Arbori Cotiți

ARGUMENT

Civilizaţia modernă nu poate rezista fără folosirea mijlocului rapid de deplasare, automobilul, chiar dacă are şi consecinţe negative, respectiv accidentele.

Se cunoaşte că, automobilul a evoluat rapid, mai ales după realizarea motorului cu aprindere prin scânteie ( 1885 – Karl Benz ) şi apoi a celui cu aprindere prin compresie ( 1924 – Diesel ).

România a fost una din primele zece ţări din lume care a introdus automobilul în circulaţie.

Până la 1 martie 1906 s-au importat 150 de automobile, după care anual numărul automobilelor importate a crescut, ajungându-se în anul 1912 să se importe 850.

Industria automobilelor s-a dezvoltat exponenţial, atât prin calităţi cât şi prin număr. În momentul de faţă se poate spune că, lumea este sufocată de numărul automobilelor în circulaţie.

Acestea au atras inevitabil şi dezvoltarea în acelaşi ritm a numeroase alte industrii ce au dus la revoluţia economică în lume.

De automobil sunt legaţi, atât cei ce îl construiesc, cei ce îl folosesc, dar şi cei ce trebuie să se ocupe de menţinerea lui în stare de funcţionare.

Mecanismul motor, fiind ,,inima’’ automobilului este în permanenţă în centrul atenţiei

Ca parte a mecanismului motor, organele mobile au un rol important în transmiterea şi transformarea mişcării. Din acest motiv, organele automobilului trebuie să fie de cea mai bună calitate oferind un randament foarte bun.

1.1. Rolul arborelui cotit si cerinţe pe care trebuie să le îndeplinească

Arborele cotit, numit şi arborele motor, are rolul de a transforma, împreună cu biela, mişcarea de translaţie a grupului piston în mişcare de rotaţie. Arborele cotit transmite această mişcare de rotaţie (respectiv cuplul motor), prin intermediul organelor de transmisie, la roţile motoare ale automobilului. De asemenea, pune în mişcare diferite mecanisme si agregate ale motorului (mecanismul de distribuţie, pompa de apă, ventilatorul, etc.).

În timpul funcţionării motorului, arborele cotit este supus următoarelor eforturi: forţa rezultantă transmisă prin bielă, forţele de inerţie ale maselor excentrice proprii, forţele de frecare şi reacţiunile în lagare.

Ţinând seama de condiţiile de lucru, arborele cotit trebuie să satisfacă următoarele cerinţe:

-să asigure o rezistenţă şi rigiditate mari,

-suprafeţele de frecare să prezinte o bună rezistenţă, la uzură,

-să evite rezonanţa oscilaţiilor de răsucire,

-să fie echilibrate static şi dinamic.

Deoarece funcţionează în condiţii deosebite de dezavantajoase, arborele cotit are o construcţie complicată. Această construcţie este influenţată şi de tipul motorului pe care-l echipează (în linie, în V, etc.).

1.2.Descrierea constructivă a arborelui cotit

Părţile componente, exemplificate pentru arborele cotit al motorului diesel cu trei cilindri în linie D – 115 (fig.1.2.1) sunt următoarele: capătul din faţă 1, fusurile paliere 2, fusurile maneton 3, braţele 4, contragreutăţile 5 şi capătul din spate 6, pe care se fixează volantul. Acesta are rolul de a uniformiza mişcarea de rotaţie a arborelui cotit. Când energia este transmisă consumatorului depăşeşte necesitătile acestuia, volantul acumuleaza surplusul, pe care-l cedeaza cand energia consumata devine mai mare decat energia transmisa de arborele cotit.

fig.1.2.1.

Părţile componente ale arborelui cotit

In general elementele arborelui cotit sunt supradimensionate, pentru a realiza rigiditatea necesara limitarii deformatiilor. Trebuie insa evitata dimensionarea exagerat de larga, care ar antrena cresterea inadmisibila a masei arborelui cotit. Aceasta atinge 7 15% din masa motorului.

Dintre toate organele motorului, arborele cotit este supus la cele mai mari solicitari produse de forta de presiune a gazelor si fortele de inertie ale maselor cu miscare de translatie si de rotatie. Sub actiunea acestor forte in elementele arborelui cotit apar solicitari importante de intindere, compresiune, incovoiere si rasucire, solicitari care au caracter de soc datorita jocurilor de montaj, vitezei mari de crestere a presiunii in perioada arderii si schimbarii sensului de aplicatie a fortelor.

Forţele fiind variabile produc solicitări periculoase de oboseală mai ales în zonele concentratorilor de tensiune, cum sunt trecerile de la fusuri la braţe şi orificiile pentru uleiul de ungere. În afară de acestea arborele cotit este solicitat de tensiunile suplimentare produse de vibraţiile de încovoiere şi de răsucire. Vibraţiile de răsucire ale arborelui cotit produc perturbaţii şi în funcţionarea mecanismului de distribuţie, distribuitorului de aprindere, iar la motoarele de autovehicule se propagă în transmisia mecanică. Ansamblul solicitărilor provoacă deformarea arborelui cotit ceea ce are ca urmare uzura prematură a cuzineţilor sau chiar ruperea arborelui cotit.

Date fiind condiţiile grele de funcţionare, construcţia şi materialul arborelui cotit trebuie să satisfacă următoarele cerinţe mai importante: rigiditate şi rezistentă mecanică ridicate, rezistentă mare la uzură a suprafeţelor fusurilor, rezistentă la oboseală înaltă, precizie de fabricaţie ca formă şi dimensiuni, echilibrare statică şi dinamică, evitarea rezonanţei atât pentru vibraţiile de răsucire cât şi pentru cele de încovoiere.

Construcţia şi dimensiunile arborelui cotit depind de tipul de motorului, numărul şi dispoziţia cilindrilor, ordinea de lucru, echilibrarea motorului,etc.