Na de structuur van de bus te hebben geïllustreerd (hier het eerste deel), concentreer ik me in het bijzonder op een kritieke gebeurtenis die optreedt bij dit type gesmeerde koppelingen wanneer ongeschikte smeeromstandigheden worden gecreëerd. Of de bedrijfsomstandigheden, de krachten in actie en de rotatiesnelheden zijn zeer hoog en niet a priori voorzien voor de dimensionering van de bussen. Deze gebeurtenis of storing wordt cavitatie genoemd.
De kriticiteit van de bussen
In het algemeen en ook in mijn ervaring als ontwerper van racemotoren met hoge gemiddelde zuigersnelheden (hoger dan 24 m/sec en tot 27 m/sec), zijn de meest delicate en kritische bussen in hun werking die van de krukpen. of gewoon de drijfstanglagers noemen (gemonteerd in de big-end lagers, in het Engels big-end lagers). Om ervoor te zorgen dat de drijfstanglagers constant worden gesmeerd, in alle bedrijfsomstandigheden, starten, minimaal toerental (motoromwentelingen) en maximaal toerental, moet de opvoerdruk van de oliepomp hoger zijn dan de som van de belastingsverliezen (begrepen als druk) voorzien in de motor.
Centrifugale kracht
Naast deze verliezen moet er rekening mee worden gehouden dat de centrifugaalkracht vooral bij hoge toerentallen en dus bij hoge gemiddelde zuigersnelheden als een belangrijke drukval fungeert. Wanneer de olietoevoer naar de drijfstangen plaatsvindt via de diameter van de hoofdtap, kunnen we ons in feite in een druk van bijna nul “0” of zeer laag in het midden van de krukas bevinden als gevolg van het overwinnen van de centrifugale kracht die het inwerkt op de olie langs het kanaal in deze krukaspen. Zelfs als de betreffende druk als positief wordt beoordeeld, moet altijd rekening worden gehouden met effecten zoals de Ra van het oliekanaal, de aanwezigheid van machinale onvolkomenheden in de boring, de verkeerde uitlijning van het hoofdlager en zijn omtrekskanaal ten opzichte van de gat in de as en alle thermische omstandigheden die kunnen leiden tot verslechtering van de bedrijfsspelingen die zeker toenemen bij de bedrijfstemperatuur.
Fluido Neutroniano
Bovendien wordt de olie in de berekeningssimulaties beschouwd als een Newtoniaanse vloeistof, niet samendrukbaar, met een homogene structuur en zonder onzuiverheden als gevolg van metaalslijtageresten, genaamd “brokstukken“. Verder kunnen verbrandingsresten zoals onverbrande gassen, de aanwezigheid van percentages onverbrande benzine en eventuele resten op waterbasis de smeereigenschappen van de olie sterk verminderen. Zelfs de aanwezigheid van luchtbellen kan ervoor zorgen dat de dichtheid van de olie plaatselijk daalt in de betreffende koppelingen, waardoor de randvoorwaarden in de oliemetus verslechteren die we schatten wanneer de berekening intact en regelmatig is langs de breedte van de bus.
De olietemperatuur:
Wanneer de temperatuur in het oliecarter of de tank, van waaruit de pomp zuigt, 100 ° C overschrijdt, verdampt het lage percentage water in de olie, waardoor zuurstof vrijkomt die, indien niet gescheiden met geschikte olie / luchtafscheiders zoals centrifuges of soortgelijke mechanische instrumenten, bereikt het de bussen en vermindert het draagvermogen van de gehoorgang. Dan zullen er fasen van contact zijn tussen metaal en deklaag (derde laag hierboven aangegeven) met slijtage en metalen laminering. Lucht kan ook aanwezig zijn als gevolg van gebrek aan “tocht” wanneer de voertuigversnellingen ervoor zorgen dat de oliemassa in het carter op een wanordelijke manier beweegt en het aanzuiggebied van de pomp wordt ontdekt.
Cavitatie
Zoals bekend wordt de dikte van de oliefilm en dus de drukverdeling ook gegenereerd door het pompeffect als gevolg van de excentrische rotatie van de hoofdtap of kruk in de bus. Het is dus direct te denken dat er een hogedruk- en een lagedrukgebied is. In de divergerende zone daalt de druk snel en als deze verandering heel plotseling is, zorgt ze ervoor dat de benzine of olie oplost. De druk in de gehoorgang zal de verzadigingsdruk overschrijden en we krijgen het fenomeen cavitatie.
Waarom cavitatie optreedt?
Twee fenomenen die leiden tot cavitatie werden daarom gepresenteerd. De eerste is gekoppeld aan lucht of gas (verbrandingsresten) die aanwezig zijn in de olie die zich al in het carter of in de zuigtank bevindt. Dit type cavitatie is minder problematisch voor de bussen omdat een deel van de gassen die in de olie aanwezig zijn, wordt geëlimineerd wanneer de pomp, door het oliemengsel samen te drukken (zo genoemd omdat niet alleen olie van nominale dichtheid de pomp bereikt) een deel van overtollig mengsel in de drukrecirculatieklep. Gemiddeld is de recirculatie 20% – 30% ten opzichte van het inlaatdebiet.
Verdamping
De tweede is gekoppeld aan een operationeel fenomeen en in detail is gekoppeld aan verdamping. Omdat het een fenomeen is dat ervoor zorgt dat de fysieke toestand van de vloeistof verandert van vloeistof naar gas en vice versa, is het zeker gevaarlijker en veroorzaakt het aanzienlijke mechanische schade, vooral in een koppeling zoals die van de krukpen waarin de krachten aanzienlijk veranderen gekoppeld aan de verbrandingslasten en traagheid. Bij hoge toerentallen, zoals die van racemotoren, is de frequentie waarmee deze faseverandering optreedt zeer hoog en de duur zo kort dat de druk in de olie snel daalt en de opgeloste benzine snel kan verdampen. Naarmate de druk weer stijgt, zullen de bellen die door de verdamping worden veroorzaakt instorten en keert u terug naar de beginfase. Dit cyclische karakter leidt tot slijtagemoeheid van de lageroppervlakken.
De moeilijkheid van de simulatie
De anomalieën op de drijfstanglagers zijn een van de moeilijkste onderwerpen om te simuleren in hun werking en ook om te vertalen in ontwerpacties. In feite zijn de versleten bussen vaak, wanneer er een belangrijke anomalie is, erg beschadigd en moeilijk te analyseren. Er zijn echter vergelijkingsmethoden die fabrikanten van bussen aanbieden aan motorontwerpers en onderzoekers, om de visie van een effect of schade aan deze componenten in twijfel te trekken.
Het eerste deel van de les wordt hier gepubliceerd
