Po ilustraci konstrukce pouzdra (zde první část) se zaměřuji zejména na kritickou událost, ke které dochází u tohoto typu mazaných spojek při vytvoření nevhodných mazacích podmínek. Nebo jsou provozní podmínky, síly v akci a rychlosti otáčení velmi vysoké a nejsou a priori předvídány pro dimenzování pouzder. Tato událost nebo porucha se nazývá: kavitace.
Kritičnost pouzder
Obecně a také podle mých zkušeností konstruktéra závodních motorů s vysokými průměrnými pístovými rychlostmi (vyšší než 24 m/sec a až 27 m/sec) jsou nejchoulostivější a nejkritičtější pouzdra při jejich provozu pouzdra klikového čepu. nebo jednoduše nazvat ojniční ložiska (namontovaná v ojničních ložiskách, anglicky big end bearings). Aby bylo zajištěno nepřetržité mazání ojničních ložisek za všech provozních podmínek, spouštění, minimálních otáček (otáček motoru) a maximálních otáček, musí být výtlačný tlak olejového čerpadla vyšší než součet ztrát zatížení (chápaných jako tlak) uvedených v motor.
Odstředivá síla
Kromě těchto ztrát je třeba vzít v úvahu, že odstředivá síla působí jako důležitý pokles tlaku zejména při vysokých otáčkách a tedy při vysokých průměrných otáčkách pístu. Ve skutečnosti, když přívod oleje k ojnicím probíhá přes průměr hlavního čepu, můžeme se ocitnout v podmínkách tlaku blízkého nule “0” nebo velmi nízkého ve středu klikového hřídele v důsledku překonání odstředivá síla, kterou působí na olej podél kanálu uvnitř tohoto čepu klikového hřídele. I když je dotyčný tlak vyhodnocen jako kladný, je vždy nutné vzít v úvahu vlivy jako Ra olejového kanálu, přítomnost nedokonalostí obrábění ve vyvrtávání, nesouosost hlavního ložiska a jeho obvodového kanálu vůči otvor v hřídeli a všechny tepelné podmínky, které mohou vést ke zhoršení provozních vůlí, které se jistě zvětšují při provozní teplotě.
Fluido Neutroniano
Kromě toho je ve výpočtových simulacích olej považován za newtonovskou kapalinu, nestlačitelnou, s homogenní strukturou a bez nečistot v důsledku zbytků opotřebení kovů, tzv.trosky“. Kromě toho zbytky spalování, jako jsou nespálené plyny, přítomnost procenta nespáleného benzínu a jakékoli zbytky na vodní bázi, mohou značně snížit mazací vlastnosti oleje. I přítomnost vzduchových bublin může způsobit lokální pokles hustoty oleje v příslušných spojkách, čímž se zhorší okrajové podmínky v olejovém kanálku, které odhadujeme, když je výpočet neporušený a pravidelný podél šířky pouzdra.
Teplota oleje
Když teplota uvnitř olejové vany nebo nádrže, odkud čerpadlo nasává, překročí 100 °C, malé procento vody v oleji se odpaří a uvolní se kyslík, který, pokud není oddělen vhodnými separátory oleje/vzduchu, jako jsou odstředivky nebo podobné mechanické nástrojů, zasahuje do pouzder, čímž se snižuje nosnost meatu. Poté dojde k fázím kontaktu mezi kovem a překrytím (třetí vrstva je naznačena výše) s opotřebením a kovovou laminací. Vzduch může být také přítomen v důsledku nedostatku „tahu“, kdy zrychlení vozidla způsobí neuspořádaný pohyb hmoty oleje v jímce a objeví se sací plocha čerpadla.
Kavitace
Jak je známo, tloušťka olejového filmu a tím i rozložení tlaku je také generováno čerpacím efektem v důsledku excentrického otáčení hlavního čepu nebo kliky uvnitř pouzdra. Okamžitě si tedy můžeme myslet, že existuje oblast vysokého tlaku a nízkého tlaku. V divergentní zóně tlak rychle klesá a pokud je tato změna velmi náhlá, způsobuje rozpuštění benzínu nebo oleje. Tlak v meatu překročí tlak nasycení a budeme mít jev zvaný: kavitace.
Proč dochází ke kavitaci
Byly proto prezentovány dva jevy vedoucí ke kavitaci. První je spojen se vzduchem nebo plynem (zbytky spalování) přítomnými v oleji již v jímce nebo v sací nádrži. Tento typ kavitace je pro pouzdra méně problematický, protože část plynů přítomných v oleji je eliminována, když čerpadlo stlačováním olejové směsi (tzv. proto, že se k čerpadlu dostává nejen olej o jmenovité hustotě) odstraňuje část přebytečná směs v tlakovém recirkulačním ventilu. V průměru je recirkulace 20 % – 30 % s ohledem na průtok sání.
Vypařování
Druhý je spojen s provozním jevem a podrobně souvisí s odpařováním. Vzhledem k tomu, že je to jev, který způsobuje změnu fyzikálního stavu tekutiny z kapaliny na plyn a naopak, je jistě nebezpečnější a způsobuje značné mechanické poškození, zejména ve spojce, jako je spojka klikového čepu, ve které se síly výrazně mění. na spalovací zatížení a setrvačnost. Při vysokých otáčkách, jako jsou u závodních motorů, je frekvence, při které k této změně fáze dochází, velmi vysoká a doba trvání tak krátká, že tlak v oleji rychle klesne a rozpuštěný benzín se může rychle odpařit. Jakmile tlak opět stoupne, bubliny vzniklé odpařováním splasknou a vy se vrátíte do počáteční fáze. Tato cyklická povaha má za následek únavu ložiskových ploch opotřebením.
Obtížnost simulace
Anomálie na ojničních ložiscích jsou jedním z nejobtížnějších témat pro simulaci jejich provozu a také pro převedení do konstrukčních akcí. Ve skutečnosti, často, když dojde k důležité anomálii, jsou opotřebovaná pouzdra velmi poškozená a obtížně analyzovatelná. Existují však metody srovnání, které výrobci pouzder poskytují konstruktérům motorů a experimentátorům, aby zpochybnili vidinu vlivu nebo poškození těchto komponentů.
První část lekce je zveřejněna zde
