Методика выполнения и содержание отчета
По имеющимся описаниям, чертежам, литературе, реальному дизелю ознакомиться с устройством и взаимодействием деталей движения дизеля.
Отчет по работе должен содержать следующие эскизы и схемы с пояснительными надписями, отражающими составные части изучаемых узлов:
— одного колена коленчатого вала с рамовыми подшипниками;
— шатуна с подробным изображениями нижней и верхней головок;
— шатунного болта с элементами крепления;
— поршня (общий вид с разрезом);
— сечения уплотнительных и поршневых колец, формы замков.
Контрольные вопросы
1. Какие виды кривошипно-шатунных механизмов применяются в судовых дизелях? Назовите их состав и особенности работы.
2. Охарактеризуйте условия работы, материалы, способы охлаждения поршней судовых дизелей.
3. Поясните, какие существую разновидности поршневых колец. Каков механизм действия колец, из каких материалов их изготавливают?
4. Как смазываются детали движения тронковых дизелей?
5. Охарактеризуйте условия работы шатунных болтов, их конструктивные
формы и материалы для изготовления. Какие требования предъявляют к шатунным болтам?
6. В чем заключается отличие конструкций шатунов тронковых и крейцкопфных дизелей?
7. Какие конструктивные формы коленчатых валов применяют в судовых дизелях?
8. Для чего на коленчатом вале устанавливают маховик и противовесы?
Практическое занятие №6 конструкция механизма газораспределения
Цель работы. Закрепить знания, полученные в ходе изучения конструкции механизмов газораспределения судовых дизелей, их элементов
и приводов.
Задание. Изучить конструкцию механизма газораспределения, составить эскизы и схемы следующих деталей и узлов: 1. Распределительного вала и его привода. 2. Кулачных шайб. 3. Толкателей клапанов. 4. Клапанных коромысел.
Впускного или выпускного клапана с приспособлениями для крепления клапанных пружин.
Общие сведения
Механизм газораспределения предназначен для управления процессами выпуска отработавших газов и наполнения цилиндра свежим воздушным зарядом. В общем случае этот механизм состоит из привода распределительного вала, самого распределительного вала с кулачными шайбами, штанг, клапанных рычагов (коромысел), клапанов рабочих цилиндров.
Привод от коленчатого вала к распределительному должен обеспечивать кинематическую точность передачи. Он имеет различное конструктивное оформление в зависимости от расположения распределительного вала и тира дизеля. При верхнем расположении распределительного вала используется передача с коническими шестернями и вертикальными или наклонными промежуточными валами; при нижнем и среднем расположении распределительного вала — шестеренчатые передачи. В нереверсивных дизелях используют шестерни с косыми зубьями или шевронами, обеспечивающие снижение шума в передаче и плавное зацепление.
В реверсивных дизелях с осевым перемещением распределительного вала при реверсе применяют прямозубые шестерни. Цепные приводы используют в крупных МОД, у которых расстояние между осями коленчатого и распределительного валов достигает значительных величин.
Привод размещают в специальном отсеке, расположенном в кормовой или средней части дизеля. Для поддержания цепи в натянутом состоянии используют специальное натяжное устройство.
Передаточное отношение в приводе iп для двухтактного дизеля равно 1:1, для четырехтактного — 2:1. Таким образом, у четырехтактного дизеля распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого, так как органы газораспределения должны открываться и закрываться один раз за рабочий цикл, который условно длится два оборота коленчатого вала.
Распределительный вал предназначен для привода толкателей клапанов рабочих цилиндров, топливных насосов высокого давления (ТНВД), воздухораспределителей. Он изготавливается цельным или составным, устанавливается в разъемных подшипниках скольжения и снабжается упорным подшипником, воспринимающим осевые усилия от механизма привода. Материалом для распределительного вала служат углеродистые стали 15, 25, 35, легированные цементируемые стали 15ХА, 12ХН3.
Непосредственно на толкатели клапанов, ТНВД и воздухораспределителей воздействуют кулачковые шайбы, изготовленные заодно с валом или насаженные на него с натягом и зафиксированные шпонками. Кулачки ТНВД крепятся так, чтобы их можно было развернуть для изменения величины геометрического угла опережения подачи топлива при регулировке дизеля. Кулаки имеют симметричную форму и изготавливаются с тангенциальным, гармоническим или обратным профилем. На распределительном валу нереверсивного четырехтактного дизеля предусмотрены
четыре кулачка для каждого цилиндра, реверсивные дизели имеют два комплекта кулачков на цилиндр: один для работы на передний ход, второй — на задний.
Съемные шайбы выполняют из сталей 45, 45Х, 15ХН3А, 12Н2, модифицированного и сверхпрочного чугуна. Повышение их поверхностной прочности достигается цементацией и закалкой.
Распределительный вал дизеля типа 4Ч17,5/24 показан на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Участок распределительного вала дизеля 4Ч17,5/24:
1 — разъемный подшипник; 2 — корпус подшипника; 3 — вкладыш подшипника;
4 — кулачная шайба воздухораспределителя; 5 — кулачная шайба выпускного
клапана; 6 — кулачная шайба ТНВД; 7 — кулачная шайба впускного клапана;
8 — шестерня привода распределительного вала; I, II, III, IV — оси кулачних шайб
Толкатели служат для передачи движения штангам клапанов или приводу ТНВД. В дизелях средней и большой мощности используются роликовые толкатели, быстроходные дизели малой мощности могут кметь плоские толкатели, ось которых смещена к кулаку, чем достигается болем равномерное их изнашивание. Ролики и толкатели выполнены из цементируемых сталей, закаливаются и шлифуются, в отверстие ролика запрессовывается бронзовая втулка.
Штанга и клапанный привод (коромысло) связывают клапан с толкателем. Штанга выполнена из тонкостенной трубы, пустотелой для уменьшения массы. На концах штанги имеются сферические опорные поверхности, которыми она опирается на толкатель и регулировочное устройство, собранное на коромысле.
Коромысла изготавливаются из стали ковкой или штамповкой. С целью уменьшения инерционных усилий, плечо рычага, связанное с клапаном, делается большим (l1), чем плечо, связанное со штангой (l2). Передаточное отношение в клапанном рычаге равно:
iк = l1/l2 = 1,2—1,7.
Клапаны осуществляют процессы смены заряда в цилиндре. Количество клапанов, размещенное в крышке цилиндра, зависит от типа дизеля, его быстроходности и составляет от одного до четырех. Клапанный комплект состоит из клапана, корпуса, направляющей втулки, пружины и ее тарелки. Материалы, использованные для клапана, должны обеспечивать его механическую прочность в условиях высоких температур, достигающих для выпускных клапанов до 800оС, обладать высокой износоустойчивостью, противостоять агрессивному воздействию газов. Выпускные клапаны изготавливают из жаропрочных сталей 12Х18Н2, Х18Н25С, ЭИ69, ЭИ107, впускные — из стали 40ХН, 50ХН. С целью повышения ресурса клапана их могут выполнять из нимоника (сплава на основе никеля), наплавлять на поверхности фасок слой стеллита (сплава на основе кобальта).
Выпускные клапаны форсированных СОД и МОД выполняются с проточным охлаждением пресной водой, в отдельных корпусах, позволяющих менять клапан без подъема крышки цилиндров.
С целью повышения надежности в форсированных дизелях применяют клапаны, вращающиеся вокруг оси со скоростью 2—4 оборота в минуту при помощи специальных механизмов или крылаток, выполненных на клапанном штоке. Для этой же цели современные МОД открываются и закрываются при помощи гидравлического привода.
Для обеспечения надежного закрытия клапанов необходимо установить рекомендуемые заводом-изготовителем зазоры, которые проверяют на холодном двигателе, заводя щуп между цилиндрической частью кулачка и роликом толкателя или концом коромысла и торцом штока клапана. Зазор регулируется вращением регулировочного болта.
Периодически необходимо проверять правильность профиля кулачной шайбы. Это можно сделать шаблоном, изготовленным по чертежу шайбы. Через 4 000—7 000 часов работы проверяют зазоры в зацеплениях шестерен, параллельность осей коленчатого и распределительного валов, степень износа привода. Эти проверки выполняют щупами, свинцовыми выжимками или по контактным отпечаткам на краску.
Клапанные пружины изготавливаются из сталей 602, 625, 60С2, 50ХФА способом холодной навивки с последующей закалкой и отпуском. Их соединяют со штоком клапана при помощи конических втулок и сухариков, вставляемых в проточку на штоке.
Привод клапанов четырехтактного СОД со средним расположением распределительного вала показан на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Привод клапанов четырехтактного дизеля:
1 — ролик; 2 — толкатель штанги; 3 — регулировочный винт; 4 —клапанный
рычаг (коромысло); 5, 6, 7 — шестерни привода распределительного вала; 8 —
распределительный вал; 9 — клапан; 10 — пружина; 11 — штанга