1. УВОД. Неке клипњаче мање снаге могу бити израђене од легура алуминијума.

Transcript

1 КЛИПЊАЧА МОТОРА СУС

2

3 1. УВОД Клипњача је сатавни дио клипног механизма и она спада у покретне дјелове мотора. Клипњача обезбјеђује везу између клипа и кољенастог вратила како би се сила притиска гасова прењела на кољено кољенастог вратила. Њен задатак је да пренесе силу са клипа на кољенасто вратило, односно да праволинијско кретање клипа у цилиндру претвори у кружно кретање кољенастог вратила. Маса (тежина) клипњаче треба да је што мања односно како би се смањиле инерционе силе. С друге стране силе које се преко клипњаче преносе су веома велике. Због тога се клипњаче израђују од легираних челика и то калењем у калупима. Такође клипњаче се најчешће израђују ковањем. Неке клипњаче мање снаге могу бити израђене од легура алуминијума. Клипњача је изложена врло сложеном напрезању па се ради боље издржљивости израђује најчешће у виду попречног пресјека I.

4 2. ЗАДАЦИ, ОПИС, КОНСТРУКТИВНИ ОБЛИЦИ Као спојни елемент клипа и колена коленастог вратила клипњача је услед осцилаторног кретања са непрекидном променом нагиба према оси цилиндра изложена променљивом карактеру напрезања како услед, по интензитету променљивих а претежно у правцу осе цилиндра делујућих, гасних и инерцијалних сила, тако и услед сопствене инерцијалне силе која је променљива како по интензитету, тако и по правцу и смеру. Због увећавања инерцијалне силе при преласку са осовинице клипа на летећи рукавац колена (за инерцијаину силу клипњаче) с једне стране, и због већег размака ослонца колена коленастог вратила у односу на размак ослонца осовинице клипа, пречник летећег рукавца мора да буде знатно већи од пречника осовинице. Прстенасти завршетак клипњаче - велика песница - којим се везује за летећи рукавац је према томе знатно већег пречника од прстенастог завршетка мале песнице - којим се клипњача везује за осовиницу клипа. Због изломљеног облика колена веза клипњаче и летећег рукавца може да се оствари једино са подељеном великом песницом код које се поклопац везује за тело најчешће помоћу два вијка. Постепен прелаз са мале на велику песницу остварује се постепеним повећањем ширине тела клипњаче. Конструктивни облици клипњаче који одговарају предњем опису а који задовољавају специфичне услове рада (напрезања) код дизел и ото-мотора приказани су на слици 109. Овакав облик имају клипњаче једноцилиндричних и вишецилиндричних линиских мотора који је приказан на слици 110а. Код мотора са коленастим вратилом које се склапа из посебних делова рукаваца и рамена помоћу Хиртовог (Хиртх) озубљења велика песница може да буде неподељена, слика 110 б. Код мотора са В-распоредом цилиндара, у последње време примењују две истоветне клипњаче са два наспрамна цилиндра које имају облик као на слици 110а али су смештене на заједничком летећем рукавцу једна поред друге, слика 110 ц. Овим се уводи додатни момнат савијања рукавца па он мора јаче да се димензионише али се и укупна дужина мотора нешто повећава. Овај негативни ефекат се смањује применом повећаног пречника рукавца а смањене ширине велике песнице. Код В-мотора код којих се тражи што мања укупна дужина примењују се ванцентрично зглобно везане клипњаче код којих се главна (носеда) клипњача везује за

5 летећи рукавац а помоћна (ношена) клипњача се помоћу осовинице везује за велику песницу главне клипњаче, слика 110 д. Сл.109. конструктивни облици клипњаче (а) дизел-мотора; (б) ото-мотора Код звездастих мотора коленасто вратило се склапа из посебних делова па главна клипњача има неподељену велику песницу за коју се ванцентрично зглобно везују све помоћне клипњаче, слика 110 е. Код мотора са В-распоредом цилиндара примењује се и варијанта центричне везе главне и помоћне клипњаче код које се велика песница главне клипњаче изводи у облику виљушке а као рукавац помоћне клипњаче служи нешто јаче димензионисана лежишна шоља главне клипњаче, слика 111.

6 Сл110. Разни облици клипњаче Сл.111. виљушкаста клипњача код мотора са В-распоредом цилиндара

7 3. САСТАВНИ ЕЛЕМЕНТИ КЛИПЊАЧЕ a. Мала песница клипњаче Облик и димензије мале песнице зависе од димензија осовинице клипа и начина њеног причвршћивања. Код аутомобилских мотора претежно се примењују пливајуће осовинице које се за време рада мотора обрћу у малој песници и окцима клипа. Мале песнице у овом случају имају облике као на слици 112. а. Конструкције малих песница са фиксираним осовиницама у њима приказане су на Слици 112 б. Предности решења са фиксираном осовиницом у малој песници су следеће: 1. Смањење пречника осовинице, скраћење дужине лежишта осовинице у малој песници (смањење ширине мале песнице) а повећање дужине лежишта (окаца) у клипу; 2. Смањење могућег закошења клипњаче услед непаралелности оса осовинице и летећег рукавца која се појављује као последица зазора у малој и великој песници клипњаче. Са повећањем тачности израде и смањења зазора на минимално потребне вредности ове предности су данас изгубиле свој значај и ово решење се практично данас више не примењује. Sl.112. разни облици мале песнице клипњаче I, V и VI код ото мотора;

8 II, III и IV код дизел-мотора Када је примењена пливајућа осовиница у малу песницу се уграђује са преднапоном (пресован склоп) или бронзана лежишна чаура или биметална лежишна чаура - челична чаура са наливеним танрим слојемкалајне или оловне бронзе. Ако је лежишна чаура цела израђена од бронзе онда се у раду на повишеној температури клипњаче притисак чауре услед пресованог споја повећава јер је коефицијент топлотне дилатације бронзе већи него челика. Радијална дебљина зида лежишне чауре мале песнице износи обично 0,080-0,085 од пречника осовинице. О конструкцијама са пливајућим осовиницама зазор осовинице у лежишној чаури мале песнице iznosi 0,0005 0,0015 од пречника osovinice. У циљу олакшавања операције ковања спољна површина мале песнице изводи се са двостраним ковачким нагибом. Дебљина зида мале песнице се изводи тако да се однос спољнег полупречника и полупречника обрађеног унутрашњег гнезда лежишне чауре налази у границама R o /r = 1,2 + 1,-3 (слика III на слици 112). Дужина мале песнице се одређује на основу дозвољеног површинског притиска осовинице. На горњем делу мале песнице често се налази мали испуст (А на шемама I, II, III i V) чијом се обрадом маса клипњаче одржава у прописаним границама или се регулише положај њеног тежишта. У циљу повећања чврстоће мале песнице и смањења концентрације напона на њој се примењују следећа решења: повећава се радијус ρ прелаза са појаса тела на спољни круг мале песнице полупречника R 1 или се сужење тела клипњаче смањује све до његовог ишћезнућа (слика IV); повећава се дебљина доњег дела зида мале песнице испод осовинице извођењем спољњег зида са радијусом R 1 чији центар лежи за е 1 испод осе осовинице (слика III); примењује се тело клипњаче са три појаса (слика IV);

9 прелаз са спојног ребра тела између појаса не изводи се директно на зид мале песнице већ се тај прелаз изводи преко свода који спаја два појаса тела при врху испод мале песнице (скица III). Отвори за подмазивање осовинице клипа помоћу капљица уља које разбацује летеће лежиште треба да се налази са горње стране мале песнице изван зоне велике концентрације напона. Смањивање површинског притиска са горње стране окаца у клипу и са доње стране мале песнице може да се постигне без повећања пречника ако се мала песница изведе са променљивом дужином - већом са доње стране а мањом са горње стране (скица II); Ова конструктивна мера се примењује код дизел-мотора са високим надпуњењем. b. Тело клипњаче Тело клипњаче се изводи са попречним пресеком у облику I - профила чија се висина повећава од мале ка великој песници док ширина профила остаје константна. Висина профила, тј. правац веећег отпорног момента лежи у равни осциловања клипњаче у којој леже и инерцијалне силе сопствене масе клипњаче. Ширина I - профила тела клипњаче, а то значи и удубљења профила, имају правац осовинице, односно коленастог вратила, што омогућава рационалну израду клипњаче ковањем, са најмањим утрошком материјала и са минималном машинском обрадом. Машински се обрађују само унутрашње и бочне површине мале и велике песнице, док целокупна преостала спољна површина клипњаче остаје у стању после ковања без машинске обраде.

10 Сл.113. Проходност велике песнице клипњаче и противтегова Једно од најважнијих питања код конструисања мотора јесте минимална могућа дужина клипњаче. Уколико је дужина клипњаче мања утолико је мања и висина блока мотора па је утолико мања маса целог мотора што је повољно са тачке гледишта уградње и цене коштања мотора. С обзиром да је дужина клипњаче везана са ходом клипа, односно са полупречником колена кинематском караткеристиком λ= s/2l = 0,25+0,30 (1/4+1/3,33), јасно је да се код краткоходнијих мотора добијају мање дужине клипњаче. Ово указује на чињеницу да су краткоходни мотори лакши не због мањег хода, јер се код њих повећава пречник цилиндра па и укупна дужина мотора, већ зпог краћих клипњача. Горња граница кинематске карактеристике (λ = 0,3 = 1/3,33) је одређена као вредност изнад које се због исувише кратке клипњаче долази у опасност истовременог задирања велике песнице у доњу ивицу цилиндра и задирања противтегова у окца на клипу, слика 113. c. Велика песница клипњаче Велика песница клипњаче мора да испуњава следеће услове: 1. мора да поседује довољну крутост која обезбеђује исправан рад лежишних шоља мале дебљине зида; 2. треба да има што мање габаритне мере од којих зависи контура картера и положај брегастог вратила (код доњег развода), а у складу са тим и што

11 мању масу од чије величине зависи напрезања и хабање летећих и ослоначких рукаваца коленастог вратила; 3. треба да поседује правилност, односно постепеност обиика без наглих промена пресека и оштрих прелаза у циљу избегавања веће концентрације напона; 4. мора да буде проходна кроз цилиндар како би се омогућила уградња склопа клип - клипњача са горње стране - стране цилиндарске главе. На слици 114 се виде детаљи конструктивног извођења велике песнице клипњаче. Поклопац велике песнице се причвршћује помоћу вијака чија сила притезања мора да обезбеди непопустљивост споја ни на максималном брзинском режиму (при максималној инерцијалној сили). Да би се добиле што мање габаритне мере велике песнице тежи се постављању вијака што ближе оси рукавца. Сл.114. Велика песница клипњаче (а) косо сечена, (б) нормално сечена Услов проходности велике песнице кроз цилиндар доводи до ограничавања пречника летећег рукавца. Ако је код неког јако оптерећеног мотора потребно напрезање рукавца одржавати у дозвољеним границама повећањем пречника преко те границе онда се примењује косо сечена велика песница која и код повећаног пречника рукавца има мању ширину која може да прође кроз цилиндар. Угао подеоне равни велике песнице према оси нормалној на осу клипњаче лежи у границама 30 до 60.

12 Концентричност отвора велике песнице при склапању и спречавању попречног померања поклопца у раду обезбеђује се пасованим (центрирајућим) вијцима (слика 109 a, b и слика l14 b), испустима на поклопцу велике песнице или телу клипњаче (слика 114 c) или назубљеним налегајућим површинама поклопца и тела (слика 114 a). Ако се попречно померање поклопца спречава вијцима онда су ови оптерећени попречним силама које у случају недовољне крутости велике песнице, изазивају знатна напрезања вијака на савијање и заморни лом. У циљу смањења концентрације напона прелази на површинама налегања, главе или наврртке вијака изводе се са довољно великим радијусом r 2 (слика 114 b) или са упуштеним заобљењем (r 1 на слици 114 d). У циљу подешавања прописане масе поклопца велике песнице на њему се могу налазити испусти са којих се скида сувишна маса (А на слици 114 a и b). Лежишна чаура велике песнице је такође подељена на горњи део који се налази у телу и доњи који се налази у поклопцу. У склопљеном стању спој лежишне чауре у великој песници је пресован који се остварује помоћу нешто веће висине (за 0,04 до 0,08 мм) полутки чаура у слободном стању од полупречника гнезда у телу и поклопцу. Дебљина зида лежишних чаура је релативно мала и код аутомобилских мотора износи 0,03 до 0,05 од пречцника летећег рукавца; Дебљина наливеног слоја оловне бронзе износи 0,2 до 0,5 мм. Радијални зазор у лежишту велике песнице износи 0,0005 до 0,001 од пречника рукавца. Минимални релативни зазор је ограничен на 0,0005 његовом пропусном моћи уља за подмазивање. Аксијални зазор велике песнице, који представља могуће померање велике песнице у правцу осе летећег рукавца не треба да прелази 0,10 до 0,15 мм. Већи аксијални зазори доводе до центрифугалног исисавања и пада притиска уља у лежишту. Исправан полозај лежишних шоља при уградњи остварује се или помоћу истиснутог зупца (1 на слици 109) који улази у укопано удубљење у гнезду или помоћу кратких чивија у поклопцу и телу и одговарјућих отвора за центрирање на лежишним шољама.

13 d. Вијци велике песнице Вијци којима се поклопац велике песнице причвршћује за тело морају брижљиво да се конструишу. На. слици 115 је приказано неколико различитих извођења еластичних вијака за причвршћивање поклопца велике песнице. Уколико је вијак еластичнији а део велике песнице који вијак сабија крући, утолико је мањи променљиви део оптерећења вијка у раду. Због тога се код брзоходних мотора примењују еластични вијци са што је могуће већом дужином еластичног дела чији се пречник узима да је једнак или нешто мало мањи од пречника корена навоја како би се применила што је могуће већа сила притезања вијка. Претходно притезање вијка мора да буде тако велико да се спречи раздвајање налегајућих површина поклопца и тела клипњаче и при томе може да се дође до границе развлачења. Петходно притезање вијка најбоље се контролише мерењем издужења вијка. Пошто овакво мерење није повољно за примену у серији, измери се момент притезања помоћу момент - кључа којим се производи потребно издужење вијка па се онда у серији притезање вијка велике песнице врши помоћу оваквог кључа уз одржавање момента притезања. Овај моменат, односно притезање вијака у серији мора повремено да се контролише уређајем за мерење издужења вијка пошто на моменат притезања велики утицај имају трење и подмазивање у навоју вијка.

14 4. МАТЕРИЈАЛ КЛИПЊАЧЕ Битан захтев да клипњача има што мање габаритне димензије у условима преношења променљивих сила врло великих максималних вредности и велике амплитуде условљава израду клипњача од материјала велике чврстоће погодног за израду клипњаче ковањем. Из ових разлога клипњаче ото и дизел-мотора се скоро искључиво израђују од високо легираних челика за побољшање и углавном од хром-молибден-челика После ковања и термичке обраде ови челици поседују затезну чврстоћу у границама од 900 до 100 Mpa, границу развлачења најмање 700 Мpa и релативно издужење од 12%. У последње време клипњаче аутомобилских ото и дизел мотора израђује се ливењем од ковног перлитног сивог лива и од нодуларног сивог лива. Основна предност ових материјала је јевтинија израда и боље искоришћење материјала при изради компликованог облика клипњаче. Динамичка чврстоћа ливених клипњача повећава се скоро до вредности коју имају клипњаче од челика поступком бомбардовања површине клипњаче млазом ситних челичних куглица. Као материјал за ливење клипњача све се више користе легуре титана са врло великом чврстоћом од 1000 Мpа. Ливене клипњаче имају мању масу и мању наклоност ка концентрацији напона. Вијци за причвршћивање поклопца велике песнице израђују се такође од челика за побољшање и врло често се израђују од истог челика од кога се израђује и клипњача. Код вијака без навртки који се уврћу у навојне рупе у телу; навој се галванским путем пресвлачи танким слојем калаја који у спрези са челичним навојем у телу има већи коефицијент трења и спречава одвртање вијка у раду, па ови вијци немају друго осигурање против одвртања.

15 5. ПРОРАЧУН НАПРЕЗАЊА КЛИПЊАЧЕ Поједини делови клипњаче су изложени променљивом оптерећењу и то како по величини тако и по смеру. По величини оптерећење се мења у широким границама. Амплитуда једног циклуса оптерећења достиже високе вредности, нарочито за време рада са великим бројем обрта и са натпуњењем када максимални притисак сагоревања достиже вредност од 12,5 па чак и 15,0 МPа. У неким случајевима се максимално напрезање приближава граници великих издужења материјала. Прорачун клипњаче се своди на одређивање напрезања, величине деформације и степена сигурности на малој песници, на телу и на великој песници клипњаче као и на вијцима за притезање поклопца велике песнице. У литератури се срећу разне методе прорачуна клипњаче, али ће овде бити приказан прорачун по В.М. Архангелском, који даје реалну слику сложености напрезања на свим деловима клипњаче и поступак за њихово одређивање. a. Прорачун мале песнице клипњаче У току процеса издувавања и усисавања мала песница је оптерећена на истезање инерцијалном силом клипне групе F ikg која достиже максималну вредност у SMT и на притисак разликом гасне F g и инерцијалне F ikg. Напрезања у зидовима мале песнице под дејством инерцијалне силе одређују се за режим максималног броја обрта одређеног регулатором. У случају одређивања напрезања услед притискујуће силе и одређивања степена сигурности прорачун треба да се спроводи за режим рада мотора на коме је амплитуда променљивог напрезања највећа. Затежућа сила инерције која је меродавна за прорачун је она која се јавља у СМТ, тј. док је сила притиска дата изразом:

16 При томе се занемарује чињеница да максимална вредност силе F pd лежи у KKV иза SMT јер се максимални притисак гасова појављује после SMT. Осим напрезања која су изазвана силама затезања и притиска у малој песници се појављују и претходна напрезања услед бронзане чауре која је упресована са задором δ и накнадног повећања задора у раду δ θ који се појављује услед различитих коефицијената линеарне топлотне дилатације материјала мале песнице и чауре у раду до C. Температурски задор лежишне чауре мале песнице ођређује се по формули: у којој је: d - унутрашњи пречник мале песнице или спољашњи пречник лежишне чауре; θ - температура загревања клипњаче и лежишне чауре; α lč - коефицијент топлотне дилатације лежишне чауре - за бронзу ; α kč - коефицијент топлотне дилатације материјала клипњаче - за челик. Задор δ који се појављује код упресоване лежишне чауре одређује се из димензија примењеног пресованог споја. Такође се може навести формула за притисак лежишне чауре мале песнице: Када је на овај начин одређен притисак лежишне чауре на малу песницу, онда се по формулама Ламеа могу да одреде напрезања која се појављују на спољној и унутрашњој површини мале песнице. Напрезање на спољној површини мале песнице је одређено формулом:

17 а на унутрашњој површини формулом: Напрезања σ s и σ u могу да достигну вредност 100 до 150 Mpa. Да би се одредило напрезање мале песнице клипњаче услед затежуће инерцијалне силе клипне групе неопходно је да се утврди закон распореда притиска који се преко осовинице преноси на лежишну чауру. Расподела притиска зависи од крутости мале песнице и осовинице и зазора између осовинице и лежишне чауре. Усваја се да је радијални притисак р на малу песницу равномерно распоређен по полуобиму тј: гдје је: r sr = (D mp +d)/4 средњи полупречник мале песнице. У овом случају се добија најбоље слагање прорачунатих напрезања са онима која се тензометријским путем мере при статичким оптерећењима. Напрезања се израчунавају по једначинама које важе за криви штап мале кривине. Скице потребне за овај прорачун приказане су на слици 116. Усваја се да је криволинијска греда укљештена на местима прелаза ушице у тело клипњаче, тј. на местима спрезања спољне површине мале песнице и прелазне површине полупречника ρ. При томе се условно претпоставља да се доњи део мале песнице који се ослања на тело велике крутости, не деформише. Ако замислимо расечену малу песницу по уздужној оси - оси симетрије - клипњаче дејство десног дела клипњаче мора да се замени моментом савијања М О и нормалном силом F који се одређују под претпоставком да се вертикални пресек I - I не помера у хоризонталном правцу услед дејства симетричног оптерећења. Момент савијања М 1 и нормална сила F 1 у пресеку II - II мале песнице који се налази под углом ф',у односу на вертикалну раван на делу 1 од ф = 0 О до ф = 90 O могу да се одреде по једначинама:

18 Момент савијања М 2 и нормална сила F 1 на делу 2 од ф = 90 до угла укљуштења су одређени једначинама: Момент М О и нормална сила F О у пресјеку I I за који је Сл.116. Распоред оптерећења на малој песници, криве напрезања спољних и унутрашњих влакана: (а) шема оптерећења при истезању; (b) криве напрезања при истезању; (с) шема оптерећења на притисак; (d) крива напрезања при притиску. ф = 0 одређује се по следећим емпиријским формулама:

19 У оба израза једначине угао се уноси у степенима. Са позантим вриједностима момента М О и нормалне силе F О могу да се одреде напрезања у појединим пресецима мале песнице помоћу следећих израза: a) За спољна влакна b) За унутрашња влакна где су: М и F момент и нормална сила у одговарајућем пресеку који се одређује по једначинама; а дужина мале песнице; s дебљина зида мале песнице (s = (Dmp d)/2); K коефицијент који узима у обзир пресован спој лежишне чауре мале песнице. Узимајући у обзир да се при пресованом споју лежишна чаура и мала песница заједно деформишу, део нормалне силе, који је пропорционалан величини (1-К), непосредно прима лежишна чаура. Коефицијент К се одређује из односа затезне чврстоће мале песнице и лежишне чауре, тј: Гдје су A lč и A mp површине пресека зида лежишне чауре и мале песнице. Однос чврстоћа на савијање лежишне чауре и мале песнице је мали па се при прорачуну не узима у обзир. Максимално напрезање спољног влакна σ sz појављује се на месту укљештења код угла као што се то види из криве напрезања (слика 116 b); апсолутне вредности напрезања σ sz се повећавају са повећањем угла укљештења.

20 Напрезање спољних влакана може да се смањи на два начина: смањењем угла укљештања (до ) или повећањем полупречника прелазног заобљења мале песнице у тело клипњаче. Напрезање унутрашњег влакна има максималну вредност за угао. Испитивања напрезања која се добијају са притискајућом силом су показала да се најбоље слагање експерименталних резултата са прорачуном добија за косинусну расподелу оптерећења на доњем делу мале песнице Као што је приказано на слици 116 с. Расподјела напрезања у том случају зависи од крутости ушице и осовинице а такође и од зазора у споју. Момент савијања и нормална сила у било ком пресеку на делу 1 одређују се по једначинама: Исте величине на делу 2 одређују се по једначинама: У овим једначинама угао у количнику се уноси у радијанима. Вредност момента М О и нормалне силе F О налазе се из табеле XI за познате вредности угла релативних величина F O /F pr и M O /(F pr r sr ). и укљештења. Табела XI: Релативне вредности момента М О и нормалне силе F О за разне углове

21 Параметар Угао укљештења F O /F pr 0,0001 0,0005 0,0009 0,0018 0,0030 0,0060 0,0085 M O /(F pr r sr ) 0,0000 0,0001 0, ,0006 0,0011 0,0018 0,0030 Напрезања спољашњих σ sp и унутрашњих σ up влакана мале песнице која се појављују при дејству силе која притиска клипњачу израчунавају се помоћу једначина, узимајући у обзир заједничку деформацију лежишне чауре и мале песнице. Највећа напрезања од притискујуће силе јављају се на местима прелаза мале песнице у тело клипњаче, тј. на месту укљештења (угао ) (слика 116 d); ово највеће напрезање спољних влакана је на присак а унутрашњих на истезање Напрезање мале песнице мења се по асиметричнцлм циклусу. Минимални степен сигурности добија се за спољна влакна на месту прелаза мале песнице у тело клипњаче, тј. за угао укљештења. Овај угао се налази у уским границама и најчешће износи Максималнм и минимално напрезање циклуса одређује се по једначинама: Помоћу ових једначина може да се израчуна динамички степен сигурности мале песнице када се претходно одреде амплитудни и средњи напон. Овај степен сигурности треба да се налази у границама 2,5 5,0. b. Прорачун тела клипњаче У току једног радног циклуса мотора тело клипњаче је изложено дејству променљиве силе и то како по величини тако и по смеру. Она је оптерећена на истезање инерцијалном силом праволинијски осцилаторне масе која се налази изнад посматраног пресека тела клипњаче, и на притисак у току сагоревања разликом гасне и инерцијалне силе. Амплитуда циклуса напрезања не зависи од апсолутне вредности инерцијалне силе и достиже највећу вредност у положају максималног притиска сагоревања.

22 Напонско стање тела клипњаче треба оцењивати како према апсолутним величинама напрезања тако и према вредностима динамичког степена сигурности. Сила која оптерећује тело клипњаче на притисак је једнака: где је: F io - инерцијална сила праволинијски осцилаторних маса у SMT укључујући и масу клипњаче изнад посматараног пресека; A kl површина чела клипа. На истезање тело клипњаче оптерећују инерцијалне силе које дејствују у SMT на крају издувавања и на почетку усисавања и када је сила притиска гасова мала. Инерцијална сила која у SMT напреже тело клипњаче на истезање дата је једначином: Где је део масе клипњаче изнад посматраног пресека тела редукован на осу осовинице (усваја се да врши праволинијски осцилаторно кретање заједно са масом клипне групе). Прорачун напрезања тела клипњаче се врши за минимални попречни пресек који се налази испод мале песнице у зони највеће концентрације напрезања. Напрезање на истезање и притисак израчунавају се помоћу следећих израза: Израз важи за случај идеалнoг пренoшења oптерећења са мале песнице на телo, тј. пoтпунo симетричне распoделе oптерећења какo пo oбиму такo и пo дужини мале песнице. Какo у стварнoсти услед разних узрoка пренoшење oптерећења са мале песнице на телo није пoтпунo равнoмернo тo се пoјављује несиметричнoст напрезања пoпречнoг пресека тела клипњаче збoг кoје се пoјављује лoкалнo пoвећање напрезања. Збoг тoга се пo једначинама

23 напрезање на притисак повећава са коефицијентом m а на истезање коефицијентом m. Непосредно испод мале песнице ови коефицијенти износе: m : 1,3 и m = 1,2 док се удаљавањем од A min ови коефицијенти смањују и у средњем попречном пресеку тела имају вредност 1. Услед неизбежних толеранција израде, топлотне дилатације у раду, а нарочито код намерног избацивања осе осовинице из осе клипа, долази до ванцентричног дејства сила које оптерећују клипњачу тако да се појављују додатна напрезања на извијање или савијање тако да се укупно напрезање тела клипњаче морају да срачунавају по следећим једначинама: a) На притисак b) На истезање Дозвољена напрезања тела клипњаче израчуната по једначинама износе код дизелмотора 230 до 320 МРа а код ото-мотора 180 до 250 МРа. Амплитуда променљивог напрезања тела клипњаче и средња вредност напрезања једног напонског циклуса износе: У овим изразима σ z треба уносити са негативним знаком који потиче од негативног смера инерцијалне силе F io.

24 Тако се сада са овим величинама може одредити динамички степен сигурности по методи познатој из Основа конструисања. За тело клипњаче вредност динамичког степена сигурности не треба да буде мањи од 2,0 2,5. c. Прорачун поклопца велике песнице Поклопац велике песнице је у SMT на почетку такта усисавања оптерећен инерцијалном силом праволинијски осцилаторних маса и дела ротативне масе клипњаче без масе поклопца. Где је: - део масе клипњаче редукован на праволинијско осцилаторну тачку осе осовинице; део масе клипњаче редукован на обртну тачку осе летећег рукавца; - маса поклопца велике песнице; - максимална угаона брзина коленастог вратила растерећеног мотора. При прорачуну велике песнице уводе се следеће претпоставке: 1. Заједничка деформација велике песнице и лежишних шоља које се у њој налазе у пресованом споју; при томе се момент савијања распоређује на лежишну шољу и поклопац велике песнице пропорционално моментима инерције њихових пречника пресека; 2. Присуство чврстог споја при коме се горњи део велике песнице посматра као јединствен део са поклопцем. Као контролни пресек узима се пресек II II (слика 109) а за радијус кривине греде половина растојања између вијака, тј. с/2. Коначни облик приближне формуле за одређивање напрезања поклопца велике песнице у пресеку II II гласи:

25 Где су: и моменти инерције а и попречни пресеци поклопца и лежишне шоље велике песнице; W отпорни момент пресека II II поклопца велике песнице. Статистика прорачунских података показују да се напрезање поклопца у границама МРа. налази Уколико је велика песница сечена косо под углом α (слика 114) онда се напрезање у пресеку II II рачуна по једначини у којој уместо стоји сила. Одатле се види да је напрезање пресека II II код косо сечене клипњаче, под претпоставком исте инерцијалне силе, знатно мање. Међутим, и у овом случају косо сечене велике песнице у пресеку велике песнице који лежи у продужној оси клипњаче у потпуности важи, па онда треба проверавати напрезање у њему. Прорачун вијака велике песнице Сила која напреже вијке велике песнице у раду је инерцијална сила једначином. Сила у раду једног вијка је према томе дата једначином дата Где је i број вијака којима се причвршћује поклопац велике песнице за тело клипњаче. Да би се у раду обезбедила нераздвојива веза поклопца са телом клипњаче вијци се приликом склапања притежу силом претходног притезања која је 2,5 до 3 пута већа од силе у раду, тј. Да би се умањила амплитуда променљиве силе вијка и истовремено максимална сила вијка, вијак мора да буде што еластичнији, тј. да има знатно веће издужење услед силе претходног притезања него што је скраћење подлоге, тј. делова велике песнице које вијак држи у вези. Другим речима, карактеристика крутости вијка треба да има знатно

26 мањи нагиб од карактеристике крутости велике песнице. Као што се са слике 117 види, допунско оптерећење вијка услед силе у раду је у случају еластичног вијка знатно мање од истог крутог вијка и оно треба да износи: Тј. само 20 до 25% од силе у раду. Слика 117. Зависност амплитуде променљиве и величине максималне силе вијка од карактерисике крутости вијка Максимална сила која напреже једна вијак велике песнице у раду је једнака: Док је минимална једнака сили претходног притезања. Помоћу овако одређених сила које оптерећују вијак могу да се израчунају максимална и минимална напрезања вијка:

27 Где је минимални попречни пресек вијка. После одређивања амплитуде и средњег напрезања може да се одреди динамички степен сигурности вијка велике песнице. Он не треба да буде мањи од 2. ЗАКЉУЧАК Клипњача се ради од челика за побољшање чврстоће 600 до 700 N/mm 2. Клипњаче се састоје од велике песнице, тијела клипњаче и мале песнице. Преко мале песнице обезбеђује се веза између клипа и клипњаче, а преко велике песнице реализује се веза између клипњаче и коленастог вратила. У малој и велико песници се налази клизни лежај који је од специјалне оловне бронзе и који може да издржи све притиске. Клипњаче су углавном напрегнуте, на влакна извијање и на савијање због дјеловања центрифугалне силе. Ако се монтирана клипњача ухвати руком и осјети већа аксијална зрачност то је знак да је толеранција прекорачена. Аксијална зрачност клипњаче већа је од радијалне да би се клипњача могла лакше монтирати. Подмазивање лежишта осовинице врши се кроз отвор на горњој страни песнице или под притиском кроз канал избушен кроз клипњачу. Поликружне постељице имају специјалан сегмент, који налијеже у одговарајуће удубљење полутке велике песнице и спречава померање постељице. Ако ово неби било обезбјеђено, дошло би дo окретања лежаја у клипњачи заједно са рукавцем.