Мотовилковата група в двигателя с вътрешно горене е тази част от коляно-мотовилковия механизъм, чиято задача е да извършва възвратно-постъпателното движение с въртелива компонента, чрез което се предава въртенето на коляновия вал. При компресорите прави обратното.
Мотовилковата група извършва сложно равнинно движение, като при различните цикли на двигателя върху нея действат променливи по големина и по посока сили. Именно поради тази причина мотовилката трябва да отговаря на следните изисквания: да притежава висока якост, както и коравина. Габаритите на мотовилковата група трябва да са такива, че да позволяват свободното ѝ преминаване през цилиндъра и да е с ниско тегло, за да не предизвиква големи вибрации и да не натоварва допълнително двигателя.
Освен това мотовилковите лагери трябва да са износоустойчиви. При движението си мотовилковата група описва траектория, наподобяваща цигулка. Тази форма трябва да се има предвид при конструирането на горния картер, защото в противен случай мотовилката ще се удари в блока на двигателя и ще настъпят големи щети.
В състава на мотовилковата група влизат самата мотовилка, втулка към буталния болт, лагерни черупки към коляновия вал, болтове, гайки и застопоряващи елементи за закрепване на долната част на мотовилката. При някои по-големи двигатели, като тези на корабите, които работят при ниски обороти в групата на мотовилката се добавя и така нареченият кръстоглав. Кръстоглавът се използва основно за двигатели, при които ходът на буталото е значително по-голям от диаметъра на цилиндъра.
Конструкция на мотовилковата група
Що се отнася до конструкцията на мотовилковата група, има три основни типа. Първият обхваща най-обикновените мотовилки за редови двигатели и за V-образни с последователно разположение на мотовилките. В този случай мотовилковите шийки на коляновия вал стават по-дълги, което намалява якостта им.
Следващият вид е мотовилковата група за V-образни двигатели с централно свързване на мотовилките.
Третият вид се среща най-често в звездообразните двигателии по-рядко във V-образните, като представлява конструкция с присъединена мотовилка. Идеята е, че има една основна мотовила, към чиято основа са прикрепени други по-маки, които да предават движението от останалите цилиндри.
Самата мотовилка се състои от горна глава, стебло и долна глава. Обикновено горната глава се изработва неразглобяемо със стеблото на мотовилката. Външната повърхнина на горната глава се изработва с леко конусна форма с оглед на по-технологичното ѝ отливане.
Горните глави сами по себе си представляват няколко типа, основно свързани с мазането на буталния болт. Първият вид е с мазане в горната част на главата, чрез прорез в главата. Мазане посредством централен канал в стеблото на мотовилката. В горната глава може да има и дюза за охлаждане на буталото.
По този начин дъното на буталото се облива с масло, което го охлажда и позволява безпроблемната му работа при високо натоварване. Последния вид мотовилки се монтират неподвижно спрямо буталния болт и при тях не е необходимо мазане при горната глава.
Горната глава се изработва с няколко милиметра по-тясна от разстоянието между гнездата за буталния болт в буталото, за да се избегне заглинване при появата на температурните разширения. При някои мотовилки буталният болт се върти своботни и за това в горната им глава се запресова втулка, но при други болтът се монтира неподвижно, като главата е сцепена и се стяга с болт или е пробита така, че да се използва скосен болт, който да ограничи движението на буталния болт. Този начин на закрепване обаче намалява широчината на главата.
Преходите между стеблото и главите на мотовилката трябва да са плавни с голям радиус, за да се избегне появата на концентратори на напрежение, за да се избегне разрушаване на мотовилката.
За профила на стеблото съществуват различни варианти, като най-разпространен е трапецовидният профил. Профилът се подбира така, че да осигурява максимална якост при минимални маса и размери.
Долната глава свързва мотовилковата група със съответната шийка на коляновия вал. Тя може да бъде разглобяема или неразглобяема. Последния вид се използва при търкалящи мотовилкови лагери (в двутактовите двигатели). При разглобяемите долни глави равнината на разделяне преминава през оста на мотовилковата шийка. Равнината на разделяне може да е перпендикулярна или под ъгъл спрямо оста на мотовилката. Този приом се използва при двигатели с големи мотовилкови пийки на коляновия вал. Така мотовилката може да премине през цилиндъра.
Центрирането на капака на долната глава може да става по няколко начина. Чрез пасвани болтове е необходима много прецизна изработка на отворите. Възможен е и вариант, при който за тези цел могат да послужат стъпаловидно надлъжни пояси или издатъци. Възможен и вариан на фиксиране с щифт. Долният капак трябва да е изработен с висока якост, като за целта се излозват допълнителни ребра. При много големи двигатели долната глава може да се изработи и като отделна лагерна кутия, прикрепена към мотовилката.
Кръстоглавен механизъм
Това е мотовилковата група, предназначена за тежкото дизелостроене. Тя се състоят от бутало, бутален трът, кръстоглав (плъзгач) и мотовилка. Плъзгачът осигурява праволинейното движение на буталния прът. При този механизъм мотовилките са относително къси и са изработени с вилкообразна горна част. Кръстоглавият механизъм не предава странични сили към буталото, което е от голямо сначение при двигателите с големи подвижни маси.
Основните размери на мотовилките са тяхната дължина, диаметри на двете глави с и без втулки и лагери, минимални дебелини на стените на главите, средното сечение на стеблото и неговите размери. Разбира се всички размери се определят помощта на якостни изчисления, но трябва да се имат предвид и някои конструктивни съображения, свързани с асемблирането на двигателя.
Якостно изчисление
Предвид, че мотовилковата група се натоварва от газовите, инерционните сили и температурните деформации и деформациите от запресоване на лагерните втулки, в изчисленията влиза и съответния коефициент на сигурност, като се изчисляват отделните елементи и на мотовилката и крепежните елементи между тях.
Горната глава сама по себе си се изчилява на две половини – горна и долна. Износването на буталния болт се определя от деформациите в горната глава. Стеблото е много силно натоварено на опън, натиск и надлъжно и напречно огъване. Изчисленията се извършват за средното сечение при номинално натоварване на двигателя. Долната глава се натоварва от действието на инерционните сили при работа на празен ход с максимални обороти.
Материали за изработка на мотовилки
Мотовилките се изработват от висококачествени стомани за максимална якост и минимални размери и тегло. За автотракторни двигатели мотовилките се изработват от обикновени конструкционни стомани, но при двигатели с високи налягания на газовете се използват легирани стомани. Легираните стомани обаче са по-чувствителни на концентратори на напрежение. За състезателни автомобили и самолети се изработват мотовилки от дуралуминий или магнезий, които са с 25 до 30 % по-леки от стоманените.
В по стари карбураторни двигатели са монтирани и мотовилки, отлети от ковък перлитен чугун. Те са по-евтини. Стоманените мотовилки се пресоват в матрици, като след това се подлагат на температурна обработка – нормализация, закалка и отпускане. За много силно натоварени съзтезателни ДВГ се използват ковани мотовилки. Якостта на мотовилките се повишава и чрез обдухването им със сачми.
Повреди по мотовилките и мотовилковите групи
Най-често мотовилката / мотовилковата група се изкривяват при детонационен удар или удар с клапаните при повреда в ангренажното задвижване, като двете части на долната глава могат да се разделят и долният край на мотовилката да пробие блока на двигателя и да излезе навън. На жаргон това се нарича двигателят да подаде краче. Мотовилката може и да се скъса при действие на инерционните сили при високи оборти и ниски натоварвания.
Няма коментари