книги из ГПНТБ / Махалдиани, В. В. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия

болтав. Внутренние поверхности корпуса и .крышки встанки образуют сферический объем, внутри которого размещена шарообразная головка шатуна. Головка шатуна имеет коль­ цевую расточку с радиальным сверлением ів средней части и установленным в нем ползунам для фиксации положения поршня.

Гидравлическая система поршня в основном схожа с основной схемой ПАРСС BJCERJ, но отличается конструк­

цией разгрузочного клапа­ на. В частности, в данной конструкции ПАРСС раз­ грузочный клапан осущест­ вляет слив масла из верхней камеры при пере­ мен ении клапана вверх. Для этого использован ком­ пенсационный дифференци­ альный клапан, позволяю­ щий изменять во время работы усилие затяжки пружины в завист ости от скоростного режима рабо­ ты двигателя. Конструкция этого клапана показана на рис. 54, с.

движущихся частей. Ограничивающим фактором в этом слу­

90

чае становятся нагрузки на шатунные шейки коленчатого вала.

Более удачное решение вопроса ограничения механи­ ческих нагрузок в местах соединения элементов ікривошип-

конструкции применяется короткий подвижной стакан с раз­ мещенными на нем компрессионными и маслосъемными коль­ цами. Обе масляные камеры расположены в >верхней части поршня, под днищем стакана и разграничены между собой резьбовым кольцом, навинченным на выступ вставки. Встав­ ка поршня выполнена ступенчатой. Верхняя часть, меньшего

91

диаметра, служит направляющим для наружного стакана, а

.нижняя — (выполняет функции юбки поршня.

Питание верхней масляной камеры производится через 'вертикальный ікаяал ів центральной части івстаівки, соединяю­ щий полость маслоприемного устройства с верхней масляной камерой. Для питания кольцевой камеры попользовано го­ ризонтальное сверление, выполненное в днище вставки порш­ ня, сообщающее эту камеру с масляной магистралью порш­ ня. Два обратных клапана, установленных у входа в каме­ ры осуществляют управление подводом масла в камеры. Клапаны представляют собой треугольные стальные плас­ тины, ход которых ограничен упорами. Разгрузочный клапан размещен в днище вставки вертикально. В конструкции применен конусный клапан прямого хода, с цилиндрическим направляющим. Открытие сливного отверстия происходит при перемещении клапана сверху вниз (рис. 54, d). Клапан имеет небольшие размеры и несложен. Конструкция клапа­ на позволяет производить регулировку усилия затяжки пру­ жины без разборки поршня.

и масляным охлаждением днища и очень похожа на нее, ес­ ли не учитывать наличие в ПАРСС клапанов и способ креп­ ления головки поршня к корпусу, что можно считать преи­ муществом ПАРСС, так как в нем отсутствуют болты или стяжные шпильки.

Размещение обеих масляных камер ПАРСС в верхней части поршня и использование укороченного подвижного стакана позволяет существенно снизить массу поршневого узла и приблизить ее к массе обычных поршней. Вместе с тем, длина поршневого пальца сохраняется такой же, как в поршнях с постоянной степенью сжатия. Преимуществом данной конструкции можно .считать также то, что боковые усилия, возникающие при работе, воспринимаются вставкой поршня, а не подвижным стаканом, вследствие чего влияние силы трения на работу гидравлической системы ПАРСС уменьшается.

92

Таким образом, в данной схеме компановки ПАРОС по­ ложительно разрешены как вопрос снижения массы поршне­ вого узла, так и проблема напряженности основных деталей; поэтому данную схему можно рассматривать как наиболее перспективную при проектированни ПАРОС для быстро­ ходных двигателей с высокой степенью форсирования.

Описанный вариант компановки поршня BJCERJ явил­ ся прототипом для некоторых последующих 'конструкций ПАРОС.

Рис. 50. Разргз головки ПАРСС дизеля 1 ЧН 35/45.

На рис. 50 показан разрез головки опытного поршня, примененного во время испытаний двигателя 1 ЧН 36/45 на заводе «Двигатель революции». Конструктивное оформление

головки 1, соединенной с помощью болтов со вставкой 3, и тройка 6, соединенного через поршневой палец с шатуном.

93

На трон« насажена направляющая втулка 5, которая за­ креплена с помощью болтов, показанных в левой нижней час­ ти рисунка. Взаимное расположение деталей образует в го­ ловке поршня три изолированные друг от друга полости: верхнюю камеру А между вставкой 3 и тройкам 6, кольце­ вую масляную камеру Б между вставкой 3 и направляющей втулкой 5 и полость между стаканом 1 и ©ставкой 3 для ох­ лаждения днища поршня.

Масло подается к поршню из сверления в шагуне с по­ мощью маслоприемной шайбы 8 и далее, через наполни­ тельный клапан 4, поступает в камеру А, а через разгрузоч­ ный клапан 2 сливается в картер двигателя. В поршне при­ меняется два разгрузочных клапана с одинаковой регулиров­

лениям в направляющей втулке 5. Сброс масла из камеры 5 осуществляется по тем же сверлениям в направляющей втулке и далее через регулировочный винт, установленный в тройке и выполняющий роль дросселирующего отверстия (на рисунке не показан).

Вместе с тем, часть масла по сверлению 7 и вертикаль­ ному каналу в направляющей втулке 5 направляется в по­ лость для охлаждения головки поршня, предварительно про­ сачиваясь через кольцевой зазор вокруг направляющей втулки, производя тем самым охлаждение зоны расположе­ ния поршневых колец. Из охлаждающей полости масло сли­ вается в картер двигателя через сверления в направляющей ©тулке и тройке. Путь движения масла на рисунке обозна­ чен стрелками. Работа гидравлической системы поршня для регулирования степени сжатия происходит аналогично вы­ шеописанным конструкциям ПАРСС.

При общем ходе подвижного стакана относительно трой­ ка, равным 26,5 мм поршень обеспечивает изменение гео­ метрической степени сжатия от 13,5 до 8,3. Регулировка эле­ ментов гидравлической системы ПАРСС обеспечивает вели­ чину смещения головки поршня относительно тройка за один цикл в пределах от 0,08 до 0,15 мм.

94

Наличие в поршне отдельной системы для охлаждения наиболее нагретой зоны неоколько усложняет конструкцию ПАРСС. Поршень предназначен для использования в дизеле с очень малым числом оборотов коленчатого вала(п = 37& об/мин), в котором большая масса подвижной части не ока­ зывает существенное влияние на работу системы и даже не­

линдрический выступ корпуса вставки поршня и закреплен­ ной «а ней с помощью болтов. В средней части днища встав-

95

оси установлен 'разгрузочный клапан. осуществляющий слив масла из верхней камеры в картер двигателя. Клапан золот-

клапана по наклонным сверлениям в головке клапана посту­ пает в его внутреннюю полость, далее, через центральное отверстие в 'корпусе, сливается .в картер .двигателя. Кон­ струкция клапана показана на рис. 54, е [26].

Питание верхней и кольцевой масляных камер осу­ ществляется с помощью обратных клапанов, установленных по обе стороны разгрузочного клапана. На рис. 51 слева от разгрузочного клапана, расположен обратный клапан, пи­ тающий нижнюю кольцевую камеру, а оправа, в теле про­ ставки, установлен клапан, осуществляющий питание верх­ ней масляной камеры. Конструкция обратных клапанов по­ казана на рис. 53, в. Конструктивно обратные клапаны ана­ логичны конструкции разгрузочного клапана, с той разни­ цей, что они меньших размеров я в них вместо сферической уплотнительной головки применено уплотнение по конусной поверхности. Клапаны поджимаются к гнездам слабой пру­ жиной и производят открытие впускной щели при перемеще­ нии затвора снизу вверх. Отличительной особенностью эассматриваемого поршня является способ подвода масла от масляной магистрали в шатуне к обратным клапанам. Для этого на внутренней поверхности бобышек поршня выпол­ нены дугообразные прорези, соединенные с помощью спе­ циальных каналов с пространством, образованным в местах установки обратных клапанов. Поршневой палец (на схеме не показан) в средней части и на расстоянии удаления проірезей в бобышках поршня имеет радиальные сверления, а внутренняя полость пальца закрыта с горцев заглушками. Поршневой палец зафиксирован в верхней головке шатуна в положении, при котором радиальные сверления в пальце совмещены с отверстием в стержне шатуна и с дугообраз­ ными прорезями в бобышках поршня. Вследствие такого расположения отверстий в пальце масло из масляной маги­ страли в шатуне попадает во внутреннюю полость пальца, откуда поступает в прорези в бобышках поршня и далее по

96

каналам во вставке подводится к обратным клапанам. Та­ кой способ подвода масла к камерам исключает потребность в маслоприемном устройстве и улучшает условия смазки поршневого пальца. Вместе с тем, конструктивно поршень не сложен, а его масса не превышает массу обычного поршня с масляным охлаждением.

Испытания подтвердили, что поршень такой конструкции удовлетворительно работает при сравнительно высоких обо­ ротах двигателя, при п= 1500 об!мин и обеспечивает низкий уровень механических напряжений основных деталей двига­

что поршни работали удовлетворительно и не являлись при­ чиной неполадок или поломок в двигателе. Гидросистема четко реагирует на изменение нагрузки двигателя и осу­ ществляет соответствующую коррекцию степени сжатия. Указанное можно объяснить тем, что все вышеописанные поршни предназначены для стационарных двигателей, рабо­ тающих с постоянным числом оборотов, при которых дости­ жение стабильной работы элементов гидравлической систе­ мы поршня является вопросом сравнительно несложным.

Более сложную задачу приходится решать при конструи­ ровании ПАРСС для транспортного дизеля с числом оборо­ тов, превышающим 1500 об/мин. В связи с этим, большой интерес представляют конструкции ПАРСС американской фирмы «Континенталь», сумевшей разработать работоспо­ собные конструкции поршней, работающих в сильно форси­

карбюраторного двигателя. Применяются горизонтально рас­ положенные клапаны прямого хода. Детали поршня цели­ ком изготовлены из алюминиевого сплава. Высота переме­ щения стакана относительно вставки соответствует измене­ нию степени сжатия от 21 до 12.

Первые же испытания на одноцилиндровой установке показали, что поршни такой конструкции неприопоооблены

98

части положение стакана поршня соответствует минимальной степени сжатия, е= 10.

Как видно из рисунка, наружный стакан поршня 9 вы­ полнен вместе с юбкой и имеет сферическую головку с раз­ мещенной в ней камерой сгорания. Стакан со вставкой 5 сопряжен по внутренней ступенчатой цилиндрической по­ верхности, в нижней части которой на резьбе установлено стопорное кольцо, ограничивающее высоту перемещения стакана после установления максимальной степени сжатия. На цилиндрической поверхности вставки выполнены канав­ ки для размещения уплотнений масляных камер, охлажде­ ния зоны поршневых колец и установки фиксирующего шти­ фта, предотвращающего поворот стакана относительно встав­ ки. Вставка соединена с шатуном 13 обычным способом с помощью поршневого пальца.

В качестве питающих клапанов в данной конструкции ПАРСС применяются обратные клапаны пластинчатого типа 3 и 4, выполненные в общем .корпусе и открывающиеся в сторону масляных камер. Конструкция обратного клапана показана отдельно на рис. 53,с. Кроме обратных клапанов, питающих масляные камеры, в системе подвода масла при­ меняется дополнительный обратный клапан, так называемый педальный клапан 14, размещенный у входа в масляную ма­ гистраль в нижней головке шатуна. Назначение этого кла­ пана — предотвратить обратное истечение масла из масля­ ной системы поршня при увеличении динамического напора масла на высоких оборотах двигателя. В конструкции ис­ пользован простой шариковый «лапан, открывающийся в сторону ВМТ.

Конструкция разгрузочного клапана, использованного в Данном варианте ПАРСС, показана на рис. 54,f. Клапан собран в своем корпусе и ввинчивается в клапанное гнездо во вставке. Предыдущие конструкции разгрузочных клапа­ нов состояли из ряда частей, смонтированных непосредствен­ но во вставке, что не позволяло производить предваритель­ ную регулировку пружины клапана до его установки в пор­ шень и приводило к расслаблению элементов клапана из-за неравномерного теплового расширения вставки и деталей

99