22) Pohyblivé části motoru - klikový mechanismus

22) Pohyblivé části motorů - klikový mechanismus Klikový mechanismus motoru se skládá se z pístů s pístními kroužky, ojnic, klikového hřídele a ze setrvačníku. Klikový mechanismus mění přímočarý pohyb pístu na otáčivý pohyb klikového hřídele. Píst je velmi namáhaná součást klikového mechanismu, protože přenáší síly, které na něj působí při vysokých teplotách a rychlostech. Maximální teploty ve spalovacím prostoru dosahují často více než 2 000°C a maximální tlaky 3 až 6 MPa, u vznětových motorů i přes 8 MPa. Píst je duté válcové těleso a má tyto části : • Dno • Plášť s drážkami pro pístní kroužky • Oko pro pístní čep Dno pístu je různě tvarované, podle toho, pro jaký spalovací prostor je píst určen. Písty pro naftové motory jsou robustnější konstrukce než písty pro benzínové motory. Je to dáno tím, že u naftových motorů je píst vystaven vyšším tlakům. Po obvodu hlavy pístu jsou drážky pro pístní kroužky. Horní drážky jsou pro těsnící kroužky a spodní drážka je pro stírací kroužek. Oko pro pístní čep má drážky pro pojistné kroužky, které omezují vysunutí čepu z otvoru v pístu, a tím brání poškození válce. Pístní kroužky utěsňují pracovní prostor ve válci a stírají olej ze stěn válce, mimo to odvádějí teplo z pístu do stěn válce. Pístní kroužky jsou na jednom místě rozřezány, aby ve válci pružily. Tato část kroužku se nazývá zámek. Zámek může mít rovný, šikmý nebo bajonetový tvar. Použití kroužků podle druhu určuje výrobce. Podle funkce rozlišujeme pístní kroužky : • Těsnící • Stírací Těsnící pístní kroužky jsou u automobilových motorů většinou dva a jsou v horních drážkách pístu. Nejvíce a nejrychleji se opotřebovává horní těsnící kroužek, který je přímo vystaven tlaku hořících plynů a jejich vysoké teplotě, proto se velice často pro zvýšení životnosti tvrdě chromuje. Stírací pístní kroužky mají za úkol stírat přebytečný olej ze stěn válců, aby nepronikal přes těsnící kroužky nad píst. Jsou umístěny pod těsnícími kroužky a na obvodu mají drážku pro odvod oleje. Písty dvoudobých motorů mají jen těsnící kroužky. Proti pootočení v drážce jsou zabezpečeny kolíkem, zasazeným do drážky. Toto pojištění je nutné, aby se kroužek v drážce nepootočil a jeho zámek nepřecházel přes otvory kanálů a nepoškodil povrch válce. Pístní čep spojuje píst s ojnicí a přenáší síly pístu na ojnici. Čep je většinou dutý. Proti osovému posunutí je v oku pístu pojištěn pružnými pojistnými kroužky, které se vkládají do drážek v oku pístu. Písty některých motorů mají pístní čep vyosen o několik milimetrů. Vzniká tak excentrický klikový mechanismus, který lépe vyrovnává boční tlaky při kompresním a expanzním zdvihu pístu a snižuje hluk při klepání pístu u studeného motoru. Ojnice spojuje píst s klikovým hřídelem a mění přímočarý pohyb pístu na otáčivý pohyb klikového hřídele. Skládá se z oka, hlavy a dříku. Oko spojuje ojnici s pístním čepem, zpravidla je v něm zalisováno bronzové pouzdro. Hlava ojnice spojuje ojnici s klikovým čepem klikového hřídele. Oko ojnice je s hlavou ojnice spojeno dříkem ojnice. Někdy bývá v dříku ojnice vyvrtán mazací kanál pro mazání pístního čepu. Hlava ojnice čtyřdobých motorů je zpravidla dělená kolmo na podélnou osu ojnice a je s víkem hlavy ojnice spojena ojničními šrouby. Je-li průměr klikového čepu vzhledem k průměru válce větší, dělí se hlava šikmou rovinou, aby byla možná její montáž a demontáž prostrčením válcem. Styčné plochy dělící roviny mají v tomto případě vroubkování, aby se ojniční šrouby odlehčily od namáhání na střih. Ojnice dvoudobých motorů mají jehlové nebo válečkové ložisko. Hlava ojnice není dělená. Klikový hřídel je nejdůležitější otáčející se část motoru. Klikový hřídel má hlavní čepy, které jsou uloženy v ložiskách v klikové skříni, a klikové čepy, k nimž jsou upevněny hlavy ojnic. Hlavní a klikové čepy jsou spojeny rameny klik, na nichž jsou vytvořena vyvažovací protizávaží. Tvar klikového hřídele je dán počtem a uspořádáním válců motoru, počtem hlavních čepů a pořadím zapalování. Základním požadavkem je klidný a rovnoměrný chod motoru. V přední části klikového hřídele je našroubován ozubec roztáčení ( pro ruční roztáčení motoru ), za ním je řemenice pro pohon větráku, vodního čerpadla a dynama, nebo alternátoru a na peru ozubené rozvodové kolo. Vzadu je klikový hřídel ukončen přírubou, k níž je přišroubován setrvačník. Klikový hřídel musí být na obou koncích dobře utěsněn proti unikání oleje z motoru. Při úniku oleje ze zadního konce klikového hřídele může proniknout mastnota na obložení spojky, a tím porušit její činnost. Středy klikových čepů se otáčejí po kružnici, která se nazývá kliková kružnice. Její průměr udává zdvih pístu. Vzdálenost středů klikových čepů od osy otáčení hlavních čepů ( poloměr klikové kružnice ) musí být u všech válců přesně dodržena, aby byl ve všech válcích motoru stejný kompresní poměr. Vzájemná poloha klikových čepů je určena pořadím zapalování v jednotlivých válcích. U jednoválcového dvoudobého motoru připadá jeden pracovní zdvih na jednu otáčku (360°) klikového hřídele, u čtyřdobého na dvě otáčky (720°) klikového hřídele. Dvojválcový dvoudobý motor má válce v řadě. Rozložení klikových čepů i pracovních zdvihů je po 180°. Čtyřdobý řadový motor má klikové čepy po 180° a 540°. Čtyřdobý motor s protilehlými válci má klikové čepy po 180° a pracovní zdvihy po 360°. Trojválcový dvoudobý motor má klikové čepy i pracovní zdvihy po 120°a pořadí zapalování 1-3-2. Řadový čtyřdobý motor má klikové čepy po 120°, pracovní zdvihy po 240° a pořadí zapalování 1-2-3. Čtyřválcový dvoudobý motor má klikové čepy i pracovní zdvihy po 90°a pořadí zapalování 1-3-2-4. Čtyřdobý řadový motor má klikové čepy po 180°, společnou osu čepu má první válec se čtvrtým a druhý válec se třetím. Pracovní zdvihy jsou po 180° a pořadí zapalování je 1-3-4-2 nebo také 1-2-4-3. Šestiválcový čtyřdobý motor má klikové čepy i pracovní zdvihy po 120°a pořadí zapalování 1-5-3-6-2-4 nebo 1-3-5-6-4-2. Společnou osu čepu má první válec se šestým, druhý s pátým a třetí se čtvrtým. Klikové hřídele osobních automobilů se většinou vyrábějí z jednoho kusu, buď ze zápustkového výkovku, nebo z odlitku. Čepy klikového hřídele jsou cementované, kalené a broušené. Hřídele jsou převážně uložené v kluzných ložiskách. Klikové hřídele nákladních automobilů se někdy zhotovují skládáním z jednotlivých dílů vyrobených z odlitků a spojených šrouby. Ramena jsou potom kotoučová a jsou uložena ve válečkových ložiskách s velkým průměrem ( asi 180 mm ). Dvoudobé motory mají rovněž klikové hřídele skládané a místo kluzných ložisek se používají valivá ložiska. Mazací olej se od hlavních ložisek ke klikovým čepům přivádí šikmo vrtanými, navzájem spojenými kanálky. Jejich nevýhodou však je, že odstředivá síla strhává nečistoty z hlavního ložiska ke klikovému hřídeli a to bývá příčinou intenzivního opotřebení. Nejvýhodnější, ale výrobně nákladné jsou vrtané čepy, jejichž prostory mohou být spojeny vhodně umístněnými kanálky. Dutiny čepů se uzavírají víky, která jsou nalisována nebo přišroubována. Lité klikové hřídele jsou upraveny tak, že se obrábějí jen jejich čepy a plochy pro připevnění jiných částí. Skládané klikové hřídele se v tomto provedení používají u dvoudobých benzínových motorů. Hlavní čepy jsou osazeny, klikové čepy jsou bez osazení a jsou nalisovány do samostatných ramen. Klikové hřídele musí být dobře staticky i dynamicky vyváženy; jejich nevyváženost může způsobit zničení motoru, popř. havárii automobilu. Setrvačník je litinový kotouč nasazený na zadním konci klikového hřídele a připevněný šrouby. Svou setrvačností vyrovnává nerovnoměrnosti chodu motoru. Setrvačník bývá většinou současně hnacím kotoučem spojky a na obvodě má ozubený věnec, do něhož zabírá pastorek spouštěče. Na obvodu setrvačníku je ryskou označena horní úvrať (HÚ) prvního válce. Tlumiče torzních kmitů se montují na volný konec klikového hřídele, který má obyčejně největší výchylky kmitání. Tlumiče torzních kmitů se používají hlavně u dlouhých hřídelů. Torzní kmity nabývají na velikosti, když se vlastní kmitočet torzních kmitů klikového hřídele dostane do rezonance s otáčkami motoru. Tyto otáčky se nazývají kritické otáčky. Při nich se často rozkmitá i karoserie a klikový hřídel může prasknout. Tlumič torzních kmitů je často konstruován tak, že využívá smykové nebo viskozní tření mezi klikovým hřídelem a přídavným volně kmitajícím kotoučem. Tlumič torzních kmitů bývá tvarován tak, že je současně hnací řemenicí pro pohon větráku, vodního čerpadla a alternátoru.