15
19.3.2015. 1 1 2014/2015 2014/2015 Mašinski fakultet Tuzla Mašinski fakultet Tuzla Motori i motorna vozila Motori i motorna vozila 3 predavanje 3 predavanje MOTORI I MOTORNA VOZILA MOTORI I MOTORNA VOZILA Treće predavanje Treće predavanje 2 2014/2015 2014/2015 Mašinski fakultet Tuzla Mašinski fakultet Tuzla KINEMATIKA I SILE U KLIPNOM MEHANIZMU KINEMATIKA I SILE U KLIPNOM MEHANIZMU Klipni mehanizam je mehanizam koji ne pretvara samo pravolinijsko, oscilirajuće kretanje u kružno, nego termodinamičkim procesima dobiva snagu, rad, iskoristivost. Međutim uz prednosti postoje i nedostaci sa kojima se mehanizam mora suočiti, a neka od njih su: Ograničenje brzine i snage zbog sila inercije Neravnomjerna sila transmisije koja zahtjeva posebne mjere u pogledu oblika više cilindara, redoslijeda paljenja, uravnoteženja sila inercije i zamajca Amplitude rotirajućih i oscilirajućih sila predstavljaju izrazito naprezanje u koljenastom vratilu i pogonskom sistemu Problemi geometrije uslijed sila i vršnih naprezanja Podmazivanje Motori i motorna vozila Motori i motorna vozila 3 predavanje 3 predavanje 3 2014/2015 2014/2015 Mašinski fakultet Tuzla Mašinski fakultet Tuzla Glavni dijelovi motora Glavni dijelovi motora Motori i motorna vozila Motori i motorna vozila 3 predavanje predavanje opruga ventila ispušni ventil glava cilindra rashladna voda klip kućište koljenastog vratila svjećica bregasto vratilo brijeg ulazni ventil ulaz smješe komora sagorijevanja blok cilindra klipnjača koljenasto vratilo Klipna grupa Klipna grupa 4 2014/2015 2014/2015 Mašinski fakultet Tuzla Mašinski fakultet Tuzla Klipna grupa Klipna grupa Motori i motorna vozila Motori i motorna vozila 3 predavanje predavanje Koljenasto vratilo sa sklopom klipa i klipnjače automobilskog V8 motora Pogonski Pogonski sistem sistem koljenastog koljenastog vratila vratila kod automobilskih motora obuhvata klip klip sa sa klipnim klipnim prstenima prstenima, osovinicu osovinicu klipa klipa, klipnjaču klipnjaču, koljenasto koljenasto vratilo vratilo sa sa protutegovima protutegovima i ležajima ležajima. oscilirajuće kretanje klipa oscilirajuće kretanje klipnjače kružno kretanje

03_Predavanje_MIMV_2014_2015

Embed Size (px)

DESCRIPTION

156

Citation preview

  • 19.3.2015.

    1

    112014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    MOTORI I MOTORNA VOZILAMOTORI I MOTORNA VOZILATree predavanjeTree predavanje

    222014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    KINEMATIKA I SILE U KLIPNOM MEHANIZMUKINEMATIKA I SILE U KLIPNOM MEHANIZMU

    Klipni mehanizam je mehanizam koji ne pretvara samo pravolinijsko,oscilirajue kretanje u kruno, nego termodinamikim procesima dobivasnagu, rad, iskoristivost.Meutim uz prednosti postoje i nedostaci sa kojima se mehanizam morasuoiti, a neka od njih su:

    Ogranienje brzine i snage zbog sila inercije

    Neravnomjerna sila transmisije koja zahtjeva posebne mjere u pogleduoblika vie cilindara, redoslijeda paljenja, uravnoteenja sila inercije izamajca

    Amplitude rotirajuih i oscilirajuih sila predstavljaju izrazito naprezanje ukoljenastom vratilu i pogonskom sistemu

    Problemi geometrije uslijed sila i vrnih naprezanja

    Podmazivanje

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    332014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Glavni dijelovi motoraGlavni dijelovi motora

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    33 predavanjepredavanje

    opruga ventila

    ispuni ventil

    glava cilindra

    rashladna voda

    klip

    kuite koljenastog vratila

    svjeica

    bregasto vratilo

    brijeg

    ulazni ventil

    ulaz smjee

    komora sagorijevanja

    blok cilindra

    klipnjaa

    koljenasto vratilo

    Klipna grupaKlipna grupa

    442014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Klipna grupaKlipna grupa

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    33 predavanjepredavanje

    Koljenasto vratilo sa sklopom klipa i klipnjae automobilskog V8 motora

    PogonskiPogonski sistemsistem koljenastogkoljenastog vratilavratila kod automobilskih motora obuhvata klipklipsasa klipnimklipnim prstenimaprstenima, osovinicuosovinicu klipaklipa, klipnjauklipnjau, koljenastokoljenasto vratilovratilo sasaprotutegovimaprotutegovima i leajimaleajima.

    oscilirajue kretanje klipa

    oscilirajue kretanje klipnjae

    kruno kretanje

  • 19.3.2015.

    2

    552014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Geometrijske veliine klipnog mehanizmaGeometrijske veliine klipnog mehanizma

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    s = 2r hod klipa

    r radius koljena

    D prenik cilindra

    Radni volumen:

    Kompresijski volumen: VcMaksimalni volumen: Vmax = Vs + Vc

    Trenutni volumen cilindra:

    s4

    DV

    2

    s

    x4

    DVV

    2

    c

    GMT (gornja mrtva taka)

    DMT (donja mrtva taka)

    D

    Vc

    VmaxVS s=2r

    2r

    r

    l

    662014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Geometrijske veliine koljenastog mehanizmaGeometrijske veliine koljenastog mehanizma

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Geometrijski stepen kompresije:

    Stepeni kompresije:

    Ottovi motori:

    2T motori = 6.5 ... 104T motori s 2 ventila = 8 ... 10

    4T motori s 4 ventila = 9 ... 114T motori s dir. ubrizgavanjem = 11 ... 14

    Dizelski motori,

    2T, sporokretni = 12 ... 144T, DI, brzo- i srednjekretni = 15 ... 184T, IDI, brzokretni = 20 ... 25

    Omjer s/d s/d = 1 kvadratni motor

    s/d < 1 podkvadratni motor

    s/d > 1 nadkvadratni motor

    c

    sc

    V

    VV

    V

    V

    min

    max

    772014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Geometrijske veliine koljenastog mehanizmaGeometrijske veliine koljenastog mehanizma

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Brzina obrtanja: n

    Vrijeme jednog okretaja:

    Srednja brzina klipa

    cs = 6 ..... 25 m/s (veinom 8 ... 10 m/s)

    Ugaona brzina:

    Vrijeme za prijelaz ugla :

    Brzina na koljenu:

    Ubrzanje na koljenu:

    nT

    1

    nsT

    scs 2

    2

    ntd

    d

    2

    n

    to

    360

    rv

    r

    vra

    22

    882014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Poloaj mehanizma za GMT Poloaj mehanizma za DMT Ukupni hod klipa

    HOD KLIPAHOD KLIPA (opti (opti sluaj)sluaj)

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

  • 19.3.2015.

    3

    992014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    lr

    eGMT

    arcsin

    lr

    eDMT

    arcsin

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    10102014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    11112014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    HOD KLIPAHOD KLIPA (za e = 0)(za e = 0)

    xA

    = l/r

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    12122014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Tana jednaina

    Priblina jednadba:

    Priblina jednaina

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

  • 19.3.2015.

    4

    13132014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Hod klipa u zavisnosti o odnosu poluga (e = 0)

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    14142014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Brzinu klipa dobivamo derivacijom hoda klipa po vremenu:

    BRZINA KLIPABRZINA KLIPA

    Priblina Priblina jednainajednaina

    Tana jednainaTana jednaina

    Derivacija ugla po vremenu predstavlja ugaonu brzinu:

    15152014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Brzina klipa u zavisnosti o odnosu poluga (e = 0)

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    16162014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    Norton 500 Manx Norton 500 Manx (1961.) sa srednjom brzinom klipa od 22 m/s i Ferrari F1 Ferrari F1 (2009.) sa samo malo veom srednjom brzinom klipa od 26 m/s

  • 19.3.2015.

    5

    17172014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Dinamika koljenastog mehanizmaDinamika koljenastog mehanizma

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Ubrzanje klipa dobivamo kao prvu derivaciju brzine klipa po vremenu:

    UBRZANJE KLIPAUBRZANJE KLIPA

    Priblina Priblina jednainajednaina

    Tana jednainaTana jednaina

    Primjenom gornje jednaine na brzinu klipa dobivamo:

    18182014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Geometrijske veliine koljenastog mehanizmaGeometrijske veliine koljenastog mehanizma

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Ubrzanje klipa u zavisnosti o odnosu poluga (e = 0)

    19192014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Geometrijske veliine koljenastog mehanizmaGeometrijske veliine koljenastog mehanizma

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Najvea relativna greka kod primjene priblinih jednaina kinematike koljenastog mehanizma

    20202014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    r

    lCentrifugalna Centrifugalna

    silasila

    Inercijska Inercijska translacijska silatranslacijska sila

    Sila Sila pritiska pritiska plinovaplinova

    A

    B

    O

    Sila pritiska plinova (crvena), u smjeru du osi cilindra,

    Inercijska translacijska sila (zelena), u smjeru osi cilindra,

    Centrifugalna sila (ljubiasta), uvijek u smjeru koljena.

    U taki A grupisane su mase koje izvode translacijsko oscilatorno kretanje

    U taki B grupisane su mase koje se kreu po krunici radijusa r.

  • 19.3.2015.

    6

    21212014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sila pritiska plinovaSila pritiska plinova

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    02

    4pp

    DFpl

    r

    l

    A

    BO

    p0

    p1()

    D

    p2() d

    02

    2

    22

    1

    2

    444p

    dp

    dDp

    DFpl

    Jednoradna maina

    Dvoradna maina

    r

    l

    A

    BO

    p0

    p()

    D

    Fpl

    22222014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Inercijska translacijska silaInercijska translacijska sila

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    Inercijska translacijska sila

    amF AAin

    ,

    2coscos2, rmF AAin

    redaIISila

    A

    redaISila

    AAin rmrmF 2coscos22

    ,

    r

    l

    Fin,A

    BO

    A

    Otvoreno pitanje je ta sve ini masu take A?

    23232014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Inercijska translacijska silaInercijska translacijska sila

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    A

    Masu dijelova koncentrisanu u taki A kod klipnog mehanizma ine:

    Masa klipa (komplet s klipnim prstenima i osovinicom), Reducirana masa klipnjae (ojnice) u taki A

    Mase dijelova koji izvode istu translaciju (klip s klipnim prstenima i osovinicom, stap, stapajica, krina glava) odreujemo vaganjem dijelova.

    24242014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Centrifugalna silaCentrifugalna sila

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    Centrifugalna sila uvijek djeluje u smjeru koljena u ravni Centrifugalna sila uvijek djeluje u smjeru koljena u ravni kretanja koljenastoga mehanizma. kretanja koljenastoga mehanizma.

    Za konstantnu brzinu obrtanja, njena veliina je konstantna. Za konstantnu brzinu obrtanja, njena veliina je konstantna. Ona se tada ne mijenja po veliini ve samo po smjeru u Ona se tada ne mijenja po veliini ve samo po smjeru u kojemu djeluje.kojemu djeluje.

    Njena se veliina mijenja proporcionalno kvadratu brzine Njena se veliina mijenja proporcionalno kvadratu brzine obrtanja.obrtanja.

    r

    l

    A

    B

    O

    FR

    2rmF BR

  • 19.3.2015.

    7

    25252014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sile u taki A Sile u taki A

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    U taki A djeluje U taki A djeluje sila pritiska plinovasila pritiska plinova i i inercijska sila inercijska sila translacijskih masatranslacijskih masa::

    r

    l

    Inercijska translacijska sila

    Sila pritiska plinova

    A

    BO

    2coscos4

    20

    2

    rmppD

    F AA

    Fin,A

    Fpl

    AinplA FFF ,

    26262014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sile u taki A Sile u taki A

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmuUkupna sila FA koja djeluje u taki A rastavlja se na silu Foj koja se prenosi du klipnjae (ojnice) i silu FN kojom se klip (ili krina glava) oslanja na kliznu povrinu. Pritom se sila trenja zanemaruje.

    Klipnjaa je od neutralnog poloaja (poloaj mehanizma u GMT) otklonjena za kut .

    rB

    O

    l

    A

    FA

    FN

    Foj

    A

    FA

    FN

    Foj

    Sila Sila kojom se klip oslanja na kliznu stazu je:kojom se klip oslanja na kliznu stazu je:

    cos

    FF Aoj

    tan FF AN

    Sila koja se prenosi du ojnice je:Sila koja se prenosi du ojnice je:

    27272014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sile u taki B Sile u taki B

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    Sile koje djeluju u taki BB su sljedee:

    Centrifugalna sila Centrifugalna sila FFR,ojR,oj koja djeluje na koja djeluje na reduciranoj masi ojnice u taki reduciranoj masi ojnice u taki BB i koja i koja ima smjer koljenaima smjer koljena

    Sila Sila FFoj oj koja se od take A prenosi du ojnice:koja se od take A prenosi du ojnice:

    r

    l

    A

    B

    O

    Foj

    FR,oj

    +

    2,, rmF BojojR

    cosA

    oj

    FF

    28282014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sile u taki B Sile u taki B

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    FB rezultanta sila u taki B (suma sila Foj i FR,oj)

    FB,T tangencijalna komponenta sile FB,

    FB,R radijalna komponenta sile FB

    - ugao otklona sile FB od osi ojnice

    FB,T

    FB

    r

    B

    O

    Foj

    FR,oj

    +

    FB,R

    cos

    sinsin,

    AojTB FFF

    cos

    coscos 2,,,

    ABojojojRRB FrmFFF

    Moment na koljenastom vratilu:

    TBKV FrM ,1,

    2,

    2. TBRBB FFF

  • 19.3.2015.

    8

    29292014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sile u taki O Sile u taki O

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    Sile koje djeluju u taki O su sljedee:

    Sila FB koja se od take B prenosi du na temeljni leaj,

    Centrifugalna sila FR,ko koja djeluje na masi koljena reduciranoj u taki B i koja ima smjer koljena.

    Rezultantna sila u taki O:

    r

    l

    A

    B

    O

    FB

    FR,ko

    r

    l

    A

    B

    O

    FB

    FR,ko

    FO

    2,, rmF BkokoR

    2,

    2. TBRBB FFF koRBO FFF ,

    2,,2, RBkoRTBO FFFF

    RBkoR

    TB

    FF

    F

    ,,

    ,arctan

    30302014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Rastavljanje sile FRastavljanje sile FOO na glavne rukavce na glavne rukavce

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u koljenastom mehanizmuSile u koljenastom mehanizmu

    FO,1FO,1,a

    FO,1,b

    a2a1

    A,1

    B,1

    O,1

    Susjedni cilindar

    Koljeno se vrti oko uzdune osi koljenastogavratila i oslonjeno je na svoje susjedneglavne rukavce.

    Sila FO se rastavlja na komponente kojedjeluju na glavnim rukavcima.

    Na istome rukavcu e kod motora s viecilindara djelovati komponente sile FO od obasusjedna cilindra.

    21

    21,,1,

    aa

    aFF OaO

    21

    11,,1,

    aa

    aFF ObO

    FO,2,b

    FO,2,a

    FO,2

    O,2

    Koljeno

    Glavni rukavac

    Rezultantna sila na glavnom

    rukavcu

    B,2

    31312014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile pritiska plinova djeluju na klip i na glavucilindra.

    Sila s klipa se prenosi na temeljni leaj, auravnoteuje je sila koja se s cilindarske glaveprenosi kroz kuite motora na nosae leaja.

    Na kuitu se samo javlja reakcija na pogonskimoment.

    Inercijske sile djeluju samo na dijelove u kretanju.

    Njima se ne suprotstavlja nikakva sila u kuitu motora.

    Zbog toga ove sile nazivamo neuravnoteenima(ili slobodnim silama)

    Uravnoteavanje sila inercijeUravnoteavanje sila inercije

    32322014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Uravnoteavanje sila inercijeUravnoteavanje sila inercije

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sile u klipnom mehanizmu izazvane su pritiskom plinova na klip te tromou,odnosno inercijom oscilirajuih i rotirajuih masa.Neravnomjerna sila plinova u cilindru ima za posljedicu neravnomjernimoment motora.

    Svojim djelovanjem sile plinova okreu motor, ali zajedno s inercijskim silamaoptereuju dijelove motora i stvaraju reakcije u osloncima.

  • 19.3.2015.

    9

    33332014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Uravnoteavanje sila inercijeUravnoteavanje sila inercije

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    SilaSila plinovaplinova FFplpl uravnoteena je unutar cilindra, pritisak plinova djelujejednako na sve strane, a reakcije koje pritom stvara na stijenkamacilindra uravnoteene su u kuitu motora.

    MomentMoment uslijed sile plinova uravnoteenuravnoteen jeje otporimaotporima uu motorumotoru ivanjskim optereenjemoptereenjem nana koljenastomkoljenastom vratiluvratilu.

    NejednolikostNejednolikost silesile plinovaplinova ima za posljedicu nejednolikost zakretnogmomenta koji pojaavapojaava vibracijevibracije uu osloncimaosloncima i uzrokom je torzijskihvibracija i uslijed toga zamornihzamornih lomovalomova koljenastogkoljenastog vratilavratila.

    SilaSila inercijeinercije FFinin oscilirajuih masa ostajeostaje neuravnoteenaneuravnoteena te izazivaizazivavibracijevibracije koje motor kao cjelina prenosi na oslonce.

    34342014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Uravnoteavanje sila inercijeUravnoteavanje sila inercije

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    UravnoteavanjemUravnoteavanjem inercijske sile ne nestaju nego se samo ponitavaponitavanjihovo djelovanjedjelovanje premaprema vanvan, tj.motor se u osloncima manje trese.

    SileSile inercijeinercije mogu se uravnoteiti dodavanjemdodavanjem protusilaprotusila i to:

    Protutegovima na koljenastom vratilu

    centrifugalne sile

    50% sila inercija 1.reda

    Parom osovina s tegovima

    sile inercije 2.reda

    35352014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Uravnoteavanje sila inercijeUravnoteavanje sila inercije

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje 36362014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Vibracije usljed silaVibracije usljed sila

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Razlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracijaRazlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracija

    11 xkgmF d

    Neutralni poloaj daskeRavnoteni poloaj daskeGranica otklona

    Granica otklona1212

    22

    FFxx

    xkF d

    UkolikoUkoliko amplitudaamplituda otklonaotklona postanepostaneprevelika,prevelika, poveatipoveati ee sese silasila optereenjaoptereenjaii moemoe doidoi dodo lomaloma dijelovadijelova

  • 19.3.2015.

    10

    37372014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Vibracije usljed silaVibracije usljed sila

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Razlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracijaRazlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracija

    irenje torzijske pukotine koja zapoinje u korijenu utora klina

    Torzijski lom vratila elektromotora

    38382014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Vibracije usljed silaVibracije usljed sila

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Razlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracijaRazlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracija

    Torzijski lom vratila elektromotora

    Mje

    sto

    po

    etk

    a p

    uko

    tin

    e

    39392014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Vibracije usljed silaVibracije usljed sila

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Razlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracijaRazlog zato moramo smanjiti amplitudu vibracija

    40402014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    IDEALNI I STVARNI PROCESI U MOTORIMA SUSIDEALNI I STVARNI PROCESI U MOTORIMA SUS

    Idealnom procesu ne treba teiti !

    IdealnimIdealnim ga nazivamo zbog toga to je idealiziranidealiziran da bi olakalimatematiki postupak za njegovu obradu.

    Osnovne aproksimacije koje uvodimo su:

    Proces motora je zatvoren termodinamiki sistem zatvoren termodinamiki sistem (nema promjene mase)

    Sagorijevanje i izmjena radnoga medija zamjenjuju se dovodom dovodom toplote toplote izvana i odvodom toplote odvodom toplote iz procesa.

    Procesi kompresije i ekspanzije odvijaju se adijabatskiadijabatski.

    Kako se ne mijenja hemijski sastav, eksponenteksponent adijabateadijabate jeje jednakjednakza procese kompresije i ekspanzije.

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

  • 19.3.2015.

    11

    41412014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    IDEALNI PROCESIDEALNI PROCES

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Ottov proces Sabatheov proces

    Seiligerov proces

    Trinklerov proces

    Dieselov proces

    Dovod toplote pri V = const Dovod toplote pri V = const i p = const Dovod toplote pri p = const

    V V V

    p p p

    Qdov xQdov

    (1-x)Qdov Qdov

    Qodv Qodv Qodv

    x = 1 x = 0

    42422014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sabatheov procesSabatheov proces

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Sabatheov proces udruuje u sebi karakteristike i Ottovog procesa i Dieselovog procesa. On je od sva tri procesa najblii stvarnom procesu u motoru.

    V

    p

    xQdov

    (1-x)Qdov

    W

    1

    4

    2

    3 3 T

    s

    Qodv

    W

    3

    4

    1

    2

    3

    (1-x)Qdov

    xQdov

    43432014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sabatheov procesSabatheov proces

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    V

    p

    xQdov

    (1-x)Qdov

    Qodv

    W

    1

    4

    2

    3 3

    Poetno stanje (taka 1)

    Poetno stanje odreeno je pritiskom p1, volumenom V1 i temperaturom T1. Masa radnog medija odreena je jednainom stanja plina:

    1

    1

    11

    1

    1 TR

    Vp

    TR

    Vpm s

    Dovedena toplina u proces odreena je masom gorive smjese m i ogrjevnom moi Hs:

    ssdov HTR

    VpHmQ

    1

    1

    11

    Ako pretpostavimo da je od ukupno dovedene koliine topline Qdov samo dio x doveden pri V = const tada moemo opisati:

    Ottov proces s x = 1 i

    Dieselov proces s x = 0

    44442014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sabatheov procesSabatheov proces

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    V

    p

    xQdov

    (1-x)Qdov

    Qodv

    W

    1

    4

    2

    3 3

    Kompresija (proces od take 1 do take 2)

    Tokom kompresije imamo adijabatsku promjenu stanja:

    constpV

    2211 VpVp

    2

    1

    1

    2

    V

    V

    p

    p

    1

    1

    2

    1

    1

    2

    2

    1

    11

    22

    1

    2

    V

    V

    V

    V

    V

    V

    Vp

    Vp

    T

    T

    constmRT

    Vp

    1

    2

    VV

  • 19.3.2015.

    12

    45452014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sabatheov procesSabatheov proces

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    V

    p

    xQdov

    (1-x)Qdov

    Qodv

    W

    1

    4

    2

    3 3

    Sagorijevanje (proces od take 2 do take 3)

    Sagorijevanje ima dva dijela, pri konstantnom volumenu i pri konstantnom pritisku:

    2

    3

    2

    3

    T

    T

    p

    p

    constmRT

    Vp

    3

    '3

    3

    3

    T

    T

    V

    V

    23 VV

    Stepen poveanja pritiska

    Stepen poveanja volumena

    46462014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sabatheov procesSabatheov proces

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    V

    p

    xQdov

    (1-x)Qdov

    Qodv

    W

    1

    4

    2

    3 3

    Ekspanzija (proces od take 3 do take 4)

    Tokom ekspanzije imamo adijabatsku promjenu stanja:

    constpV

    44'3'3 VpVp

    '3

    1

    2

    2

    '3'3

    4

    '3'34 p

    V

    V

    V

    Vp

    V

    Vpp

    1

    2

    2

    '3

    1

    4

    p

    p

    p

    p

    p

    p

    constmRT

    Vp

    1

    4

    1

    4

    p

    p

    T

    T

    14 VV

    47472014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Sabatheov procesSabatheov proces

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    V

    p

    xQdov

    (1-x)Qdov

    Qodv

    W

    1

    4

    2

    3 3

    Stepen djelovanja procesa

    Stepen djelovanja termodinamikog procesa jednak je omjeru dobivenoga rada i dovedene topline:

    dov

    odv

    dov

    odvdov

    dov

    TQ

    Q

    Q

    QQ

    Q

    W

    1

    2

    3

    3

    '3

    2

    3

    1

    4

    2

    1

    3'323

    14

    11

    1

    11

    T

    T

    T

    T

    T

    T

    T

    T

    T

    T

    TTcmTTcm

    TTcm

    pv

    vT

    1

    1

    2 T

    T

    2

    3

    T

    T

    3

    '3

    T

    T 1

    4

    T

    T

    11

    111

    1

    T

    48482014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Idealni termodinamiki procesi motora SUSIdealni termodinamiki procesi motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Ottov proces Sabatheov proces Dieselov proces

    11

    111

    1,

    SabatheT

    1,

    11

    OttoT

    1

    111

    1,

    DieselT

    1 1

    V V V

    p p p

    Qdov xQdov

    (1-x)Qdov Qdov

    Qodv Qodv Qodv

    x = 1 x = 0

  • 19.3.2015.

    13

    49492014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    REALNI TERMODINAMIKI PROCESI MOTORA SUS 4TREALNI TERMODINAMIKI PROCESI MOTORA SUS 4T

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Stvarni i idealni proces prikazani su preklopljeni jedan preko drugoga. Najvea odstupanja imamo tokom sagorijevanja i izmjene radnoga medija.

    U T-s dijagramu prikazan je samo visokotlani dio procesa jer se tokom izmjene radnoga medija mijenja masa u cilindru motora.

    V

    +W

    1

    4

    2

    3 3

    s

    W

    3

    4

    1

    2

    3

    V

    p

    +W

    1

    4

    2

    3 3

    s

    T

    W

    3

    4

    1

    2

    3

    -W

    50502014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    REALNI TERMODINAMIKI PROCESI MOTORA SUS 2TREALNI TERMODINAMIKI PROCESI MOTORA SUS 2T

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Stvarni i idealni proces prikazani su preklopljeni jedan preko drugoga. Najvea odstupanja imamo tokom sagorijevanja i izmjene radnoga medija.U T-s dijagramu prikazan je samo visokotlani dio procesa jer se tokom izmjene radnoga medija mijenja masa u cilindru motora.

    V

    p

    +W

    1

    4

    2

    3 3

    s

    T

    W

    3

    4

    1

    2

    3

    -W

    51512014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Snaga motora SUSSnaga motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Snaga (rad u jedinici vremena), koju su plinovi predali klipovimamotora, naziva se indicirana snaga.

    Snaga, koju motor predaje potroau na svojoj spojci, naziva seefektivna snaga.

    Indicirana snaga je vea od efektivne snage za snagu mehanikihgubitaka na putu od klipova do spojke motora.

    Indiciranu snagu dobivamo iz podataka indiciranja pritiska u cilindrumotora.

    Efektivnu snagu dobivamo mjerenjem snage na konici motora.

    52522014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Snaga motora SUSSnaga motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    dgssdov HmHmQ

    Indicirana snaga Pind koju su plinovi predali klipovima

    Snaga mehanikih gubitaka Pmeh za pokrivanje trenja i pogona pomone opreme motora

    Efektivna snaga Pef koju motor predaje potroau

    mehindef PPP

  • 19.3.2015.

    14

    53532014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Mehaniki gubici motora SUSMehaniki gubici motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    MehanikeMehanike gubitkegubitke motora ine dvije skupine gubitaka:

    Gubici zbog trenja Gubici zbog trenja meu dijelovima motora (trenja u leajima motora, na kliznim povrinama, aerodinamiko trenje itd.)

    Gubici zbog pogona pomone opreme Gubici zbog pogona pomone opreme motora (pogon rashladne pumpe, pumpe ulja za podmazivanje, sistema za ubrizgavanje goriva, pogon ventila, pogon elektrinog generatora, pogon klima jedinice itd.)

    Kada je spojka motora otkopana, efektivna snaga motora je jednaka nuli. Tada motor svojim radom pokriva samo mehanike gubitke.

    54542014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Mehaniki gubici motora SUSMehaniki gubici motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Snaga mehanikih gubitaka

    Snaga predana klipovima

    Snaga na spojci motora

    Hemijska energija goriva

    Toplota sagorijevanja

    Snaga idealnog procesa

    Indicirana snaga

    Efektivna snaga

    Shematski prikaz snaga i stepena iskoritenja

    55552014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Rad i snaga motora SUSRad i snaga motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Toplota dovedena u proces sagorijevanjem goriva:

    Indicirani rad procesa motora:

    Rad mehanikih gubitaka:

    Efektivni rad procesa motora:

    Snaga toplotnog toka dovedena sagorijevanjem goriva:

    Indicirana snaga motora:

    Snaga mehanikih gubitaka:

    Efektivna snaga motora:

    dgiind HmW

    ssizgdprocgizgdov HmHmQ ,

    indmmeh WW 1

    dgefmehindindmef HmWWWW

    dgiind HmP

    ssizgdprocgizgdov HmHmQ ,

    indmmeh PP 1

    dgefmehindindmef HmPPPP

    56562014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Efektivni podaci motora SUSEfektivni podaci motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Efektivna snaga motora:

    Srednji efektivni pritisak:

    Efektivni moment motora:

    Specifina efektivna potronja goriva:

    nzVp

    t

    WP sef,sr

    efef

    2

    s

    efef,sr

    Vnz

    Pp

    2

    ef,srsef,srsef,sref

    ef pKz

    Vpn

    nzVp

    PM 2

    2

    2

    ef

    g

    eP

    mb

    dgefef HmP

    defdgef

    g

    ef

    g

    eHHm

    m

    P

    mb

    1

    MJ/kgH

    .

    J/MJMJ/kgHkW

    W

    h

    skg/kWhb

    defdef

    e

    63

    10

    1

    1

    1000

    1

    36006

  • 19.3.2015.

    15

    57572014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Efektivni podaci motora SUSEfektivni podaci motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje 58582014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Uticaj okoline na rad motora SUSUticaj okoline na rad motora SUS

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    UTICAJ USLOVA OKOLINE (ISO 3046)

    Visinski poloaj (pritisak zraka).

    Poveanjem visine, na kojoj se motor koristi, smanjuje se gustina zraka, a time i snaga motora (za oko 1% svakih 100 m nadmorske visine iznad 500 m)

    Temperatura.

    Poveanjem temperature smanjuje se gustina zraka, a s njom i snaga motora (za oko 3% svakih 10 oC poveanja temperature)

    Vlaga u zraku.

    Poveanjem relativne vlage smanjuje se sadraj kisika po masi i raste sadraj vlage koja e sniziti maksimalnu temperaturu procesa. Kod dizelskih motora se obino zanemaruje utjecaj vlage.

    59592014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Toplotni bilansToplotni bilans

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje

    Energija dovedena gorivom 100%

    Mehanika energija

    Toplinska energija

    Mehaniki rad 40%

    Pogon ventilatora 2%

    Toplina ispunih plinova 30%

    Toplina odvedena rashladnom vodom 24%

    Toplina predana zraenjem i konvekcijom

    na okoli 4%Primjer bilanse toplote za 4T dizelski

    motor za teretno vozilo

    60602014/20152014/2015

    Mainski fakultet TuzlaMainski fakultet Tuzla

    Hvala na panji !!!Hvala na panji !!!

    Eventualna pitanja ???Eventualna pitanja ???

    Hvala na panji !!!Hvala na panji !!!

    Eventualna pitanja ???Eventualna pitanja ???

    Motori i motorna vozilaMotori i motorna vozila

    3 predavanje3 predavanje