ŠROUBY HLAV VÁLCŮ

Při stavbě motorů jsou šrouby důležitým prvkem. V dnešním motoru se nachází 250-320 šroubů 80-160 druhů.

Vývoj:

Kritické místo spojení je hlava válců.

  • před montáží musíme namazat závit, podložky a dosedací plochy pod hlavou šroubu
  • těsnění pod hlavou se mazat nesmí
  • přesně se musí dodržet pořadí utahování jednotlivých šroubů
  • utahujeme na předepsaný moment a to po etapách
  • každý motor má své šrouby
  • důležitá je kalibrace momentového klíče
  • musíme znát technologii utahování
  • že je zapotřebí používat kombinované utahování tj. na „moment“ a na „úhel“
  • délku šroubů musíme ověřit, zda je znovu montovat či ne

Většina výrobců zakazují používat tentýž šroub. (Šroub M10 bude o 0,3 mm delší z důvodu protahování a jeho nosnost klesá o 10-15%). Každý šroub je dobrý pokud délka závitu a pevnostní třída je totožná – je to omyl. Pokud byly šrouby použity v oblasti své pružnosti obr.1 tak je možné, že výše jmenovaný mechanik nějakou pravdu měl, ale u této techniky je nesmírně těžký úkol nastavit přesnou utahovací sílu. Utahování jen na „moment“ zajišťuje potřebnou přesnou utahovací sílu jen v případě, když jsou tzv. „parazitní“ proti působící síly co nejmenší (síla na závitech a na podložce pod hlavou šroubu). Tento nežádoucí efekt je limitován výběrem vhodného materiálu a mazáním. Nepřesnost utahovacích sil je také způsobena rozptylem mechanických vlastností materiálu a výrobní tolerance. V minulosti to vůbec nevadilo, protože tlak ve spalovacím prostoru byl nízký a těsnění plastické. Byla jen drobná nepříjemnost se šrouby, které se musely po čase dotáhnout

Nároky individuální ale přesné

V technice stavby motorů proběhly velké změny a to platí také pro šroubové spoje. Objevily se zdánlivě protichůdné názory a problémy. Začneme tlaky ve spalovacím prostoru. V době Žigulíků bylo ve spal. Prostoru průměrně 8 MPa ve velkém vznětovém motoru 13 MPa. Dnes už v nejmenším vznětovém motoru naměříme tlak 15 až 22 MPa. K tomu se ještě přidá hlava válců zhotovená z lehké slitiny, případně celý blok, který přináší dvojí přidružený problém. Jednak že tyto materiály mají větší tepelnou roztažnost a při provozní teplotě vzniká větší rozpěrná síla (hlava válců se roztahuje více jako šroub), na druhé straně závit z lehké slitiny má menší nosnost a tak utahovací síla je limitována. Dále moderní motory mají poměrně tenkou stěnu bloku a tím jsou náchylné na deformaci válců. To zn. že není možné utahovat šrouby větší silou, protože hrozí větší spotřeba oleje při provozu vlivem deformace bloku motoru. Konstruktéři řeší tento problém tím, že nekompromisně předepíší hraniční hodnoty a trvají na jejich dodržení.

Řešení je ve šroubech

Trhací diagram šroubu má dvě části viz obr. První oblast (1) se nazývá pružná a v této oblasti se šroub chová jako lineární pružina, když síla přestane působit, vrátí se zpět na původní délku.
Druhá část (2) je oblast trvalé změny kde charakteristika je poněkud plochá, šroub další zvýšení síly nemůže přijmout a to znamená, že se prodlužuje. Tato změna je již nevratná (trvalá).

Proč dotahujeme u moderních motorů hlavové šrouby právě do této oblasti? Co nám poskytuje tato oblast?

Především umožňuje přesné nastavení hodnot přítlačné síly. Předpokladem přesných hodnot je to, abychom se dostali do oblasti, kde už jsou trvalé změny. Tuto skutečnost dosáhneme otočením šroubu na předepsaný úhel (tzv. dotažení na úhel). Nejdříve se vytvoří základní utahovací moment 30-90 Nm a potom následuje dotahování na úhel po malých přestávkách (krystalická struktura materiálu šroubu potřebuje určitý čas na přeměnu).