa este formata din: talerul 1 si tija 2 (fig. I de mai jos ). Fateta conica 3 a talerului, in general la 45 , constituie suprafata de reazem (asezare) a supapei pe scaun, care asigura si autocentrarea. La partea superioara a tijei sunt executate locasul 4 pentru montarea unui inel elastic care retine supapa in cazul ruperii arcului, evitind caderea supapei in cilindru, si locasul 5 pentru piesele de fixare a talerului arcurilor.

In timpul functionarii, talerul supapei, care formeaza o portiune a peretelui camerei de ardere, primeste o cantitate importanta de caldura. In plus, talerul si tija supapei de evacuare sunt spalate de gazele fierbinti in timpul evacuarii. Evacuarea caldurii se face prin ghidajul tijei, precum si prin scaun, in perioada in care supapa este inchisa. Supapele functioneaza astfel la temperaturi ridicate: talerul atingind 700 - 800 C la supapa de evacuare si 300 - 400 C la supapa de admisie. Aceste temperaturi cresc si mai mult daca talerul nu se asaza corect pe scaun.

Temperatura ridicata de functionare favorizeaza uzura corosiva, in special a fatetei conice a talerului, si face dificila asigurarea ungerii tijei.

Totodata, in elementele supapei apar solicitari mecanice importante, datorita presiunii gazelor si a socurilor care se produc in momentele inchiderii si inceputului deschiderii.

In functie de conditiile de lucru, materialele pentru supape trebuie sa satisfaca o serie de cerinte: rezistenta la rupere si duritate ridicata la temperaturi inalte, precum si rezistenta mare la uzuzra corosiva, abraziva si adeziva. Aceste conditii sunt satisfacute de catre otelurile aliate cu crom si nichel, utilizate pentru supapele de admisie, si de catre otelurile refractare cu siliciu si crom, utilizate pentru supapele de evacuare. Supapele se executa prin forjare la cald in matrite, luindu-se masuri pentru evitarea supraincalzirii materialului si efectuarea tuturor operatiilor la o singura incalzire.

I) II)

5

4

2

a) b) c) d)

3 1 1

Fig. I) . Elementele componente ale unei supape

taler

tija

fateta conica

locas pentru inel elastic

locas pentru manson conic

Forma talerului la supape poate fi plana, convexa sau concava (fig. II de mai sus). Talerul convex (fig II b.) se utilizeaza, de obicei, pentru supapele de evacuare, avind o forma aerodinamica si rigiditatea imbunatatita fata de talerul plan (fig. II a.). Talerul concav (fig. II d.) realizeaza reducerea greutatii, fiind utilizat pentru supapele de admisie cu diametru mare; rigiditatea necesara asigurindu-se marind raza de racordare a tijei la taler.

Pentru marirea rezistentei la uzura, supapele de evacuare se acopera cu un strat gros de 1 - 1,5 mm de stelit, aliaj anticorosiv de cobalt, wolfram, crom etc., pe fateta conica a talerului si la extremitatea tijei, iar tijele se nitrureaza (nitrurare = tratare termochimica a anumitor oteluri, pentru a le mari duritatea la suprafata, prin incalzirea lor intr-o atmosfera de amoniac si prin racire lenta).

De asemenea in unele cazuri se asigura micsorarea temperaturii de functionare a talerului supapei de evacuare printr-o constructie cu gol in interior (fig. II c.), care se umple partial cu sodiu sau alte substante. Datorita incalzirii supapei, aceste substante se topesc, iar prin agitarea lor la deplasarile supapei asigura egalizarea temperaturii supapei, evitind supraincalzirea talerului.

In figura de la pagina 64 se arata modul de montare al unei supape, la care suprafata de lucru a tijei 2 se deplaseaza in bucsa de ghidare 7.

Discul 14 pentru arcurile 11, 12 se fixeaza la capatul tijei printr-un manson conic 15, format din doua bucati, care sunt cuprinse de conul discului apasat de forta arcurilor.

Bucsa de ghidare, presata in carcasa supapei 1 (la unele motoare bucsa este presata in blocul motorului sau al chiulasei), se executa in general dintr-o bucata, fiind prevazuta cu un umar de sprijin. Materialul bucselor il constituie fonta cenusie si bronzul refractar.

Scaunele supapelor se realizeaza fie direct in chiulasa, fie ca o piesa separata, dintr-un material cu rezistenta mare la uzura si care se preseaza in chiulasa. In cazul chiulaselor din aliaje de aluminiu se utilizeaza scaune amovibile (care pot fi separate de restul ansamblului fara ca acestea sa se deterioreze) pentru supape, atit la evacuare cit si la admisie.

Scaunele se executa din materiale rezistente la uzura si soc, la temperaturi inalte: oteluri aliate cu wolfram si crom, fonte speciale refractare si bronzuri de aluminiu.

In cazul motoarelor supraalimentate, fatetele scaunelor de supapa, confectionate din otel, se acopera uneori cu stelit, pentru marirea rezistentei la uzura.

Un inconvenient principal in functionarea sistemului de distributie a unui motor cu ardere interna il constituie tendinta de scurgere a uleiului, pe linga tija supapei, in camera de ardere, marind consumul de lubrifiant. Una dintre posibilitatile de etansare este etansarea metalica la partea inferioara a bucsei de ghidare; piesa de etansare fiind formata dintr-un resort (realizat dintr-o panglica metalica, al carei diametru scade spre mijloc), avind forma de corset, care, strins intre peretele locasului si tija supapei, asigura etansarea necesara. Resortul este mentinut in locas prin intermediul unui inel.

In afara de etanseitate, sistemul mai prezinta si avantajul ca impiedica o eventuala pozitie oblica a tijei (in cazul uzurii acesteia) si elimina zgomotul ce apare de obicei la asezarea talerului supapei pe scaun.

Piesele de actionare a supapelor (mecanismul supapei). Pentru actionarea supapelor prin arborele cu came se prevad tacheti, impingatori (tije impingatoare), culbutori si traverse, a caror alegere depinde de schema generala de actionare.

Tachetul serveste la transmiterea miscarii la supapa sau impingator, preluind totodata fortele laterale de la cama. Tachetul se executa in diferite forme constructive.

La majoritatea motoarelor de automobile si tractoare se utilizeaza tacheti avind suprafata de contact cu camele de forma plana sau sferica.

In unele constructii de motoare se utilizeaza tacheti hidraulici care, in cazul alungirii termice a supapei si in cazul uzurii pieselor, asigura eliminarea automata a jocurilor prin modificarea grosimii stratului de ulei de sub pistonul plonjor. La pornirea motorului, pina la ridicarea presiunii uleiului in conducte, actiunea camei se transmite prin suprafetele frontale ale pistonului plonjor si, datorita jocurilor mari, mecanismul functioneaza cu batai. Dupa atingerea presiunii necesare a uleiului, tachetii hidraulici corecteaza automat jocurile, asigurind functionarea fara zgomot.

Culbutorul este actionat la un capat de tija impingatoare, care primeste miscarea de la arborele (axul) cu came, iar cu celalalt capat comanda supapa. Culbutorul se executa din otel - carbon prin presare, forjare in matrita sau turnare. La capatul pe care lucreaza tija impingatoare este prevazut un surub cu piulita pentru reglarea jocului dintre culbutor si tija supapei.

Traversa actioneaza, de obicei, doua supape de admisie sau evacuare (cazul motoarelor cu trei sau patru supape la un cilindru).

Arborele (axul) cu came comanda deschiderea si inchiderea supapelor de admisie si evacuare - la motoarele in patru timpi, sau numai a supapelor de evacuare - la unele motoare in doi timpi. Executind o rotatie la fiecare ciclu, turatia arborelui cu came trebuie sa fie egala cu jumatatea turatiei arborelui cotit la motoarele in patru timpi si egala cu turatia arborelui cotit la motoarele in doi timpi.

Axul cu came se monteaza paralel cu arborele cotit, fie in carter, fie in partea superioara a chiulasei. La motoarele cu cilindri in linie se utilizeaza, de obicei, un singur arbore cu came, care comanda atit supapele de admisie cit si supapele de evacuare. Motoarele cu cilindrii in V sunt prevazute cu unu (asezat intre cilindri), doi (asezati in carter, de o parte si de alta a arborelui cotit), sau patru (montati pe chiulase) arbori cu came.

Pentru motoarele mici, axele cu came se executa dintr-o singura bucata, prin turnare sau forjare, din oteluri - carbon sau oteluri aliate cu crom - nichel sau crom - mangan, de imbunatatire sau cementare.

Amplasarea relativa a camelor pe arbore asigura ordinea de functionare a cilindrilor, iar profilul si inaltimea camelor asigura realizarea fazelor de distributie, precum si sectiunile necesare de curgere.

Profilul camei trebuie sa asigure deplasarea lina a supapei, deschiderea si inchiderea rapida a acesteia, iar fortele de inertie trebuie sa fie minime. Profilul cel mai raspindit pentru came este profilul simetric convex (fig. de la pag 67). Micsorarea uzurii se asigura prin tratamentul termic sau termochimic al suprafetei de lucru (calire, cementare sau nitrurare), dupa care se rectifica.

Axul cu came este antrenat de arborele cotit printr-un angrenaj sau, mai rar, printr-o transmisie cu lant.

Jocul termic din sistemul de distributie cu supape. Inchiderea etansa a supapelor in timpul functionarii motorului se asigura atunci cind se prevede un joc in sistemul de distributie, in stare rece; in functie de constructia motorului, jocul termic este cuprins intre 0,05 0,50 mm, fiind mai mare la supapa de evacuare.

Jocurile termice se stabilesc de uzina constructoare, pe cale experimentala, fiind mentionate in notitele tehnice ale motoarelor. Aceste jocuri se maresc in exploatare, ca urmare a uzurii pieselor sistemului de distributie. De aceea este necesara verificarea periodica si reglarea jocurilor in limite admisibile, cu ajutorul suruburilor de reglare (de la culbutoare) sau al altor dispozitive speciale.

Dispozitive de rotire a supapelor. Rotirea supapelor (ca si a tachetilor) este un mijloc eficace pentru a le prelungi durata de exploatare si a mentine jocul termic din sistemul de distributie, in limite admisibile, pentru o durata marita de exploatare. Un sistem de rotire directa a supapelor este acela in care rotirea are loc cind creste sarcina arcului, iar supapa este ridicata de pe scaun. Se asigura astfel o temperatura mai uniforma in functionare (printr-un contact mai bun intre taler si scaun pe intreaga circumferinta), reducerea depunerilor pe suprafetele de contact, imbunatatirea ungerii tijei supapei si reducerea uzuzrii.

Arborele cu came

Arborele cu came, denumit si arbore de distributie, reprezinta organul care comanda deschiderea si inchiderea supapelor, determinand totodata si legea de miscare a acestora.

Arborele cu came se monteaza paralel cu arborele cotit, fie in carter, fie in partea superioara a chiulasei. La motoarele in linie se monteaza, de obicei, un singur arbore, avand came pentru comanda supapelor de admisie si de evacuare. La motoarele in V se pot monta unul (asezat intre blocuri), doi (in carter) sau patru (pe chiulasa) arbori cu came. La montarea arborelui cu came in carter, fusurile de sprijin se executa cu diametre mai mari decat cotele maxime ale varfurilor camelor, pentru a permite montajul prin deplasare axiala. Arborii cu came montati in chiulasa se sprijina pe lagare demontabile sau lagare care fac corp comun cu chiulasa. Lungimea arborelui cu came intre fusurile de sprijin extreme este egala cu cea a arborelui cotit. Numarul total al fusurilor de sprijin se determina din conditia respectarii sagetii maxime admisibile.

In principiu, un arbore cu came este format din urmatoarele elemente (fig. 59):

roata dintata de actionare 1;

locasurile pentru ungere 2;

fusurile pentru lagare 3;    Fig. 59.

camele 4.

Fixarea pozitiei camelor pe arbore se face tinand seama de numarul de cilindri, de ordinea de aprindere si de fazele de distributie. Astfel, decalarea camelor de admisie si de evacuare ale unui cilindru se face in felul urmator: cama de evacuare se plaseaza astfel incat axa de simetrie a camei sa treaca prin canalul de pana de pe arborele cu came (fig. 60). Axa de simetrie a camei de admisie a aceluiasi cilindru se decaleaza in raport cu axa de simetrie a camei de evacuare cu unghiul:

Y a_DSE a_ISA a_ISE a_DSA t . [grade]

unde a_DSE a_ISA a_ISE a_DSA reprezinta avansurile si intarzierile la deschiderea si, respectiv, inchiderea supapelor de admisie si de evacuare, iar t - numarul de timpi. In functie de ordinea de aprindere, camele de acelasi tip ale arborelui vor fi decalate Fig. 60.

intre ele cu unghiul:

j q_ciclu t_I p/i [radiani]

Profilul si inaltimea camelor determina realizarea fazelor de distributie si sectiunea necesara de curgere. Profilul camei trebuie sa asigure o deplasare lina a supapei, deschiderea si inchiderea ei brusca, precum si forte de inertie minime. Cel mai raspandit profil este cel simetric convex (cama armonica).

Inaltimea h a camelor este determinata de cursa supapei stabilita in concordanta cu asigurarea desfasurarii optime a procesului de schimbare a gazelor, iar latimea b a camelor, se

coreleaza cu raza tachetului (talerul superior al supapei) (fig. 61).    Fig. 61.

Actionarea arborelui cu came depinde de locul de montaj al acestuia si de tipul motorului. Arborele cu came montat in blocul motor este actionat, in general, printr-o transmisie cu roti dintate, direct de la arborele cotit sau printr-un angrenaj intermediar. Cand distanta dintre cei doi arbori este mare, se introduce un tren de roti intermediare sau o transmisie cu lant.

In timpul functionarii, arborele cu came este supus la solicitari de incovoiere, datorita fortelor care apar pe came in momentul deschiderii supapelor. Fortele de frecare pe came si momentul rezistent introdus de agregatele antrenate solicita arborele cu came la torsiune. Frecarea dintre cama si tachet (talerul superior al supapei) supune acest cuplu la un proces de uzura. Datorita acestor solicitari, arborele cu came trebuie sa fie suficient de rigid si sa posede o inalta rezistenta la uzura a camelor si a fusurilor de sprijin.

Materialele care satisfac cel mai bine conditiile impuse sunt otelul si fonta speciala; se folosesc OLC de calitate sau usor aliate (cu Cr, Mn, Si si uneori, Ni) si oteluri de cementare sau de imbunatatire. Fonta utilizata pentru fabricarea arborelui cu came este elaborata special, ca fonta aliata (cu Cr, Mn, Va, Ni, Cu) sau ca fonta cu grafit nodular.

Realizarea arborilor cu came se asigura prin turnare sau forjare, urmate de prelucrari mecanice care trebuie sa asigure:

a)      realizarea profilului camelor;

b)      coaxialitatea fusurilor;

c)      grosimea constanta a peretilor fusurilor in cazul orificiilor de ungere;

d)     prelucrarea fina a suprafetelor camelor si lagarelor.

Suprafetele expuse uzurii (fusurile si camele) se durifica superficial (prin cementare, nitrurare, tratamente termice sau termochimice), operatiune urmata de slefuire si lustruire, pentru realizarea unor suprafete cat mai netede.

Tachetul

Tachetul reprezinta elementul mecanismului de distributie care transmite miscarea la supapa sau impingator, preluand si reactiunea laterala produsa de cama prin frecare.

Tachetul se executa gol la interior, pentru a-i micsora masa. In functie de suprafata de contact cu cama, tachetii pot fi:

a)      cu rola - fig. 62. a,

b)      cu suprafata sferica - fig. 62. b;

c)      cu suprafata plana - fig. 62. c.

Tachetii cu rola asigura frecarea de rostogolire cu camele de actionare. Utilizarea lor este, insa, extrem de restransa, datorita constructiei complicate, pretului de cost ridicat si zgomotului mare produs in functionare. La montajul acestor tacheti trebuie acordata o atentie deosebita centrarii rolei (paralelismului dintre axa rolei si axa camei). La tachetii cu suprafata sferica, cama de actionare se realizeaza cu o usoara conicitate a varfului (unghiul a din figura 62. b). Acest lucru imprima o miscare de rotatie tachetului, ceea ce asigura distributia uniforma a uzurilor pe intreaga suprafata a platoului. Acelasi lucru se realizeaza, in cazul tachetilor Fig. 62.

cu suprafata plana, prin dezaxarea acestora fata de axa camei (fig. 62. c).

Pentru a reduce zgomotul, uzura camei si uzura supapei se mai utilizeaza tachetii hidraulici (fig. 63). In interiorul corpului tachetului 1 este montat cilindrul 2, care comporta pistonul plonjor 3 si supapa de retinere 4. Sub actiunea resortului 5, pistonul 3 este apasat pe tija supapei sau a impingatorului 6. Prin canalul 7 soseste uleiul sub presiune din sistemul de ungere al motorului. Cand cama ataca tachetul, acesta se ridica impreuna cu cilindrul 2. Presiunea uleiului dintre piston si supapa de retinere creste, iar bila se aseaza pe sediu; se izoleaza astfel o "perna" de ulei in spatiul 8, care transmite pistonului plonjor miscarea tachetului. In acest fel, la uzuri avansate ale supapei sau tachetului, miscarea nu se transmite cu soc, deoarece "perna" de ulei isi modifica volumul si este capabila sa asigure un contact permanent intre tachet si supapa (sau tija impingatoare). Tachetul hidraulic constituie o solutie eficienta pentru prevenirea ruperilor prin oboseala ale supapei. De asemenea, tachetul hidraulic permite renuntarea la lucrarile de reglaj periodic a jocului termic, iar mecanismul de distributie nu se mai prevede cu suruburi de reglaj. Datorita constructiei complicate si, implicit, a pretului de cost ridicat, tachetii hidraulici sunt foarte rar utilizati in domeniul motoarelor navale.

Tachetii se confectioneaza, de regula, din fonta sau otel aliat, suprafata de contact (platoul) fiind tratata superficial prin cementare si calire.

Tija impingatoare

Fig. 63.

Tija impingatoare serveste la transmiterea miscarii de la tachet la culbutor. Ea trebuie sa fie usoara si rigida. Avand o forma simpla, tija impingatoare nu ridica probleme deosebite decat in directia reducerii masei. Fiind o piesa in miscare, afectata de acceleratii mari, pentru a i se reduce masa, de multe ori, tija se executa tubulara.

De regula, tija impingatoare se construieste cu un capat sferic spre culbutor si un varf sferic spre tachet (fig. 2.60). In cazul tijelor de dimensiuni mai mari, corpul tijei se imbina prin presare sau sudura cu capetele prelucrate.

Ca materiale de constructie se folosesc: OLC de calitate de imbunatatire sau oteluri de imbunatatire slab aliate. Capetele se sableaza, apoi se calesc si se detensioneaza.

Culbutorul

Culbutorul este organul in forma de parghie, care oscileaza in jurul unui ax, in scopul modificarii sensului miscarii comandata de cama de distributie si al transmiterii acestei miscari supapei (fig. 54). Culbutorul se executa cu brate inegale in scopul reducerii acceleratiilor din sistemul de comanda; bratul mai mare l_S este     Fig. 64.

indreptat spre supapa, pentru a obtine deplasari mari ale acesteia la deplasari mici ale tachetilor si tijelor, deci la acceleratii si uzuri reduse.

In functie de tipul mecanismului de distributie, miscarea comandata de cama este primita de culbutor fie prin intermediul tijei impingatoare, fie direct de la arborele de distributie.

Planul de actionare al culbutorului poate fi perpendicular pe axa de oscilatie sau inclinat cu unghiul g (fig. 65), pentru a asigura un aranjament convenabil al supapelor. La capatul culbutorului dinspre tija impingatoare se monteaza surubul de reglaj al jocului termic. Capetele culbutorului si suprafata in contact cu axul acestuia se ung. Cand ungerea se realizeaza cu ulei sub presiune, in corpul culbutorului se practica orificii de ungere. Uleiul patrunde prin partea centrala si este distribuit spre capetele culbutorului prin orificii practicate in brate.

Culbutorii sunt solicitati la incovoiere de catre Fig. 65.

forta de pe linia camei, precum si la un intens proces de uzura. De aceea, pentru culbutor se impun conditii speciale de rigiditate.

Culbutorii se executa din OLC de calitate, OLA Cr - Ni cu continut ridicat de Mn sau din fonta nodulara. Semifabricatul se obtine prin matritare sau turnare, iar suprafata de contact cu tija supapei se caleste prin curenti de inductie. Pentru imbunatatirea rezistentei la uzura, in unele cazuri, culbutorul se fosfateaza. In scopul reducerii maselor de pe linia camei si supapei, unele motoare de puteri mici au culbutorii confectionati din aliaje de Al cu capete armate cu pastile din materiale dure.

Sistemul de distributie trebuie verificat din punctul de vedere al indeplinirii unor conditii generale (determinarea "timpului - sectiune", necesar evacuarii si admisiei, determinarea unghiului de decalare a camelor etc.), precum si sub aspectul indeplinirii unor conditii particulare fiecarui organ in parte (verificarea la uzura a supapei, verificarea rezistentei la rupere a arcului, verificarea imposibilitatii de intilnire a supapei cu pistonul, etc.).

O importanta deosebita din punctul de vedere al perfectiunii evacuarii si umplerii prezinta determinarea "timpului - sectiune", necesar evacuarii gazelor, si a "timpului - sectiune", necesar admisiei.

Calculul "timpului - sectiune" necesar evacuarii se face prin incercari, pina la obtinerea unor rezultate satisfacatoare (in acest sens fiind indicata compararea rezultatelor cu datele existente la motoarele similare). Calculul "timpului - sectiune" necesar admisiei se face ca in cazul evacuarii.

Calculul sau verificarea celorlalte conditii impuse distributiei gazelor, precum si verificarea organelor principale ale sistemului de distributie cu supape se fac in functie de particularitatile motorului.

Sisteme de distributie cu sertare. Sertarele pot fi executate sub forma de bucse (doua bucse cilindrice, asezate coaxial in cilindru, la care ferestrele practicate in bucse coincid in anumite momente, permitind efectuarea proceselor de admisie sau evacuare), sau sub forma de piese rotitoare.

Sistemele de distributie cu sertar conic (fig. 66. a) si cu sertar plan (fig. 66. b) sunt utilizate pentru un cilindru, iar cele cu sertar cilindric orizontal (fig. 66. c) se utilizeaza pentru toti cilindrii motorului. La rotirea sertarului cilindric, canalele acestuia comunica, fie cu conducta de admisie, fie cu cea de evacuare.

Desi sistemele de distributie cu sertar ofera posibilitatea de a crea sectiuni de trecere mari, in comparatie cu sistemele cu supape, o functionare fara zgomot si o actionare mai simpla, ele nu sunt utilizate pe scara larga, datorita unor dezavantaje specifice: mase mari in miscare, dificultatea racirii si ungerii sertarelor, ajustaje pretentioase.

Fig. 66.

a) b) c)

Sistemele de baleiaj ale motoarelor in doi timpi (sisteme de distributie prin lumini). La

motoarele in doi timpi, legatura cilindrului cu exteriorul este comandata de piston (cu rolul de sertar) sau de piston si supapa. In figura 67 se arata schema de distributie cu lumini de baleiaj 1 si evacuare 2, iar in figura 68 schema de distributie cu lumini de baleiaj 3 si supapa de evacuare 4.

In cadrul ciclului functional al motorului in doi timpi se efectueaza pentru procesul schimbarii gazelor fractiuni din cursele de destindere si comprimare echivalind cu aproximativ 120-150 RAC. Realizarea schimbarii gazelor pe o perioada care reprezinta numai o treime din cea corespunzatoare ciclului motorului in patru timpi este posibila prin desfasurarea concomitenta a evacuarii fortate si a umplerii. Evacuarea fortata a gazelor arse este asigurata de intrarea in cilindru a coloanei de incarcatura proaspata, precomprimata la o presiune de ordinul 1,3 kgf/cm², care ocupa totodata volumele eliberate de gazele arse. Evacuarea fortata a gazelor arse de catre incarcatura proaspata constituie procesul de baleiaj.

Modul in care se realizeaza schimbarea gazelor permite adoptarea unei distributii simple, prin lumini prevazute in cilindru, a caror deschidere este comandata de piston.

1 2 4

Fig. 67. Fig. 68.

Clasificarea schemelor de baleiaj se face dupa doua criterii:

a)        Dupa directia curentului de incarcatura proaspata in cilindru se distinge: baleiajul in contracurent (in bucla), la care curentul intersecteaza de doua ori un plan perpendicular pe axa cilindrului, si baleiajul in echicurent, la care curentul intersecteaza o singura data un plan perpendicular pe axa cilindrului.

b)       Dupa amplasarea si orientarea luminilor in sectiunea transversala a cilindrului se deosebesc dispunerile: paralela (fig. a pag. 105), tangentiala (fig. b, i, l, m pag. 105), excentrica (fig. c, d, e, j pag. 105), radiala (fig. f, h, o pag. 105) si in fascicul (fig. g pag. 105).

Baleiajul in contracurent se realizeaza cu lumini dispuse la extremitatea cilindrului.

La dispunerea paralela a luminilor, luminile de baleiaj si evacuare sunt dispuse diametral opus pe circumferinta cilindrului (fig. a). Schemele care asigura intrarea incarcaturii proaspete sub forma unui fascicul de jeturi, tangentiale (fig. b, l, m) sau concentrate (fig. c, d, e, f, g, h, j), conduc la evacuarea mai perfecta a gazelor arse din cilindru.

In vederea sporirii cantitatii de incarcatura proaspata ramasa in cilindru, luminile de baleiaj au uneori marginea superioara mai ridicata decit a luminilor de evacuare (fig. i, j). Pentru ca, la inceputul procesului de evacuare, gazele arse sa nu treaca in colectorul de baleiaj, acesta se izoleaza de cilindru prin supape automate sau sertare de distributie.

Baleiajul in echicurent pretinde dispunerea organelor de distributie la extremitatile cilindrului.

La sistemul de baleiaj cu lumini si supape (fig. l, m), intrarea incarcaturii proaspete se face prin ferestre, dispuse pe intreaga circumferinta a cilindrului, iar evacuarea gazelor arse - prin supape. In sectiunea plana a cilindrului, luminile de baleiaj sunt asezate tangential, creind o

miscare dirijata a fluidului proaspat. Practicarea luminilor de baleiaj pe intreaga circumferinta a cilindrului permite realizarea unei sectiuni mari de trecere a fluidului proaspat si o buna racire a fundului pistonului. Baleiajul suplimentar, care conduce la o supraalimentare usoara a cilindrului, se poate obtine prin marirea timpului - sectiune a luminilor de baleiaj (in comparatie cu cel al supapelor de evacuare); acelasi efect rezulta prin inchiderea supapelor de evacuare mai repede fata de inchiderea luminilor de baleiaj.

In figura n se arata un sistem de baleaj la care luminile sunt comandate de o camasa, actionata de mecanismul biela - manivela. In general, luminile de evacuare sunt inchise si deschise de camasa cilindrului, iar luminile de baleiaj sunt comandate de camasa cilindrului si muchia pistonului.

Sistemul de baleiaj cu distributie prin sertar (fig. o) prevede dispunerea luminilor de evacuare la partea superioara a cilindrului, pe o circumferinta avind un diametru cu mult mai mic fata de diametrul propriu-zis. Comanda lor este efectuata de catre un sertar cu o cursa cu mult mai mica in raport cu a pistonului. Sertarul, la rindul lui, este comandat de catre doua excentrice dispuse pe ambele parti ale mecanismului motor. Miscarea se transmite de la excentric la sertar prin intermediul unor biele articulate, cu tije drepte, care actioneaza o traversa fixata pe sertar.

La sistemul de baleiaj cu cilindrii asezati paralel si camera de ardere comuna (fig. p), luminile de baleiaj sunt asezate pe circumferinta unuia din cilindri, iar cele de evacuare pe circumferinta celuilalt cilindru. Fluidul proaspat se deplaseaza dintr-un cilindru in celalalt intr-o singura directie, intersectind in fiecare cilindru, o singura data, un plan perpendicular pe axa cilindrului. Luminile de baleiaj se inchid cu oarecare intirziere, fata de cele de evacuare, in vederea imbunatatirii umplerii. Din cauza pierderilor gazodinamice la trecerea fluidului dintr-un cilindru in celalalt, calitatea proceselor evacuare - umplere este mai scazuta decit la sistemele prezentate mai sus.

In general, sistemele de baleiaj in contracurent se utilizeaza la motoarele lente, deoarece prin cresterea turatiei conduc la pierderi mari ale fluidului proaspat si nu asigura un baleiaj eficient. Sistemul in echicurent se adopta la motoarele rapide.

Dimensiunile luminilor de baleiaj si evacuare, cu forma dreptunghiulara sau de paralelogram , sunt indicate in tabelul de mai jos:

Unde: - S - cursa pistonului;

- D - alezajul.