Constructia si calculul segmentilor
1. Rol, conditii functionale, constructie
Segmentii sunt piese inelare de diferite sectiuni, montate in lacasurile din regiunea portsegment a pistonului, avand rolul de a realiza etansarea camerei de ardere, de a regla cantitatea de ulei de pe oglinda cilindrului si de a transmite caldura de la piston la cilindru.
La alegerea numarului de segmenti se tine cont de aceste roluri ale segmentilor, dar in primul rand de gradul de etansare al camerei de ardere. Astfel sarcina principala de etansare o are primul segment (segmentul de foc). Eficienta segmentilor urmatori este mai redusa, dar nu neglijabila. In mod obisnuit, la MAS se utilizeaza 2 segmenti de compresie, iar la MAC 3 segmenti de compresie.
In ceea ce priveste segmentii de ungere la MAS este necesar un singur segment de ungere care se plaseaza in partea inferioara a regiunii portsegment. La MAC deoarece jocul intre piston si cilindru este mare, pentru a impiedica trecerea uleiului spre camera de ardere se folosesc, la motoarele de mare putere, doi segmenti de ungere, dintre care unul la partea inferioara a mantalei.
La alegerea numarului de segmenti ai pistonului se va avea in vedere faptul ca un numar mare de segmenti nu imbunatateste etansarea, dar mareste in schimb inaltimea pistonului, caz in care trebuie redus nivelul termic al acestuia. Utilizarea unui numar mic de segmenti nu realizeaza siguranta in functionare. Se considera ca eficienta de etansare a sistemului de segmenti este normala, daca presiunea gazelor dupa ultimul segment este 34% din presiunea gazelor din camera de ardere, iar volumul de gaze scapate este cuprins intre 0,21,0 % din volumul de aer sau amestec proaspat aspirat in cilindru.
In ceea ce priveste forma constructiva a segmentilor in prezent exista o mare varietate de tipuri.
Din punct de vedere constructiv cel mai mult se folosesc segmentii de sectiune dreptunghiulara, prezentand avantajul unei tehnologii simple de fabricatie.
O constructie speciala o reprezinta segmentii din lamele de otel cu grosimea in jur de 0,7 mm care maresc durabilitatea in schimb se accentueaza uzura camasilor de cilindru, impunand masuri pentru ridicarea rezistentei la uzura a oglinzilor acestora.
Constructiv segmentii de ungere se grupeaza astfel: segmenti cu sectiune unitara sau neperforati si segmenti cu sectiune radiala perforata. Segmentul neperforat evacueaza o cantitate mai mica de ulei in comparatie cu cel perforat. In cel de al doilea caz segmentii sunt prevazuti cu o degajare pe o suprafata laterala dubland numarul fetelor razuitoare, sporindu-se prin aceasta eficienta raclarii si evacuarea uleiului. Orificiile din segmentii perforati se obtin prin gaurire sau prin frezare, ultima solutie fiind mai utilizata deoarece fabricatia este mai simpla.
Utilizati sunt si segmentii cu expandor construiti din doua inele, mentinute distantate axial de expandor si aplicate pe oglinda cilindrului. La motorul ARO L-25 se utilizeaza pentru ungere un segment alcatuit din doua inele elastice, din otel de 0,60,8 mm aplicate pe oglinda cilindrului de un expandor de forma speciala "U-flex", care asigura simultan apasarea radiala si axiala.
In ceea ce priveste fanta segmentului se realizeaza in diferite variante.
2. Materiale pentru segmenti
Pentru a satisface exigentele impuse segmentilor, materialele din acre acestia se executa trebuie sa posede urmatoarele proprietati:
a) calitati bune de alunecare pentru a atenua pierderile mecanice in conditiile unei ungeri semilichide;
b) duritate ridicata pentru a prelua sarcini mari de contact si pentru a rezista la uzura adeziva si abraziva;
c) rezistenta la coroziune, pentru a atenua efectul atacurilor chimice si electrochimice;
d) rezistenta mecanica ridicata la temperaturi relativ mari, pentru a realiza un segment usor si cu dimensiuni reduse;
e) modul de elasticitate superior la temperaturi relativ mari, invariabil in timp, pentru a preveni vibratiile;
f) calitati bune de adaptabilitate rapida la forma cilindrului.
Fata de aceasta cerinta fonta pentru segment care satisface cerintele unui material antifrictiune este fonta cenusie perlitica cu grafit lamelar. La aceasta varietate de fonta, faza antigripanta o constituie grafitul care are o plasticitate redusa, retine uleiul de ungere si rezista la atacul acizilor.
La MAC supraalimentat primul segment suporta sarcini termice mari si se rupe frecvent cand este confectionat din fonta. In asemenea cazuri se inlocuieste cu unul din otel care se grafiteaza pentru a imbunatati comportarea la alunecare. Aplicarea pe segment a unor straturi superficiale dure mareste rezistenta la uzare. In scopul maririi duritatii segmentului i se aplica un tratament de cromare poroasa. Stratul superficial de crom are o duritate mare si o temperatura de topire ridicata. Cromarea se aplica mai ales primului segment de fonta care lucreaza la temperaturi inalte si se uzeaza cel mai mult.
Avand in vedere considerentele de mai sus voi adopta un segment din fonta cenusie avand E = 1,0 10 MPa
Fig. 5.6.
Calculul de rezistenta al segmentilor consta in:
verificarea segmentului la dilatare;
calculul efortului unitar maxim in timpul functionarii;
stabilirea jocului segmentului in canal
a) Stabilirea presiunii medii pe care o dezvolta segmentul, pe
Pentru realizarea unei etansari eficiente, pe se stabileste in corelatie cu presiunea radiala a gazelor care participa activ la aplicarea segmentilor pe cilindru. La motoarele rapide presiunea radiala a gazelor are valori mult mai mici, ceea ce obliga la sporirea lui pe. La motoarele de autovehicule cu turatii foarte mari, din cauza vibratiei, presiunea pe ia valori cu atat mai mari cu cat turatia este mai mare. Dar trebuie manifestata o anumita rezerva pentru valori prea ridicate ale presiunii pe deoarece ele provoaca uzuri insemnate. Valori superioare pentru pe se intalnesc la motoarele cu alezaj mic de obicei puternic turate.
Pentru proiectare se alege presiunea medie functie de turatia medie de functionare a motorului. Deci pe = 0,2 MPa.
b) Calculul grosimii radiale a segmentului
Raportul D/a reprezinta un factor constructiv de baza al segmentului. Grosimea radiala a segmentului se calculeaza din urmatoarea relatie:
D/a = 0,816 
,
unde:
- s este tensiunea admisibila cu valori cuprinse intre 300 si 400 MPa, s = 350MPa
- pe presiunea medie pe = 0,2 MPa;
- k este un coeficient avand valoarea, k = 1,8
Inlocuind valorile in relatia de mai sus rezulta D/a = 25,59 dar cunoscand valoarea alezajului D = 146 mm rezulta a = 5,7 mm.
c) Verificarea segmentului la dilatare
Rostul la cald Sc se limiteaza deoarece la valori mari etansarea este nesatisfacatoare iar la valori mici apare pericolul de impact. Ca urmare, se determina valoarea rostului la montaj Sm, care asigura rostul la cald propus:
Sm = p D[as(Ts - To) - ac(Ts - To)] + Sc/[1+as(Ts - To)] (5.47)
in care:
- as ac coeficienti de dilatare pentru materialul segmentului si respectiv pentru materialul cilindrului as ac 10-6 1/k
- Ts temperatura segmentului;
- Tc temperatura cilindrului;
- To temperatura la montaj;
- Sc rostul la cald
Pentru calcul se admite Ts-To = 150 K, Tc-To = 110 K. Rostul la cald se stabileste in functie de alezaj si tipul motorului. Se admite Sc = 0,003 D = 0,438 mm pentru motoarele racite cu apa.
Inlocuind valorile in relatia de mai sus rezulta Sm = 0,61 mm . Rostul de montaj variaza, dupa norma DIN, intre 0,20,7mm, valoarea inferioara fiind pentru alezaj D = 50 mm, iar cea superioara pentru D = 200 mm.
d) Calculul efortului unitar maxim in timpul functionarii
Efortul unitar maxim in timpul functionarii, sfmax se obtine din formula lui Navier pentru sectiunea transversala a segmentului si anume:
s = M/W (5.48)
Cu conditia ca M sa fie maxim si anume pentru sectiunea y se obtine efortul unitar maxim in timpul functionarii:
(5.49)
in care:
- g are valoarea g = 0,149;
- E in MPa este modulul de elasticitate care are valoarea 1,2 105 MPa pentru fonta cenusie;
- So distanta intre capete, masurata pe fibra medie in stare libera va fi:
So = p(3-g)Rm B (5.50)
unde
- Rm raza medie, calculata cu relatia Rm = (D - a)/2 = 70,15 mm;
- B parametru fundamental al segmentului dat de relatia:
B = c Rm3 pe/E I (5.51)
unde:
- c parametru constructiv al segmentului dat de relatia c = h D/a/(D/a-1) = 4,16 mm
- pe presiunea medie pe = 0,2 MPa;
- I momentul de inertie I = ha3 /12 = 59,16 mm; valori care inlocuite in relatia lui B rezulta B = 0,0388, So = 24,03 mm iar sf max = 336,35 MPa
Valorile admisibile pentru efortul unitar in timpul functionarii sunt sf adm = 300400 MPa
Conditia este ca sf max < sf adm ceea ce este adevarat
e) Stabilirea jocului segmentului in canal
Jocurile axiale Da, ale segmentului trebuie sa fie cat mai mici pentru a reduce scaparile de gaze dar ele nu pot fi micsorate sub o anumita limita deoarece apare pericolul de blocare. Jocurile axiale la MAS variaza intre 0,02..0,05 mm (jocuri mai mari la primul segment).
Jocurile radiale nu pot nici ele sa se reduca sub o anumita limita, deoarece in acest caz nu permit gazelor sa ajunga in spatele segmentului. Ele trebuie sa asigure securitatea segmentului fata de tendinta de dilatare a pistonului. Jocurile radiale sunt mai mari decat cele axiale.
Joc axial: Da = 0,03 mm la primul segment
Da = 0,1mm la segmentul de foc
Joc radial: Dr = 0,5 mm la segmentii de compresie
Dr = 1,1mm la segmentii de ungere
|
Politica de confidentialitate |
 .com |
Copyright ©
2024 - Toate drepturile rezervate. Toate documentele au caracter informativ cu scop educational. |
Personaje din literatura |
| Baltagul – caracterizarea personajelor |
| Caracterizare Alexandru Lapusneanul |
| Caracterizarea lui Gavilescu |
| Caracterizarea personajelor negative din basmul |
Tehnica si mecanica |
| Cuplaje - definitii. notatii. exemple. repere istorice. |
| Actionare macara |
| Reprezentarea si cotarea filetelor |
Geografie |
| Turismul pe terra |
| Vulcanii Și mediul |
| Padurile pe terra si industrializarea lemnului |
| Termeni si conditii |
| Contact |
| Creeaza si tu |
