книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

носки

коленчатого

вала и противовесы (устанавливаются

не

в с е г ­

д а ) .

Конструктивная

форма

основных

элементов

коленчатого

вала

(коренных и шатунных шеек, щек) представлена

на рис.31 а;

фор­

мы щек представлены на рис . 31 б . Основные конструктивные

соот­

ношения коленчатых валов

представлены в т а б л . 7 .

Т а б л и ц а

7

конструктивные соотношения

Конструктивный

элемент

Малооборотные

Многооборотные

дизели

дизели

Расстояние между

осями

цилиндров

двигателей:

(1,6

• 1,8)2)

(1,13

*

I , 4 ) D

(1,7

•1,8)2?

(1,35

+

1,8)2)

Диаметр

шатунной

шейки,

*ш

(0,6

• 0,75)2)

(0,57

•

0,85)2)

Диаметр^свѳрления в ша-

(0,4

•»O,5)Û;

(0,45

*

0,6)ûfw

Диаметр

коренной

шейки,

dK

сверления

( 0 , 6 *

0,7)2)

(0,6

і- 1,0)2)

Диаметр

в не ­

•

ot6)dK

(0,4

• 0,5)0?,

(0,45

(0,3

•0,35)2)

(0,16

•

0,3)2)

(0,9 - + І , І ) Л

(0,9

+

1,5)2)

( 0,055+0, 0Ѵаш

В случае установки противовесов на коленчатый

йал на его

щеках выполняются привалочные плоские поверхности тп

,

Наи­

более распространенные способы крепления противовесов

пред­

ставлены

на р и с . 3 2 .

112

Полости коренных и шатунных шеек

могут быть цилиндрически­

ми или бочкообразными ( с м « р и с . 3 1 . а ) .

Полости шатунных шеек

масла

к шатунным

подшипникам. В этих случаях

шатунные полости

коленчатого вала

заглушиваются

пробками I

из

алюминиевого

спла­

ва и

соединяются

с поверхностью

коренных

шеек

трубками 2,

з а -

ваются монолитными, а в одноцилиндровых

дизелях в

качестве к о ­

ренных подшипников могут использоваться

подшипники

качения. В

лые щеки,

а коренные шейки отсутствуют.

На передний

носок

к о ­

ленчатого

вала дизеля на шпонке или шлицах устанавливается

шестерня

привода газораспределительного

механизма

дизеля.

На

заднем носке коленчатого вала заодно с

валом выполняется фла­

нец, к которому призонными болтами крепится ведущая часть

упру­

гой муфты или маховик. От выбора углов

заклинивания колен

вала

зависит порядок чередования рабочих ходов в цилиндрах,

уравно ­

вешенность дизеля и равномерность вращения коленчатого

вала

(см . § 9 ) .

Валы дизелей средних размеров изготавливаются путем

с в о ­

и з

тированного

чугуна.

В качестве

металлов для коленчатых валов

И С П О Л Ь З У Ю Т СЯ

стали

35, 40,

45,

40ХН, 50Г, І 8 Й , ИНВА. Поковки

нормализуются, а вал закаливается и отпускается. Широко

и с ­

пользуется поверхностная закалка и азотирование стальных

в а ­

лов с целью увеличения их износоустойчивости. Для литья

ч у ­

гунных валов

используется

чугун, легированный марганцем,

крем­

нием, хромом и никелем. Литые

чугунные валы могут подвергаться

азотированию, закалке

токами

высокой

частоты, механическому

наклепу.

П о н я т и е

о

р а с ч е т е

к о л е н ч а т н х

в а л о в .

Наиболее

прогрессивная методика расчета коленчатых

валов разработана в

ЦИАМ Р.С.Кинасошвили. Прогрессивность р а с ­

териала

коленчатого вала с учетом

концентрации напряжений в

галтелях и в сверлениях, а также с

учетом динамических

крутиль­

ных и изгибных колебаний. Основные

положения методики

Р.С.Кина­

сошвили

состоят в следующем.

деляются

по таблицам.

3.

Запас

усталостной прочности материала коленчатого

вала

с учетом динамического усиления напряжений вследствие

воздей ­

ствия

крутильных

колебаний должен быть

не меньше 1,3

-

3,0.

Шатуны. Шатуны подвержены периодическому воздействию сил

давления

г а з о в ,

имеющих ударный характер, а также периодиче­

скому воздействию

знакопеременных инерционных сил,

нагружающих

шатун

как в продольном, так и поперечном направлении. Материал

шатуна

работает

на у с т а л о с т ь .

Шатуны обычно изготавливают

из

стали

40,

45,

40А,

40ХН. Шатуны высоконапряженных

дизелей

и з ­

готовляют

из

стали

І8Х2Н4ВА полностью

обработанными,

шлифован­

ными и

полированными.

Конструкция

шатуна представлена на

р и с . 3 3 . Обычно

шатун

состоит из стержня I двутаврового переменного сечения,

верхней

неразъемной головки 2 с запрессованной втулкой 3 и нижней

р а з ъ ­

емной

головки

4

с

подшипником

5, состоящим из двух полувклады­

шей. Нижняя разъемная головка

соединяется посредством

шатунных

'

Fcmcm

где Mn

-

масса комплекта

поршня;

j

-

максимальное

ускорение поршня;

F мин ~ мииихальвая

площадь сечения стержня шатуна;

ции с учетом

предварительного натяжения.

Основные

конструктивные

соотношения элементов

шатунов

(см . рис . 33)

представлены в

т а б л . 8 .

Т а б л и ц а

8

F

п

m

с

N

R

' MUH

D

D

D

D

Л "

Fпор

3,8 -

4,2

(быстроход­

-0,45 0 , 4 0 - 0 , 7 0,7 - 0,8 5

0 , б - 0 Л 7 5

ные)

0,04 - 0 , 1 0,35

4 - 5

(тихоход­

ные)

Поршень. Поршень подвержен воздействию значительных меха­

нических

сил и термических

нагрузок

в условиях

интенсивного

пятствовать

попаданию в нее излишнего

количества

масла,

в о з ­

можно меньше

тепла

принимать

от г а з о в , а принятое тепло быстро

отводить от

днища.

Желательны

малые

деформации

поршня

при

ставлена на диаграмме ( с м . р и с . 3 4 ) .

Поршни

современных дизелей

изготавливают

из сплавов

алюминия,

чугуна

и стали. Достоинст­

вами

поршней

из сплавов

алюминия являются:

-

малый вес и хороший теплоотвод;

- хорошие антифрикционные качества.

Недостатком поршней

из сплавов

алюминия являются:

116

D,mm

600,

I

1

1

1

Охлаждаемые

7

1 поршни

шш

wo

1

7

777 777,777,

A

//Л 777'77iï

200

эшни

'иные и

Поршн

i

іе

'из сілюмини

стальы

•

1

1

с:

1

сплавов

поршни

/ л 1

i

i

с т м/сек

Рис.54

-

палая

твердость,

чей обуславливается

повышенная выработка

канавки под верхнее

поршневое кольцо;

-

большой

коэффициент

линейного

расширения при нагреве;

-

низкие

механические

свойства.

117

пальца.

На юбке имеется также канавка

4 для

маслосъемвого коль ­

ца . При

движении поршня вниз излишнее

масло

снимается масло-

зеля через отверстия 6.

На внешней

и внутренней

поверхности

поршня делаются облегчающие проточки и углубления.

Поршень рассчитывается на максимальное уоилие от давления

газов

^і^пор по минимальному

с е ч е н и ю / ^ M U H ( с е ч е н и е т - п )

Q-

=

Р

г

F

»°Р

о

к Г с / с м

2 .

см

с мин

'

где

Д -

внутренний диаметр

поршня в

верхней части;

5 - толщина днища поршня.

Допустимые

напряжения

6"„

зависят

от материала и

конст­

рукции

поршня

и представлены в

т а б л . 8 .

Т а б л и

ц а

8

Конструкция

поршня

Допустимы^

б"и

,

Чугунные

поршни:

1000

300

Поршни

из

алюминиевого

сплава:

500

150

Основные конструктивные соотношения поршней (см . рис . 35)

представлены

в т а б л . 9 .

119

его на поршень

{ б^" s£ 2000 + 2500

к Г с / с н 2 )

и на удельное д а в ­

ление упругости

на стенку

цилиндра

(

р = 0,5

* 1,0

к Г с / с м 2 ) .

Маслосъемные

кольца

по

конструкции

могут быть составными.

П о р ш н е в о й

п а л е ц .

Поршневой палец

является

ной вязкой стали с последующей наружной цементацией и закал ­

кой. Повышение усталостной прочности достигается тщательной

полировкой его поверхностей. Палец рассчитывается на изгиб,

срезывание и овализацию. Поршневые

пальцы

могут закрепляться

в шатуне или в поршне. В настоящее

время

преимущественное р а с ­

Понятие

о методике определения расчетных усилий

на подвижные

детали КШМ

Прочностной

расчет

КШМ вновь

проектируемого дизеля состоит

из следующих

этапов.

1 . На основании теплового расчета дизеля определяются диа­

метр цилиндра

D ,

ход поршня S

и строится индикаторная диа­

грамма расчетного

цикла

( с м . р и с . 1 5 ) .

3. В зависимости от

напряженности проектируемого

дизеля

выбираются

материалы деталей КШМ. На основании

размеров

D

,5

и опыта

проектирования

дизелей

( с м . т а б л . 6 , 7 и 9)

определяются

размеры,

конфигурация

подвижных

деталей КШМ и ориентировочная

масса

деталей.

4.

Округленная

индикаторная

диаграмма

расчетного

цикла

развертывается

по углу

поворота

кривошипа. Развертка

диаграммы

может

быть

произведена

на основании аналитической

зависимости

перемещения

поршня

s

от угла поворота кривошипа [см. форму­

лу (45)]

или

построением

бицентровой диаграммы

профессора

Брикса

( с м . р и с . 1 2 ) .

На основании геометрии

КШМ (см.рис.22)

и развернутой

инди­

каторной

диаграммы

определяются

силы Рш

, Рн ,*момент N'

-

Рш1,