Bregasto vratilo (I)

25. veljače 2013.
Škola - Bregasto vratilo (I)
autor: AUTONET.HR 

Upravljanje ventilima

Eto nas na temi koja je svakako predviđena za sladokusce. Jer, koliko je svaki ljubitelj automobila u životu čuo priča o bregastom vratilu, ne može se niti zamisliti. Ovu smo opširnu temu stoga podijelili na dva nastavka, a očekivano, započinjemo s osnovama
Ventili koji su odgovorni za pravilno "disanje" motora imaju jednu veliku manu. Naime, oni ne znaju kada motor namjerava udahnuti, a kada izdahnuti. Prisjetimo se, već smo na početku poglavlja o ventilima ustvrdjeli kako se za njihovo pokretanje "brinu" bregasta vratila. Stoga je došlo vrijeme da naučimo i na koji se to način ventili otvaraju i zatvaraju, tj. što im u tome pomaže. Prepustimo se, stoga, bregastim vratilima.

4102Iz kružnog u pravocrtno gibanje

Kako ventili motora, zbog svoje konstrukcije (odn. oblika) zahtijevaju pravocrtno gibanje da bi otvarali i zatvarali tok plinova, potrebno je nešto što će ih pokretati gore-dolje (ovo treba uzeti relativno jer, jasno jest, da će se u glavi položenog boxer motora ventili pomicati npr. lijevo-desno, gledajući uzdužnu os automobila kao referencu). Većinu pokretnih dijelova nekog motora sačinjavaju razne pogonske osovine (vratila), čija je karakteristika da se rotiraju te je potrebno na neki način spojiti ta dva načina gibanja (pravocrtno gibanje ventila i kružno u slučaju vratila).

Upravo tu u "igru" uskače bregasto vratilo čiji je osnovni smisao da kružno gibanje pretvara u pravocrtno (fizičari i strojari, molimo vas, nemojte se sada hvatati za svaku riječ i definiciju :-) Načelo kojim se to postiže ujedno je i osnovno načelo rada bregastog vratila, a ostvaruje se gibanjem ekscentra.

Samo "tijelo" bregastog vratila u stvari je metalna osovina koja se rotira pokretana snagom motora. Međutim, na nekoliko se mjesta na toj osovini nalaze nepomični ekscentri zahvaljujući kojima naša osovina postaje bregasto vratilo. Rotiranje vratila uzrokuje, dakako, i rotiranje tih brijegova koji zbog svog ekscentričnog položaja u odnosu na osovinu izazivaju pravocrtno gibanje tijela na koje su naslonjeni. Tako rotacijom bregastog vratila ostvarujemo pravocrtno gibanje ventila, neophodno za njihov rad.

Do 30 KS više za hondine motore serije K s tunerskim bregastim vratilima (Skunk Racing)Do 30 KS više za hondine motore serije K s tunerskim bregastim vratilima (Skunk Racing)
Želite li brže ili ipak nešto umjerenije bregasto vratilo?

Bitna osobina bregastog vratila u stvari je oblik samih ekscentara i u tome se zapravo krije tajna rada ovog dijela motora. Kao što smo već nekoliko puta do sada (tijekom proteklih poglavlja) naglasili, za uspješan je rad motora jedna od najznačajnijih stvari pravilno određivanje trenutka u kojem će se određena radnja odigrati. Prije je bilo riječi o preklapanju ventila, potom o pravilnom određivanju trenutka paljenja smjese, a sada ćemo naglasiti kako se jedan od značajnijih trenutaka odigrava i u radu ventila.

Kada to kažemo, mislimo prvenstveno na trenutak kada će se ventili početi otvarati, kada će ponovno biti u potpunosti zatvoreni ili na brzinu kojom se oni otvaraju. Iz samog je oblika ekscentra vidljivo da njegov presjek ima glavnu ulogu u radu bregastog vratila, odnosno da će o njemu ovisiti brzina otvaranja ventila. Vratila s oštrim brijegovima, jasno je, brže će otvoriti ventil te možemo reći da se osobine nekog bregastog vratila ponajprije ocrtavaju u obliku njegovih ekscentara.

Svako bregasto vratilo svoj put započinje kao monolitna osovina. Pravilni okrugli segmenti ulaze u ležajeve vratila (CPG Nation)Svako bregasto vratilo svoj put započinje kao monolitna osovina. Pravilni okrugli segmenti ulaze u ležajeve vratila (CPG Nation)
U poglavlju o snazi i momentu zaključili smo da se s povećanjem broja okretaja motora, u istom vremenu, razvija i veća snaga. No, da bi broj okretaja našeg motora mogao dosezati npr. 8000 / min, a ne kudikamo skromnijih 6000, potrebno je prilagoditi mnogo toga. Jasno jest da će se pri višem broju okretaja ventili brže otvarati, a da bi to bilo moguće, potrebna su nam i bregasta vratila s oštrijim ekscentrima. Iz te potrebe nastao je i termin "brzog bregastog vratila". U stvari, radi se o bregastom vratilu koje omogućava brže otvaranje (i zatvaranje) ventila. takva bregasta vratila primjerenija su motorima viših performansi, dakle onima u sportskim ili natjecateljskim automobilima.

No, vjerujemo kako ste već poodavno postali svjesni da u mehanici nikada ništa nije jednostavno. Također, svugdje ima mjesta za one neželjene, no nužne kompromise. Jednako tako je i s našom pričom o bregastim vratilima. Naime, jasno jest da ne postoji idealno bregasto vratilo, tj. da ono koje bolje odgovara motoru visokih performansi neće biti idealno za kakav slabašni 4-cilindrični motor nekog gradskog mini-prometala. Štoviše, ako bismo istom bregastom vratilu mogli promijeniti radne parametre u realnom vremenu, možda bi i taj motor visokih performansi bio još snažniji ili bi naš mali, gradskom automobilu namijenjeni 4-cilindraš postao štedljiviji. Ovdje u priču ulaze sustavi za podešavanje rada ventila, odn. bregastih vratila. No, o tome će riječi biti u sljedećem nastavku.

Bregasto vratilo u bloku motora (lijevo) i sustav upravljanja ventilima s dva bregasta vratila u glavi motoraBregasto vratilo u bloku motora (lijevo) i sustav upravljanja ventilima s dva bregasta vratila u glavi motora
Podizači ventila i još ponešto...

Potrebno je napomenuti da ekscentri bregastog vratila nikada nisu u izravnom kontaktu s ventilima (kao na našoj, pojednostavljenoj, animaciji). Između njih se nalaze tzv. podizači. Oni zapravo služe kako bi ventil pravilnije pratio gibanje brijega, odnosno kako bi se ono pravilno prenosilo na šipku podizača, ovisno o konstrukciji razvodnog sustava (sustava upravljanja radom ventila).

Uzmimo za početak primjer (jednostavnijeg i modernijeg) sustava s bregastim vratilom u glavi motora. Okretanje ekscentara bregastog vratila ovdje se prenosi na lončasti podizač po kojemu brijeg u svojem gibanju klizi. Lončasti podizač pak, prenosi to gibanje na stablo ventila i otvara ga svladavajući silu njegove opruge. Dakako, nije potrebno posebno napominjati kako je i dalje, bez obzira na izvedbu podizača, upravo oblik ekscentara primaran parametar govorimo li o brzini rada ventila.

Razvodni sustav 12-cilindričnog turbodieselskog V motora s 2 bregasta vratila u svakoj glavi i 4 ventila po cilindru(Audi AG)Razvodni sustav 12-cilindričnog turbodieselskog V motora s 2 bregasta vratila u svakoj glavi i 4 ventila po cilindru(Audi AG)
Druga (možemo slobodno reći i zastarjela) izvedba razvodnog sustava ona je s bregastim vratilom smještenom "sa strane", odnosno u bloku motora. Ovakva se verzija koristila u nekadašnjim motorima, sve do masovnijeg uvođenja u proizvodnju viševentilskih motora (s 3, 4 ili čak 5 ventila po cilindru). Načelo rada i ovdje je isto, s tom razlikom što bregasto vratilo sada pokreće podizač, koji zatim podiže šipku podizača. Pravocrtno gibanje šipke potom se prenosi na tzv. "ljuljačku" koja na kraju pokreće ventil.

Na kraju recimo i to da "posao" bregastog vratila niti izdaleka nije završen kada se ventil otvori. Dakako, potrebno ga je i zatvoriti, a za to se brine opruga koja preko podizača pritišće stablo ventila na brijeg bregastog vratila. Ovdje je značajno uzeti u obzir da taj povratak ne smije biti prebrz i da mora biti u potpunosti kontroliran želimo li izbjeći da ventil pri zatvaranju udari u svoj dosjed, nakon čega bi se počeo odbijati te takvom oscilacijom narušiti pravilan rad motora.

Powered by AdminMax v6 © 2005-2018 by Internet Softver Design by WEB Marketing