1.     Pomiary zużycia tulei cylindrowej .

1.1. Wstęp .

Wewnętrzna powierzchnia tulei cylindrowej wraz z głowicą i denkiem tłoka ograniczają przestrzeń roboczą silnika . Tuleja cylindrowa jest bezpośrednio narażona na mechaniczne , cieplne i korozyjne działanie spalin , a ponadto ulega zużyciu ( ścieraniu ) wskutek tarcia wywołanego posuwisto- zwrotnym ruchem tłoka .

    Na obciążenia tulei cylindrowej składają się naprężenia wywołane ciśnieniem gazów oraz naprężenia cieplne powodowane gradientami temperatur w kierunkach promieniowym , osiowym , a w tulejach silników dwusuwowych - także obwodowym . Ograniczenia swobodnego , promieniowego odkształcania się tulei w partiach styku z blokiem cylindrowym pod wpływem przyrostu temperatury wywołują dodatkowo wielokierunkowy stan naprężeń .

Założone konstrukcyjnie temperatury , a na ich podstawie naprężenia termiczne, mogą znacznie wzrosnąć , jeśli warunki chłodzenia tulei cylindrowej będą odmienne od założonych . Powodem zmian warunków chłodzenia są najczęściej zanieczyszczenia odkładające się po zewnętrznej stronie tulei ( mokrej ) . Są to zanieczyszczenia w postaci kamienia kotłowego . Zanieczyszczenie to powoduje znaczny spadek efektywności procesu chłodzenia tulei wskutek gorszej wymiany ciepła pomiędzy jej gorącymi ściankami a omywającą wodą . Kamień kotłowy działa bowiem jak izolator . Konsekwencją tego zjawiska jest wzrost temperatury ścianek tulei a to z kolei prowadzi do obniżenia wytrzymałości materiału , wzrost naprężeń związanych z rozszerzalnością cieplną oraz niebezpieczeństwem wystąpienia korozji wysokotemperaturowej . Obecne w paliwie popioły wanadowo-sodowe , powodują korozję atakującą te części silnika których temperatura jest wyższa od temperatury topnienia tych popiołów. Proces korozji wysokotemperaturowej polega na zaburzaniu struktury materiału na granicy ziaren .

    W przypadku natomiast gdy temperatura tulei będzie zbyt niska , co dzieje się w przypadku zbyt intensywnego chłodzenia silnika , lub gdy silnik nie jest dostatecznie rozgrzany przed rozruchem , mamy do czynienia z korozją niskotemperaturową ( zwłaszcza przy silnikach zasilanych paliwem ciężkim zawierające znaczne ilości siarki ) . Obniżona temperatura wiąże się z pogorszeniem przebiegu spalania . Spalanie jest niecałkowite i niezupełne . Siarka zawarta w oleju napędowym częściowo spala się do SO2 czyli dwutlenku siarki , a część do SO3 . Trójtlenek siarki łączy się z wodą zawartą w paliwie i powstaje kwas siarkowy ( H2O+SO3 =>H2SO4 ) o właściwościach silnie korozyjnych.

       W niniejszym ćwiczeniu pomiarom poddana została tylko wewnętrzna strona (gładź cylindrowa) przy założeniu , że nowa tuleja została wykonana zgodnie z wymaganiami technicznymi , następnie została prawidłowo zamontowana ( bez deformacji ) oraz że podczas eksploatacji nie uległa odkształceniom . Stosując takie uproszczenie można stwierdzić , że czynnikami powodującymi zużycie gładzi tulei cylindrowych są :

·        Siła tarcia T = u * PN = f ( PN ) występująca pomiędzy pierścieniami tłokowymi oraz nośną powierzchnią tłoka a gładzią tulei cylindrowej ;

·        Korozja powstająca podczas spalania ;

·        Korozja spowodowana skroplonymi produktami spalania zawierającymi SO2 , CO itp.;

·        Zanieczyszczenie w postaci pyłu oraz twardych osadów i popiołów , powstających w czasie spalania się paliwa i oleju smarującego ( erozja gładzi ).

      Nie bez znaczenia jest również średnie oraz maksymalne ciśnienie spalania , prędkość obrotowa , średnia prędkość tłoka , chropowatość gładzi ilość i sposób ustawienia zaworów , chłodzenie tulei , błędy ustawienia układu korbowo-         -tłokowego itp.

1.2. Przebieg ćwiczenia :

Pomiarów  zużycia tulei dokonywaliśmy dwoma przyrządami , mianowicie średnicówką oraz średnicówką czujnikową . Tuleję umieściliśmy na płycie traserskiej tak jak na schemacie .

Schemat układu pomiarowego nr.1:

Schemat układu pomiarowego nr.2

Wnioski :

Widać że w górnej części tuleja cylindrowa jest wyraznie zużyta. Jeden z punktów odbiega od pozostałych na tej wysokości . Mianowicie chodzi tu o punkt przy pomiarze średnicówką w płaszczyźnie B-B . Najprawdopodobniej jest to wynik błędu studenta obsługującego przyrząd. Pozostałe punkty można przyjąć za poprawne . Rozbieżności w położeniu punktów pomiarowych  wynikają m.in. z faktu , iż zużycie w przekroju podłużnym tulei cylindrowej nie jest symetryczne względem osi tulei , oraz że proces zużywania się tulei przebiega z różną intensywnością w płaszczyźnie przechodzącej przez osie tulei cylindrowych silnika , a inaczej w płaszczyźnie do niej prostopadłej .

Badana tuleja uległa wyraźnemu zużyciu korozyjnemu w górnej części , z jednoczesnym znacznym zużyciem ściernym . Najprawdopodobniej jest to wynikiem niewłaściwych warunków cieplnych i niedostatecznego olejenia , dużej zawartości popiołów w paliwie , lub może być to spowodowane przez zasysany pył ( uszkodzony filtr powietrza dolotowego ) .

2.     Pomiary zużycia tłoka , sprawdzanie przecięcia oraz prostopadłości osi tłoka i otworów sworznia tłokowego i wysokości rowków pierścieniowych oraz grubości pierścieni . 

2.1. Pomiar średnicy tłoka ,wysokości rowków i grubości pierścieni .

Tłok przekazuje siły wynikające z ciśnienia gazów za pośrednictwem korbowodu na wał silnika oraz prowadzi górną część korbowodu ( silniki bezwodzikowe ) . Warunki pracy tłoka w cylindrze są bardzo niekorzystne , ponieważ działają nań wysokie ciśnienia , nagrzewa się do wysokiej temperatury i porusza się z dużą prędkością . Duże przyspieszenia tłoka w ruchu posuwisto-zwrotnym wywołują duże siły bezwładności .Znaczne obciążenie spowodowane ciśnieniem gazów i siłami bezwładności przy dużej prędkości ruchu i niemożliwości realizacji tarcia płynnego określa wielkość pracy tarcia , a więc zużycie tłoka i gładzi cylindrowej .

    Wysoka temperatura pogarsza własności mechaniczne metalu , z którego wykonany jest tłok , a różnice temperatur poszczególnych części lub powierzchni tłoka powodują dodatkowo powstawanie wewnętrznych naprężeń cieplnych , które mogą powodować pęknięcia . Przy zmianie temperatury tłoka zmieniają się jego wymiary , co może doprowadzić do naruszenia ustalonych luzów w miejscach współpracy z innymi elementami i wywołać związane z tym konsekwencje , np. zatarcie tłoka w cylindrze .

    Ze względu na zadania pierścienie tłokowe dzielą się na uszczelniające i zagarniające .

Zadaniem pierścieni uszczelniających jest zapobieganie przedostawaniu się ładunku z cylindra do komory korbowej , rozprowadzanie oleju po górnym

fragmencie gładzi cylindrowej , zagarnianie go oraz odprowadzanie części ciepła od tłoka do tulei cylindrowej .

Jednym z podstawowych warunków właściwej pracy pie...