Reklama
reflex.com.pl
A A A

Kadłub

Kadłub (rys. 4.3) jest częścią wiążącą wszystkie elementy i osprzęt silnika w jeden zespół. Kadłub jest najbardziej skomplikowaną, naj­większą i najcięższą częścią silnika. Wewnątrz kadłuba silnika znaj­dują się cylindry, układ korbowy oraz mechanizmy i elementy osprzę­tu. Z zewnątrz natomiast zamocowane są pozostałe mechanizmy oraz elementy instalacji, osprzętu i zawieszenia silnika. Kadłub silnika wie-locylindrowego składa się zasadniczo z dwóch członów konstrukcyj­nych: bloku cylindrów 10 i skrzyni korbowej 9 (rys. 4.2). Blok cylindrów stanowi górną część kadłuba, składającą się z cy­lindrów i płaszcza wodnego, ograniczonego od góry i od dołu górną i dolną płytą kadłuba. Cylindry mogą być wykonane jako rozwier-cone przelotowe otwory w materiale bloku lub jako wstawiane tuleje cylindrów. W silnikach chłodzonych powietrzem najczęściej nie ma bloku cylindrów, gdyż oddzielne cylindry są zamocowane bezpośred­nio do skrzyni korbowej. Skrzynia korbowa stanowi dolną część kadłuba, w której mieści się wał korbowy. Górna część skrzyni korbowej wykonywana jest zwykle jako całość z blokiem cylindrów i służy do zamocowania silnika w nadwoziu lub do ramy. Dolna część zamknięta jest odejmowaną miską olejową. Niekiedy stosowane są kadłuby członowe, w których blok lub bloki cylindrów połączone są ze skrzynią korbową za pomocą śrub. Takie rozwiązanie umożliwia wykonanie bloku cylindrów i skrzyni korbo­wej z różnych materiałów. Oddzielne bloki cylindrów spotyka się w specjalnych konstrukcjach silników o zapłonie elektrycznym oraz w silnikach chłodzonych powietrzem. Skrzynia korbowa służąca do osadzenia wału korbowego ma kształt zależny od mechanizmu korbowego silnika. Płaszczyzna podziału skrzy­ni korbowej może przechodzić przez oś wału lub poniżej tej osi. Zale­tą pierwszego rozwiązania jest łatwiejsza obróbka mechaniczna, dru­giego — bardziej sztywna konstrukcja. Największą sztywność i możli­wie najmniejszy ciężar uzyskuje się za pomocą poprzecznych, użebro-wanych przegród. Liczba poprzecznych ścian skrzyni korbowej odpo­wiada liczbie łożysk głównych wału korbowego. W celu uniknięcia wahań ciśnienia powietrza skrzynia korbowa jest odpowietrzana. Najczęściej wlew oleju służy jednocześnie do odpo­wietrzania. Dolna część skrzyni korbowej (miska olejowa) wykonana jest za­zwyczaj z blachy o grubości od 1 do 2 mm. Spotyka się również mi­ski olejowe odlane z żeliwa lub stopów lekkich. Miski odlewane mają na zewnętrznej stronie żebra w celu lepszego chłodzenia oleju. Kadłub silnika powinien być sztywny, w celu zapewnienia prawi­dłowych warunków współpracy czopów głównych wału korbowego i ich łożysk. W przypadku gdy cylindry wywiercone są bezpośrednio w bloku cylindrów, materiał powinien odznaczać się dostateczną od­pornością na zużycie gładzi cylindrów oraz odpowiadać warunkom dobrej współpracy z tłokami. Bardzo istotne znaczenie ma również sztywność górnej płyty bloku cylindrów, zapewniająca utrzymanie szczelności w miejscach styku z głowicą. Szczegóły konstrukcji kadłu­ba zależą od układu cylindrów, rodzaju rozrządu silnika, miejsca wbu­dowania wału rozrządu i sposobu jego napędu. Płaszcz wodny tworzy wolną przestrzeń zamkniętą, otaczającą cylin­dry. Płaszcz wodny w większości silników sięga na dole co najmniej do poziomu denka tłoka w jego dolnym położeniu. W górnej płycie bloku cylindrów znajdują się otwory łączące przestrzenie wodne ka­dłuba i głowicy. Grubość płaszcza wodnego waha się w granicach od 10 do 30 mm, w zależności od wielkości silnika. W najniższym miejscu płaszcza wodnego jest osadzony kurek do spuszczania wody, a w silnikach, które nie mają kurków, powinien być w najniższym poziomie w płaszczu wodnym otwór łączący go z chłodnicą, przez który będzie ściekać woda do chłodnicy. W kadłubach silników chłodzonych cieczą sprawą bardzo istotną jest, aby ciecz chłodziła tuleje cylindrów na możliwie największej powierzchni. W przestrzeni wodnej kadłuba nie może być miejsc utrudniających przepływ cieczy, gdyż w przeciwnym razie prowadzi to do powstawania korków parowych lub powietrznych, a w kon­sekwencji do pęknięcia lub deformacji kadłuba. W celu uniknięcia od­kształceń tulei cylindrów bardzo istotne jest również symetryczne roz­łożenie materiału kadłuba wokół tulei. Kadłuby silników chłodzonych powietrzem mają budowę odmienną od kadłubów silników chłodzonych cieczą. Kadłub, często dzielony, stanowi w zasadzie skrzynię korbową, w której umieszczone są od­dzielne użebrowane cylindry. Wynika to z konieczności dobrego omy­wania cylindrów powietrzem. Wał rozrządu z reguły umieszczony jest w kadłubie silnika chłodzonego powietrzem. Silniki chłodzone powietrzem bardzo często budowane są w układzie boxer (rys. 4.4). Z reguły kadłuby tych silników są dzielone na osi wału korbowego, natomiast głowica jest wspólna dla dwóch sąsied­nich cylindrów. Podział kadłuba oraz wyodrębnienie użebrowanych cylindrów pokazano na przykładzie silnika VW 1200. Kadłuby silników wykonywane są jako odlewy. Najczęściej stoso­wanym materiałem jest żeliwo. Aby zapobiec deformacji kadłubów, do żeliwa dodaje się ok. 0,5°/o chromu, gdyż przy produkcji masowej nie ma czasu nie tylko na naturalne, lecz i na sztuczne starzenie od­lewów. Kadłuby z wstawianymi lub wciskanymi tulejami odlewa się z że­liwa o niewielkiej zawartości chromu lub z żeliwa nieskostopowego o zawartości ok. 0,5%» chromu i 0,3% niklu. Żeliwo stopowe o takiej samej zawartości chromu, lecz trzykrotnie większej zawartości niklu stosuje się na kadłuby z odlewanymi tulejami cylindrów. W dążeniu do zmniejszenia ogólnego ciężaru samochodu, polepszenia jego charakterystyki technicznej i zmniejszenia stosunku ciężaru sil­nika do jego mocy coraz szerzej zaczynają być produkowane kadłuby mało- i średniolitrażowych silników ze stopów lekkich na osnowie aluminium i magnezu. Zastosowanie stopów aluminium na kadłuby silników ma następujące zalety: mały ciężar właściwy umożliwia obniżenie ciężaru całkowitego silnika; dobre przewodnictwo cieplne umożliwia zmniejszenie zakresu tem­peratur w różnych strefach silnika i dzięki temu uniknięcie jego odkształceń oraz przegrzewanie się oleju; lepsze odprowadzanie ciepła od ścianek cylindrów umożliwia uproszczenie układu chłodzenia i podwyższenie stopnia sprężania, co z kolei prowadzi do polepszenia wskaźników technicznych i ekonomicznych silnika; dobre własności lejne umożliwiają otrzymanie skomplikowanych odlewów cienkościennych (3 -f- 4 mm) o dokładnych wymiarach, małych naddatkach na obróbkę i gotowych otworach; dobra obrabialność i duża dokładność odlewów umożliwiają zwięk­szenie szybkości skrawania i ogólne zmniejszenie obróbki mecha­nicznej. Najczęściej kadłuby ze stopów lekkich odlewane są pod wysokim ciśnieniem. Niektóre firmy opanowały również technologię odlewania pod niskim ciśnieniem w kokilach chłodzonych wodą. W niektórych wytwórniach czynione' są próby odlewania kadłubów bimetalowych. Wstępnie obrobione i podgrzane do temperatury 350 ~ 400°C tuleje żeliwne zalewane są stopem aluminium pod wy­sokim ciśnieniem lub w kokilach. Stosowano zarówno tuleje suche, jak i mokre, stykające się bezpośrednio z cieczą chłodzącą. Metoda ta jednak daje najlepsze rezultaty w zastosowaniu do kadłubów silni­ków chłodzonych powietrzem. Dobre przewodnictwo cieplne stopu aluminium znacznie ułatwia odprowadzanie ciepła do atmosfery przez użebrowaną powierzchnię kadłuba. W USA stosowany jest m. in. na kadłuby stop o następującym składzie: 10,5 -f- 12,0% Si, 3,0 -ł- 4,5% Cu, 1,3 % Fe, 0,5% Mn, 0,1% Mg, 0,5% Ni, 1,0% Zn, 0,35% Sn, pozostały % Al. W ZSRR za­lecany jest stop o następującym składzie: 7,5 -f- 9,0% Al, 0,2 -f--4- 0,8% Zn, 0,15 -4- 0,5% Mn, 0,002% Be, 0,1% Cu, pozostały % Mg.