книги из ГПНТБ / Крученок И.Л. Авиационный двигатель М-14В26

4.Нарисовать схему сил, действующих на детали КШМ.

5.Объяснить характер действия на шатун силы К.

6.Что называется длиной шатуна? Какими соображениями обусловлен вы­

бор длины шатуна?

7.Почему смазка прицепных пальцев шатунного механизма должна произ­ водиться под давлением?

8.Какие требования к конструкции и смазке деталей обусловливает при­ менение свинцовистой бронзы в главном шатунном подшипнике?

9.Почему рабочую поверхность втулки главного шатуна растачивают по ги­ перболе?

10.Перечислить силы, действующие на коленчатый вал.

13.Как подсчитать крутящий момент на коленчатом валу?

14.Объяснить физическую сущность возникновения вынужденных крутиль­

ных колебаний коленчатого вала.

15.Что такое резонанс колебаний? К каким последствиям может привести резонанс колебаний?

16.Что называется гармоникой? Какая гармоника опасна для коленчатого вала двигателя М-14В26? Что называется порядком гармоники?

17.Какие требования предъявляются к конструкции шатунов и коленчатого

вала?

18.Перечислить кинематические и динамические особенности КШМ с эксцент­ рично сочлененными шатунами. К каким последствиям приводят эти особенности?

19.Как устраняется линейное смещение в. м. т. в цилиндрах двигателя?

20.Когда двигатель считается уравновешенным? Какие силы могут вызвать неуравновешенность двигателя?

21.К каким последствиям приводит неуравновешенность двигателя?

22.Нарисовать схему и записать условие уравновешивания двигателя от сил инерции первого порядка. Почему двигатель не уравновешивается от сил инер­ ции второго порядка?

23.Какие мероприятия при изготовлении шатунов повышают его прочность?

24.Объяснить технологию установки втулок в головки шатунов.

25.Указать назначение отверстий в поршневых головках шатунов.

26.Как фиксируются от проворачивания и выпрессовки прицепные пальцы?

27.Указать назначение заглушки прицепного пальца.

28. С какой целью прицепные пальцы шатунов выполнены ступенчатыми?

29.Объяснить термическую обработку материала коленчатого вала.

30.Объяснить фиксацию коленчатого вала в картере двигателя.

31.Указать порядок монтажа деталей на носок коленчатого вала.

32.С какой целью полость шатунной шейки выполнена эксцентрично?

вотверстия шатунной шейки?

35.За счет чего обеспечивается подача чистого масла в медные трубки, в

форсунки и в носок коленчатого вала?

36. Объяснить пути масла в коленчатом валу.

37.Объяснить соединение частей коленчатого вала между собой.

38.Сформулировать назначение противовесов. Почему задний противовес называют противовесом-демпфером?

39.Объяснить порядок монтажа переднего и заднего противовесов.

40.Как работает противовес-демпфер?

41.Как подсчитать плечо маятниковой подвески заднего противовеса-демп­

фера?

42.С какой целью выбрана сегментная форма противовесов?

43.Перечислить возможные неисправности шатунов и коленчатого вала.

44.Указать основные причины неисправностей шатунов и коленчатого вала.

45.Каких правил необходимо придерживаться при эксплуатации двигателя

для предупреждения неисправностей шатунов и коленчатого вала?

81

Г л а в а IV

НАГНЕТАТЕЛЬ

Мощность, развиваемая двигателем, зависит в основном от обо­ ротов коленчатого вала и количества топливо-воздушной смеси, сго­ рающей в цилиндрах. Снятие с двигателя большой мощности путем увеличения оборотов коленчатого вала ограничивается усложнением работы механизма газораспределения и увеличением сил инерции поступательно и вращательно движущихся масс деталей. Поэтому наиболее целесообразным путем повышения мощности двигателя является увеличение количества топливо-воздушной смеси, посту­ пающей в цилиндры двигателя. Для этого смесь перед поступле­ нием в цилиндры предварительно сжимается в приводном центро­ бежном нагнетателе.

При работе двигателя на земле с полностью открытой дроссель­ ной заслонкой карбюратора нагнетатель создает давление наддува, превышающее атмосферное давление. Это обеспечивает снятие с двигателя высокой взлетной мощности.

Двигатель М-14В26 имеет невыключающийся приводной цент­ робежный нагнетатель, расположенный между карбюратором и цилиндрами. Схема работы нагнетателя приведена на рис. 48.

Атмосферный воздух с давлением ро засасывается в карбюратор, где смешивается с топливом. Образовавшаяся смесь поступает к крыльчатке нагнетателя. Количество смеси, поступающей к крыль­ чатке, регулируется положением дроссельной заслонки карбюра­ тора. В нагнетателе происходит повышение давления смеси до ве­ личины требуемого наддува рк.

На графиках (см. рис. 48) показано изменение давления топли­ во-воздушной смеси при движении по всасывающему тракту в про­ цессе работы двигателя на взлетном (/?к= 885 мм рт. ст.) и крейсер­ ском (/?к = 610 мм рт. ст.) режимах работы. Из этих графиков вид­ но, что двигатель без нагнетателя не мог бы иметь давление смеси на входе в цилиндр, равное 885 мм рт. ст., и взлетная мощность его была бы значительно меньше.

Режим работы двигателя, соответствующий рк= 610 мм рт. ст., можно получить без нагнетателя путем частичного прикрытия дрос­ сельной заслонки карбюратора. Соответственно без нагнетателя возможно получить любой другой режим работы двигателя, при ко­ тором рк<ро.

Таким образом, при работе двигателя на режимах, соответствую­ щих рк = 610-^700 мм рт. ст., для полетов на небольших высотах нагнетатель не требуется. Кроме того, в этом случае он является вредным агрегатом, так как потребляет часть мощности, развивае­ мой двигателем, не совершая полезной работы.

Нагнетатель двигателя, кроме увеличения взлетной мощности, обеспечивает более равномерное распределение топливо-воздушной смеси по цилиндрам. У звездообразных двигателей без нагнетателя нижние цилиндры, как правило, питаются более обогащенной

82

Приводной центробежный нагнетатель двигателя состоит из ме­ ханической и гидравлической частей. К механической части относит­ ся привод нагнетателя, а к гидравлической—-входной патрубок 1, крыльчатка 2, диффузор 3 и 4, смесесборник-распределитель 5 и впускные трубы 6 цилиндров (рис. 49).

Входной патрубок предназначен для подвода топливо-воздуш­ ной смеси от карбюратора к крыльчатке с минимальными гидравли­ ческими потерями и с равномерным полем скоростей.

Крыльчатка представляет собой диск, с одной стороны которого выполнены лопатки, образующие радиальные расширяющиеся кана­ лы для прохода смеси. Вращение крыльчатки осуществляется от коленчатого вала через механический привод.

Диффузор представляет собой диск, на боковой поверхности которого выполнены спиральные лопатки, образующие расширяю­ щиеся каналы по направлению движения топливо-воздушной смеси. Диффузор крепится к картеру двигателя.

При вращении крыльчатки смесь, находящаяся в каналах меж­ ду ее лопатками, вращается вместе с крыльчаткой. Вследствие дей­ ствия центробежных сил частицы смеси перемещаются к периферии крыльчатки. Скорость, давление и температура смеси на выходе из лопаток крыльчатки увеличиваются. При этом на входе в крыль­ чатку создается разрежение, под действием которого к ней через входной патрубок поступает свежая смесь из карбюратора. Так как

83

входной патрубок представляет собой несколько сужающийся ка­ нал, то скорость движения смеси на выходе из него увеличивается, а давление и температура уменьшаются.

Топливо-воздушная смесь, выйдя из каналов лопаток крыльчат­

щадь для прохода смеси в безлопаточном диффузоре увеличивает­ ся. Это приводит к уменьшению скорости и увеличению давления и температуры смеси на выходе из него. Наличие безлопаточного диффузора позволяет снизить скорость смеси на входе в лопаточ­ ный диффузор, что уменьшает гидравлические потери при обтека­ нии смесью лопаток диффузора. Двигаясь дальше по каналам лопаточного диффузора, вследствие расширения каналов смесь по-

Рис. 49. Принципиальная схема устройства и работы нагнетателя

84

ряется давление наддува в сборнике с помощью мановакуумметра.

Характер изменения параметров смеси в нагнетателе приведен на рис. 50.

Из смесесборника-распределителя топливо-воздушная смесь поступает во впускные трубы и по ним направляется в цилиндры.

УСЛОВИЯ Р А Б О ТЫ Н А ГН Е ТА ТЕ Л Я И ТРЕБОВАНИЯ, П РЕДЪ ЯВЛ Я ЕМ Ы Е К НЕМ У

Наиболее нагруженной деталью нагнетателя является крыльчат­ ка, материал которой подвергается действию больших напряжений от центробежных сил. Кроме того, на крыльчатку действует осевая сила, которая образуется следующим образом.

Для нормальной работы нагнетателя между крыльчаткой и кор­ пусом диффузора должен быть зазор. Величина этого зазора уста­ навливается с учетом свободного вращения крыльчатки при небла­ гоприятном сочетании допусков и в случае незначительных дефор­ маций крыльчатки и корпуса диффузора. Этот зазор не должен быть большим, в противном случае будет происходить завихрение смеси на выходе из каналов крыльчатки, увеличение гидравличе­ ских потерь и соответственно уменьшение давления наддува. На двигателе М-14В26 этот зазор равен 0,8 мм.

В процессе работы нагнетателя продольный зазор между крыль­ чаткой и корпусом диффузора (рис. 51) заполнен смесью с давле­ нием р2. С противоположной стороны крыльчатки давление распро­ страняется неравномерно: оно увеличивается от рi на входе в крыльчатку до р2 на выходе из нее. Среднее давление на переднюю стенку крыльчатки значительно меньше давления на противополож­ ную стенку.

Вследствие разности давлений, действующих на противополож­ ные стенки крыльчатки, возникает осевая сила. Эта сила направ­ лена против входа смеси и стремится сдвинуть крыльчатку в сто­ рону корпуса сборника-распределителя.

Наличие осевой силы вызывает необходимость выполнить свер­ ление в крыльчатке для выравнивания давлений, что уменьшает ее

85

прочность. Кроме того, усложняет­ ся конструкция нагнетателя, так как необходима установка устройства, воспринимающего осевую силу и передающего ее на картер двига­ теля.

Вследствие небольшого числа ло­ паток крыльчатки и диффузора ра­ бота нагнетателя сопровождается пульсационной подачей топливо-воз­ душной смеси. Это приводит к виб­ рации лопаток крыльчатки и диф­ фузора. Для уменьшения вибрацион­ ных нагрузок на детали нагнетателя число лопаток диффузора выбирают неравным числу лопаток крыльчат­ ки. В частности, на двигателе М-14В26 диффузор имеет 12 лопа­ ток, а крыльчатка— 15.

Крыльчатка нагнетателя вращается с большим числом оборотов, достигающим 23 000 об/мин. Для уменьшения инерционных сил и динамических нагрузок на подшипники валика привода крыльчатка перед установкой на двигатель подвергается тщательной статиче­ ской балансировке совместно с валиком. Величина неуравновешен­ ной силы допускается не более 8 Гем.

При балансировке материал снимается на плоскостях между лопатками крыльчатки.

Значительные гидравлические сопротивления вращению, боль­ шой момент инерции крыльчатки и неточности в зацеплении зубьев привода вызывают большие динамические нагрузки на детали на­ гнетателя в момент запуска, резкого изменения режима и останова двигателя.

Условия работы нагнетателя усугубляются также и тем, что при работе двигателя на земле или на небольшой высоте вместе с ат­ мосферным воздухом в нагнетатель засасывается большое количе­ ство пыли, вызывающей абразивный износ деталей нагнетателя двигателя.

Опасно обледенение диффузора и дроссельной заслонки кар­ бюратора двигателя, которое может привести к попаданию частиц льда на вращающуюся крыльчатку и вызвать ее механическое повреждение. Нагнетатель двигателя должен удовлетворять следу­ ющим требованиям:

давление наддува, развиваемое нагнетателем на впуске топливо­ воздушной смеси в цилиндры, должно обеспечивать снятие с двига­ теля расчетной максимальной мощности;

вращающиеся детали нагнетателя для уменьшения динамиче­ ских нагрузок должны быть точно сбалансированы;

вес деталей нагнетателя, особенно вращающейся крыльчатки, должен быть возможно меньшим;

86

детали крыльчатки и диффузора должны иметь хорошую стой­ кость против износа механическими частицами пыли, попадающи­ ми на них вместе с атмосферным воздухом.

для уменьшения динамических нагрузок привод его должен быть упругим (эластичным).

М ЕХАН И ЗМ ПРИВОДА К РЫ Л Ь Ч АТК И

Механизм привода крыльчатки предназначен для обеспечения требуемой скорости и направления вращения крыльчатки. Привод выполнен односкоростным.

Вращение от коленчатого вала двигателя к крыльчатке переда­ ется через две пары цилиндрических зубчатых колес (рис. 52) с пе­ редаточным числом

В конструкцию привода входят: ведущий валик привода агре­ гатов с зубчатым колесом фрикционной муфты, двойное зубчатое

передает вращение от коленчатого вала к крыльчатке нагнетателя и к приводам агрегатов, расположенным на задней крышке кар­ тера.

Валик выполнен из цементируемой стали заодно с опорным дис­ ком 24 фрикционной муфты. На передней части валика выполнены эвольвентные шлицы и кольцевая проточка. По шлицевой части центрируется муфта 13, имеющая внутренние и наружные эволь­ вентные шлицы. Наружными шлицами муфта входит в зацепление с внутренними шлицами задней коренной шейки коленчатого вала. Муфта имеет цилиндрический поясок, которым центрируется в рас­ точке коренной шейки коленчатого вала и уплотняет масломаги-

87

14 в сферическую пяту 15, а валик привода агрегатов — в муфту че­ рез стопорное 11 и регулировочное 12 кольца. Так ограничивается осевое перемещение валика привода агрегатов в сторону задней крышки картера.

Осевое перемещение валика привода агрегатов в сторону сред­ него картера ограничивается валиком 34 крыльчатки нагнетателя, который устанавливается на валик привода агрегатов и через ди­ станционную втулку 16 и сферическое бронзовое кольцо 10 упирает­ ся также в сферическую пяту.

Пята 15 имеет квадратный фланец с четырьмя отверстиями для крепления к смесесборнику гайками, законтренными пластинчаты­ ми замками. Под фланец крепления пяты устанавливается набор бумажных прокладок, которыми регулируется зазор между масло­ отражателем 22 и диффузором 20.

Эвольвентные шлицы на задней части валика служат для сочле­ нения с внутренними шлицами ведущего конического зубчатого колеса 33 приводов, расположенных на задней крышке картера.

Омедненные цилиндрические пояски задней части валика слу­ жат: передний — для уплотнения масляной магистрали, задний — для центрирования валика относительно ведущего конического зуб­ чатого колеса привода агрегатов.

Валик привода агрегатов пустотелый. Внутренняя его полость используется в качестве маслопривода основной маслосистемы дви­ гателя.

Четыре сквозных радиальных отверстия, выполненных на зад­ нем цилиндрическом пояске валика, служат для перепуска масла из масляного канала задней крышки картера в полость валика.

Для перепуска масла на смазку дисков фрикционной муфты и подшипников скольжения валика крыльчатки в теле валика приво­ да агрегатов выполнены два сверления.

Фрикционная муфта привода нагнетателя предотвращает раз­ рушение деталей привода нагнетателя от больших крутящих мо­ ментов, которые передаются на привод при резком изменении режи­ ма работы двигателя, а также при возникновении крутильных колебаний в системе трансмиссии двигателя.

Фрикционная муфта собрана на ведущем валике привода агре­ гатов и состоит из следующих деталей: опорного диска 24 валика, промежуточного бронзового плавающего диска 25, зубчатого коле­ са 36, шести ведущих бронзовых фрикционных дисков 26 и шести ведомых стальных фрикционных дисков 27, нажимного бронзового диска 28, 12 витых пружин 29, упорного стального диска 30, пла­ стинчатого замка 31 и гайки 32.

Промежуточный бронзовый диск 25 имеет посадочный цилинд­ рический поясок и устанавливается между опорным диском валика привода агрегатов и зубчатым колесом. На боковой поверхности упорного диска выполнены четыре радиальные канавки, которые служат для подвода масла к трущимся поверхностям.

Зубчатое колесо 36 изготовлено из цементируемой стали и име­ ет наружный зубчатый венец, которым оно входит в зацепление с

89

малым зубчатым венцом двойного зубчатого колеса привода нагне­ тателя; внутренние эвольвентные шлицы; диск с гладко обработан­ ными торцами и цилиндрический ободок с внутренней посадочной поверхностью под промежуточный диск.

Ведущие диски 26 по внутреннему диаметру имеют шлицы, которыми устанавливаются на шлицы валика привода агрегатов.

Ведомые диски 27 имеют шлицы по наружному диаметру и вхо­ дят в зацепление с внутренними шлицами зубчатого колеса 36. Ве­ домые диски устанавливаются между ведущими дисками. Поверх­ ность ведомых дисков цианирована.

Нажимный бронзовый диск 28 внутренними эвольвентными шли­ цами устанавливается на шлицы валика привода агрегатов. Зад­ ний торец диска имеет выточку, в которую устанавливаются пружи­ ны фрикционной муфты. Упорный стальной диск 30 имеет спереди 12 выточек под пружины 29, а сзади — выточку под гайку 32, закон­ тренную пластинчатым замком 31.

Фрикционная муфта нагнетателя тарируется на крутящий мо­ мент 7 кГм затяжкой гайки 32, которая через опорный диск и пру­ жины сжимает набор фрикционных дисков.

Вращение от валика привода агрегатов передается на ведущие диски, которые вследствие сил трения вращают ведомые диски и зубчатое колесо. При передаче на валик привода агрегатов крутя­ щего момента больше заданного затяжкой гайки происходит про­ скальзывание ведомых дисков относительно ведущих, что снижает

дает вращение от фрикционной муфты валику крыльчатки. Оно состоит из двух стальных цилиндрических зубчатых колес, выпол­ ненных за одно целое с валиком.

Большое зубчатое колесо входит в зацепление с зубчатым вен­ цом валика крыльчатки нагнетателя, а малое зубчатое колесо — с зубчатым колесом фрикционной муфты. Передним концом валик двойного зубчатого колеса установлен в подшипник диффузора 20, а задним — в подшипник задней опоры 38.

Смазка подшипников двойного зубчатого колеса производится маслом, которое подводится к ним через продольное отверстие ва­ лика и радиальные отверстия его опорных шеек.

В а л и к 34 к р ы л ь ч а т к и н а г н е т а т е л я — стальной, по­ лый, выполнен за одно целое с зубчатым венцом. На наружной по­ верхности валика имеются шлицы для установки крыльчатки. Во внутреннюю полость валика с обоих концов запрессованы две брон­ зовые втулки, которыми валик свободно опирается на две цилинд­ рические шейки валика привода агрегатов.

На валике крыльчатки, начиная от зубчатого венца, установле­ ны: маслоотражатель 22, задняя маслоуплотнительная втулка 23, заднее регулировочное кольцо 2, крыльчатка 3, переднее регулиро­ вочное кольцо 4, распорная втулка 5 и передняя маслоуплотнитель­ ная втулка 7. Все эти детали закреплены на валике гайкой 9, за­ контренной пластинчатым замком 8.

90