Efter at have illustreret bøsningens opbygning (her første del), fokuserer jeg især på en kritisk hændelse, der opstår i denne type smurte koblinger, når der skabes uegnede smøreforhold. Eller driftsbetingelserne, kræfterne i aktion og rotationshastighederne er meget høje og ikke forudset på forhånd for dimensioneringen af bøsningerne. Denne hændelse eller funktionsfejl kaldes: kavitation.
Bøsningernes kritikalitet
Generelt og også efter min erfaring som designer af racermotorer med høje gennemsnitlige stempelhastigheder (højere end 24 m/sek. og op til 27 m/sek.), er de mest sarte og kritiske bøsninger i deres drift dem af krumtapstiften. eller blot kalde plejlstangslejerne (monteret i de store endelejer, på engelsk big end bearings). For at sikre, at plejlstangslejerne konstant smøres under alle driftsforhold, start, minimum RPM (motoromdrejninger) og maksimum RPM, skal oliepumpens leveringstryk være højere end summen af belastningstabene (forstået som tryk) angivet i motoren.
Centrifugal kraft
Ud over disse tab skal det tages i betragtning, at centrifugalkraften virker som et vigtigt trykfald især ved høje omdrejninger pr. minut og derfor ved høje gennemsnitlige stempelhastigheder. Faktisk, når olietilførslen til plejlstængerne sker gennem diameteren af hovedtappen, kan vi befinde os i forhold med tryk tæt på nul “0” eller meget lavt i midten af krumtapakslen som en konsekvens af at have overvundet centrifugalkraft, at den virker på olien langs kanalen inde i denne krumtapakselstift. Selvom det pågældende tryk vurderes som positivt, er det altid nødvendigt at tage hensyn til effekter såsom oliekanalens Ra, tilstedeværelsen af bearbejdningsfejl i boringen, forskydningen af hovedlejet og dets periferiske kanal ift. hul i akslen og alle termiske forhold, der kan føre til forværring af driftsafstandene, som helt sikkert stiger ved driftstemperaturen.
Fluido Neutroniano
Desuden betragtes olien i beregningssimuleringerne som en newtonsk væske, ikke komprimerbar, med en homogen struktur og uden urenheder på grund af metalslidrester, kaldet “vragrester“. Ydermere kan forbrændingsrester såsom uforbrændte gasser, tilstedeværelsen af procenter af uforbrændt benzin og eventuelle vandbaserede rester i høj grad reducere oliens smøreegenskaber. Selv tilstedeværelsen af luftbobler kan få oliens tæthed til at falde lokalt i de pågældende koblinger, hvilket forværrer grænseforholdene i oliekødet, som vi vurderer, når beregningen er intakt og regelmæssig langs bøsningens bredde.
Olietemperaturen
Når temperaturen inde i oliesumpen eller tanken, hvorfra pumpen suger, overstiger 100 °C, fordamper den lave procentdel af vand i olien og frigiver ilt, som, hvis det ikke separeres med passende olie-/luftseparatorer såsom centrifuger eller lignende mekaniske instrumenter, når det bøsningerne, hvilket reducerer bæreevnen af meatus. Så vil der være faser af kontakt mellem metal og overlæg (tredje lag angivet ovenfor) med slid og metallisk laminering. Luft kan også være til stede som følge af manglende “træk”, når køretøjets accelerationer får oliemassen i bundkarret til at bevæge sig uordnet, og pumpens sugeområde opdages.
Kavitation
Som kendt genereres tykkelsen af oliefilmen og derfor trykfordelingen også af pumpeeffekten på grund af den excentriske rotation af hovedtappen eller krumtappen inde i bøsningen. Så det er umiddelbart at tænke på, at der er et højtryk og et lavtryksområde. I den divergerende zone falder trykket hurtigt, og hvis denne ændring er meget pludselig, får det benzinen eller olien til at opløses. Trykket i meatus vil overstige mætningstrykket, og vi får det fænomen, der hedder: kavitation.
Hvorfor kavitation opstår
To fænomener, der fører til kavitation, blev derfor præsenteret. Den første er knyttet til luft eller gas (forbrændingsrester), der findes i olien, der allerede er i sumpen eller i sugetanken. Denne type kavitation er mindre problematisk for bøsningerne, da en del af gasserne i olien elimineres, når pumpen ved at komprimere olieblandingen (såkaldt fordi ikke kun olie med nominel densitet når pumpen) eliminerer en del af overskydende blanding i trykrecirkulationsventilen. I gennemsnit er recirkulationen 20% – 30% i forhold til indsugningsflowhastigheden.
Fordampning
Det andet er knyttet til et driftsfænomen og i detaljer er knyttet til fordampning. Da det er et fænomen, der får væskens fysiske tilstand til at ændre sig fra væske til gas og omvendt, er det bestemt mere farligt og skaber betydelige mekaniske skader, især i en kobling som krumtapstiften, hvor kræfterne ændrer sig betydeligt forbundet til forbrændingsbelastninger og inerti. Ved høje omdrejninger, som for eksempel racermotorer, er frekvensen, hvormed denne faseændring sker, meget høj og varigheden så kort, at trykket i olien hurtigt falder, og den opløste benzin kan fordampe hurtigt. Når trykket stiger igen, vil boblerne forårsaget af fordampningen kollapse, og du vil vende tilbage til den indledende fase. Denne cykliske natur resulterer i slidtræthed af lejefladerne.
Sværhedsgraden af simuleringen
Anomalierne på plejlstangslejerne er et af de sværeste emner at simulere i deres drift og også at omsætte til designhandlinger. Faktisk, når der er en vigtig anomali, er de slidte bøsninger meget beskadigede og svære at analysere. Der er dog metoder til sammenligning, som fabrikanter af bøsninger leverer til motordesignere og eksperimentatorer, for at sætte spørgsmålstegn ved visionen om en effekt eller skade på disse komponenter.
Første del af lektionen er publiceret her
