AXUL PISTONULUI (BOLTUL)

1. Rolul funtional

Axul pistonului (boltul) este un organ intalnit la motoarele fara cap de cruce, la care biela este articulata direct de piston, deci la motoarele rapide si semirapide. El transmite forta datorita presiunii gazelor de la piston la biela (miscarea plan - paralela).

2 Constructia boltului

Pentru ca biela sa poata oscila fata de axa cilindrului, boltul se monteaza cu joc fie in piston, fie in biela sau cu joc in ambele organe (boltul flotant).

Cand boltul este fix in biela, el are o miscare continua in umerii pistonului si, pentru preintampinarea uzurii boltului sau a umerilor pistonului, se prevad bucse de bronz. Cand boltul este flotant (cazul cel mai des intalnit), el este antrenat intr-o miscare alternativa de rotatie de catre forte de frecare variabile, iar dupa un anumit numar de cicluri motoare executa o rotatie completa. De aceea, uzura acestui tip de bolt este mai mica in comparatie cu a celorlalte tipuri constructive.

Forma boltului este impusa din considerente de masa, de rigiditate, de fabricatie. Forma tubulara asigura o masa redusa si o rezistenta corespunzatoare. Boltul cu sectiune constanta (fig.18.a) este o solutie tehnologica simpla. La motoarele rapide, grosimea peretilor se reduce mult. Pentru marirea rigiditatii boltului acesta se confectioneaza sub forma unui solid de egala rezistenta (fig.18.b), dar solutia creeaza dificultati tehnologice.

Fig.18

In ceea ce priveste montajul boltului, solutia fixarii sale in piston si a montarii libere in piciorul bielei elimina ungerea boltului in locasurile din piston, dar produce o concentrare mare de tensiuni la marginile umerilor si mareste masa imbinarii.

Montajul fix in biela prezinta avantajul micsorarii dezaxarii bielei si, implicit, reducerea intensitatii zgomotului in functionare. Montajul flotant al boltului, desi mareste dezaxarea bielei, reduce uzura boltului in umerii pistonului. In acest caz, insa, apare posibilitatea deplasarii axiale a boltului, producandu-se rizuri pe oglinda cilindrului. Miscarea axiala a boltului se limiteaza pe doua cai. Metoda cea mai raspandita consta in fixarea unor inele de siguranta in santurile practicate in umerii pistonului (fig.19.a). Inelele de siguranta impiedica trecerea frontala a uleiului pe suprafata boltului din locas. Acest dezavantaj poate fi inlaturat prin intermediul unor capace sferice la exterior (fig.19.b), confectionate din material usor si moale (aliaj de Al sau Mg). Fig.19

3. Solicitarile boltului

Boltul dezvolta forte de inertie care incarca organele mecanismului motor. De aici rezulta necesitatea ce masa botului sa fie cat mai redusa. Boltul lucreaza in conditii grele de solicitare mecanica, fiind solicitat de forta de presiune a gazelor si de forta de inertie dezvoltata de piston.

Intr-o sectiune transversala, apar solicitari de incovoiere care provoaca deformarea boltului dupa axa songitudinala (fig.20.a). Solicitari de incovoiere apar si in sectiunea longitudinala, solicitari care deformeaza boltul in plan transversal - deformarea de ovalizare (fig.20.b). Fig.20

Primele solicitari produc ruperea boltului in planul transversal, iar celelalte in plan longitudinal.

In prima faza a arderii, fortele de presiune inregistreaza cresteri rapide care produc solicitarea prin soc. De asemenea, caracterul variabil al sarcinii produce fenomenul de oboseala al boltului.

Experienta arata ca deformarea de ovalizare a boltului produce si ruperea piciorului bielei, iar incovoierea boltului poate produce si ruperea locasurilor boltului din piston.

4. Materialele de fabricatie

Materialele pentru bolt trebuie sa fie tenace pentru a rezista la solicitarile prin soc. Un material tenace are insa o deformare mare - ceea ce nu corespunde solicitarilor de incovoiere si oboseala. Se obtin solutii de compromis daca se asigura o duritate ridicata stratului superficial si o tenacitate ridicata miezului.

Materialele care satisfac cel mai bine aceste conditii sunt OLC si OLA (elemente de aliere: Cr, Ni, Mn, Mo), cu continut redus de carbon (0,12.0,35%). Prin tratamentul termochimic de cementare se aduce duritatea suprafetei la nivelul dorit. Acest procedeu este scump si el se inlocuieste adeseori cu calirea superficiala pe o adancime de 1,0.1,5mm.