Capitolul 1.Motorul

Tractorul pe `n]elesul tuturor

Dan CAZACU, Lauren]iu NORI, Victor VLCU

CAPITOLUL 1Se nume[te motor orice ma[in\ capabil\ s\ transforme o form\ oarecare de energie `n energie mecanic\, `n scopul efectu\rii unui lucru mecanic util. Un motor termic cu ardere intern\ este un ansamblu de mecanisme [i sisteme care transform\ energia termic\ `n energie mecanic\. Este alc\tuit din; mecanismul biel\ manivel\, mecanismul de distribu]ie, sistemul de alimentare, sistemul de r\cire, sistemul de ungere, sistemul de aprindere, sistemul de pornire, sistemul de control al func]ion\rii motorului, precum [i dispozitive care realizeaz\ diferite servicii (alternator, compresor)

MOTORULPRIN ARDEREA UNUI AMESTEC CARBURANT SE OB}INE ENERGIE TERMIC|. ENERGIA TERMIC| ESTE TRANSFORMAT| DE C|TRE MECANISMELE MOTORULUI ~N ENERGIE MECANIC|.

Trebuie re]inut faptul c\, `n func]ie de varianta constructiv\, de firma produc\toare, de criteriile dup\ care se face clasificarea acestora, motoarele pot avea scheme constructive diferite dar c\ `n principiu con]in acelea[i elemente. ~n general, parcul de tractoare agricole este echipat cu motoare diesel, `n patru timpi. Aceste motoare mai sunt numite [i motoare cu aprindere prin compresie , deoarece, la acestea comprimarea aerului 8



este aceea care provoac\ autoaprinderea carburantului injectat `n cilindri.

CEI PATRU TIMPI AI MOTORULUICei patru timpi se desf\[oar\ `n timpul a dou\ rota]ii complete executate de arborele cotit. ~n acest timp pistonul efectueaz\ patru curse, ce corespund celor patru timpi: admisia, compresia, detenta [i evacuarea.

Cei patru timpi efectua]i de motor formeaz\ ciclul motor. Denumirea celor patru timpi descrie ceea ce se `ntmpl\ `n interiorul cilindrului `n timpul acestora.

LA DOU| ROTA}II COMPLETE ALE ARBORELUI COTIT SE REALIZEAZ| CEI PATRU TIMPI , ADIC| UN CICLU MOTOR

Timpul I ADMISIA Pe parcursul acestui timp, arborele cotit se rote[te [i, prin intermediul bielei, trage pistonul `n jos, `n interiorul cilindrului. Cnd pistonul se deplaseaz\ `n jos, `n interiorul cilindrului, se creeaz\ o depresiune care face s\ fie absorbit `n interior aer proasp\t, supapa de admisie fiind deschis\. 9



SUPAPA DE ADMISIE ESTE DESCHIS|

DOAR AERUL ESTE ASPIRAT ~N INTERIORUL CILINDRULUI

Cilindrul este plin cu aer atunci cnd pistonul ajunge la cap\t de curs\ `n partea de jos a cilindrului (PMI-punctul mort inferior), moment `n care `ncepe cursa de jos `n sus a acestuia iar supapa de admisie se `nchide. ~n acest moment primul timp este complet. Timpul II COMPRESIA ~n timpul acesta, supapele sunt `nchise iar prin rotirea arborelui cotit pistonul se deplaseaz\ de la PMI la PMS (punctul mort superior). Aerul care a p\truns `n interiorul cilindrului este comprimat `n partea de deasupra pistonului. Cnd pistonul ajunge la cap\tul cursei (la PMS), datorit\ compresiei, temperaturii aerului ajunge la peste 5000C, iar presiunea la aproximativ 40 bar ( 1 bar aprox. 0,98 atm).AMBELE SUPAPE SUNT ~NCHISE AERUL ESTE COMPRIMAT ~N INTERIORUL CILINDRULUI TEMPERATURA AERULUI CRE{TE LA PESTE 5000C SPRE SFR{ITUL CURSEI ~NCEPE PULVERIZAREA MOTORINEI

10



Atunci c`nd pistonul este foarte aproape de sfr[itul cursei de compresie, motorina este pulverizat\ `n camera de ardere, de c\tre injector. Pe m\sur\ ce motorina este pulverizat\, vaporii de carburant `ntlnesc oxigenul, `n condi]ii de temperatur\ [i presiune ridicat\, aceasta determinnd aprinderea. Are loc o ardere controlat\, pe m\sur\ ce carburantul este pulverizat, ardere `n urma c\reia rezult\ o mare cantitate de c\ldur\. Timpul III DETENTA C\ldura degajat\, `n urma arderii motorinei, determin\ o cre[tere brusc\ a presiunii, acest fenomen avnd ca efect for]area pistonului s\ coboare `n interiorul cilindrului spre PMI, iar acesta la rndul s\u, prin intermediul bielei, rote[te arborele cotit . Este singurul timp motor, adic\, singurul timp `n care energia termic\ este transformat\ `n energie mecanic\.

TIMPUL MOTOR ENERGIA TERMIC| ESTE TRANSFORMAT| ~N ENERGIE MECANIC| AMBELE SUPAPE SUNT ~NCHISE

Timpul IV EVACUAREA Chiar `nainte ca pistonul s\ ajung\ la PMI, `n cursa de detent\, supapa de evacuare se deschide, iar prin cursa de la PMI la PMS acesta `mpinge gazele arse pe galeria de evacuare. Acest timp are rolul de a cur\]a cilindrul `nainte de efectuarea unei noi aspira]ii, `n urma c\reia, cilindrul se va umple din nou cu aer proasp\t. La sfr[itul cursei de evacuare, supapa de evacuare `ncepe s\ se `nchid\ iar supapa de admisie `ncepe s\ se deschid\. Astfel supapa de admisie se deschide `nainte ca pistonul s\ ajung\ la PMS iar cea de evacuare se `nchide dup\ ce `ncepe cursa de aspira]ie. 11



Deci putem spune c\ supapele se deschid cu avans [i se `nchid cu `ntrziere. Acest lucru este o caracteristic\ constructiv\ comun\ tuturor motoarelor, `ntrzierile [i avansurile la `nchiderea [i deschiderea supapelor fiind diferite pentru fiecare motor, `n func]ie de firma produc\toare a acestuia.

PISTONUL ~MPINGE AFAR| GAZELE ARSE

SUPAPA DE EVACUARE ESTE DESCHIS|

ELEMENTELE COMPONENTE ALE MOTORULUI Cilindrul [i Pistonul. Cilindrul reprezint\ partea fix\ [i serve[te drept ghidaj pentru pistonul care, `n timpul func]ion\rii execut\ o mi[care de dute-vino `n interiorul acestuia. Limita superioar\ pn\ la care urc\ pistonul `n cilindru poart\ denumirea de punct mort superior (PMS) iar limita inferioar\ pn\ la care coboar\ se nume[te punct mort inferior (PMI).

12



Pistonul se sprijin\ pe suprafa]a interioar\ a cilindrului prin intermediul segmen]ilor, ace[tia fiind monta]i `n canale practicate pe suprafa]a exterioar\ a corpului pistonului. Suprafa]a interioar\ a cilindrului, perfect [lefuit\, poart\ denumirea de oglinda cilindrului iar diametrul interior al acestuia este o caracteristic\ a motorului [i poart\ denumirea de alezaj ( D m\rime ce se exprim\ `n mm).

NUM|RUL PISTOANELOR ESTE ~NTOTDEAUNA EGAL CU NUM|RUL CILINDRILOR ALEZAJUL ESTE O CARACTERISTIC| A MOTORULUI

La unele tractoare, de genera]ie mai veche, cilindrii nu erau piese distincte ci f\ceau parte din blocul motor. Practic prin turnarea blocului erau realizate loca[uri, care, ulterior erau prelucrate pentru a se ob]ine oglinda cilindrului (prin prelucr\ri ca - strunjire, frezare, [lefuire, honuire) [i `n care, se montau pistoanele. Deci se poate spune c\ pistoanele se sprijineau direct pe blocul motor. Dezavantajul acestor motoare este evident. Dup\ un anumit num\r de ore de func]ionare, apare o uzur\ a cilindrului (diametrul interior al cilindrului, cuprins `ntre PMI [i PMS se m\re[te, datorit\ frec\rii segmen]ilor pe aceast\ suprafa]\). Remedierea acestei defec]iuni se realiza printr-o nou\ strunjire, [lefuire [i honuire a acestei suprafe]e [i `nlocuirea pistoanelor [i segmen]ilor vechi cu al]ii noi, cu diametru mai mare. Aceast\ opera]ie se putea realiza de 3 4 ori dup\ care, datorit\ sub]ierii peretelui, se schimba blocul motor. La tractoarele moderne, cilindrii sunt piese distincte [i se monteaz\ `n blocul motor. Aceast\ variant\ prezint\ urm\toarele avantaje: - cilindrii uza]i pot fi schimba]i, pre]urile de cost pentru efectuarea acestei opera]ii fiind mult reduse; - cilindrii pot fi realiza]i din materiale mai scumpe, cu propriet\]i mecanice superioare; - c\m\[ile pot fi montate `n bloc astfel `nct s\ vin\ `n contact cu lichidul de r\cire sau s\ nu vin\ `n contact cu acesta. C\ma[a de cilindru trebuie s\ aib\ o rezisten]\ la uzur\ de cca.5 ori mai mare ca a pistonului, [i se face din font\ special\ sau din o]el tratat termic pentru durificare. 13



~n timpul func]ion\rii, pistonul suport\ presiuni [i temperaturi ridicate. De aceea, pentru a corespunde acestor condi]ii de lucru, se realizeaz\ din materiale pu]in casante, cu forme [i dimensiuni care s\-i asigure rezisten]a necesar\. Pistonul `n ansamblul s\u, prezint\ urm\toarele p\r]i distincte ;capul, corpul [i mantaua sau fusta. Capul pistonului poate fi plan, concav sau convex. La nivelul corpului g\sim loca[urile pentru segmen]i [i umerii pistonului prev\zu]i cu orificii necesare mont\rii bol]ului.

Degaj\rile practicate `n capul pistoanelor (care pot avea diferite forme `n func]ie de firma produc\toare) servesc pentru ob]inerea unei mai bune omogeniz\ri a amestecului aer-motorin\. Cu ct amestecul este mai omogen cu att arderea acestuia este mai complet\. Segmen]ii, dup\ rolul lor, sunt de compresie [i de ungere Segmen]ii de compresie se monteaz\ `n primele canale de sus ale pistonului, pentru a prelua jocul dintre piston [i cilindru, [i pentru a realiza o etan[are perfect\. Pistonul preia presiunea exercitat\ de gazele `n detent\ [i o transmite prin biel\ arborelui motor. Dac\ etan[area nu este perfect\, att la compresie ct [i la detent\ exist\ pericolul ca o parte din gaze s\ scape `n partea de sub piston, acesta determinnd o func]ionare defectuas\ a motorului. Segmen]ii de ungere se monteaz\ de regul\ `n canale de jos ale pistonului [i permit ungerea cilindrului, la cursa de ridicare, iar la cursa de coborre, rad surplusul de ulei de pe suprafa]a cilindrului obligndu-l s\ se scurg\ `n baia de ulei. Pentru aceasta, canalele `n care se monteaz\ 14



ace[tia, se prev\d cu orificii de comunicare cu partea interioar\ a pistonului, acest loc fiind stropit `n permanen]\ cu ulei, `n timpul func]ion\rii motorului. Grosimea segmen]ilor trebuie s\ fie sensibil mai mic\ dect canalul `n care sunt monta]i iar la montare s\ r\mn\ o anumit\ deschidere `ntre capetele libere ale acestora. Aceste condi]ii au drept scop asigurarea unui spa]iu de dilatare a segmen]ilor, nerespectarea lor ducnd la blocarea pistonului `n cilindru sau la ruperea segmen]ilor. La montare, deschiderile dintre capetele libere ale segmen]ilor nu trebuie s\ fie pe aceea[i linie, ci decalate `ntre ele cu 1200 - 1800. Biela este organul de leg\tur\ dintre piston [i arborele cotit. ~n timpul func]ion\rii corpul bielei este supus\ la solicit\ri de flambaj [i `ncovoiere, motiv pentru care se confec]ioneaz\ din o]el, prin forjare [i matri]are [i are sec]iunea `n form\ de I, H, T etc. Capul mic al bielei, prev\zut cu buc[\ de bronz, este prins articulat la axul (bol]ul) pistonului. Cel\lalt cap\t, denumit capul mare (sau capul bielei cu capac), este prins la unul din fusurile manetoane ale arborelui cotit. ~n zona de contact, `ntre maneton [i biel\, se monteaz\ cuzine]i sau rulmen]i, iar `n timpul func]ion\rii este asigurat\ `n permanen]\ lubrifierea. Axul (bol]ul) pistonului, este organul prin care se asigur\ leg\tura articulat\ dintre piston [i biel\. Are form\ tubular\ [i se confec]ioneaz\ din o]el carbon de calitate cementat, sau din o]el special. La montare acest ax se trece prin orificiul capului mic al bielei, [i se sprijin\ pe umerii pistonului. De regul\, axul pistonului este liber `n capul mic al bielei [i fix pe umerii pistonului sau invers, pentru a permite oscila]iile bielei. Cnd este liber [i `n biel\ [i `n umeri se asigur\ cu siguran]e pentru a preveni ie[irea sa. Ungerea acestei articula]ii se face prin stropire sau sub presiune. Arborele cotit , numit [i arborele motor, transform\ mi[carea de dute-vino a pistonului prin intermediul bielei [i o transform\ `n mi[care de rota]ie. La motoarele cu a[ezarea cilindrilor `n linie, num\rul manetoanelor este egal cu num\rul cilindrilor. La motoarele cu a[ezarea `n V a cilindrilor, pe fiecare maneton al arborelui se prind cte dou\ biele. La motoarele policilindrice, manetoanele arborelui sunt decalate `ntre ele cu un unghi a c\rui valoare depinde de num\rul cilindrilor, dispunerea acestora [i tipul motorului (`n 2 sau 4 timpi). Prin aceasta se realizeaz\ un decalaj func]ional al cilindrilor, un mers uniform [i echilibrat al motorului. ~n mi[carea sa de rota]ie arborele se sprijin\ cu fusurile paliere pe lag\re cu cuzine]i sau rulmen]i, numite lag\re paliere, practicate la nivelul carterului . 15



Pe un cap\t al arborelui se prinde volantul, iar pe cel\lalt fie un al doilea volant, fie roata din]at\ a distribu]iei, roata pentru antrenarea ventilatorului etc. Arborele motor se confec]ioneaz\ din o]el-carbon, prin forjare sau prin matri]are, ori din font\ nodular\, prin turnare, dup\ care se prelucreaz\ prin strunjire [i rectificare. Volantul este o pies\ cilindric\, masiv\, din o]el sau din font\, ce constituie o mas\ mare de iner]ie. Volantul se monteaz\ pe un cap\t al arborelui motor, sau cte un volant pe fiecare cap\t, cu scopul de a uniformiza cuplul motor sau viteza de rota]ie a arborelui cotit, de a `nvinge iner]ia pistoanelor cnd acestea se g\sesc `n punctele moarte [i de a asigura mi[carea lor `n cursele consumatoare de energie (`nmagazineaz\ energie `n timpul motor [i o cedeaz\ `n ceilal]i timpi). De cele mai multe ori, volantul serve[te [i pentru transmiterea mi[c\rii de rota]ie, de la arborele motor la diverse organe mobile ale transmisiei. Pe exteriorul volantului se monteaz\ o coroan\ din]at\ pentru antrenare, `n vederea pornirii motorului cu ajutorul unui demaror. Blocul motor. Blocul motor poate fi numit [i scheletul motorului deoarece pe acesta se monteaz\ toate celelalte elemente componente. Astfel, `n partea inferioar\ (`n lag\re cu capac) se monteaz\ arborele cotit, pompa [i baia de ulei, `n corpul acestuia se fixeaz\ cilindrii, pistoanele, bielele, arborele cotit [i elemente ale mecanismului de distribu]ie iar `n partea superioar\ chiulasa. ~n partea frontal\ se monteaz\ pinioanele distribu]iei iar `i lateral elemente ale sistemului de alimentare [i ungere. Partea anterioar\ serve[te pentru fixarea motorului pe carcasa transmisiei. Se confec]ioneaz\ prin turnare din font\ cenu[ie, font\ aliat\ sau din aliaje de aluminiu.

16



Chiulasa denumit\ [i capacul cilindrului (sau cilindrilor), asigur\ `nchiderea etan[\ a cilindrilor `n partea superioar\. Ea preia totodat\ o parte din c\ldura care se evacueaz\ prin sistemul de r\cire al motorului. ~n general, chiulasa se confec]ioneaz\ prin turnare, din acela[i material cu blocul cilindrilor, pentru a avea acela[i coeficient de dilatare. La motoarele r\cite cu lichid, pere]ii chiulasei sunt dubli. C\ma[a de ap\ a chiulasei este pus\ `n leg\tur\ cu c\ma[a de ap\ a blocului.La motoarele r\cite cu aer, chiulasa prezint\ la exterior aripioare pentru r\cire. La motoarele `n 4 timpi, `n chiulas\ sunt practicate orificiile de admisie [i de evacuare a gazelor, care sunt `nchise sau deschise de cte o supap\. ~n chiulas\ se fixeaz\ organe ale diferitelor mecanisme sau sisteme (injectoarele, supapele, elemente ale mecanismului de distribu]ie, `n unele cazuri arborele cu came). ~n timpul func]ion\rii motorului, chiulasa suport\ presiuni mari [i temperaturi ridicate, din care cauz\ trebuie s\ fie rezistent\ [i bine fixat\ de blocul cilindrilor. Etan[eitatea dintre chiulas\ [i blocul cilindrilor se asigur\ prin a[ezarea `ntre suprafe]ele lor de contact a unei garnituri de etan[are, numit\ garnitur\ de chiulas\. Garnitura de chiulas\ se confec]ioneaz\ din foi de cupru,din clingherit, din azbest grafitat cu arm\tur\ de cupru, sau din alte materiale metaloplastice. Locul acesteia este `ntre chiulas\ [i blocul motor, avnd rolul de a asigura o etan[ietate perfect\ a camerelor de ardere, a canalelor prin care circul\ lichidul de r\cire de la blocul motor spre chiulas\ [i a canalului prin care circul\ uleiul de la blocul motor spre chiulas\. Baia de ulei este montat\ cu ajutorul a 10-14 [uruburi `n partea de jos a blocului motor [i are rolul de rezervor pentru uleiul ce asigur\ ungerea motorului `n timpul func]ion\rii. Poate fi confec]ionat\ din tabl\ de o]el sau din font\ iar `n partea cea mai de jos a acesteia se g\se[te un bu[on pentru golire.

17



CARACTERISTICILE TEHNICE ALE MOTOARELOR TERMICE CU ARDERE INTERN|~nainte de a discuta despre transmisia puterii de la motor la ro]ile motrice, s\ cunoa[tem cteva caracteristici tehnice: Puterea. Puterea este o m\sur\ a muncii efectuate. Puterea unui tractor este m\sura a ct de repede poate efectua acesta o anumit\ lucrare [i se determin\ cu ajutorul rela]iei: Puterea (P)= Lucrul efectuat (L)/Timpul de lucru(T) Puterea se m\soar\ `n watti: 1 watt este egal cu o unitate de lucru efectuat `n timpul de 1 secund\. Cantit\]ile mari de putere se m\soar\ `n kilowatti (Kw). Unitatea de m\sur\ utilizat\ pentru putere, pe plan interna]ional, este kilowattul. Puterea unui tractor este explimat\ [i `n cai putere (CP). Astfel: 1CP=0,73 Kw [i 1 Kw = 1,34 CP ~n teorie, un motor care dezvolt\ o putere de 1 Kw poate mi[ca o greutate de 1 Kg pe distan]a de 1 m `n timp de 1 secund\. Pentru a transforma CP `n Kw, num\rul de CP trebuie `nmul]it cu 0,73 iar pentru a transforma Kw `n CP se va `mp\r]i num\rul de Kw la 0,73. Astfel un motor de 75CP poate fi descris ca un motor ce dezvolt\ o putere de 56,3 Kw. 75 CP x 0,73 = 56,3 Kw

18



Alezajul.Cilindrul este partea fix\ `n interiorul c\reia se g\se[te pistonul, acesta executnd, `n timpul func]ion\rii, o mi[care liniaralternativ\ `ntre punctul mort superior (PMS) [i punctul mort inferior (PMI). Diametrul interior al cilindrului pe aceast\ por]iune, perfect [lefuit\, numit\ [i oglinda cilindrului, se nume[te alezaj, se exprim\ `n mm [i este o caracteristic\ constructiv\ a motorului. Cursa pistonului.Este distan]a parcurs\ de c\tre piston `n interiorul cilindrului, `ntre limita superioar\ numit\ punct mort superior (PMS) [i limita inferioar\ numit\ punct mort inferior (PMI). Cursa pistonului se noteaz\ cu (s). Dup\ raportul s/D, motoarele se `mpart `n motoare lungi (s/D>1), motoare scurte (s/D

Capitolul 1.Motorul

Documents

Transcript of Capitolul 1.Motorul