Метод_практ_СДВЗ

Во всех крупных малооборотных судовых дизелях, а также во многих среднеоборотных дизелях с повышенными (более 400 мм) и даже относительно небольшими (для этого класса двигателей 250...350 мм) диаметрами цилиндра коленчатый вал укладывают на специальную фундаментную раму.

Корпус малооборотных судовых дизелей существенно отличается по конструкции от корпусов автомобильных, тракторных и тепловозных двигателей. Традиционно он включает фундаментную раму, стойки картера с прикрепленными направляющими крейцкопфов и блок цилиндров. Все перечисленные детали соединены длинными анкерными связями, воспринимающими рабочие нагрузки.

Рис. 50.Корпус малооборотного судового дизеля:

1 - фундаментная рама; 2 – промежуточная стойка; 3 - станина; 4 - крышка подшипника

Традиционные конструкции корпуса с А-образными стойками картера иногда заменяют коробчатыми конструкциями, повышающими изгибную жесткость корпуса, упрощающими технологию изготовления, сборки и обслуживание в эксплуатации.

21

Фундаментная рама является основанием для деталей остова, предназначена для укладки коленчатого вала и служит емкостью для сбора масла, вытекающего из узлов смазывания двигателя. Рама нагружена массой двигателя, силами давления газов, силами инерции поступательно движущихся и вращающихся масс. На рис. 50 представлен корпус малооборотного судового дизеля, состоящий из фундаментной рамы 1, промежуточной стойки 2 и станины 3. В многоцилиндровых двигателях корпус имеет поперечные разъемы, что упрощает изготовление и транспортировку деталей двигателей с большими диаметрами цилиндров. На станины устанавливают цилиндры (не показаны), соединенные в единый блок болтами.

В быстроходных двигателях, а также среднеоборотных с меньшим диаметром цилиндра применяют блоки цилиндров (рис. 51) в виде отлитого из чугуна или легкого сплава блока 1 рубашек, в расточки которого устанавливают охлаждаемые жидкостью гильзы (втулки) 2. Сверху к блоку через уплотнительную прокладку 3 притягивается общая на все цилиндры (или отдельная на каждый цилиндр) головка 4, закрываемая крышкой 5.

Рис. 51. Блок цилиндров

22

Практичне заняття № 2. Коструктівні форми фундаментних рам, робочих ціліндрів, кришок робочих цидиндрів. Способи з’єднання

деталей остова між собою.

Фундаментная рама служит основанием остова и должна (совместно с картером) обеспечивать необходимую продольную и поперечную жесткость всего двигателя, а также надежную работу коленчатого вала. Она является основным элементом в общей силовой схеме корпуса малооборотного судового дизеля, обеспечивая его необходимую жесткость. Она может быть литой, сварной, а также сварно-литой конструкции. Последний тип имеет лучшие массогабаритные характеристики и находит все большее применение.

Фундаментные рамы применяются в двигателях малооборотных и средней оборотности. У многооборотных двигателей отдельные фундаментные рамы обычно заменяют подвешенными к картеру рамовыми подшипниками и легким отъемным маслосборником (поддоном).

Рамы — две жесткие продольные балки, связанные между собой поперечными балками (двутаврового, коробчатого или иного сечения), расположенными между цилиндрами; эти поперечные перегородки разделяют раму на ряд отдельных отсеков (по числу цилиндров) и служат опорами для установки рамовых подшипников. Длинные рамы многоцилиндровых двигателей из литейных и монтажных соображений делают составными из нескольких частей, жестко соединяемых между собой болтами. Горизонтальная плоскость разъема между рамой и картером расположена выше оси коленчатого вала и не должна иметь каких-либо выступающих частей, мешающих обработке рамы.

Рис. 1. Поперечный разрезной сварной рамы дизеля KZ 70/120.

23

По конструктивному оформлению различают фундаментные рамы:

-крупных малооборотных судовых крейцкопфных дизелей, у которых картер выполнен в виде отдельных А-образных станин (стоек); для обеспечения надлежащей продольной жесткости таких рам (имеющих значительную длину) их выполняют с сильно развитыми по высоте продольными балками; например у сварно-литой рамы дизеля типа KZ70/120 высота продольных балок коробчатого сечения достигает 1600 мм, т.е. около 1.35S— хода поршня дизеля (рис. 1);

-тронковых дизелей, имеющих относительно жесткий картер; эти рамы имеют сравнительно небольшую высоту продольных балок; ; например

учугунной рамы дизеля типа ЧН 40/46 высота продольных балок Z-образного сечения составляет около 1,15 (рис. 2).

Рис. 2. Сварная рама дизеля ЧН 40/46.

Фундаментные рамы и картер крепятся между собой болтами или анкерными связями.

В зависимости от назначения и типа двигателя рамы изготовляют литыми из чугуна, сварными или сварнолитыми. Сварно-литые конструкции (см, рис. 2), получившие наибольшее распространение, дают возможность облегчить вес рамы на 20—25% и уменьшить брак при их изготовлении (по сравнению с чугунными).

24

Нижняя часть фундаментных рам образует поддон (маслосборник); для канализации циркуляционного масла отдельные отсеки рамы должны сообщаться сквозными отверстиями. Рамы могут иметь поддоны, отлитые заодно с самой рамой (см. рис. 2) или съемные. При выполнении рам открытыми снизу к ним привертывается легкий поддон (обычно сварной) для сбора масла (см. рис. 1). Внутренние полости отсеков рам отделяются от поддона металлическими сетками (в случае «мокрого картера»). Маслосборник должен иметь уклон к кормовому концу дизеля или к середине рамы; при заборе масла непосредственно из поддона глубина его у судовых дизелей должна учитывать продольный дифферент корпуса судна (доходящий до 10°). Во избежание усиленного разбрызгивания масла нижняя головка шатуна при своем вращении не должна задевать уровня масла в поддоне.

Рама крепится к судовому фундаменту болтами, часть которых, прилегающих к кормовому подшипнику, ставят под развертку. Установка рам на судовой фундамент производится на клиньях, планках, сферических прокладках, а также амортизаторах (многооборотные, легкие двигатели).

Рамовые подшипники для коленчатого вала устанавливают в гнездах фундаментной рамы (рис. 3). Подшипники состоят из двух цилиндрических полувкладышей и крышки, прижимаемой к раме шпильками или болтами. Цилиндрические вкладыши могут быть вывернуты в судовых условиях без подъема коленчатого вала (для пришабровки или перезаливки).

Вкладыши состоят из двух половин, между стыками которых помещают (в зависимости от типа двигателя) одну цельную прокладку или набор калиброванных прокладок, или, наконец, вкладыши применяются без каких-либо прокладок (много-оборотные двигатели). Вкладыши должны быть фиксированы и от осевого, и от продольного перемещений, что достигается установкой штифтов (рис. 4), закраинами на вкладышах или наличием отбортованных выступов, входящих в соответствующие пазы, выфрезерованные на стыке гнезд рамы и крышки подшипника. Рабочие поверхности вкладышей покрывают антифрикционным сплавом и, как правило, не снабжают смазочными канавками. У стыков вкладышей по бокам делают неглубокие холодильники (см. рис. 4—1) с плавным переходом к поверхности вкладыша, назначение которых обеспечить лучшее заклинивание масла при вращении шейки. Холодильники не должны доходить до краев вкладышей во избежание утечки масла. Последнее поступает к холодильнику через сверление и круговую (или полукруговую в верхнем вкладыше) канавку против соответствующего отверстия в шейке вала (см. рис. 4).

Вкладыши делают толстостенными или тонкостенными. Толстостенные вкладыши малооборотных двигателей (б = 5-И 5 мм) изготовляют из чугуна (СЧ 21-40 и СЧ 24-44), стали 30 или бронзы и заливают баббитом Б 90, Б 83 или его заменителями. Тонкостенные вкладыши (б = 2-3 мм) многооборотных двигателей изготовляют из малоуглеродистых сталей 10, 15 или 20 и заливают чаще всего свинцовистой бронзой Бр. С-30 с толщиной слоя от 0,4 до 0,8 мм. Иногда используют для вкладышей биметаллическую ленту из стали 10, покрытую тонким слоем свинцовистой бронзы или баббита.

25

Рис. 3. Рамовый подшипник дизеля типа ДР 30/50 (я = 300 об/мин).

Для ускорения приработки свинцовистую бронзу покрывают очень тонким слоем олова, баббита, свинца, индия; для предохранения стальных вкладышей от коррозии производят их омеднение.

С целью увеличения несущей способности подшипника иногда вместо цилиндрической делают гиперболическую расточку вкладышей (со стрелой около 0,01—0,015 мм). Крышка рамового подшипника

прижимает вкладыши к гнезду (постели) фундаментной рамы (см. рис. 3). Предварительная затяжка крышечных шпилек (или болтов) должна обеспечить плотность в стыке вкладышей при наибольшей нагрузке на крышку во время работы. В двигателях с анкерными связями (для уменьшения расстояния между ними) крышку иногда прижимают к гнезду двумя домкратами, упирающимися в выступы стенки блока (см. рис. 4).

Поперечное сечение крышки — коробчатое или тавровое; материал — чугун СЧ 21-40 или сталь 30. Масло для смазки подшипников подается через центральное отверстие в крышке.

Рис. 4. Рамовый подшипник дизеля типа ДР 52/90

(n = 185 об/мин).

26

У двигателей, не имеющих фундаментной рамы, к картеру подвешиваются подвесные подшипники (рис. 5), изготовляемые из стального литья или поковки, так как их крышки должны воспринимать полное давление сгорания в цилиндре. Фиксация крышки в горизонтальной плоскости достигается закраинами в блоке, точно совпадающими с соответствующими выступами на крышке, или двусторонними бугельными замками.

Для предупреждения осевого перемещения вала один из рамовых подшипников (в случае отсутствия особого упорного подшипника) выполняется в качестве установочного (обычно кормовой). Вкладыши подшипника в этом случае снабжаются торцовыми упорными поверхностями, на которые опираются бурты шейки коленчатого вала (рис. 6).

Длина и диаметр вкладышей определяются размерами шеек коленчатого вала. Длина вкладышей должна быть меньше длины шеек на величину расширения (удлинения) коленчатого вала при его нагреве (до 50° С). Величину этих зазоров (так называемый «разбег») устанавливают в сторону удлинения вала(от установочного подшипника); в обратную сторону делают постоянный зазор около 1—3 мм.

Диаметральный зазор в подшипниках составляет около 1/1000 — 1/800 от диаметра шейки и зависит от степени быстроходности двигателя, класса точности обработки вкладышей и шеек, антифрикционного материала и сорта смазочного масла.

Износ вкладышей в эксплуатации зависит от величины и характера нагрузки, материала и качества заливки, конструкции подшипников, качества и чистоты масла, монтажа коленчатого вала класса обработки вкладышей и ряда дру гих факторов.

Рис. 5. Нижний рамовый подвесной подшипник дизеля Д100.

27

Нормальный износ вкладышей составляет (в мм) у двигателей:

малооборотных .... около 0,01—0,015 многооборотных.... около 0,02—0,03

за 1000 час. работы двигателей.

Увеличение износоустойчивости подшип-

ников достигается по вышением класса точности их изготовления, применением для заливки сплавов с высокими антифрикционными качест вами, тщательной очисткой масла в экс плуатации от воды и механических примесей, применением специальных присадок к маслу и др.

При достижении предельно-допустимых зазоров (согласно инструкции) у подшипников должны быть вынуты соответствующие

Конструктивные соотношения отдельных фундаментных рам даются в функции от основных размеров D и S и диаметра коленчатого вала двигателя d. Наименьшие внутренние габариты рамы (определяющие вместе с тем и ее внешние габариты) определяются в основном траекторией, описываемой выступающими частями нижней головки шатуна, и допустимым зазором (от 5 до 50 мм) между вращающимися частями и внутренней полостью рамы.

Картер. Основное назначение картера — связать блок-цилиндр с фундаментной рамой и образовать полностью закрытую и непроницаемую для газов и масла полость для крейцкопфного и кривошипно-шатунного механизма.

Картер в зависимости от типа двигателя может быть выполнен в различных конструктивных вариантах.

1. Отдельные А-образные стойки, или колонны, установленные в плоскости рамовых подшипников и связанные в одну общую жесткую систему снизу фундаментной рамой, а сверху — блок-цилиндрами (рис. 8); сечение стоек — коробчатое или двутавровое; промежутки между стойками закрыты легкими щитами; рама, картер и блок-цилиндр связаны в одну силовую систему чаще всего анкерами. Отдельные стойки применяются преимущественно в крупных крейцкопфных двигателях; в этом случае стойки должны иметь особые полки для прикрепления направляющей ползуна. Между блок-цилиндрами и картером помещается промежуточная полость (так называемый «фонарь») или диафрагма, снабженная сальником от попадания в картер загрязненного цилиндрового масла. Стойки отливают из чугуна или делают сварными; на рис. 9 приведен сварной отсек станины мощного дизеля типа ДМ 75/160 без анкеров и показаны напряжения в продольных несущих

элементах, полученных с помощью тензодатчиков на режиме pi =10,3 кГ/см2, n = 120 об/мин и рz = 75 кГ/см2.

28

Рис. 8. Сварная стойка дизеля K7Z 78/120 МАН.

Рис. 9. Отсек сварного блока мощного дизеля типа I0DM 750/1600 (Гетаверкен).

29

2. Общий блок-картер вместе с рубашками рабочих цилиндров при наличии отдельной фундаментной рамы (рис. 10, схема а). Эта конструкция является наиболее распространенной для тронковых двигателей с диаметром цилиндра от 200 до 600 мм. Плоскость разъема остова проходит по оси коленчатого вала либо несколько выше нее.

Рис. 10. Конструктивные схемы картеров тронковых дизелей.

Блок-картеры выполняются литыми чугунными (рис. 11, а) либо сварными (рис. 11, б). Корыто распределительного вала либо встраивается в конструкцию блок-картера (см. рис. 11) либо изготовляется отдельно и крепится к блок-картеру. Крепление блок-картера к фундаментной раме производится длинными болтами или анкерными связями .

Рис. 11. Блок-картеры с анкерными связями:

а — литой чугунный; б — сварной.

30