Arborele cotit

Arborele cotit este organul motorului care preia fortele din biela si transforma miscarea de translatie in miscare de rotatie. El insumeaza lucrul mecanic produs la fiecare cilindru in parte si transmite energia rezultanta spre utilizator. Arborele cotit realizeaza miscarea de rotatie si asigura deplasarea mecanismelor si instalatiilor auxiliare ale motorului. Constructia arborelui este dependenta de tipul motorului pe care il echipeaza.
Partile componente ale unui arbore cotit pentru un motor cu 3 cilindri in linie sunt: capatul din fata, fusurile palier, fusurile maneton, bratele, contragreutatile si capatul din spate pe care se fixeaza volantul, care are si rolul de uniformizare a miscarii de rotatie. Arborele cotit trebuie realizat rigid pentru a evita deformatiile datorate vibratiilor.
Arborele cotit este solicitat de forte importante produse de presiunea gazelor si de cele de inertie, aparand eforturi importante de intindere compresiune si incovoiere. Fortele sunt variabile si apar eforturi datorate oboselii si vibratiile genereaza eforturi suplimentare.
Date fiind constructia si conditiile de functionare constructia si materialul arborelui cotit trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte: rigiditate si rezistenta mecanica, rezistenta mare la uzura a suprafetelor fusurilor, rezistenta la oboseala ridicata, precizie de fabricatie ridicata, echilibrare statica si dinamica, evitarea rezonantei.
Constructia si dimensiunile arborelui cotit depind de tipul motorului, numarul si dispozitia cilindrului, ordinea de aprindere, echilibrarea motorului. Lungimea arborelui cotit depinde de numarul, distanta dintre cilindri si amplasarea acestora. In general intre doua fusuri manetoane se introduce un fus palier, putand exista si varianta in care exista un fus palier intre două fusuri manetoane. Daca motorul este puternic solicitat este necesara introducerea fusurilor paliere. Daca se doreste reducerea numarului de paliere este necesara rigidizarea arborelui. Arbori cotiti se pot face nedemontabili sau demontabili.
Capatul din fata al arborelui se realizeaza constructiv tinand seama ca el serveste in principal pentru actionarea distributiei, ventilatorului si distributiei pompei de apa si generator de curent. De asemenea la capatul din fata se aseaza un element de etansare. De asemenea la capatul din fata se poate utiliza si un atenuator de vibratii pentru motoarele la care apare ca necesar.
Fusurile si bratele arborelui cotit – de obicei fusurile palier se executa la aceleasi dimensiuni pentru a simplifica fabricarea cuzinetilor. Uneori fusul palier central poate fi mai lung pentru ca suporta incarcari mai mari. Fusurile maneton au si ele dimensiuni identice tot din considerente de usurinta in reparatii. De obicei, arborele cotit se gaureste pentru usurare si asigurarea ungerii fusurilor paliere si manetoane. Bratele se realizeaza sub diverse forme, circulare, eliptice, dreptunghiulare si uneori se tesesc pentru reducerea masei. In arborele cotit se utilizeaza racordari largi pentru asigurarea unor rezistente la oboseala ridicata. Rigiditatea si rezistenta la oboseala se mareste prin acoperirea fusurilor.
Bratele arborelui cotit se realizeaza sub diferite forme, avand ca obiectiv o rigiditate relativ mare si o masa mica. Se poate ajunge si la o forma eliptica a bratelor. Pentru evitarea concentrarii de eforturi in anumite zone, mai ales cele de trecere, se prevad raze de racordare mari. Rigiditatea se poate modifica prin acoperirea sectiunii fusurilor.
Contragreutatile se dispun in prelungirea bratelor servind la echilibrarea motorului si la descarcarea elementelor motorului de fortele si momentele care le solicita . Contragreutatile introduc si dezavantaje cum sunt cresterea masei arborelui, micsorarea pulsatiei proprie. Contragreutatile se realizeaza, din acelasi material cu arborele sau din alt material, mai ieftin si vor fi asamblate cu suruburi. Contragreutatile pot fi realizate din acelasi material cu arborele (matritate o data cu arborele) sau atasate acestuia cu suruburi.
Capatul din spate este conic sau contine o flansa pentru montarea volantului. Solutiile de montare difera in functie de solutia aleasa, la volant introducandu-se si o coroana dintata pentru pornirea motorului.
Ungerea fusurilor, arborelui cotit se efectueaza sub presiune. Din rampa centrala de ulei, uleiul este trimis la lagarele palier prin canalele din carter. Uleiul circula din rampa centrala prin gaurile realizate in arborele cotit care aduc uleiul la lagare. In fusurile paliere si manetoane se prevad gauri care sunt realizate in acestea in zonele cele mai descarcate din acestea, care se pot determina din analiza fortelor care actioneaza asupra arborelui.
Se utilizeaza oteluri aliate si puternic aliate cu rezistenta mare mecanica si la uzura. Se pot utiliza si arbori din fonta cu grafit modular la motoare cu solicitari mai putin intense. Arborele este realizat prin matritare si o atentie deosebita se acorda fusurile paliere si manetoane care se vor trata termic prin calire cu curenti de inalta frecventa.