7.Steaua manivelelor si ordinea de prindere a motoarelor in 4 timpi.

Construcia arborelui cotit

Arborele cotit este alctuit dintr-un numr de coturi egal cu numrul cilindrilor la motoarele n linie - sau cu jumtatea numrului de cilindri la motoarele n V. La rndul su, fiecare cot este format din dou brae i un fus maneton care se articuleaz cu capul bielei. n unele cazuri (n special la motoarele rapide i semirapide), pentru echilibrare, pe brae, n partea opus manetoanelor, se monteaz contragreuti . Legtura dintre coturi este realizat prin intermediul unor fusuri de reazem, numite fusuri palier. Considernd i fusurile palier de la extremitile arborelui cotit, rezult c, n mod obinuit, un arbore are (i+1) fusuri palier la motoarele n linie i (i/2+1) fusuri palier la cele n V. La motoarele de puteri foarte mici, fusurile palier intermediare pot lipsi, legtura dintre coturi realizndu-se prin intermediul unui bra comun, oblic (fig.II.1.2.32).

Partea arborelui cotit care transmite spre utilizare momentul motor (este cuplat cu consumatorul) se numete partea posterioar, iar, n opoziie cu ea, cealalt extremitate se numete partea frontal. La partea posterioar se prelucreaz o flan de care se prinde volantul cu coroana dinat. Aceast pies asigur o uniformizare a vitezei unghiulare a arborelui cotit. Datorit micrii alternative a pistoanelor i variaiei n limite largi a presiunii fluidului motor, rezult variaii importante ale momentului motor i, implicit, a vitezei unghiulare de rotaie. Pentru ca aceste variaii s nu devin suprtoare, se monteaz volantul care are o mas (implicit moment de inerie) ridicat. Drept urmare, el joac rolul de acumulator de energie, nmagazinnd, n condiii de variaie limitat a vitezei de rotaie, excedentul de energie mecanic produs de motor. Atunci cnd, n aceleai condiii, motorul devine deficitar, n raport cu consumatorul, sub aspectul energiei mecanice reclamate de acesta, volantul cedeaz energia nmagazinat.La partea anterioar a arborelui cotit, se monteaz, prin pan, o roat dinat pentru antrenarea agregatelor i mecanismelor auxiliare. n unele cazuri, n aceast zon este montat i amortizorul de vibraii.Pentru a obine o funcionare ct mai uniform a motorului, este necesar ca intervalele care separ funcionarea succesiv a cilindrilor s fie egale i, n consecin, decalajele unghiulare dintre coturile arborelui cotit s fie egale. Motoarele la care este asigurat aceast condiie poart denumirea de motoare cu aprinderi uniform repartizate. Aceast soluie atrage dup sine i alte avantaje privind echilibrajul de ansamblu al motorului i, n consecin, marea majoritate a motoarelor n linie se construiesc cu aprinderi uniform repartizate. Pentru a stabili poziia unghiular relativ a coturilor, se construiete steaua manivelelor. Aceasta reprezint configuraia geometric obinut prin proiectarea planurilor coturilor pe un plan normal la axa arborelui cotit (fig.II.1.2.33).La motoarele cu simpl aciune, decalajul unghiular dintre dou aprinderi succesive (dintre coturile arborelui cotit) rezult prin mprirea perioadei ciclului motor:

ciclu = [0RAC] (II.1.2.1)la numrul i de cilindri ai motorului:

= ciclu/i = /i [0RAC] (II.1.2.2)

n funcie de numrul de timpi i de numrul de cilindri i , se definesc mai multe reguli de construire a stelei manivelelor, precizate de cerinele de echilibrare a motorului cu aprinderi uniform repartizate i cilindrii n linie:a) la motoarele n patru timpi i numr par de cilindri, manivelele sunt dou cte dou n faz; o mai bun echilibrare se obine prin utilizarea arborilor cotii cu plan central de simetrie (arbori la care manivelele n faz sunt dispuse la egal distan de mijlocul lui);b) la motoarele n doi timpi (indiferent de i ) i la cele n patru timpi cu numr impar de cilindri, manivelele sunt uniform distribuite n jurul axei de rotaie a arborelui cotit; i n acest caz poate fi realizat o simetrie a arborelui prin dispunerea manivelelor n opoziie la egal distan de mijlocul arborelui (pentru i par) sau a manivelelor simetric dispuse fa de manivela median la egal distan de aceasta (pentru i impar).n cazul motoarelor n V (n exclusivitate n patru timpi) exist dou soluii posibile:a) dac i este divizibil cu 4, se utilizeaz un arbore cotit cu plan central de simetrie al unui motor n patru timpi cu i/2 cilindri;b) dac i nu este divizibil cu 4, se utilizeaz arborele cotit al unui motor n doi timpi cu i/2 cilindri (eventual simetric).

n urmtorul tabel sunt prezentate stelele manivelelor pentru cele mai uzuale tipuri de motoare n linie:

Tab. II.1.2.2. Stelele manivelelor pentru motoare n linie, cu aprinderi uniform repartizateTip motori=2i=3i=4i=5i=6

4 timpi

2 timpi

Tip motori=7i=8i=9i=10i=11

4 timpi

2 timpi

Pentru o anumit configuraie a arborelui cotit exist mai multe ordini de aprindere posibile. Exist i n acest caz mai multe criterii de triere a ordinilor de aprindere i anume:a) ncrcarea minim a lagrelor arborelui cotit;b) reducerea pericolului de rezonan la vibraiile torsionale;c) sporirea gradului de umplere a cilindrului;d) reducerea trepidaiilor motorului sub aciunea momentului de rsturnare.Primul criteriu este fundamental. Se obine reducerea ncrcrii lagrelor dac aprinderile succesive nu au loc n doi cilindri alturai. Sunt situaii ns n care, lundu-se n considerare i celelalte criterii, se renun la acest criteriu fundamental.Arborele cotit se execut dintr-o bucat sau, n cazul motoarelor de puteri mari, din mai multe buci asamblate.Braele arborelui cotit se pot confeciona n form paralelipipedic (fig. II.1.2.34.a), dar rezult o mas sporit a lor. Utiliznd aceeai form, pot fi ns eliminate muchiile care nu particip la transmiterea eforturi-lor (fig.II.1.2.34.b i c). Cnd se micoreaz grosimea h a braelor, pentru a reduce lungimea arborelui, din considerente de rezisten, este necesar creterea limii b. Se ajunge astfel la forma eliptic (fig.II.1.2.34.d) sau, chiar, circular (fig.II.1.2.34.e), forme care au o aciune favorabil i asupra rezistenei la oboseal. Racordarea fusurilor cu braul se face prin intermediul unui prag (fig.II.1.2.35.a), cu raze de racordare mari (fig.II.1.2.35.b) sau cu racordare cu degajri (fig.II.1.2.35.c).Pentru a reduce greutatea arborelui i forele centrifuge, fusurile pot fi gurite. Aceasta duce la mrirea rezistenei la oboseal, cele mai eficiente fiind fusurile cu guri n form de butoi.Ungerea arborelui cotit se realizeaz cu ulei sub presiune. Lagrele sunt alimentate cu ulei cu ajutorul unor canale practicate n arbore. n cazul fusurilor gurite, se utilizeaz conducte de conducere a uleiului (fig.II.1.2.36.a). Atunci cnd se utilizeaz canale obinuite, este necesar etanarea fusurilor cu capace nurubate (fig.II.1.2.36.b) sau cu capace fixate cu tirani (fig.II.1.2.36.c). Contragreutile care pot fi montate pe braele arborelui cotit micoreaz forele de inerie ale maselor cu micare de rotaie, ns agraveaz vibraiile de rsucire ale arborelui. De aceea, n mod obinuit, contragreutile echilibreaz doar 4050% din forele de inerie de rotaie.