Efter att ha illustrerat bussningens struktur (här första delen) fokuserar jag särskilt på en kritisk händelse som inträffar i denna typ av smorda kopplingar när olämpliga smörjförhållanden skapas. Eller så är driftsförhållandena, krafterna i verkan och rotationshastigheterna mycket höga och inte förutsedda på förhand för dimensioneringen av bussningarna. Denna händelse eller felfunktion kallas: kavitation.
Det kritiska med bussningarna
I allmänhet och även enligt min erfarenhet som konstruktör av racingmotorer med höga genomsnittliga kolvhastigheter (högre än 24 m/sek och upp till 27 m/sek), är de ömtåligaste och mest kritiska bussningarna i deras funktion vevtappens. eller helt enkelt kalla vevstakeslagren (monterade i big end bearings, på engelska big end bearings). För att säkerställa att vevstakens lager ständigt smörjs, under alla driftsförhållanden, start, minsta varvtal (motorvarv) och maximalt varvtal, måste oljepumpens leveranstryck vara högre än summan av belastningsförlusterna (förstås som tryck) som anges i motorn.
Centrifugalkraft
Utöver dessa förluster måste man ta hänsyn till att centrifugalkraften fungerar som ett viktigt tryckfall speciellt vid högt varvtal och därför vid höga genomsnittliga kolvhastigheter. Faktum är att när oljetillförseln till vevstängerna sker genom diametern på huvudtappen, kan vi befinna oss i förhållanden med tryck nära noll “0” eller mycket lågt i mitten av vevaxeln som en konsekvens av att vi har övervunnit centrifugalkraft som den verkar på oljan längs kanalen inuti denna vevaxelstift. Även om trycket i fråga bedöms som positivt är det alltid nödvändigt att ta hänsyn till effekter som oljekanalens Ra, förekomsten av bearbetningsfel i hålet, felinriktningen av huvudlagret och dess omkretskanal med avseende på hål i axeln och alla termiska förhållanden som kan leda till försämring av arbetsspelen som säkerligen ökar vid arbetstemperaturen.
Fluido Neutroniano
Vidare, i beräkningssimuleringarna betraktas oljan som en newtonsk vätska, inte komprimerbar, med en homogen struktur och utan föroreningar på grund av metallslitagerester, kallad “skräp“. Vidare kan förbränningsrester såsom oförbrända gaser, närvaron av procentandelar av oförbränd bensin och eventuella vattenbaserade rester kraftigt minska oljans smörjegenskaper. Även förekomsten av luftbubblor kan göra att oljans densitet sjunker lokalt i de aktuella kopplingarna, vilket försämrar gränsförhållandena i oljematusen som vi uppskattar när beräkningen är intakt och regelbunden längs bussningens bredd.
Oljetemperaturen
När temperaturen inuti oljetråget eller tanken, varifrån pumpen suger, överstiger 100 °C, avdunstar den låga procentandelen vatten i oljan, vilket frigör syre som, om det inte separeras med lämpliga olje-/luftseparatorer såsom centrifuger eller liknande mekaniska instrument, når den bussningarna, vilket minskar bärförmågan hos meatus. Då kommer det att finnas faser av kontakt mellan metall och beläggning (tredje skiktet anges ovan) med slitage och metallisk laminering. Luft kan också förekomma som ett resultat av bristande “drag” när fordonsaccelerationerna gör att oljemassan i sumpen rör sig på ett oordnat sätt och pumpens sugområde upptäcks.
Kavitation
Som känt genereras oljefilmens tjocklek och därför tryckfördelningen också av pumpeffekten på grund av den excentriska rotationen av huvudtappen eller veven inuti bussningen. Så det är direkt att tänka på att det finns ett högtryck och ett lågtrycksområde. I den divergerande zonen sjunker trycket snabbt och om denna förändring är mycket plötslig får bensinen eller oljan att lösas upp. Trycket i meatus kommer att överstiga mättnadstrycket och vi kommer att få fenomenet som kallas: kavitation.
Varför kavitation uppstår
Två fenomen som leder till kavitation presenterades därför. Den första är kopplad till luft eller gas (förbränningsrester) som finns i oljan redan i sumpen eller i sugtanken. Denna typ av kavitation är mindre problematisk för bussningarna eftersom en del av gaserna som finns i oljan elimineras när pumpen, genom att komprimera oljeblandningen, (så kallad eftersom inte bara olja med nominell densitet når pumpen) eliminerar en del av överskottsblandning i tryckåtercirkulationsventilen. I genomsnitt är återcirkulationen 20 % – 30 % med avseende på insugningsflödet.
Förångning
Det andra är kopplat till ett operationsfenomen och i detalj kopplat till förångning. Eftersom det är ett fenomen som gör att vätskans fysiska tillstånd ändras från vätska till gas och vice versa, är det säkert farligare och skapar betydande mekaniska skador, särskilt i en koppling som vevstiftet där krafterna ändras avsevärt kopplade till förbränningsbelastningarna och trögheten. Vid höga varvtal, som tävlingsmotorer, är frekvensen vid vilken denna fasförändring sker mycket hög och varaktigheten så kort att trycket i oljan snabbt sjunker och den lösta bensinen snabbt kan avdunsta. När trycket stiger igen kommer bubblorna som orsakas av avdunstningen att kollapsa och du kommer tillbaka till det inledande skedet. Denna cykliska karaktär resulterar i slitageutmattning av lagerytorna.
Svårigheten med simuleringen
Anomalierna på vevstakeslagren är ett av de svåraste ämnena att simulera i deras funktion och även att översätta till designåtgärder. Faktum är att ofta när det finns en viktig anomali är de slitna bussningarna mycket skadade och svåra att analysera. Det finns dock jämförelsemetoder som bussningstillverkare tillhandahåller till motorkonstruktörer och experimentörer för att ifrågasätta visionen om en effekt eller skada på dessa komponenter.
Den första delen av lektionen publiceras här
