- Tehnika i motori
- Parent Category: AMS
- Objava
LKZ uljni klipni prsten
Ponekad se tamo gdje se najmanje očekuje, tamo gdje su stvari već toliko pojednostavljene napravi napredak vrijedan divljenja. Čini se da je tako i sa novim uljnim klipnim prstenom kojeg je dizajnirao, ili inovirao, kako hoćete, proizvođač automobilskih dijelova Federal-Mogul. Rješenje toliko jednostavno da zaslužuje mjesto u svom rubrikama o tehnici.
Klipni prstenovi imaju funkciju zaptivanja prostora između klipa i cilindra, a obično ih bude tri, treći od čela klipa je uljni klipni prsten. Prvi je i/ili su zaptivni, i predstavljaju "prvu liniju odbrane" prodiranju plinova koji su proizvod sagorijevanja kod takta ekspanzije. Nikakav remont motora nije remont motora ukoliko se ne uradi i zamjena klipnih prstenova koji su praktično mjerilo potrošenosti motora. Na ovaj način ne stavljamo vijek trajanja ležajeva u drugi plan. Njih ime zaista mnogo, različito su opterećeni i svaki ima svoj vijek trajanja, pa se tako mogu i mijenjati. Klipni prstenovi su praktično izloženi istim opterećenjima, i istovremeno se mijenjaju svi, a obavljaju takvu funkciju da su praktično odgovorni kada motor posustaje nakon stotina hiljada pređenih kilometara.
Zadnji u nizu uljni klipni prsten (neko kaže i "strugač") i ima praktično dvije tarne površine, ili drugačije: dvije površine koje su u dodiru sa zidovima klipa. Te dvije tarne površine mogu biti na jednom klipnom prstenu ili mogu biti dva odvojena klipna prstenu i istom ležištu i da se tako ostvare dvije potrebne tarne površine. Njihov zadatak je da sastruže višak ulja nazad u rezervoar ulja ("karter") ili pumpama koje ga vode u rezervoar sa strane ("dry-sump" sistem).
Na gornjoj slici lijevo se vidi presjek uljnog klipnog prstena kakav se danas koristi gdje su tarne površine simetrične (žuto obojeno) i dvije su. Žutom su obojene, i drugačije šrafirane kako bi se dalo do znanja da se radi o drugačijoj strukturi materijala u odnosu na ostatak klipnog prstena. Ovaj dio mora imati ekstremno veliku otpornost na habanje (trošenje), samim tim i veliku tvrdoću. Može se raditi o nanošenju drugog sloja materijala na klipni prsten, može se raditi o istom materijalu kao klipni prsten samo drugačije strukture koja je napravljena posebnom termičkom obradom toga dijela.
Sa desne strane se vidi inovacija Federal-Mogul-a: uljni klipni prsten kojeg je nazvao LKZ i koji smanjuje trenje koje se javlja između zidova cilindara i klipnih prstenova na način koji ćemo kasnije opisati. Navodno je trenje smanjeno za 15-ak posto u odnosu na današnja klasična rješenja, a potrošnja ulja za čak 50 posto.
Ono što je karakteristično za LKZ klipne prstenove, jeste nesimetričan profil (desno na prvoj slici i redom druga slika dole). Dakle, dok današnji klipni prstenovi prilikom kretanja gore-dole, stvaraju sličanu vrijednost otpora trenjem, LKZ klipni prstenovi imaju smanjen otpor prilikom kretanja klipa prema gore (takt sabijanja i ispuhivanja produkata sagorijevanja). Kod kretanja prema dole, kada se radi o taktu usisavanja i ekspanzije četverotaktnog SUS motora, zaptivanje sa LKZ klipnim prstenovima je potpuno i samim tim otpor kretanja je veći nego kod kretanja klipa prema gore, ali ne veći od otpora kod klasičnih uljnih klipnih prstenova. Na ovaj način se osigurava dobro zaptivanje kada se dešava ekspanzija (sagorijevanje goriva) u cilindru, a i ulje sa zidova cilindara se u većoj mjeri "sastruže" u korito ili ka pumpi koja ga šalje u rezervoar ulja akos e radi o "dry-sump" podmazivanju.
Zašto se ovo dešava? Ako se zagleda u profil tarnih površina, primijetit će se da su sa donje strane ivice identične kao kod klasičnog rješenja, dakle relativno su oštre i tako skupljaju ulje sa zidova cilindra ka dole. A ako se pogleda gornji dio profila, primijetit će se jedno zaobljenje ili radijus, kako hoćete, i njegova funkcija je da ulje na koje nailazi krećući se ka gore ne struže, i ne tjera ga naviše, nego samo, uslovno, nasjedne na njega i klizi po njemu. Ovo je praktično podmazivanje klipnog prstena, pa se pri ovakvom kretanju klipa "gore" ulje sa zidova cilindra ne struže u mjeru u kojoj se struže klasičnim uljnim klipnim prstenovima (zadnje dvije slike ovog članka) jer LKZ uljni klipni prsten klizi po sloju ulja i tako se smanjuje trenje kod kretanja ka gore.
S obzirom na ove osobine rješenje je prvenstveno namijenjeno za SUS motore sa velikom kompresijom, dakle one pokretane dizel gorivom gdje i ulje za podmazivanje uzima učešće u taktu sagorijevanja. Tarni dijelovi se mogu praviti od posebnih materijala kako bi se dodatno smanjilo trenje i povećala dugovječnost uljnih klipnih prstenova, do te mjere, da bi mogli možda izdržati i cijeli vijek trajanja motora bez mijenjanja. Za tarne dijelove proizvođač navodi da može koristiti materijale poput ugljenika čija struktura odgovara strukturi vještačkih dijamanata (ogromna tvrdoća i postojanost na habanje), a tu su i manje egzotična rješenja poput posebnih hrom-keramičkih materijala.
No kakva je koristi načiniti uljne klipne prstenove tako izdržljivim (i skupim) ako se kompresioni klipni prstenovi opet moraju mijenjati nakon nekoliko stotina hiljada kilometara. Ipak sa inžinjerske tačke gledišta, ovo jednostavno rješenje zaista predstavlja umjetnost!
Nedžad Grebović, dipl.ing.maš
Tekst niti dio teksta ne smije se kopirati bez dopuštenja magazina.
Isključiva prava na članak ima AutoMotoSvijet
