Vyvážení klikového mechanismu

aneb proč do motoru (ne)montovat lehčí písty a ojnice

Abychom porozuměli problémům spojeným s montáží odlehčených ojnic a pístů, tak nejdříve uvedeme několik základních teoretických faktů. Efektivní výkon čtyřtaktního spalovacího motoru můžeme vyjádřit vztahem:

Je tedy zřejmé, že zvýšení výkonu spalovacího motoru můžeme docílit několika cestami:

Pojďme se podívat blíže na otázku mechanické účinnosti. Mechanická účinnost charakterizuje mechanické ztráty v motoru, a to jak ztráty nezávislé na zatížení motoru (pohon agregátů a rozvodového ústrojí), tak ztráty závislé na zatížení motoru (třecí ztráty závislé na tlaku ve spalovací komoře), a také ztráty při výměně náplně válce (vyprázdnění válce od exhalátů a naplnění čerstvou směsí).

Na obrázku níže jsou uvedeny ztráty jednotlivých motorových částí. Jak je vidět, třecí ztráty rostou s otáčkami motoru. Nejvýraznější složku třecích ztrát představuje pohyb pístů, ojnic a klikové hřídele. Tření v ložiskách klikového hřídele představuje 10 – 15% ztrátového výkonu, u ojničních ložisek je to asi 5 – 10%. Snížení mechanických ztrát lze dosáhnout několika způsoby, jedná se o úpravy konstrukční a povrchové. Dalším velmi důležitým parametrem je volba materiálu komponent a volba použitého mazacího oleje.

Jednotlivé díly klikového mechanismu jsou dynamicky namáhány:

  1. setrvačnými silami posuvných hmot,
  2. setrvačnými silami rotačních hmot.

Setrvačné síly posuvných hmot působí ve stejném směru jako síly od tlaku plynů a jsou dány součinem hmotnosti všech posuvných hmot a jejich zrychlením:  

Setrvačné síly rotačních hmot jsou dány hmotností všech rotačních hmot, jejich úhlovým zrychlením a rameni otáčení (v našem případě rameno klikové hřídele, které je rovno polovině zdvihu):

Z výše uvedeného je zřejmé, že snížením hmotnosti jednotlivých dílů klikového mechanismu můžeme snížit setrvačné síly, a tedy snížit třecí ztráty. Ve skutečnosti je ale situace složitější.

Sice platí, že pokud do motoru namontujeme odlehčené písty a (nebo) ojnice, tak sice snížíme třecí ztráty. Ale současně tím ovlivníme celou dynamiku motoru a dojde k rozvážení celé soustavy. Původní vývažky klikové hřídele jsou v tomto případě zbytečně velké a způsobí přídavné namáhání hlavních ložisek. Toto vede k nadměrnému opotřebení hlavních ložisek a čepů klikové hřídele. Vývažky tedy nevyvažují, ale „převažují“.

Pokud tedy dojde ke snížení hmot u dříve vyváženého motoru, tak je nezbytná také úprava vývažků klikové hřídele. Samostatnou kapitolou je vyvážení klikové hřídele. Vyvážení klikové hřídele je při stavbě motoru nezbytností, avšak v první řadě je třeba klikovou hřídel upravit (opracovat vývažky tak, aby vyvážily skutečný účinek setrvačných hmot ojnic a pístů).

Majitelům motorů, kteří zainvestují do sportovních lehkých ojnic a pístů a chtějí tuto investici maximálně využít, nabízíme úpravu vývažků klikové hřídele tak, aby byl celý mechanismus optimálně vyvážený a aby byla prodloužena životnost motoru. Pro bližší informace nás neváhejte kontaktovat.

Ing. Petra Mücková

www.petramuckova.cz

Related posts

Ladění motorů, část 2.

by Petra Mücková
1 rokem ago

Ladění motorů, část 1.

by Petra Mücková
1 rokem ago

Ladění motorů, část 3.

by Petra Mücková
1 rokem ago
Exit mobile version