3.5. Коленчатые валы, вертикальная передача,

подшипники. Антивибраторы. Дизель-генераторная

муфта, валоповоротный механизм

Коленчатые валы

На дизеле 10Д100 установлены два коленчатых вала — верхний и нижний, которые служат для преобразования возвратно-поступа­тельного движения поршней во вращательное. Кривошипы валов расположены через 36° в соответствии с порядком чередования вспы­шек в цилиндрах. От коленчатого вала через шестерни и торсион­ный вал получают вращение механизмы и узлы, обеспечивающие работу дизеля. Как нижний, так и верхний валы (рис. 3.19) одинако­вы по своим размерам, а также конструкции шатунных и коренных шеек. Верхний коленчатый вал в своей передней части имеет поса­дочное место для креплений шестерни привода топливных валов 20, а в противоположной — фланец 13 для крепления шлицевой втулки, передающей вращение нагнетателю воздуха второй ступени.

Передний конец нижнего коленчатого вала имеет посадочное мес­то под антивибратор, предназначенный для гашения крутильных ко­лебаний, а противоположный фланец для крепления пластинчатой муфты, соединяющей вал дизеля с валом генератора. К фланцам ниж­него и верхнего валов болтами прикреплены конические шестерни, входящие в зацепление с шестернями вертикальной передачи и вос­принимающие вращающий момент, передаваемый через вертикаль­ную передачу от верхнего коленчатого вала. Как на верхнем, так и на нижнем коленчатых валах находится одиннадцать опорных, одна опор­но-упорная и десять шатунных шеек. Все шейки коленчатых валов обработаны с большой точностью. Овальность и конусность шеек вала не должны превышать 0,02 мм у новых валов, а в эксплуатации — не более 0,09 мм. Биение коренных шеек в новых валах допускается не более 0,05 мм. Галтели шеек всех коленчатых валов накатывают ро­ликом усилием до 29 кН, что повышает усталостную прочность ме­талла в 1,6—1,8 раза. Валы проходят динамическую балансировку. Дисбаланс не должен превышать 0,6 Нм.

К коренным шейкам валов масло поступает через коренные подшипники, к которым оно подводится по трубкам от основной

158

2 3_ 4 5 6

12

Рис. 3.19. Коленчатые валы дизеля 10Д100:

а — верхний коленчатый вал; б — нижний коленчатый вал; I—X — шатунные шейки; 1—12 — коренные шейки; 13 — ведущий фланец; 14 — направляющее кольцо; 75 — фланец для крепления дизель-генераторной муфты; 16 — фланец для крепления большой конической шестерни; 17 — шейка вала для посадки ступицы антивибратора; 18, 19—шпилька и гайка крепления вилки кардана; 20 — шестерня привода кулачковых валов топливных насосов

масляной магистрали дизеля. На шатунные шейки масло подается от коренных подшипников по двум косым каналам, чтобы обеспе­чить непрерывную подачу масла через шатун для охлаждения пор­шня.

В передней части нижнего коленчатого вала на специальном хвос­товике смонтирован антивибратор и закреплен на валу при помо­щи шпильки 18 и гайки 19, а на фланце противоположного конца вала — муфта привода генератора. От двух косых маслоподводя-щих каналов в 1-й коренной шейке нижнего коленчатого вала че­рез каналы С масло подводится для смазывания антивибратора. На хвостовик заднего конца нижнего вала напрессовано стальное цементированное направляющее кольцо 14, по которому цент­рируется вал генератора.

На дизелях типа 5Д49 коленчатый вал (рис. 3.20) изготовлен из легированной стали. Шейки коленчатого вала азотированы, галтели накатаны, что соответственно обеспечивает повышение износостой­кости и усталостной прочности вала. Для уменьшения внутренних моментов от сил инерции и разгрузки коренных подшипников на всех щеках коленчатого вала имеются противовесы 11, прикрепленные к валу шпильками 12, шайбами 14 и гайками 13. У девятой коренной шейки имеются бурты Д которые ограничивают осевое перемещение коленчатого вала.

На фланец А устанавливают комбинированный антивибратор, на фланец отбора мощности Е — ведущий диск муфты. Втулка 1 через шлицевый вал передает вращение шестерням привода насосов. Она крепится к коленчатому валу болтами 2 и стопорится штифтами 3. Между девятой и десятой коренными шейками коленчатый вал имеет фланец, к которому прикреплена шестерня 6, передающая вращение шестерням привода распределительного вала. Масло из коренных подшипников по отверстиям в шейках коленчатого вала поступает на смазывание шатунных подшипников.

К десятому коренному подшипнику масло подводится из полости Г, которая соединена сверлением с наружной поверхностью девятой ко­ренной шейки. Полость /^закрыта заглушкой 7. Масло на смазывание шлицев шлицевой втулки 1 подводится от первой коренной шейки по отверстиям Ж в полость Б, а из нее — по отверстиям В.

160

VI

Вид А

IV

III

	р.				И'01	ц б'
	1		+		|А
- +	\				ffllfc	ft т
1					jf Ц

VIII

А Б В

Б-Б

в-в

10

г-г

Рис. 3.20. Коленчатый вал дизеля 5Д49:

1 — шлицевая втулка; 2 — болт; 3 — штифт; 4, 8 — уплотнительные кольца; 5 — кольцо; б — шестерня; 7, 16 —

заглушки; Я 15 — стопорные кольца; 10 — штифт-втулка; 11—противовес; 12 — шпилька; 13 — гайка; 14 —

шайба; 17 — стопорная пластина; А —фланец для установки антивибратора; Б, Г—полость; В, Ж—отверстия;

Д— упорные бурты; Е — фланец отбора мощности; I—VIII — цилиндры; Г—10' — коренные шейки

На дизель-генераторах 1А-9ДГ применялся литой вал из высоко­прочного чугуна. Противовесы размещались только на четырех ще­ках. Шатунные шейки имели диаметр 200 мм вместо 190 мм.

Вертикальная передача. Вертикальная передача (рис. 3.21) состо­ит из двух малых конических шестерен 8 и двух больших конических шестерен 9 со спиральными зубьями, двух вертикальных валов 14 и 26, вращающихся в подшипниках нижнего 7 и верхнего 75 корпусов, и торсионного вала 3, связывающего вертикальные валы. Большие шестерни прикреплены призонными болтами к фланцам коленчатых валов. Каждая большая шестерня со своей парной малой составляет комплект, имеющий один номер; замена одной шестерни из пары не допускается. Малые конические шестерни посажены на шпонках на нижний и верхний вертикальные валы. Нижний вертикальный вал выполнен пустотелым и вращается в роликовом 25 и двух радиально-упорных шариковых подшипниках 24. Верхний вертикальный вал 14 вращается в таких же подшипниках 5 nil. Наружные кольца шарико­вых подшипников зажимаются фланцами 16 м 23. До установки в кор­пус проверяют зазор между наружными кольцами шариковых подшип­ников, необходимый для создания натяга. Зазор регулируют шлифо­ванием колец. Между наружными кольцами шариковых подшипни­ков устанавливают регулировочные кольца 6. Внутренние кольца ро­ликовых и шариковых подшипников через распорные втулки 13 зажа­ты гайками 2 ж 17.

Под фланцы крепления корпусов 1 и 75 к блоку двигателя ставят стальные прокладки 12 для регулировки бокового зазора между зубь­ями шестерен. Торсионный вал 3 своими нижним и верхним концами соединен со шлицевыми частями нижнего вала и верхней шлицевои втулкой 22 вертикального вала. В свою очередь шлицевая муфта 21 болтами присоединена к ступице 18, посаженной на шпонке на ко­нусную часть верхнего вертикального вала и закрепленной на нем гайкой со стопорной планкой. Осевое перемещение торсионного вала ограничено гайками 20 и 27. Для предотвращения ослабления гай­ки 20 она контрится четырьмя болтами, проходящими через канал в шлицевои втулке 22. К шариковым подшипникам нижнего вертикаль­ного вала масло из масляной магистрали дизеля подводится через угольник, ввернутый во фланец 23. К роликовым подшипникам 25 по­ступает масло, стекающее из шариковых подшипников. Нижняя пара

162

Рис. 3.21. Вертикальная передача между коленчатыми валами дизе­ля 1 ОД 100:

1 — корпус нижний; 2, 17, 20 и 27 — гайки; 3—торсионный вал; 4—болт; 5, 24 — радиально-упорные шарико­подшипники; б — кольца регулиро­вочные; 7 — стойка; 8 — малая ко­ническая шестерня; 9 — большая ко­ническая шестерня; 10, 12 — про­кладки регулировочные; 11, 25 — роликоподшипники; 13 — втулка рас­порная; 14 — вал верхний; 15 — кор­пус верхний, 16, 23 — нажимные фланцы; 18 — ступица; 19 — гайка; 21 — муфта шлицевая; 22 — втулка шлицевая; 26 — нижний вал

163

шестерен смазывается струями масла, выходящего из сопел с калиб­рованными отверстиями. Сопла трубки соединены с нижним масля­ным коллектором двигателя. Верхняя пара шестерен смазывается стру­ями масла из сопел, которые маслопроводом соединены с верхним масляным коллектором двигателя. Для осмотра вертикальной переда­чи предусмотрены крышки боковых люков с обеих сторон отсека вертикальной передачи блока.

Коренные подшипники коленчатых валов

Верхний и нижний коленчатые валы дизеля 10Д100 работают (каж­дый) на двенадцати коренных подшипниках, из которых одиннадцать являются опорными, а один упорным. Коренной опорный подшип­ник как верхнего, так и нижнего валов сотоит из двух неодинаковых вкладышей — бесканавочных и двух одинаковых канавочных. В 11-м (упорном) подшипнике вкладыши также неодинаковы. Вкладыши, расположенные в крышках, бесканавочные и буртов не имеют, вкла­дыши, установленные в опорах, канавочные и имеют бурты для упо­ра. К буртам по канавкам подводится смазка для уменьшения износа.

Конструкция вкладышей упорного подшипника была изменена для создания возможности контроля щупом зазора, «на масло» и в 11-м подшипнике и определения ступенчатости между 10—11 и 12-й опо­рами. Это стало возможным, когда на одном из вкладышей (крышеч­ном) убрали бурты. Упорный подшипник препятствует перемещению коленчатого вала в сторону шестерен вертикальной передачи, обеспе­чивая нормальную их работу (зацепление). Верхний коленчатый вал лежит на вкладышах, расположенных в опорах блока, а крышки под­шипников прикреплены к блоку двумя шпильками. Нижний же ко­ленчатый вал опирается на вкладыши, расположенные в крышках подшипников, каждая из которых прикреплена к блоку дизеля снизу двумя болтами.

Крышки коренных подшипников изготовляют штамповкой из ста­ли марки 38ХС и подвергают термической обработке (нормализуют). После механической обработки в условиях завода крышки растачива­ют совместно с блоком. При замене крышки в депо плоскости ее, со­прикасающиеся с блоком дизеля, тщательно подгоняют шабровкой. Крышка фиксируется боковыми плоскостями. При посадке крышки между фиксирующими плоскостями и местом опоры в блоке должен

164

быть натяг 0,03—0,1 мм. Опорные поверхности в крышке и блоке подгоняют по краске. С правой стороны крышки, если смотреть со стороны генератора, запрессован штифт, предназначенный для цент­ровки крышки в блоке. В крышке имеются два отверстия, через кото­рые проходят болты или шпильки, прикрепляющие ее к блоку дизеля. Учитывая напряженную работу шпилек и болтов, к их изготовлению предъявляют повышенные требования. Шпильки изготовляют из ста­ли 38ХС, а болты — из стали 18Х2Н4ВА. Шпильки и болты подверга­ют термической обработке, полируют, проверяют магнитным дефек­тоскопом. В зависимости от несущей нагрузки вкладыши коренных подшипников условно делят на рабочие и нерабочие. Рабочие вкла­дыши воспринимают нагрузку от давления газов, силы инерции воз­вратно-поступательно движущихся частей и центробежной силы вра­щающихся масс. На нерабочие вкладыши действуют частично силы инерции и центробежные силы. Вследствие разных нагрузок рабочие вкладыши изнашиваются более интенсивно, чем нерабочие. К рабо­чим относятся все вкладыши коренных подшипников, расположен­ные в крышках подшипников, к нерабочим—те, которые расположе­ны в блоке дизеля.

Рабочие подшипники верхнего коленчатого вала условно обознача­ют ВГ (верх гора), нерабочие ВД (верх дно); нижнего вала рабочие НД (низ дно), нерабочие НГ (низ гора). Бесканавочные опорные вкладыши верхнего и нижнего валов (рис. 3.22) отличаются конструктивно друг от друга. Смазка к подшипнику верхнего вала из магистрали по трубке, через отверстия в крышке поступает в канавку 3, из нее через отвер­стия 2 в карманы 1, где подхватывается лейкой вала и переносится на трущуюся поверхность вкладыша. Ширина и глубина карманов одина­ковы с канавкой нерабочего канавочного вкладыша, и они в торцевой части соединены. Поэтому масло из кармана 1 непрерывно поступает в кольцевую канавку канавочного вкладыша, и часть его идет на смазку трущейся поверхности. Смазка к коренному подшипнику нижнего вала подводится из магистрали по трубке в отверстие в опоре нижнего под­шипника и через радиальное отверстие в центре канавочного вклады­ша поступает в кольцевую канавку вкладыша. Из кольцевой канавки масло направляется в карман 1 бесканавочного вкладыша, а оттуда на трущуюся поверхность. Подача масла от коренного верхнего и нижне­го подшипников на поверхность трения шатунного подшипника обес-

165

а= 1°45

Место клейменения № плавки, н

толщина вкладыша и товарный знак завода

Рис. 3.22. Коренные бесканавочные вкладыши верхнего и нижнего

коленчатых валов дизеля 10Д100:

а — верхнего; б — нижнего; 1 — карман; 2 — отверстия; 3 — канавка; 4 -

отверстие под штифт

166

_Г

печивается через два отверстия в шатунной шейке, которые соединены каналами, идущими от смежных коренных шеек вала. Смазка к опор­но-упорным подшипникам подводится так же, как и к опорным. Кор­пус вкладышей отливают из бронзы ОЦС 3-12-5 или ОЦС 5-5-5 и зали­вают баббитом, исходными материалами которого являются баббиты БК2, БК2Ш, около 30 и 70 % переплава баббитовой стружки, получае­мой при обработке вкладышей. Химический состав баббита после за­ливки должен соответствовать техническим условиям Д100 ТУШ. Вкла­дыши заливают центробежным способом при частоте вращения шпин­деля 680 ± 20 об/мин, температуре сплава 530—550 °С. Твердость сплава НВ 13—23, условное обозначение Б2. По толщине вкладыши изготов­ляют по градационным размерам, которых предусмотрено семь. Тол­щина вкладыша нулевого градационного размера 19 мм, а каждого пос­ледующего увеличивается на 0,25 мм. Таким образом, толщина вкла­дыша седьмого градационного размера будет 20,75 мм. Толщина вкла­дыша увеличивается за счет толщины корпуса, толщина заливки баб­бита при всех градационных размерах остается постоянной и состав­ляет 0,5 ± 0,2 мм.

Изготовление вкладышей по градационным размерам вызвано тем, что обработка шеек валов производится также по градационным раз­мерам, при этом на каждую градацию диаметр уменьшается на 0,5 мм. Торцы обоих вкладышей возвышаются относительно постелей при прижатии их к постелям усилием в 2 тс. Этот припуск (натяг) обеспе­чивает плотную посадку вкладышей в постели после сборки подшип­ников. Недостаточный натяг может привести к срезу стопорных штиф­тов и повороту вкладышей; если при этом будут перекрыты отверстия для смазки, то может произойти разрушение вкладышей. Каждый вкла­дыш имеет свое клеймо, выбитое на боковом торце. На вкладышах коренных подшипников клейма выбиты со стороны управления. Для нижнего коленчатого вала вкладыш с клеймом Д относится к крышке коренного подшипника. Прокладки между торцами вкладышей не ста­вят, а поэтому зазор «на масло» между вкладышами и шейкой вала устанавливают путем подбора вкладышей.

Неисправности и способы их предупреждения и устранения

В эксплуатации возможны следующие неисправности вкладышей как коренных, так и шатунных подшипников: увеличение зазора «на

167

масло», усталостные повреждения заливки, ослабление посадки вкла­дышей (уменьшение натяга), образование трещин на крышках корен­ных подшипников, смятие, засорение или излом трубки, подводящей смазку. Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала бракуют при наличии хотя бы одного из дефектов: коррозия за­ливки более 20 % поверхности в нерабочей части (в рабочей части не допускается); выкрашивания более 10 %; трещина в корпусе вклады­ша; потеря торцевого натяга, когда рекомендуемым способом устра­нить его невозможно; износ по толщине более 0,15 мм для рабочих и более 0,20 мм для нерабочих вкладышей (на ТР-1 и ТР-2 допускается износ рабочих вкладышей до 0,18 мм). Зазор «на масло» вкладышей подшипников у дизелей 10Д100 устанавливают подбором вкладышей необходимого размера по толщине (с учетом установленных града­ций). При увеличении зазора «на масло» более 0,30 мм при выпуске из ТР-3 и более 0,35 мм из ТР-2 заменяют вкладыши, при этом подби­рают вкладыши по толщине, чтобы разность величины зазоров у под­шипников не превышала 0,10 мм. Провисание нижнего коленчатого вала на 1—7-м подшипниках свыше 0,05 мм устраняют заменой ра­бочих вкладышей; у 8—10-го подшипников этот зазор лимитируется суммарным зазором «на масло», который слагается из зазора на «про­висание» и зазора между коренной шейкой и блочным вкладышем, равным не менее 0,03 мм. Зазор «на масло» в коренном подшипнике определяют при помощи щупа. Для более точного измерения приме­няют не менее двух пластин, которые поочередно вставляют между шейкой вала в верхней части и трущейся поверхностью вкладыша. При измерении шатунные шейки должны находиться в нижнем поло­жении. Зазор «на масло» определяют как полусумму размеров зазора со стороны генератора и отсека управления как рабочего, так и нера­бочего вкладыша.

Ступенчатость рабочих вкладышей верхних и нижних коленчатых валов при замене допускается не более 0,05 мм (10Д100). При пере­кладке вала (замене всех вкладышей) величина ступенчатости допус­кается 0,03 мм (10Д100). Для определения ступенчатости разбирают не менее трех подшипников. Ступенчатость рабочих вкладышей оп­ределяют как наибольшую разность между толщиной разобранных вкладышей. Толщину вкладышей измеряют в средней части по одной линии с двух сторон на расстоянии 20 мм, а упорных 30 мм от торцов.

168

Коренной подщипник дизеля 5Д49 состоит из верхнего 1 (рис. 3.23) и нижнего 2 стальных вкладышей толщиной 7,4 мм, залитых тонким слоем свинцовистой бронзы, на которую нанесено гальваническое трехкомпонентное покрытие: сплав олова, свинца и меди. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемы. Верхний вкладыш на рабо­чей поверхности имеет канавку В и отверстия С, через которые по­ступает масло из канала в стойке блока цилиндров в подшипник. Ра­бочие поверхности вкладышей имеют цилиндрическую расточку. Нижний вкладыш в районе стыка имеет карманы, которые служат для поступления смазки к трущимся поверхностям и для непрерывной подачи масла к шатунным подшипникам и поршню. Прилегание вкла­дышей к постели всей поверхностью обеспечивается постановкой их с гарантированным натягом. Значение натяга в миллиметрах указано на боковой поверхности вкладыша. Положение верхнего и нижнего вкладышей фиксируется штифтом 3, запрессованным в подвеску.

Упорный подшипник состоит из стальных полуколец 4, при­крепленных винтами 5 к девятой стойке и подвеске блока. Опорная поверхность полуколец покрыта слоем бронзы.

К-К

Рис. 3.23. Коренные подшипники дизеля 5Д49:

1,2 — верхний и нижний вкладыши; 3 — штифт; 4 — полукольцо упор­ного подшипника: 5 — винт; В — канавка для протока масла; С — отвер­стия для протока масла; Д — канал в блоке цилиндров для подвода масла

к подшипнику

169

На дизеле 5Д49 вкладыши были толщиной 4,9 мм, рабочая поверх­ность имела гиперболическую расточку.

Антивибратор

Антивибратор дизеля 10Д100. Для борьбы с крутильными коле­баниями валов применяют особые устройства — гасители крутиль­ных колебаний, которые могут быть разбиты на две основные группы. В первую группу входят устройства, устраняющие опасные коле­бания путем гашения энергии этих колебаний. Сюда относят­ся гасители колебаний жидкостного или сухого трения, назы­ваемые часто демпферами. Демпферы создают дополнительное трение и тем самым заставляют колебания затухать. Действие их равносильно погружению груза, совершающего колебания, в со­суд с густым маслом. Ко второй группе гасителей колебаний от­носятся различные динамические и маятниковые демпферы, уст­раняющие опасные резонансы путем изменения частот собствен­ных колебаний коленчатого вала. В эту группу входит также анти­вибратор дизеля 10Д100, который установлен на переднем конце нижнего коленчатого вала.

Подсчитано, чтокритическаячастотавращениянижнего коленчатого вала дизеля 10Д100 находится в зоне рабочей частоты вращения вала, а имен­но: 470,550 и 825 об/мин. На верхнем коленчатом валу нет антивибрато­ра, так как его критическая частота вращения не находится в рабочей зоне. Это объясняется тем, что на конце верхнего вала нет такой массы, как якорь тягового генератора, а критическая частота вращения нижнего вала гасится вертикальной передачей, не доходя до верхнего коленча­того вала. Антивибратор (рис. 3.24) по своей конструкции относительно прост. Ступица 1 антивибратора вместе с тремя неподвижными диска­ми составляют одно целое. Между дисками расположены восемь под­вижных грузов 3 в виде секторов (четыре с одной и четыре с другой стороны), массойкаждый 10,34 кг. Грузы насажены на шестнадцать паль­цев 2, 4, б а 7 разного диаметра; по диаметральным размерам пальцы разбиты на четыре группы (по четыре пальца в каждой группе); зазоры между пальцами и отверстиями от 3,75 до 20,7мм. Осевое перемеще­ние пальцев (0,22—1,1 мм) ограничено стопорными планками 9. От­верстия как в неподвижных дисках, так и в грузах защищены от изно­са вставными втулками 8.

170

Рис. 3.24. Антивибратор коленчатого вала дизеля 10Д100: 1 — ступица; 2 — палец груза шестого порядка; 3 — груз; 4 — палец груза третьего порядка; 5 — болты крепления стопорных планок; б — палец груза четвертого порядка; 7 — палец груза седьмого порядка; 8 — втулка в отвер­стии груза; 9 — планка стопорная; а, б — канавки; в — каналы радиальные; г — выточка кольцевая; д — канал

Грузы изготовлены из стали 40, пальцы — из стали 20Х, втулки — из стали ШХ15. Для повышения износостойкости пальцы цементи­рованы на глубину 1—1,3 мм, а втулки термически обработаны. Каж­дый груз свободно (с зазором) посажен на два пальца одинакового диаметра; грузы, расположенные друг против друга по диаметру, име­ют одинаковый размер пальцев, а грузы, рядом лежащие, свободно посажены на пальцы, имеющие другой размер. Всего антивибратор имеет четыре пары грузов с разной величиной перемещения в соот­ветствии с количеством зон критической частоты вращения коленча­того вала дизеля. Каждая пара грузов гасит критическую частоту вра­щения одного из порядков. Для уменьшения износа втулок и пальцев к ним подводится смазка. На боковых поверхностях грузов с обеих сторон имеются по две смазочных канавки б глубиной 3,5 мм и дли­ной 55 ±2 мм, направленных от центра по радиусам к отверстиям для пальцев, но не доходящих до них. Масло из коленчатого вала через торцевое отверстие в первой коренной шейке поступает в канавки а, просверленные внутри отверстия ступицы антивибратора, а из них—

171

по радиальным каналам в подходит к канавкам б и по ним поступает на смазку пальцев.

Часть масла по канавкам а попадает в кольцевую выточку г внутри ступицы, а из нее по каналу д, расположенному под шпоночной ка­навкой, направляется для смазки эластичного привода насосов и ре­гулятора. От состояния антивибратора зависят во многом нормальная работа дизеля и срок службы коленчатого вала. Во время сборки паль­цы, имеющие на торцах цифры 3,4,6 и 7, устанавливают в отверстия ступицы, около которых выбиты такие же цифры. В процессе эксплу­атации следят, чтобы износ пальцев и втулок был не более установ­ленных норм. Как же работает антивибратор? Для этого рассмотрим случай, когда коленчатый вал вращается с частотой вращения ниже или выше критической. Тогда грузы под действием центробежных сил переместятся от центра в крайнее положение на величину зазора между пальцами 2, 4, б, 7 и отверстиями, но как только коленчатый вал нач­нет работать на критической частоте вращения, например при 550 об/мин, одна пара грузов, рассчитанная для гашения этих резо­нансных колебаний, придет в действие, а именно: при увеличении ча­стоты вращения коленчатого вала грузы в силу инерции будут стре­миться сохранить прежнюю частоту вращения, а следовательно, от­ставать на некоторый угол и препятствовать закручиванию вала. При уменьшении частоты вращения вала, наоборот, частота вращения гру­зов будет опережать частоту его вращения, а следовательно, препят­ствовать закручиванию вала в другую сторону. В эксплуатации вслед­ствие каких-либо нарушений крутильные колебания могут возникнуть и в рабочем диапазоне частоты вращения. Появление крутильных ко­лебаний можно обнаружить, изменяя частоту вращения вала двигате­ля. При приближении к критической частоте увеличивается шум, ре­гулятор начинает «водить» и т.п. Крутильные колебания будут прояв­ляться только на определенной частоте вращения; при увеличении или уменьшении частоты они прекращаются.

Значительное усиление, крутильных колебаний может произой­ти при выключении подачи топлива в один или несколько цилинд­ров. Крутильные колебания валов на дизелях 10Д100 в эксплуата­ции могут возникнуть при большом износе валиков антивибратора, нарушениях в сборке антивибратора, при заклинивании его грузов. Поэтому при осмотре антивибратора пальцы с диаметром менее

172

29 мм — 3-го порядка, 38 мм — 4-го порядка, 44,4 мм — 6-го поряд­ка, 46,15 мм — 7-го порядка или с овальностью более 0,05 мм заме­няют. При сборке пальцы устанавливают на свои места, для чего на цилиндрической части ступицы около отверстий выбиты цифры 3, 4, 6 и 7, а на пальцах нанесены электрографом эти же цифры. При износе втулок ступицы и грузов более 0,1 мм с одной стороны их перепрессовывают таким образом, чтобы изношенная поверхность была смещена на 120° по отношению к рабочей, или втулки заменя­ют. Натяг втулок восстанавливают при помощи эластомера ГЭН-150 (В). Осевое перемещение грузов, прижатых в направлении оси ступицы, должно быть от 0,4 до 1 мм. Натяг (0,03—0,06 мм) ступи­цы антивибратора восстанавливают при помощи ГЭН-150 (В). Ан­тивибратор дизель-генератора 1А-9ДГ аналогичен антивибратору дизеля 1 ОД 100.

Комбинированный антивибватор—это антивибрационный агрегат, предназначенный для уменьшения напряжений, возникающих вслед­ствие крутильных колебаний в коленчатом вале и связанных с ним ме­ханизмах, состоящий из маятникового антивибратора и установленно­го на нем демпфера вязкого трения 10 (рис. 3.25). Антивибратор установлен на фланце коленчатого вала и крепится болтами 1 и штиф­тами 2. В отверстия ступицы 6маятникового антивибратора запрессо­ваны втулки. С помощью пальцев 5 к ступице подвешены шесть маят­ников 7. Для смазывания антивибратора масло подводится из полости коленчатого вала в кольцевую полость А, из которой под действием цен­тробежной силы по каналам поступает на смазывание пальцев и вту­лок. Демпфер вязкого трения состоит из маховика, корпуса и крышки. Пространство между маховиком и корпусом заполнено жидкостью с высокой вязкостью.

Дизель-генераторная муфта дизеля 10Д100

Полужесткая дизель-генераторная муфта соединяет нижний колен­чатый вал с якорем главного генератора.

Муфта (рис. 3.26) состоит из ведомого диска 1, который болтами 6 соединен с валом якоря главного генератора, и ведущего диска 3, со­единенного болтами 7с фланцем нижнего коленчатого вала. Диски изготовлены из стали 40; между дисками 1 и 3 установлен пакет из 80 стальных (сталь ЭЯ-2) пластин 2 толщиной 0,5—0,8 мм.

173

10

Рис. 3.25. Антивибратор комбиниро­ванный:

1,9 — болты; 2 — штифт; 3 — замоч­ная пластина; 4,8 — гайки; 5 — палец; 6 — ступица; 7 — маятник; 10 — дем­пфер; 11 — крышка; А — кольцевая полость для смазки; Б— соединение крышки с корпусом; В — поверхность расположения отверстия под рым-болт

Пластины 2 при помощи болтов 4 через сухари 5 прижимаются к ведомому диску 1, а болтами 9 через сухари 8 — к ведущему диску 3. Болты 4 и 9 вставлены в отверстия дисков и пластин плотно, а в суха­ри 5 и 8 — с большим зазором.

Конструкция муфты обеспечивает постоянный вращающий момент от вала дизеля к валу якоря генератора и допускает работу этих валов при небольшом несовпадении их осей.

По наружной поверхности ведущего диска 3 нарезаны косые зу­бья. Зубья входят в зацепление с червячным винтом валоповоротного механизма. Окружность диска 3 разградуирована на 360°, и на ней нанесены двенадцать меток; из них десять — от IT до ЮТ — соответ­ствуют положениям кулачков распределительных валов; по ним уста­навливают топливные насосы соответствующих цилиндров. Осталь­ные две метки соответствуют внутренним мертвым точкам поршней первого цилиндра.

174

Рис. 3.26. Дизель-генераторная муфта дизеля 10Д100:

1 — диск ведомый; 2 — набор пластин; 3 — диск ведущий; 4, б, 7 я 9 —

болты; 5,8 — сухари

Валоповоротный механизм дизеля 10Д100

При разборке, сборке, осмотре или регулировке дизеля 10Д100 часто требуется медленно пробоксовать коленчатые валы. Для этой цели служит валоповоротный механизм (рис. 3.27), состоящий из не­подвижного кронштейна 6 и несущего вала 10. Валоповоротный ме­ханизм укреплен внизу на торцевой стенке блока дизеля со стороны главного генератора. На неподвижном кронштейне (> установлен по­воротный кронштейн 4, в котором на бронзовых втулках вращается валик 3 с червяком 5.

Во время работы дизеля кронштейн 4 повернут и укреплен сто­порным болтом 9 так, что червяк 5 не входит в зацепление с зубчатым венцом ведущего диска муфты. Рядом с кронштейном 6укреплен кор­пус 2 с валиком 1, установленным на игольчатых подшипниках. Ва­лик 1 может не только вращаться, но и перемещаться вдоль корпуса 2,

175

Рис. 3.27. Валоповоротный механизм коленчатых валов дизеля 10Д100:

1 — валик; 2 — корпус; 3 — валик червяка; 4— кронштейн поворотный; 5 — червяк; 6 — кронштейн неподвижный; 7— выключатель блокировочный; 8 — пружины; 9 — болт стопорный; 10 — несущий вал

а после пробоксовки может быть удален. С одного конца у валика 1 имеется шестигранная головка, а с другого — шестигранное отвер­стие, при помощи которого он может быть соединен с валиком 3, име­ющим шестигранную головку.

Если надо пробоксовать коленчатые валы дизеля, вынимают стопор­ный болт 9, ломиком поворачивают кронштейн 4 и вводят в зацепление червяк 5 с зубчатым венцом диска муфты привода главного генератора. Валик 1 сдвигают влево, и тогда шестигранное отверстие на конце ва­лика 1 наденется на шестигранную головку валика 3. Для пробоксовки коленчатых валов на шестигранную головку валика 1 надевают рукоят­ку (при проворачивании вручную) или присоединяют ее к пневмати­ческому механическому или электрическому приводу. Для отключения валоповоротного механизма валик 1 сдвигают вправо. При этом пру­жины 8 поднимают кронштейн 4 вместе с валиком 3 и червяком 5. В таком положении кронштейн 4 стопорят болтом 9.

Чтобы избежать аварии — не произвести пуска дизеля при вклю­ченном валоповоротном механизме, его через выключатель /сблоки­ровали с пусковой системой дизеля. При выключенном валоповорот­ном механизме, когда болт 9 вставлен на место, он своим левым кон­цом нажимает на кнопку блокировочного выключателя, цепь пуско­вой системы дизеля замкнута, и дизель может быть пущен. При вклю­ченном валоповоротном механизме, когда болт 9 вынут, кнопка бло­кировочного выключателя /освобождена, пусковая цепь разомкнута, пуск дизеля невозможен.

3.6. Поршни, поршневые кольца и пальцы

Поршни дизеля 1 ОД 100. В каждом цилиндре дизеля типа Д100 ус­тановлены два поршня — нижний и верхний. Они несколько отли­чаются друг от друга из-за различных условий работы. В наиболее трудных условиях работают нижние поршни, которые передают валу около 70 % мощности дизеля. Кроме того, нижние поршни омывают­ся горячими выпускными газами, а верхние — холодным продувоч­ным воздухом. Верхний поршень открывает и закрывает продувоч­ные, а нижний — выпускные окна во втулке цилиндра.

Нижний и верхний поршни отличаются также формой днища как с наружной, так и с внутренней стороны; формы верхнего поршня

177

являются зеркальным отражением нижнего. На собранном дизеле сливной патрубок нижнего поршня обращен в сторону генератора, а верхнего — в сторону регулятора. Нижние и верхние поршни невзаимозаменяемы, так как рабочая часть юбки нижнего поршня внизу несколько удлинена за счет специальных козырьков.

На дизелях 10Д100 установлены поршни трех вариантов (3, ЗА и 5), в которых много одинаковых или по конструкции аналогичных де­талей. По предложению ВНИИЖТ в 1971—1972 гг. Люблинский ли-тейно-механический завод начал выпускать поршни бесшпилечной конструкции (рис. 3.28). Эти поршни (вариант 5) отличаются от пор­шней варианта ЗА креплением вставки 5 стопорным кольцом 10, а не шпильками, ввернутыми в приливы головки поршня, и применением циркуляционной системы охлаждения головки поршня.

0 204,9-0,14

\ \ >. L j

\^ \ 206.85-0,06

,1

Рис. 3.28. Нижний поршень бесшпилечной конструкции (вариант 5) дизеля

1 ОД 100:

1 — поршень; 2 — плита верхняя; 3, 8 — прокладки регулировочные; 4— винт верхней плиты; 5 — вставка; 6 — палец; 7— втулка вставки; 9 — плита ниж­няя; 10— кольцо стопорное; 11 — болт крепления нижней плиты; 12 — штифт;

13 — упоры пальца

178

Поршень соединен через прокладки 3 со вставкой 5 при помощи верхней плиты 2, которая крепится к вставке 5 винтами 4. Снизу к вставке 5 через прокладки 8 болтами 2 прикреплена плита 9. Пли­ты 2 и 9 и вставка 5 установлены внутри поршня и закреплены сто­порным разрезным кольцом 10, которое заходит в выточку поршня. Применение стопорного кольца 10 вместо шпилек для соединения вставки 5 с поршнем позволило устранить концентраторы напряже­ния в головке поршня. Прокладки 5 служат для регулирования вели­чины камеры сжатия, а прокладки 8—зазора между плитой 9 и коль­цом 10.

Во вставку 5 запрессованы бронзовые втулки 7, являющиеся опо­рами для поршневого пальца 6. Поршневой палец свободно вращает­ся во втулках 7, осевое смещение пальца ограничено упорами (при­ливами в поршне) 13. Диаметр пальца по наружной поверхности 82 мм, вместо 76 мм на поршнях варианта 3 и ЗА. Увеличение диа­метра пальца позволило уменьшить износ втулок 7 и верхней головки шатуна за счет снижения величины удельных давлений. Положения плит 2 и 9 фиксируются штифтами.

Головка поршня охлаждается маслом, циркулирующим по ее ка­налам. В отличие от поршней вариантов 3 и ЗА в бесшпилечных пор­шнях каналы масляного охлаждения расположены симметрично от­носительно оси камеры сгорания, что обеспечивает более равномер­ное распределение термических напряжений в головке поршня. Мас­ло по осевому каналу в шатуне поступает во внутреннюю кольцевую канавку втулки. Часть масла поступает на смазку поршневого пальца и втулки, а часть через радиальное отверстие во втулке в осевое свер­ление верхней головки шатуна и затем в головку поршня. Из головки поршня сливается через выфрезерованные места (А) в плите 2 и встав­ке 5 в полость между поршнем и вставкой. Из полости часть масла поступает на смазку втулок 7. Из нижнего поршня масло стекает в картер через два боковых отверстия во вставке, а из верхнего вытал­кивается инерционными силами через канал во вставке и нижней плите 9.

Наружная поверхность поршня в верхней части имеет два конуса, что позволило избежать задира поршней. Поршни изготовляют из мо­дифицированного чугуна, подвергают искусственному старению, пос­ле чего их твердость должна составлять НВ 207—255. Направляю-

179

щую часть поршня для лучшей приработки покрывают слоем полу­ды толщиной от 0,02 до 0,03 мм, а головку поршня до первого уплот-нительного кольца — слоем хрома толщиной 0,03—0,05 мм. Вставка изготовлена из чугуна СЧ 21—40, поршневой палец — из стали 12ХНЗА, поверхность его цементируется на глубину 1,2—1,5 мм до твердости HRG 58—62. Ползушка поршня изготовлена из алюминие­вого сплава ПС-12.

Харьковский завод этот поршень выпускает с некоторыми конст­руктивными изменениями. Для устранения трещин по второму ру­чью производится накатка ребер, уменьшен зазор между пальцем б и втулками 7 вставки 5, изменена штифтовка других деталей.

Поршневые кольца. На каждом поршне дизеля 10Д100 установле­но по четыре компрессионных и по три маслосрезывающих кольца. Конструкции поршневых колец, размеры их, допуски и зазоры пока­заны на рис. 3.28. Как компрессионные, так и маслосрезывающие кольца различаются между собой. Первое и третье компрессионные кольца на нижнем и первое на верхнем поршнях имеют прямые зам­ки, отлиты из высокопрочного чугуна и по наружной рабочей поверх­ности хромированы. Для приработки проточены винтовые канавки, которые после полуды заполнены дисульфидом молибдена. Второе и четвертые кольца имеют косые замки, а для приработки скосы в один градус с двух сторон (сечение А-А) и запрессованный в паз по обра­зующей кольца поясок из бронзы марки Бр. ОФ 6,5-0,15. Кольца, кроме первого и третьего, изготовлены из специального чугуна, твердость после обработки НВ 97—102, кольца покрывают слоем полуды тол­щиной не более 0,01 мм. Упругость уплотнительных колец при зазо­ре в замке 1⁺⁰>⁴ мм должна быть 6—8 кгс. Под упругостью кольца понимают усилие, которое необходимо приложить к кольцу по ок­ружности, чтобы достигнуть установленного зазора в замке при ус­ловии соблюдения остальных размеров кольца в пределах допусти­мых величин.

По обе стороны от замка на расстоянии 60 ± 10 мм (рис. 3.30) сня­ты фаски, чтобы предотвратить возможность задевания колец о кром­ки впускных окон втулки цилиндра. Маслосрезывающие кольца применяют двух типов: два кольца имеют двенадцать сквозных па­зов, расположенных по окружности на равных расстояниях; одно коль­цо (см. сечение В-В) таких пазов не имеет. Упругость кольца нахо-

180

\

24-32	20	18
1-1,4	3,0	4

В свободном состоянии В рабочем состоянии

''7,9-0,03 7 92-о 04 После покрытия А 45 полудой

26-32	20	18
0,4-0,8	1,8	3

В свободном состоянии В рабочем состоянии

—*•! 45\/

26-32

18

20

0,4-0,8

6,25-о,оз

3,27-0,04 После покрытия

полудой ,.

3\ 1Л

В свободном состоянии В рабочем состоянии

Б-Б

С охранять острую кромку В-В

Сохранять острую кромку

Рис. 3.29. Поршневые кольца дизеля 10Д100:

1 — кольцо компрессионное (чугун + вставка Бр. ОФ 6,5—0,15); 2, 3 — кольца

маслосрезывающие

R 0.5'

Рис. 3.30. Фаски и кромки на поршневых кольцах дизеля 10Д100: а — фаски у замка компрессионного кольца; б—кромки у маслосрезывающего

кольца

181

дится в пределах 3,5—5,0 кгс, а у колец 2 — 3,5—4,0 кгс при зазоре в стыке 0,4⁺⁰'⁴ мм.

Поршень дизеля 5Д49 (рис. 3.31) состоит из стальной головки 6и алюминиевого тронка 11, скрепленных четырьмя шпильками 1 с гай­ками 17. Составная конструкция поршня позволяет применить для головки поршня сталь с необходимыми жаропрочными свойствами, для тронка — антифрикционный алюминиевый сплав и снизить мас­су поршня.

Рис. 3.31. Поршень дизеля 5Д49:

1 — шпилька; 2 — втулка; 3 — палец; 4 — стопорное кольцо; 5 — уплотни-тельное кольцо; 6 — головка поршня; 7— компрессионные кольца с односто­ронней трапецией; 8 — компрессионное (минутное) кольцо; 9,15 — маслосъем-ные кольца; 10 — экспандер; 11 — тронк; 12 — трубка; 13 — стакан; 14 — пружина; 16 — проволока; 17—гайка; А —полость охлаждения; Б— отвер­стие для перетока масла; В — канал для слива масла из полости охлаждения

182

Головка поршня охлаждается маслом. Из верхней головки шатуна масло поступает в плотно прижатый к ней пружиной 14 стакан 13 и далее по отверстиям Б— в полость охлаждения А. Из полости ох­лаждения масло по каналам В стекает в картер дизеля. На режиме номинальной мощности температура головки над верхним компрес­сионным кольцом не превышает 443 К (170 °С). Рабочая поверхность тронка покрыта слоем дисульфида молибдена (антифрикционное приработочное покрытие). В отверстия бобышек тронка установлен поршневой палец 3 плавающего типа. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами 4. Поршень имеет три комп­рессионных кольца 7 с односторонней трапецией, одно компресси­онное прямоугольное (минутное) кольцо 8 и два маслосъемных коль­ца 9 и 75. Кольцо 9 снабжено пружинным расширителем (экспанде­ром). Верхние три компрессионных кольца изготовлены из легиро­ванного высокопрочного чугуна и имеют хромированную рабочую поверхность.

Поршни дизеля 5Д49 имели следующие основные отличия: все три компрессионных кольца имели трапециевидное сечение; два маслосъем­ных кольца были размещены выше оси поршневого пальца, верхнее кольцо было односкребковое, второе кольцо—двухскребковое (с экс­пандером).

Усовершенствованные поршни, примененные на дизелях 5Д49, позволили на 40 % уменьшить пропуск газов в картер, снизить за-грязняемость масла и повысить срок его службы.

3.7. Шатуны и их подшипники

Шатун дизеля 10Д100 имеет двутавровое сечение и изготовлен штамповкой из стали марки 40ХФА. Конструкция нижнего и верхне­го шатунов одинакова, но стержень нижнего шатуна на 102,2 мм длин­нее верхнего, и поэтому они не взаимозаменяемы.

В стержне шатуна просверлены два косых отверстия а (рис. 3.32), которые соединены с продольным б, совпадающим с кольцевой ка­навкой в средней части верхней головки шатуна. Диаметр продоль­ного отверстия б у нижнего шатуна (20 мм) больше, чем у верхнего. Это вызвано необходимостью подачи большего количества масла для охлаждения к нижнему поршню как к более нагруженному.

183

Рис. 3.32. Шатун дизеля 10Д100:

1 — стержень шатуна; 2 — втулка головная; 3— вкладыш бесканавочный (ра­бочий); 4 — вкладыш канавочный; 5 —крышка нижней головки шатуна; б— гайка шатунного болта; 7— болт шатунный; 8 — штифт в крышке; а — косые отверстия; б — продольное отверстие

В верхнюю головку шатуна запрессована головная втулка 2, со­стоящая из двух втулок: внешней стальной и внутренней бронзовой. В стальной втулке просверлены по окружности на равном расстоя­нии восемь радиальных отверстий, совпадающих с кольцевой канав­кой в бронзовой втулке. Чтобы предохранить от проворачивания бронзовую втулку, ее стопорят двумя горизонтальными штифтами, запрессованными в отверстия между стальной и бронзовой втулка-

184

ми. Бронзовая втулка по внутренней поверхности имеет поперечные косые канавки для смазки пальца по всей длине. Нижняя головка шатуна разъемная, она состоит из верхней части, составляющей со стержнем шатуна одно целое, и крышки 5, которая присоединена к шатуну двумя болтами 7.

Крышка 5 шатуна изготовлена из стали 50ХФА, а шатунные бол­ты 7 из стали 18Х2Н4ВА. Нижняя головка шатуна соединена с ша­тунной шейкой коленчатого вала при помощи бесканавочного (рабо­чего) вкладыша 3 и канавочного (нерабочего) 4. Вкладыши по конст­рукции невзаимозаменяемы.

Бесканавочный вкладыш (рис. 3.33, а) на рабочем участке 4, наибо­лее нагруженном, не имеет канавки, а дальше этого участка вы-фрезерованы карманы 2. В начале карманов просверлены два радиаль­ных отверстия 3, совпадающих с двумя косыми каналами а (см. рис. 3.32) в шатуне. В канавочном (нерабочем) вкладыше (рис. 3.33, б) с внутренней стороны посередине вкладыша проточена кольцевая канавка 5 с радиальным отверстием 7. На торцах вклады­шей с внутренней стороны выбраны холодильники 1, а на расстоянии примерно 70 мм от торцов сделана проточка, так называемые «усы».

Во вкладыше имеется отверстие 6 для штифта, запрессованного в крышку, который служит для направления при посадке вкладыша на место. Радиальное отверстие 7 во вкладыше для дизелей 10Д100 не нужно. Оно необходимо для вкладышей шатунного подшипника ди­зелей 2Д100, через него масло из подшипника поступает через про­дольный канал в шатуне на смазку втулки пальца шатуна. Вкладыши изготовлены из бронзы ОЦСЗ-12-5 и залиты баббитом Б2 по такой же технологии, как и вкладыши коренных подшипников.

Головки как верхних, так и нижних поршней охлаждаются маслом, которое под давлением поступает из масляного коллектора к коренным подшипникам. Из коренного подшипника в шатунный масло поступа­ет через просверленные каналы в коренных шейках коленчатого вала.

К каждой шатунной шейке подходят два канала от смежных ко­ренных шеек. Эти каналы совпадают с карманами 2 в бесканавочном и со смазочной канавкой 5 в канавочном вкладышах. Часть посту­пившего масла идет на смазку вкладышей подшипников, а большая часть через отверстия 3 поступает в косые отверстия а и отверстие б, попадает в кольцевую канавку верхней головки шатуна. Отсюда часть

185

оо

ON

Р>

X pi а

О X

U & о

» * ;.-

О\

UJ

о

И р

м Н

л к

к Е

Е °

Не И

о

н ш

О Я

ТЗ Р> о К

Н р

о '

р

X В

ll

й

II

й о

О (а

о

OTI

о о

3 & 3 -о

On

■■	Т i
	1-	-^'
	1
	1
•	Ф	■-G
	1
|Ь—	| i i Ч^
98 „

Толщина слоя 0,5±0,2

₌ 0,005-0,815 " т_{олщина сло}'_я о,_5±О,2

Е to

рз Н

масла через радиальные каналы в головных втулках идет на смазку поршневых пальцев, а часть через отверстия в верхних головках ша­тунов и ползушек попадает на днища головок поршней с внутренней стороны. После этого масло через отверстие во вставке стекает в сто­рону сливных патрубков и через них сливается внутрь блока.

Для улучшения работы поршней при максимально допустимых зазорах «на масло» в подшипниках коленчатых валов дизеля при­менены масляные насосы с большей производительностью (120 м³/ч). Масло подводится к нижнему и верхнему коллекторам параллельно, а не последовательно — сначала в нижний, а затем в верхний коллектор.