Erdészeti gépek Dr. Horváth, Béla

Átírás

1 Erdészeti gépek Dr. Horváth, Béla

2 Erdészeti gépek: Dr. Horváth, Béla Publication date 2003

3 Tartalom Erdészeti gépek Előszó Bevezetés Erdőgazdasági munkák gépesítésének jelentősége Erdészeti gépek rendszerezése Erdészeti erőgépek Belsőégésű motorok Motorok rendszerezése, jellemzői Dízelmotorok szerkezeti felépítése Dízelmotorok működése Dízelmotorok üzemeltetése Erőgépek rendszerezése, szerkezeti felépítése Erőgépek csoportosítása, jellemzői Alvázak Energiaátviteli rendszerek Vonó- és függesztőszerkezetek Járószerkezetek Kormányszerkezetek Speciális tartozékok Erdészeti erőgépek üzemeltetése Erdészeti erőgépek üzemeltetési viszonyai Erőgépek stabilitása Erőgépek teljesítménymegoszlása Teljesítményveszteségek Erőgép vontatási feltételei Erőgép-járószerkezet és talaj kapcsolata Járószerkezet és talaj kapcsolatát befolyásoló tényezők Talajok mechanikai viselkedése Jármű mozgása a talajon Fatermesztési gépek Talaj-előkészítés gépei Talaj-előkészítés gépeinek rendszerezése Ekék Talajlazítók Talajmarók Tárcsák Kultivátorok Boronák Hengerek Simítók Kombinátorok Egyéb talaj-előkészítő gépek Növényvédelem gépei Növényvédelmi gépek rendszerezése Permetezőgépek Vegyszerkenő gépek Porozógépek Mikrogranulátum-szóró gépek Csávázógépek Egyéb célra szolgáló gépek iii

4 Erdészeti gépek Növényvédelmi gépek jellemző típusai Növényvédelmi gépek üzemeltetése Növényvédelem gépesítésének fejlődési irányai Szaporítóanyag-termesztés speciális gépei Szaporítóanyag-termesztés speciális gépeinek rendszerezése Alapanyag-előállítás gépei Szabadföldi csemetetermesztés gépei Szabadföldi csemetetermesztés gépsorai Intenzív csemetetermesztés gépei Erdősítés speciális gépei Terület-előkészítés gépei Részleges talaj-előkészítés gépei Szaporítóanyagot talajba juttató gépek Fahasználati gépek Fakitermelés gépei Fakitermelés gépeinek funkcionális elemei Döntés gépei Gallyazás gépei Darabolás gépei Többműveletes fakitermelő gépek Faanyagrakodás gépei Rakodógépek rendszerezése Rakodógépek szerkezeti felépítése, működése Rakodógépek üzemeltetése Faanyagmozgatás gépei Technológiai anyagmozgatás értelmezése Közelítés gépei Kiszállítás gépei Szállítás gépei Felkészítés gépei Felkészítés gépeinek rendszerezése Kérgezőgépek Hasítógépek Aprítógépek Felkészítőtelepi berendezések Erdészeti útépítési, útkarbantartási gépek Földmunkagépek Földmunkagépek feladata, rendszerezése Földkitermelő-rakodógépek Földkitermelő-szállítógépek Talajlazító gépek Talajtömörítő gépek Alapanyag-termelés gépei Kőbányászat gépei Kavicsbányászat gépei Anyag-előkészítő gépek Kőtörők Osztályozó berendezések Adalékanyag mosó és szárító berendezések Keverők Pályaszerkezet-készítő gépek Betonburkolat-építő gépek Aszfaltburkolat-építő gépek Talajstabilizáló gépek Név- és tárgymutató Irodalomjegyzék iv

5 1. fejezet - 1. Erdészeti gépek Szerkesztette: Dr. Horváth Béla Írta: Czupy Imre Dr. Horváth Béla Major Tamás Dr. Marosvölgyi Béla Dr. Sitkei György Lektorálta: Dr. Kovács Jenő Dr. Rónay Jenő Szerkesztette: Dr. Horváth Béla Felelős szerkesztő: Szújó Béla Irodalmi szerkesztő: Tabéry Gábor ISBN Dr. Horváth Béla, 2003 Kiadja a Szaktudás Kiadó Ház Zrt Budapest, Erzsébet királyné útja 36/B Telefon: Felelős vezető a kiadó elnöke 1

6 2. fejezet - 1. Előszó Magyarországon az erdészeti gépesítésről szóló első összefoglaló mű Dr. Szepesi László tollából jelent meg a Mezőgazdasági Kiadónál, 1966-ban, Erdőgazdasági gépek jellemzői és használata címmel. A gépesítési terület egy részét fogja át A fahasználat gépei című könyv, melyet Dr. Káldy József írt, és amelyet 1986-ban jelentetett meg az Akadémiai Kiadó. Jelentek meg továbbá az elmúlt évtizedekben olyan erdészeti szakkönyvek, amelyekben gépesítéssel foglalkozó fejezetek is helyet kaptak. A témakörnek léteznek továbbá egyetemi jegyzetei, egy-egy részterületet átfogva. Az eddig megjelent könyvek, könyvrészletek gyakorlatilag mindegyike típuscentrikusan tárgyalja az erdészeti gépeket, azaz egy-egy konkrét típus bemutatásán keresztül igyekszik az adott munkaművelet gépesítését megismertetni. Ez a megközelítési mód természetesen a régebbi könyvek megjelenésének időszakában elfogadható volt, mivel az egyes műveletekhez hozzárendelhető típusok száma annyira kevés volt, hogy gyakorlatilag valamennyiről szólt a könyv. Az elmúlt időszakban az erdészeti gépesítés jelentős fejlődésen ment keresztül, ezért egy összefogott, korszerű tananyagot tartalmazó könyv megjelentetése időszerű volt. A tankönyv szakít a típuscentrikussággal a géptípusok nagy száma miatt ma már ez nem is lenne követhető, helyette a szerkezeti felépítéseken, működési elveken alapuló tárgyalást követi. Ennek megfelelően egy korszerű, hosszú ideig aktuális tan- és szakanyag áll majd a felsőoktatás hallgatói és az érdeklődő szakemberek rendelkezésére. Tankönyvünkkel a szakmai ismeretanyag összefogásán és a tanulóifjúság részére való átadásán túl a gyakorlat számára is felhasználható ismeretanyagot kívántunk összeállítani. Az erdészeti gépesítés folyamatosan fejlődik, ezért tankönyvünket nem tekintjük teljes, lezárt munkának, a tananyag frissítése és korszerűsítése mindennapi oktatási feladataink közé tartozik. A teljességre való törekvés a tankönyv korlátozott terjedelme miatt sem lehetett reális célkitűzésünk. A Nyugat-magyarországi Egyetem Erdőmérnöki Karának minden szakán folyamatos a gépesítési ismeretek oktatása, mert a szakok tevékenységi területeinek egyike sem képzelhető el technikai háttér nélkül. A tankönyv elsősorban az erdő- és vadgazdálkodás területéhez kötődő fontosabb gépek és berendezések szerkezeti felépítésének, működési elvének megismeréséhez, ill. az ehhez szükséges műszaki alapismeretek elsajátításához nyújt segítséget. Összefoglalja azokat a legfontosabb ismereteket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az erdő- és a vadgazdamérnök-hallgatók, ill. az agrárszakok azon hallgatói, akik ilyen szakirányt választanak akik számára e könyv tankönyv, továbbá a szakterületek szakemberei a gépeket, műszaki berendezéseket megismerjék, azokat alkalmazni, üzemeltetni tudják. Elvárás ugyanis, hogy az erdő- és vadgazdálkodással foglalkozók értsenek a technikához, legyen számukra befogadható egy-egy konkrét gép vagy berendezés működtetésének, ill. a gépesített termeléstechnológiai műveletek megvalósíthatóságának gépkönyvekben, használati utasításokban, szakfolyóiratokban, technológiai leírásokban hozzáférhető ismeretanyaga. A tankönyvet szerzői kollektíva készítette nevezetesen Czupy Imre egyetemi adjunktus; Prof. Dr. Horváth Béla C.Sc. egyetemi tanár, intézetigazgató, a mezőgazdasági tudomány kandidátusa; Major Tamás egyetemi adjunktus; Prof. Dr. Marosvölgyi Béla D.Sc. tanszékvezető egyetemi tanár, a mezőgazdasági tudomány doktora; Prof. Dr. h.c. Dr. Sitkei György professzor emeritus, az MTA levelező tagja olyan szakemberek, akik az erdészeti gépesítési szakterület elismert kutatói, oktatói. A szerzőgárda tehát egyfajta garancia a tartalmas tankönyvhöz. A könyv megjelenését az agráregyetemek Intézményközi Tankönyvkiadási Szakértő Bizottsága és az Oktatási Minisztériumtól elnyert pályázati támogatás segítette, köszönet érte. Köszönet illeti a könyv gondos és alapos lektorait akik Prof. Dr. h.c. Dr. Kovács Jenő D. Sc. címzetes egyetemi tanár, a mezőgazdasági tudomány doktora és Prof. Dr. Rónay Jenő D. Sc. a zvoleni Műszaki Egyetem (Szlovákia) nyugalmazott egyetemi tanára, a Szlovák Mezőgazdasági Tudományos Akadémia tagja, továbbá szerzőtársaimat és minden munkatársamat, aki a könyv anyagának összeállításakor segített, köztük kiemelten Csalló Rudolf szakoktatót, aki az ábrák végleges formájának kialakításához nyújtott segítséget. Köszönet illeti továbbá a Szaktudás Kiadó Ház Rt. kollektíváját a könyv gyors és kiváló minőségben történt megjelentetéséért. Sopron, január Dr. Horváth Béla 2

7 szerkesztő 3

8 3. fejezet Bevezetés Erdőgazdasági munkák gépesítésének jelentősége Magyarországon az érdemi erdészeti gépesítés kezdete az 1950-es évek elejére tehető. Addig gyakorlatilag csak az emberi- és igaerőre alapozott termelés folyt, melyet egyszerű eszközök (pl. ékásó, fejsze, kézifűrész, lófogathoz kapcsolódó szerkezetek) segítettek. Első meghatározó, már gépnek nevezhető eszközünk a láncfűrész vagy motorfűrész (mindkét elnevezés használatos), amely a maga idejében forradalmasította a fakitermelést. E gép legelőször megjelent változatai (Magyarországon 1953-ban) még eléggé nehézkesen használható, kétszemélyes (két ember által kezelhető) gépek voltak (Szepesi, 1958). Tömegük azonban rohamosan csökkent, és viszonylag rövid idő alatt kialakultak a könnyebb, egy ember által kezelhető változataik, melyek korszerűsített formában máig is széles körben használatosak. A láncfűrészek benzinmotoros, alapkivitelükben mechanikus erőátvitelű gépek. Az erőgépek (traktorok) megjelenése és fejlődése jelentősen hatott az erdészeti gépesítés egészének fejlődésére. E fejlődés folyamatos, egymásra épülő szakaszolása csak a történeti áttekintés kedvéért indokolt. Eszerint elkülöníthető és időben egymás után következő: a mezőgazdasági traktorok megjelenése az 1950-es években az erdészeti gyakorlatban; a hidraulikus működtetésű függesztőberendezéssel rendelkező univerzális traktorok megjelenése az 1950-es évek végén; a speciális erdészeti traktorok megjelenése az 1970-es évek elején; valamint a többcélú erdészeti gépek megjelenése az 1970-es évek közepén. A hidraulikusan működtetett függesztőberendezésű univerzális traktorok azért jelentenek egy meghatározó szakaszt, mert segítségükkel számos olyan munkagép egyszerű üzemeltetésére nyílt lehetőség, amelyek addig nem, vagy csak bonyolult mechanizmusok (pl. csörlős szerkezetek) segítségével voltak működtethetők. A hidraulikus függesztőberendezések megjelenésükkel tehát jelentős lökést adtak a munkagép-fejlesztéseknek is. A speciális erdészeti traktorok szervo- vagy tisztán hidraulikus kormányzásúak, olyanok, amelyek biztosítják a hozzájuk kapcsolt munkagépek (pl. csörlők, markolós vonszolók, szorítózsámolyos vonszolók, kihordók) hidraulikus működtetését. Megjelenésük a motorfűrészek után a második nagy minőségi változást jelentette az erdőgazdasági gépesítésben. A speciális erdészeti traktorok szerkezeti felépítésükben az erdészeti igényeknek megfelelőek, általában törzskormányzásúak. Jellemző rájuk a hidrosztatikus rendszer megléte, amely lehetővé teszi a szervo, vagy a tisztán hidraulikus kormányzást, a traktor szerves részét képező munkagép (pl. csörlő) hidraulikus működtetését, továbbá kihelyezett hidraulikus munkagép működtetéseket. A többcélú erdészeti gépek első változatait mezőgazdasági analógiára fakitermelő kombájnokként említik a vonatkozó irodalmak. Oka ennek az, hogy ezek az első gépek a döntést és a közelítést, tehát a mezőgazdasági betakarításhoz leginkább hasonlítható műveletek együttesét végezték. Napjainkig több irányban fejlődtek, így ma inkább a többműveletes (vagy többcélú), erdészeti gépek elnevezés szokásos, melyeknek számos változata létezik, közülük jellemzőbbek: a döntő-rakásoló gépek; a döntő-előközelítő-rakásoló gépek; a döntő-közelítő gépek; a döntő-gallyazó-daraboló gépek; a gallyazó-daraboló-osztályozó gépek; a gallyazó-daraboló-osztályozó-előkészítő gépek; 4

9 a gallyazó-kérgező-daraboló gépek. A többműveletes erdészeti gépek gyakorlatilag kivétel nélkül sajátmotoros gépek, amelyeknek már a legelső változatai is legalább részben hidraulikus működtetésűek voltak, mai kiviteleik pedig teljes egészében hidraulikus hajtásúak, hidraulikus működtetésűek a munkavégző részeik és a járószerkezet-hajtásuk is. Napjaink erdészeti gépesítésében természetesen a különböző kezdetekhez kötött gépesítési változatok a jelen fejlettségi szintjének megfelelően mind jelen vannak, hozzájárulva a korszerű színvonalú erdészeti gépesítéshez. Magyarország erdősültsége jelenleg (2003-ban) kerekítve 19 %-os, azaz összes erdőterülete kb. 1,8 millió ha. Erdeinkből évente kb. 7 millió m 3 fát termelünk ki, amiből kb. 20 ezer ha erdőfelújítási kötelezettség keletkezik. Az ország erdőterületét az elkövetkező évtizedekben (várhatóan a következő 30 évben) mintegy 450 ezer ha-ral tervezzük növelni. A tervezett erdőterület-növelés évente átlagosan 15 ezer ha fölötti erdőtelepítést jelent, melyhez a szükséges csemetemennyiséget is biztosítani kell. Az erdők kezelése, a fakitermelés, az erdőfelújítás és a tervezett volumenű erdőtelepítés megfelelő gépesítési háttér nélkül nem valósítható meg. A gazdasági és társadalmi fejlődés ütemével és színvonalával együtt változnak továbbá az erdőkkel szemben támasztott igények, melyek kielégítése érdekében napjainkban egyre inkább a természetközeli, fenntartható (tartamos) erdőgazdálkodás kritériumai érvényesülnek, melyek hosszú távú célként is definiálódnak. Az 1980-as évek végéig nagyjából egységes ökonómiai szemléletű erdőgazdálkodás helyett kialakulóban van egy széles palettán dolgozó, ökológiai célokat is megvalósító erdőgazdálkodás. A természetközeliség alapvetően az erdők életébe történő minimális mértékű beavatkozást jelenti, mely elvárás teljesítése egyértelműen kihat a gépesítésre is. Hatása azonban nem jelenti, nem jelentheti azt, hogy az eddig elért technikai szintet visszafejleszteni lenne szükséges, mint azt egyes kutatók előrejelzései megfogalmazzák, utalva a kézi munka, ill. az igaerő jelenleginél lényegesen nagyobb, várható részarányára. Ilyen irányú technikai fejlesztéssel nem teljesíthetők az erdőgazdálkodás minőségi- és mennyiségi elvárásai. A minőség az ökológiai, a technikai és az ökonómiai tényezők harmóniáját jelenti (Solymos, 1997), a mennyiség pedig a fent vázolt feladatok együttesét. Összességében tehát leszögezhető, hogy a természetközeli erdőgazdálkodás és a modern technika nem egymást kizáró kategóriák. Az erdőgazdálkodás területén megvalósított szaporítóanyag-termesztési, erdősítési, erdőnevelési és fahasználati technológiák különböző szinten gépesítettek. Az, hogy a jelenlegi gépesítés mennyire elégíti ki az új célok támasztotta követelményeket, ill. hogy a technikai fejlesztés milyen irányú legyen, alapvetően két szempont a gépek konstrukciója, ill. üzemeltetése alapján értékelhető. A gépkonstrukciók olyan irányú fejlesztése, mely a természetközeli erdőgazdálkodás megvalósítását segíti, műszakilag minden nehézség nélkül megoldható, annál is inkább, mivel a jelenleg létező és alkalmazott szerkezeteink jelentős része ilyen szempontból megfelelőnek nevezhető. Számottevő fejlesztés szükséges azonban a gépüzemeltetés területén az üzemeltetés tervezésében és ellenőrzésében, ill. a technikai eszközök differenciált alkalmazását (termőhelyekhez, állományhoz, évszakhoz, időjáráshoz stb. igazítás) illetően (Bondor, 1997). Az eddig elért eredményekhez az is kellett, hogy a gépesítés egyre szélesebb körűvé vált, a tudomány és a technika vívmányai egyre jobban érvényesülni tudtak a mindennapok gyakorlatában. Ez a folyamat még ma is tart, előrevitelének egyik alapfeltétele a megfelelő szintű oktatás, amelynek során a különböző szintű képzésekből olyan szakemberek kerülnek ki, akik megismerik a korszerű gépeket és alkalmazzák azokat az erdészeti technológiákban. E tankönyv célja, hogy megismertesse a korszerű erdészeti gépek szerkezeti felépítését, működését, beállítását és technológiába illesztését. A tankönyvben közölt képletek feltételezik az SI mértékegység-rendszer ismeretét, annak alkalmazásával adnak helyes eredményt Erdészeti gépek rendszerezése Az erdészeti gépek köre erőgépekre és munkagépekre osztható. Az erdészeti erőgépek közé a különböző traktorok elsősorban az univerzális traktorok és a speciális erdészeti traktorok valamint a különböző sajátmotoros gépek tartoznak. Az erdészeti erőgépek napjainkban szinte kivétel nélkül dízelmotoros gépek. Az erdészeti munkagépek célszerű csoportosítása alkalmazási területükhöz kötötten történhet, az 1. ábrának megfelelően. A fatermesztés három nagy területe: 5

10 a szaporítóanyag-termesztés; az erdősítés és az erdőnevelés. Közülük az erdőneveléshez kötődően azért nem szerepel a gépeknek külön megnevezett csoportja, mert az e technológiákon belüli műveleteket részben a terület-előkészítés egyes gépeivel (melyek az erdősítés speciális gépei közé tartoznak), részben egyes fahasználati gépekkel lehet elvégezni. A fatermesztés gépein belül: a talaj-előkészítés gépei és a növényvédelem gépei azért alkotnak kiemelt csoportot, mert mind a szaporítóanyag-termesztési, mind az erdősítési technológiákban alkalmazhatók, továbbá az ezen csoportokon belüli gépek többsége megegyezik vagy nagy hasonlóságot mutat azon mezőgazdasági gépekkel, amelyeket a mezőgazdasági technológiákban hasonló feladatok megoldására alkalmaznak. 1. ábra Erdészeti munkagépek rendszerezése A fatermesztési gépek fő csoportjain belül az alábbi konkrét gépek a jellemzőek: Talaj-előkészítés gépei: Teljes talaj-előkészítés gépei: ekék, talajlazítók, talajmarók, tárcsák, kultivátorok, boronák, hengerek, simítók, kombinátorok, egyéb talaj-előkészítő gépek. Növényvédelem gépei: Permetezőgépek: hidraulikus cseppképzésű permetezőgépek, pneumatikus cseppképzésű permetezőgépek, mechanikus cseppképzésű permetezőgépek, termikus cseppképzésű permetezőgépek. 6

11 Vegyszerkenő gépek. Porozógépek. Mikrogranulátum-szóró gépek. Csávázógépek. Egyéb célra szolgáló gépek. Szaporítóanyag-termesztés speciális gépei: Alapanyag-előállítás gépei: maggyűjtés gépei (húzó- és gallyazószerkezetek, mászóberendezések, állványzatok, szedőkosaras emelőszerkezetek, rázógépek, gyűjtőgépek, légi gépek), magkezelés gépei (buroktól szétválasztó gépek, tisztító-osztályozó gépek, maghéjkarcolók, magpergetők), dugványtermelés gépei (vesszőbetakarítás gépei, vessződarabolás gépei). Szabadföldi csemetetermesztés gépei: tápanyag-utánpótlás gépei(szervestrágya-szórók, műtrágyaszórók),vetőgépek, iskolázógépek, dugványozógépek, öntözés gépei, alávágógépek, kiemelőgépek, kezelés gépei, vermelőgépek. Intenzív csemetetermesztés gépei: hidegágyas csemetetermesztés gépei, burkolt gyökérzetű csemetetermesztés gépei, termesztőberendezések. Erdősítés speciális gépei: Terület-előkészítés gépei: bozót- és lágyszárúirtók (láncfűrészek, tisztítófűrészek, ágzúzó hengerek, szárzúzók, fűnyírók, kaszálógépek), vágástakarítók(letolók, aprítók), tuskózók (tuskókiemelők, tuskóforgácsolók), tuskóközelítők (letolók, szállítók), tereprendezők (egyengetők, simítók), gyökérkiszedők (gyökérfésűk). Részleges talaj-előkészítés gépei: pásztás talaj-előkészítők (pásztakészítő mélylazítók, pásztakészítő ekék, pásztakészítő tárcsák, tárcsás-láncos pásztakészítők, pásztakészítő talajmarók, speciális pásztakészítők), foltos talaj-előkészítők, tányéros (fészkes) talaj-előkészítők, bakhátas (árkos) talaj-előkészítők. Szaporítóanyagot talajba juttató gépek: vetőgépek, csemeteültetők (csoroszlyás csemeteültetők, lengőkaros csemeteültetők, lyukütők, csemeteültető gödörfúrók), talaj- előkészítő csemeteültető gépek, suháng ültetők (csúszócsoroszlyás suhángültetők, suhángültető gödörfúrók) A fahasználati gépek fő csoportjain belül a következő konkrét gépek a jellemzőek: Fakitermelés gépei: Döntés gépei: tuskóírtásos döntés gépei, csoportos döntés gépei, motorfűrészek, tisztítófűrészek, döntőgépek. Gallyazás gépei: álló fán gallyazók, döntött fán gallyazók. Darabolás gépei: egyenkénti darabolás gépei, csoportos darabolás gépei. Többműveletes fakitermelő gépek: döntő-rakásoló gépek, döntő-előközelítő-rakásoló gépek, döntő-kőzelítő gépek, döntő-gallyazó-daraboló gépek, gallyazó-daraboló-osztályozó gépek, gallyazó-daraboló-osztályozóelőközelítő gépek, gallyazó-kérgező-daraboló gépek. Faanyagrakodás gépei: Önálló rakodógépek: helyhez kötött rakodógépek, pályához kötött rakodógépek, mobil rakodógépek. Önrakodó gépek: rakodócsörlők, mechanikus önrakodók, hidraulikus önrakodók. Egyéb rakodógépek: rakodó transzportőrök, légi rakodógépek, más speciális rakodógépek. Faanyagmozgatás gépei: 7

12 Közelítés gépei: csúszdák, sínpályás közelítők, acélköteles közelítő berendezések, traktoorbázisú közelítőgépek. Kiszállítás gépei: kihordók. Szállítás gépei: vízi szállítás gépei, vasúti szállítás gépei, közúti szállítás gépei. Felkészítés gépei: Kérgezőgépek: dinamikus hatással kérgezők, statikus hatással kérgezők. Hasítógépek: mechanikus hasítógépek, hidraulikus hasítógépek. Aprítógépek: tárcsás aprítógépek, dobos aprítógépek, csigás aprítógépek. Az erdészeti útépítési, útkarbantartási gépek fő csoportjain belül a következő konkrét gépek a jellemzőek: Földmunkagépek. Földkitermelő-rakodógépek, földkitermelő-szállítógépek, talajlazító gépek, talajtömörítő gépek. Alapanyag-termelés gépei. Kőbányászat gépei, kavicsbányászat gépei. Anyagelőkészítő gépek. Kőtörők, osztályozó berendezések, adalékanyag mosó- és szárító berendezések, keverők. Pályaszerkezet készítő gépek. Betonburkolat épító gépek, aszfaltburkolat építő gépek, talajstabilizáló gépek. 8

13 4. fejezet Erdészeti erőgépek Belsőégésű motorok Motorok rendszerezése, jellemzői Az erőgépek mozgatásához, a vonóerő kifejtéséhez, ill. a munkagépek hajtásához szükséges energiát a belsőégésű motorok szolgáltatják. A belsőégésű motorok olyan volumetrikus működésű hőerőgépek, amelyekben a hőközlés a tüzelőanyag elégetésével történik. A motorba juttatott éghető keverék vagy levegő először komprimálódik (utóbbiba az összesűrítés végén bejut az éghető anyag), majd az égés alatt, ill. annak megtörténte után a hőközlés folyamán a megnövekedett nyomású égéstermék expandál, eközben a motor a belső szerkezeti elemeit a külső terhelőerők ellenében mozgatja, és munkát végez. A munkavégzés után az elhasznált égéstermék a motorból távozik, és a munkaciklus elölről ismétlődik (Vas szerk., 1997). A belsőégésű motorok a tüzelőanyag adagolása és elégetése szempontjából: Otto-motorok (más néven külső keverékképzésű, szikragyújtású motorok vagy robbanómotorok) és dízelmotorok (más néven belső keverékképzésű, kompressziógyújtású motorok vagy lassú égésű motorok); A teljes munkaciklus megvalósulási szakasza szempontjából: négyütemű motorok és kétütemű motorok; Az energiaátalakító mechanizmus kialakítása szerint: alternáló dugattyús motorok; bolygódugattyús motorok és gázturbinák; A hűtés módja szerint: folyadékhűtésű motorok és léghűtésű motorok lehetnek. Az alternáló dugattyús motorok amelyek ma a legelterjedtebbek még tovább osztályozhatók a hengerek (dugattyúk) száma szerint, az elrendezés-, a vezérlés- stb. módja szerint is. A belsőégésű motorok tüzelőanyaga lehet: benzin (Otto-motorok); gázolaj (dízelmotorok); gáznemű (Otto-motorok) vagy alternatív hajtóanyag (Otto- és dízelmotorok). A továbbiakban e fejezetben csak a négyütemű dízelmotorokkal foglalkozunk, tekintettel arra, hogy ezek az erdészeti erőgépek leggyakoribb energiaforrásai. 9

14 Dízelmotorok szerkezeti felépítése A dugattyús dízelmotorok fő szerkezeti egységei: a motortömb; a forgattyús hajtómű; a vezérmű; a tüzelőanyag-ellátó rendszer; a kenőrendszer; a hűtőrendszer és az elektromos rendszer Motortömb A motortömb a motorok vázát alkotja, a további alkatrészek ehhez csatlakoznak. A motortömb a hengerfejből (1), a hengerfejtömítésből (2), a hengertömbből (3) és a forgattyúházból (4) áll (2. ábra). 2. ábra Motortömb: 1. hengerfej; 2. hengerfejtömítés; 3. hengertömb; 4. forgattyúház 10

15 A hengerfej zárja le felülről az égésteret. Öntöttvasból, vagy alumíniumötvözetből készül. Alakja attól függ, hogy milyen a szelepek elhelyezése, az égéstér alakja és a motor hűtésének jellege. A léghűtéses motorok hengerfeje bordázott, mert a megnövelt felületen nagyobb a hőleadás. A folyadékhűtéses motoroknál a hengerfej kettősfalú öntvényből készül, a két fal között áramlik a hűtőfolyadék. Többhengeres motorok hengerfeje általában egy darabból, öntéssel készül. A hengerfejet nagyszilárdságú acél tőcsavarok rögzítik a hengertömbhöz. A hengerfej és a hengertömb közé kerül a hengerfejtömítés, melynek feladata a nagynyomású gázok kifúvásának megakadályozása. A magas hőmérséklet miatt a hengerfejtömítés azbesztes vörösrézből vagy alumíniumból készül. A hengertömb a hengereket hordozza. Öntési eljárással készül, legtöbbször a forgattyúházzal együtt, azzal egy darabból, a nagy hőterhelés miatt öntöttvasból vagy alumínium ötvözetből. A hengerek a hengertömbben nedves perselyes, száraz perselyes vagy persely nélküli formában kerülnek kialakításra. A nedves persely vastag falú, mivel közvetlenül hat rá a hengerben lévő gázok nyomása. A hengertömbbel csak kis felületen érintkezik, nagyobbrészt a hűtőfolyadék veszi körül. A folyadéktér lezárását a felső részen karima, az alsó részen pedig műanyagból készült hőálló gyűrűk végzik. Egyszerű, olcsó megoldás, könnyen cserélhető és jó a hűtése. Hátránya, hogy a hengertömb merevségét csökkenti, valamint ha a tömítés nem megfelelő, akkor a hűtőfolyadék a forgattyúházba kerülhet. A száraz persely vékonyfalú és közvetlenül illeszkedik a hengertömb furatába. Kopás esetén egyszerűen cserélhető. A persely anyaga általában különbözik a hengertömb anyagától. A persely nélküli hengerkialakítás esetén a motor hengerének végleges alakját és méretét a hengertömb öntvényében fúrással alakítjuk ki. A hengertömbnek nagy szilárdságúnak és hőállónak kell lennie, ezért ötvözött szürkeöntvényből vagy lemezgrafitos öntöttvasból készítjük. Ha a henger fala megkopik, felújítása bonyolult és költséges. Többszöri felújítás után a fala elvékonyodik, ilyenkor a teljes hengertömböt ki kell cserélni. A forgattyúház a főtengely csapágyazására szolgál. Felső része tartalmazza a főtengelycsapágyak csapágyházának felső részét. A csapágyfedeleket alulról csavarok rögzítik. A forgattyúház alsó részéhez csatlakozik tömítésen keresztül az olajteknő Forgattyús hajtómű A forgattyús hajtómű (3. ábra) feladata az egyenes vonalú alternáló dugattyúmozgás forgómozgássá alakítása. Részei: a dugattyú (1), a hajtórúd (2), a főtengely (forgattyús tengely) (3) és a lendítőkerék (4) a tartozékaival. Az égés során keletkező gáznyomást a dugattyú veszi fel, és a dugattyúcsapszegen keresztül a hajtórúdra viszi át. A dugattyú a motor működése közben magas hőmérsékletre melegszik fel. Mivel a dugattyú anyagának hőtágulása nagyobb, mint a henger anyagáé, ezért a hengerfal és a dugattyú között a motor hideg állapotában megfelelő hézagnak kell lennie. A hézagot úgy méretezzük, hogy a dugattyú még a legnagyobb üzemi felmelegedéskor se szorulhasson meg a hengerben, viszont ne legyen olyan nagy, hogy a motor hideg állapotában jobbra-balra billenve kopogást és kopást okozzon. Anyaga általában alumínium-szilícium ötvözet. A motor működése közben a dugattyút nyomó igénybevétel, nagy hőterhelés és koptató hatás éri. A dugattyú üreges alkatrész, homlokrésze a dugattyútető, oldalrésze a dugattyúpalást. A dugattyútető belül bordákkal kapcsolódik a dugattyúpalásthoz, mely a dugattyú megvezetésére szolgál a hengerben, és a hajtórúd ferde helyzetében átviszi az oldalirányú erőket a hengerfalra. A dugattyúpalást dugattyútető felé eső harmadán kialakított hornyokba szereljük a dugattyúgyűrűket. Az égéskor felszabaduló hőt a dugattyúgyűrűk vezetik a henger falára. Ezek a gyűrűk biztosítják az égéstér és a forgattyúház közötti tömítést is, valamint lehúzzák a henger faláról a felesleges olajat és visszavezetik az olajteknőbe. Feladatuk szerint megkülönböztetünk kompresszió-, olajlehúzó- és olajáteresztő gyűrűket. A kompresszió- vagy tömítőgyűrűk négyszög keresztmetszetűek, a dugattyúra szerelve és a hengerbe helyezve rugalmasan nekifeszülnek a henger falának. Az olajlehúzó gyűrűk szélesebbek, mint a kompressziógyűrűk, de csak kis felületen fekszenek fel a henger falára, hogy keskeny peremükkel a felesleges olajat nagyobb nyomásuk révén lehúzzák. Az olajáteresztő gyűrűk hornyában nyílásokat képezünk ki, ezeken keresztül és a dugattyútest furatain át az olaj visszajut az olajteknőbe. A dugattyú keresztirányú furatába illeszkedik a dugattyúcsap, mely összeköti a dugattyút a hajtórúddal, csuklós kapcsolatot létesítve közöttük. A dugattyúcsap cső keresztmetszetű, a dugattyú csapszemeiben illeszkedik, axiális elmozdulását rögzítő gyűrű (Seeger-gyűrű) akadályozza meg. Anyaga nagy szilárdságú, betétedzett vagy ötvözött acél, kopásállóságát cementálással vagy nitridálással fokozzuk. Felülete simára köszörült vagy tükrösített. 11

16 3. ábra Forgattyús hajtómű: 1. dugattyú (1A. dugattyúgyűrűk, 1B. dugattyútest, 1C. dugattyúcsap); 2. hajtórúd (2A. hajtórúdszár, 2B. hajtórúdcsapágy, 2C. hajtórúdfej, 2D. hajtórúdfej-csavar); 3. főtengely (3A. főtengelytest, 3B. főtengelycsapágy, 3C. főtengely-csapágyfedél, 3D. főtengely-csapágyfedél csavar, 3E. hátsó főtengely-tömítés, 3F. fogaskerék, 3G. első főtengely-tömítés, 3H. ékszíjtárcsa, 3I. alátét, 3J. rögzítőcsavar, 3K. fészkes retesz); 4. lendítőkerék (4A. lendítőkerék, 4B. fogaskoszorú, 4C. rögzítőcsavar) A hajtórúd a dugattyút köti össze a főtengellyel, feladata a dugattyúerő átvitele a főtengelyre és ott forgatónyomaték létrehozása. Igénybevétele állandóan változó irányú és nagyságú húzás, nyomás és kihajlás. Anyaga nemesíthető ötvözött acél. Süllyesztékes kovácsolással készül. A hajtórúd felső végét a dugattyú egyenesen vezeti, alsó vége a főtengelyen csapágyazott, azzal együtt forgómozgást végez. Részei a hajtórúdszem, a hajtórúdszár és a hajtórúdfej. A hajtórúdszem bronzperselyes és a dugattyúcsaphoz csatlakozik. A hajtórúdszár nagy merevségű, I alakra sajtolt, a hajtórúdszemet és a hajtórúdfejet köti össze. A hajtórúdfej a főtengelyen ágyazott, osztott vagy osztatlan kivitelű. A főtengely öntéssel vagy süllyesztékes kovácsolással készül. Feladata: a dugattyú egyenes vonalú mozgásának a forgómozgássá alakítása; a hajtórúdtól átvett forgatóerő forgatónyomatékká alakítása; a forgatónyomaték átvitele a tengelykapcsolóra; a szelepvezérlés, a hűtőfolyadék-szivattyú, az olajszivattyú, a hűtőventilátor és az egyéb segédberendezések meghajtása. A főtengelyt a főcsapok, a forgattyúcsapok, a forgattyúkarok és az ellensúlyok alkotják. A főcsapok a főtengely forgattyúházban való csapágyazására szolgálnak. A forgattyúcsapokon csapágyazzuk a hajtórudakat. A 12

17 főtengelyen a hengerszámtól függően a forgattyúcsapok síkban (2 és 4 hengeres motorok), vagy térben (3, 6 vagy ennél több hengeres motorok) helyezkednek el. A forgattyúkarok a főcsapokat a forgattyúcsapokkal kötik össze. Az ellensúlyok a forgattyúcsapokkal szemben találhatók, és a forgó főtengely kiegyensúlyozását biztosítják. A főtengely igénybevétele hajlítás, nyírás és csavarás. Anyaga általában nemesíthető ötvözött acél. A csapok felületét edzéssel vagy nitridálással tesszük keménnyé és kopásállóvá, a kívánt felületminőséget köszörüléssel érjük el. A főtengely egyik végén a lendítőkerék, másik végén a motor vezértengelyét és más segédberendezéseit meghajtó fogaskerék vagy ékszíjtárcsa található. A lendítőkerék feladata a motor járásának egyenletesebbé tétele. A munkavégző ütemben energiát tárol, majd tehetetlenségénél fogva a motort átsegíti a holtpontokon. Kovácsolt acélból készül, kerületén található az indítómotor fogaskoszorúja. A hengerszám növelésével egyre kisebb méretű lendítőkerék szükséges Vezérmű A vezérmű feladata a gázcsere, vagyis a munkavégző közeg kicserélődésének vezérlése. A négyütemű motoroknál a vezérlés mindig szelepvezérlés, melyet megvalósító vezérmű részei (4. ábra): a szelepek (1); a szelephimbák (2) és a vezérműtengely (bütyköstengely) (3) a tartozékaikkal. 13

18 4. ábra Vezérmű: 1. szelep (1A. szeleptest, 1B. szelepülék, 1C. szelepvezető, 1D. szeleprugó, 1E. szelepék, 1F. szeleprugó-tányér); 2. szelephimba (2A. himba, 2B. himbabak, 2C. himbatengely, 2D. ellenanya, 2E. állítócsavar, 2F. lökőcsésze, 2G. lökőrúd, 2H. lökőtalp); 3. vezérműtengely A szelepek zárják a szívó- és a kipufogónyílásokat. A szeleptest szelepszárból és szeleptányérból áll. A szelepszár a szelep megvezetésére szolgál. A szeleptányér a szelepülékre fekszik fel, így biztosítva a zárást. A korszerű motorokban egy hengerhez három, négy vagy öt szelep is tartozhat, hogy a feltöltés javuljon. A szelepszár a szelepvezetőbe illeszkedik. A szelepvezető feladata a szelep mozgásának irányítása és a hőelvezetés. A szelepek nagy termikus terhelésnek vannak kitéve. A kipufogószelepek hőterhelése valamivel nagyobb ( C), mint a szívószelepeké ( C), mivel a szívószelepeket a beáramló friss levegő hűti. A kipufogószelep tányérja kisebb lehet, mint a szívószelepé, mert kipufogáskor a gázok sokkal nagyobb sebességgel távoznak a hengerből, mint ahogyan a szíváskor beérkeznek. A szelepek a nagy hőterhelésen kívül ütő- és koptató igénybevételnek is ki vannak téve, ezért esetenként szárukat üregesre készítjük és nátriummal töltjük meg. A szelepek anyaga krómmal, mangánnal és szilíciummal ötvözött, hőkezelt acél, kopásálló bevonattal. A szelepeket szeleprugó zárja, amely körszelvényű hengeres csavarrugó. Egyik vége a hengertömb oldalán, vagy a hengerfej felső részén kiképzett támasztékhoz szorul, másik vége pedig a szeleprugó-tányért nyomja, amely a szelepszárhoz van rögzítve. Biztonsági okokból általában két rugó kerül beépítésre, így akadályozva meg azt, hogy rugótörés esetén a szelep beleessen a hengerbe. A szeleprugó-tányér a szeleprugó erejét a szelepék közvetítésével adja át a szelepnek. 14

19 A szelephimbák a tartozékaikkal a mozgást továbbítják a vezérműtengelyről a szelepekhez. A vezérműtengely a megfelelő időpillanatban nyitja, adott ideig nyitva tartja, meghatározott mértékben megemeli és a szükséges időben zárja a szelepeket. Meghajtását a főtengelyről kapja, négyütemű motorok esetén 2:1 arányú lassító áttételen keresztül, ugyanis a motorban a főtengely két körülfordulására jut egy munkavégző ütem, ezalatt a vezérlő bütyköknek hengerenként csak egyszer kell nyitni a szívó- és a kipufogószelepeket. A vezérműtengely meghajtása fogaskerékkel (ha a vezérműtengelyt alul helyezték el), ill. lánccal, fogazott szíjjal vagy királytengellyel (felül lévő vezérműtengely esetén) történik. A vezérműtengelyt ötvözött acélból készítjük, annyi bütyköt helyezve el rajta, ahány szelepet vezérelni kell. Az összekötő csapok átmérője nagyobb, mint a bütykök legnagyobb átmérője azért, hogy tengelyirányban szerelhető legyen. A bütykök felülete simára csiszolt és a kopásállóság növelése érdekében edzett. A vezérműtengelyen a bütykök a működési sorrendnek megfelelően egymáshoz képest elforgatva helyezkednek el. A főtengely mindig jobbra forog. A vezérműtengely ha közvetlenül a főtengelyről hajtjuk, akkor balra, ha lánccal, vagy szíjjal visszük át a hajtást, akkor ugyancsak jobbra forog Tüzelőanyag-ellátó rendszer A dízelmotorok tüzelőanyag-ellátó rendszere a nagy nyomású égéstérbe változtatható adagokban fecskendezi be az apróra elporlasztott gázolajat. A rendszer: a tüzelőanyag-tartályból (1); a tápszivattyúból (2); a tüzelőanyag-szűrőkből (3); a befecskendező szivattyúból (4) és a befecskendező fúvókákból (5) áll (5. ábra). A tápszivattyú a tüzelőanyag-tartály és a befecskendező szivattyú között mozgatja a tüzelőanyagot. A tápszivattyú rendszerint dugattyús kivitelű, és a befecskendező szivattyú házára szerelt. Mozgatását bütyköstengely, ill. rugó végzi. Ha a bütyköstengely úgy fordul, hogy a dugattyút a közvetítő elemek segítségével a szelepek irányába nyomja, akkor kinyit a nyomószelep, a tüzelőanyag nagy része a dugattyú alatti térbe áramlik, kis része pedig a szűrők felé. A bütyök továbbfordulásakor a dugattyút a rugó lefelé nyomja. Ekkor a dugattyú felett szívó-, alatta pedig nyomóhatás alakul ki. A dugattyú alatti térrészből mindig a motor járásához szükséges mennyiségű tüzelőanyag távozik el, a dugattyú lökete a motor fogyasztásához igazodik. A tápszivattyúhoz általában egy kézi működtetésű szivattyú is csatlakozik, amely a tüzelőanyag-ellátó rendszer légtelenítésére szolgál. 15

20 5. ábra Dízelmotorok tüzelőanyag-ellátó berendezése: 1. tüzelőanyag-tartály; 2. tápszivattyú; 3. tüzelőanyag- szűrők (3A. durvaszűrő, 3B. finomszűrő); 4. befecskendező szivattyú; 5. befecskendező fúvókák A tüzelőanyag-szűrők durva és finom szűrők, melyek rendszerint filc, papír vagy pamut betétesek. A befecskendező szivattyúa motor járásának megfelelő mennyiségű, nagy nyomású tüzelőanyagot szállít az égéstérbe. A ma használatosak többnyire soros elrendezésűek, Bosch-rendszerűek és a dugattyús szivattyúk elvén működnek. Minden hengerhez külön szivattyúelem tartozik, melyek dugattyúi a bütyköstengelytől vezérelve alternáló mozgást végeznek, állandó lökethosszal, miközben a gázolaj adagolását szabályozó vezérlőelemmel (gázpedál, gázkar) összeköttetésben lévő fogasléc segítségével tengelyük körül el is fordíthatók. Az elemdugattyúk nyomóterét felülről a fejszelep határolja. Ha az elemdugattyú az alsó holtponton van, az elemhengerbe a tápcsatornából tüzelőanyag áramlik. Ha az elemdugattyú felfelé mozdul, felső éle zárja a beömlőnyílást és az elemdugattyú fölött lévő tüzelőanyag a fejszelepen és a nyomócsövön keresztül a porlasztóba, onnan az égéstérbe kerül. Ha a bütyköstengely továbbfordul, egy rugó visszahúzza az elemdugattyút és az elemhenger újból feltöltődik. Az elemdugattyú palástján egy függőleges gázolaj visszavezető horony, és egy ferde spirálszerű vezérlőél található. A befecskendezett tüzelőanyag mennyisége az elemdugattyú elfordításával szabályozható. Az adagolás akkor kezdődik, amikor az elemdugattyú felső éle zárja a beömlőnyílást és addig tart, amíg a vezérlőél ki nem nyitja azt. A beömlőnyílás nyitását követően az elemdugattyú fölötti tüzelőanyag a függőleges hornyon keresztül visszaáramlik. Ha a motort leállítjuk, vagyis a gázkart teljesen visszahúzzuk, akkor a fogasléc úgy fordítja az elemdugattyút, hogy a függőleges horony éppen szembekerül a beömlőnyílással. Ekkor a beömlőnyílás nem záródik, az adagolás megszűnik. Dízel személygépkocsik és kisebb teljesítményű erőgépek motorján alkalmazzuk az elosztó rendszerű befecskendező szivattyút. Ez a megoldás több hengerű motor esetén is csak egy adagoló elemet, egy szivattyút és egy dugattyút tartalmaz. A befecskendező fúvóka (porlasztó) a dízelmotor hengerfejébe csavart szerkezet, amely a tüzelőanyagot ködszerűen elporlasztva fecskendezi be az égéstérbe. Minden hengerhez külön porlasztó tartozik. A porlasztó 16

21 legfontosabb része az égéstérbe nyúló porlasztócsúcs, melyben található fúvókatűt egy rugó szorítja az ülékére, elzárva a tüzelőanyag útját. A rugóerő egy csavarral állítható. A porlasztóba a tüzelőanyag a fúvókatű kúpos elzáró része alá áramlik. Amikor a tüzelőanyag nyomása legyőzi a rugóerőt, a tű megemelkedik és a tüzelőanyag egy vagy több kisméretű furaton keresztül az égéstérbe jut. A befecskendezési nyomás a leszorító rugó előfeszítésével állítható Kenőrendszer A kenőrendszer feladata, hogy a motor mozgó alkatrészei között folyadéksúrlódást hozzon létre. A négyütemű dízelmotorok kenőrendszere többnyire nyomó- vagy más néven kényszerolajozást biztosít. A kenési mód lényege, hogy a kenőolaj folyamatos körforgásban van az olajteknő és a kenési helyek között. Nyomóolajozásos kenést kapnak a főtengelycsapágyak, a hajtórúdcsapágyak, a vezérműtengely csapágyai, a szelephimbák és a szelepemelők szárai. Szóró olajozással jut el a kenőolaj a hengerfalra, a dugattyúcsaphoz, a szelepszárvégekhez, a vezérműlánchoz és a láncfeszítőhöz. A kenőrendszer: az olajteknőből; az olajszivattyúból; a nyomásszabályozó szelepből; az olajszűrőkből és az olajhűtőből áll. Az olajteknő sajtolással vagy öntéssel készül, kívülről bordázott lehet. A megnövelt felület az olaj jobb hűtését szolgálja. Legmélyebb pontján helyezkedik el az olajleeresztő nyílás. Az olajszint ellenőrzésére az oldalán nívópálcát találunk. Üzem közben a felmelegedő olajban gőzök keletkeznek, ezért az olajteknő szellőztetéséről gondoskodni kell. A szellőzőnyílás általában a beöntőnyíláson található. Az olajteknő nedves vagy száraz kialakítású lehet. A nedves olajteknős megoldásnál a kenőolajat közvetlenül az olajteknő tárolja, innen szállítja el az olajszivattyú a kenési helyekre. Az alkatrészekről lecsorgó olaj is itt gyűlik össze. A száraz olajteknős motoroknál az olajteknő feladata csupán az alkatrészekről lefolyó olaj összegyűjtése. A kenőolajat egy külön olajtartály tárolja, ahonnan az olajszivattyú szállítja a kenési helyekre. Az olajteknőben összegyűlt olajat egy másik szivattyú szállítja vissza az olajtartályba. A megoldás előnye az, hogy ha a jármű megdől, akkor is tökéletes kenést biztosít. Az olajszivattyú általában fogaskerekes szivattyú. A nyomásszabályozó szelep általában rugóterhelésű ülékes szelep, amely az olajszivattyú házában található. Az olajszűrők betétes vagy centrifugál szűrők, melyek beépítési helyük szerint főáramú vagy mellékáramú szűrők lehetnek. A betétes olajszűrők szűrőbetétje fémszövet vagy papír. A szűrőházba jutó olaj a nyomás hatására átpréselődik a betéten, amely kiszűri, felfogja a szennyeződéseket. A megszűrt olaj a csőszerű tengelyen át folyik ki a szűrőházból. A centrifugál olajszűrő furatos tengelyén egy könnyen elforduló olajdob található. A beérkező olaj a furatos tengelyen keresztül jut az olajdobba, melyből fúvókákon át tud csak kiáramlani. A kiáramló olaj nagy fordulatszámmal forgatja az olajdobot, ezért a benne lévő olajból a centrifugális erő hatására kiválnak az olajnál nagyobb sűrűségű szilárd szennyeződések és a dob belső falán csapódnak le. Az olajhűtő a nagy teljesítményű motorok kenőrendszerének tartozéka, azoké, amelyeknél az olajteknő felületét érő levegő (menetszél) nem képes a megfelelő hőmérsékletre lehűteni az olajat. Egy hőfokszabályzó szelep biztosítja, hogy a keringetett olaj csak akkor jut az olajhűtőbe, ha annak hőmérséklete nagyobb a megengedettnél Hűtőrendszer A hűtőrendszer feladata biztosítani, hogy a motor szerkezeti elemei a túlzott hőterhelés következtében ne károsodjanak, továbbá a kenőolaj ne veszítse el kenőképességét a forró alkatrészekkel érintkezve. A dízelmotorok optimális üzemi hőmérséklet tartománya C. A hűtés folyadék- vagy léghűtéssel valósul meg, az elvezetett hő a környezetbe kerül. 17

22 A folyadékhűtés a dízelmotorok általánosan elterjedt hűtési módja. A folyadékhűtéses motorok hengere és hengerfeje kettősfalú, a két fal közti üregben áramlik a hűtőfolyadék. Napjainkban főként a szivattyús folyadékhűtést vagy más néven a kényszercirkulációs hűtést alkalmazzuk az erőgépek motorjaiban, mely a hűtő kialakításától függően ejtőcsöves vagy zárt rendszerű lehet. Az ejtőcsöves rendszer szerkezeti elemei a 6. ábrán láthatók. A felmelegedett hűtőfolyadék a hűtő (1) felső tárolóterébe kerül, ahonnét az ejtőcsöveken keresztül jut el az alsó térbe. A hűtőcsövek felülete a jobb hőleadás érdekében bordázott. A hűtés fokozása érdekében a bordák között hűtőventilátor (4) mely szerkezeti kivitelét tekintve axiálventilátor kelt légáramot (A). A hűtőfolyadék-szivattyú (2) mely szerkezeti kivitelét tekintve centrifugálszivattyú az alsó tárolótérből szívja a lehűtött hűtőfolyadékot, és továbbítja a motorhoz. A felső hűtőfolyadék vezetékbe, a motortömb és a felső tárolótér közé termosztátot (3) építünk be. Amíg a motor hideg, a termosztát (hőszabályozós szelep) nem engedi a folyadékot a hűtőbe áramlani, ezáltal a motor gyorsabban eléri az üzemi hőmérsékletét. Az üzemi hőmérséklet tartományban a termosztát automatikusan szabályoz, a terheléstől függetlenül biztosítja a motor optimális hőmérsékletét. Ha a hőmérséklet emelkedik, nyit a hűtő irányába, ha pedig csökken, akkor zár. A zárt rendszerű hűtés annyiban különbözik az ejtőcsövestől, hogy a hűtőfolyadék egy része a termosztáttól a túlnyomáskiegyenlítő tartályba kerül, és innen folyik a hűtőbe. További különbség, hogy a hűtőben a folyadék nem fentről lefelé, hanem egyik oldalról a másik felé, keresztirányban áramlik. Léghűtés esetén melyet dízelmotoroknál csak ritkán, a kisebb teljesítményű motoroknál alkalmazunk a hő elvezetését megfelelő méretű hőleadó felülettel, vagyis a hengerfej és a hengertömb bordázott kialakításával érjük el. A bordák közötti légáramlást hűtőventilátor biztosítja. A levegő beáramlását hőfokszabályozó vezérli, az egyes hengerekhez pedig a terelőlemezek vezetik a levegőt Elektromos rendszer Az elektromos rendszer a dízelmotorokhoz kötődően az akkumulátort, az áramfejlesztő berendezést mely általában váltakozó áramú generátor -, az indítómotort és a hidegindítást segítő berendezést jelenti. 6. ábra Kényszercirkulációs folyadékhűtés: A. levegőáram 1. hűtő; 2. hűtőfolyadék-szivattyú; 3. termosztát; 4. hűtőventilátor Dízelmotorok működése 18

23 A dízelmotorok közös jellemzője, hogy tiszta levegőt szívnak be és komprimálnak, majd a komprimált levegőbe porlasztják a tüzelőanyagot (gázolajat). A sűrítés mértéke olyan, hogy a kompresszió véghőmérséklete magasabb a gázolaj gyulladási hőmérsékleténél, így a beporlasztott tüzelőanyag öngyulladással ég el. A sűrítést követő expanzió a munkaütem, ezt követően pedig a munkát végzett gáz a motorból kipufog. A vázolt teljes munkaciklus a dízelmotorban négy- vagy két ütem alatt mehet végbe. A négyütemű dízelmotor hengerében végbemenő, ill. ismétlődő folyamatok: szívási ütem, mely alatt a motor hengere tiszta levegővel telik meg, miközben a dugattyú a felső holtpontból az alsó holtpont felé halad; sűrítési ütem, amely alatt a levegő a hengerben összenyomódik, miközben a dugattyú az alsó holtponttól a felső holtpont felé halad; terjeszkedési ütem, mely alatt a felső holtpont előtt befecskendezett, és a felső holtpont körül elégett gázolajlevegő keverékből keletkezett nagy hőmérsékletű és nagy nyomású égéstermék kiterjed és a dugattyút a felső holtponttól az alsó holtpont felé nyomja; kipufogási ütem, mely alatt a munkát végzett égéstermékek a hengerből eltávoznak, miközben a dugattyú az alsó holtpontból a felső holtpont felé halad. 19

24 7. ábra A négyütemû dízelmotor indikátor-diagramja A négyütemű dízelmotor munkafolyamatát annak indikátor-diagramja (7. ábra) szemlélteti. A diagramból levonható következtetések, ill. a motorra vonatkozó fontosabb megállapítások: az egyes ütemek alatti jelenségek kezdete, ill. vége nem pontosan a holtpontokra esik, ill. az ütemvégek alatti jelenségek a henger jobb feltöltése érdekében átfedik egymást (Szívóütem a pontok között, de a szívás az pontok között tart, mivel a szívószelep akkor van nyitva. Sűrítési ütem a pontok között, de a szívószelep csak az 5. pontban zár, és a 6. pontban történik meg a befecskendezés, és kezdődik el az égés. Terjeszkedési ütem a pontok között, de az égés csak a 8. pontban fejeződik be, a kipufogószelep pedig már a 9. pontban nyit. Kipufogási ütem a pontok között, de a kipufogás a pontok között tart, mivel a kipufogószelep ekkor van nyitva. Mindkét szelep nyitva az pontok között, minden második fordulatnál, a felső holtpont közelében. Mindkét szelep zárva az pontok között a sűrítési- és a terjeszkedési ütemben. 2. pont: felső holtpont a kipufogás, ill. a szívás alatt. 4. pont: alsó holtpont a szívás alatt. 7. pont: felső holtpont a sűrítés végén. 10. pont: alsó holtpont a terjeszkedés végén, a kipufogás alatt.); a szelepek előnyitása és utózárása jellemzője a dízelmotoroknak; a szívási ütem a légkörinél (p0) kisebb nyomáson megy végbe; a sűrítés mértéke, azaz a sűrítés aránya, amit kompresszió-viszonynak (ε) is nevezünk, a dugattyú fölötti legnagyobb és legkisebb térfogatnak a hányadosa, azaz: ahol: V L: a lökettérfogat, V C: a kompressziótér; minél nagyobb ε értéke, annál jobb a motor hatásfoka (a ma használatos dízelmotorok sűrítési viszonya között van); a körfolyamatból eredő munka nagysága a sűrítési és a terjeszkedési vonalak közé eső területtel ( pontok által határolt terület) arányos; a szívási- és a kipufogási görbe közötti terület ( pontok által határolt terület) azzal a munkával arányos, amit a szívás és a kipufogás érdekében be kell fektetni; az előző két munka különbsége az, amit maximálisan tényleges külső munkára fordíthatnánk; a ténylegesen felhasználható külső munka nagysága az előzőnél kisebb, mivel a körfolyam megvalósulása során bizonyos hő elvész, amely a motort és a környezetet melegíti, továbbá a motor belsejében súrlódások lépnek fel, valamint a segédberendezéseket is működtetni kell; a ténylegesen felhasználható külső munka és a körfolyamatba bevezetett hőmennyiségből eredő munka viszonyát a motor gazdaságossági hatásfokának nevezzük (értéke a mai dízelmotoroknál % között van). A dízelmotor teljesítőképességét tovább javíthatjuk a feltöltéssel. Az eddigiekben feltételeztük, hogy az égéshez szükséges levegőt a szívási ütemben létrehozott szívóhatás juttatja a hengerbe. Ekkor a hengerbe jutó levegő, és ezzel az eltüzelhető gázolaj mennyisége a henger térfogatával adott. Az adott hengertérfogatba juttatható levegőmennyiséget úgy növelhetjük, hogy oda a levegőt nem a szabadból, hanem külső berendezéssel megnövelt nyomású térből vesszük. Ezt az eljárást nevezzük a dízelmotor feltöltésének. Napjainkban alkalmazott feltöltési módok: 20