книги из ГПНТБ / Поспелов Д.Р. Конструкция двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

ная деталь изготовляется с камерой сгорания как одно целое (дизели MWM и др.).

Из общего количества дизелей с воздушным охлаждением дизели с чугунными головками составляют менее 10—15%. В не­ которых конструкциях для сочетания высокой жаростойкости чугуна с высокой теплопроводностью алюминия выпускной пат­ рубок или основание головки с обоими патрубками изготовляют из чугуна и заливают алюминиевым сплавом (дизель «Энфилд», рис. 97, в).

В табл. 10 приведены данные о составе материалов для голо­ вок цилиндров двигателей с воздушным охлаждением.

ПОРШЕНЬ

Поршни всех без исключения двигателей с воздушным охлаж­ дением изготовляют из алюминиевого сплава с большим содер­ жанием кремния.

6 отв. под углом 30 ° 109,99,/109,99

109,89/109,89

109,69/109,81

109,739/109,858-

109,798/109,888

109,850/109,870

0 8 отб. Ф6под углом к кром ке

82 30 размеры, не имеющие Г допусков, Выполнять 22°30' с точностью ±0,2мм

Рис. 98. Поршень дизеля фирмы Карл Шмидт (ФРГ)

160

что он по высоте имеет сложную форму, особенно у дизелей, где юбка делается овально-конической или даже овально-шаровой формы, а головка поршня — овально-конической формы (рис. 98).

На дизелях «Дейтц», MWM, «Гюльднер» и других на головке поршня до верхнего маслосъемного кольца делаются кольцевые

10—15%. В случае перехода с жидкостного охлаждения на воз­ душное при известных температурах и материале поршня можно легко подсчитать изменение зазоров в любом его поясе.

В последнее время в форсированных дизелях применяют при­ нудительное масляное охлаждение поршня (дизели «Дейтц 912» и «Дейтц 413»). Это понижает температуру поршня и уменьшает количество тепловой энергии, отводимой от него в стенки ци­ линдра, поэтому для охлаждения последнего требуется меньше воздуха. Однако при этом увеличиваются размеры масляного радиатора и количество воздуха, подаваемого для его охлаж­ дения.

Таким образом, принудительное масляное охлаждение порш­ ня (а частично и стенок цилиндра) является одним из способов частичного превращения прямого воздушного охлаждения в кос­ венное жидкостное, где охлаждающей жидкостью является мас­ ло, а теплоотдающими поверхностями — внешние поверхности поршня и внутренние поверхности цилиндра.

Охлаждение маслом наиболее теплонапряженных мест дви­ гателя с воздушным охлаждением является эффективным сред­ ством поддержания нормального теплового состояния этого дви­ гателя при его форсировании.

Рис. 100. Поршень дизелей «Ченто (Феррара)» ѴМ

Дополнительное количество тепловой энергии, отводимой в масло, будет незначительным в общей теплоотдаче в систему охлаждения.

Подбор формы поршня по форме цилиндра имеет большее значение при воздушном охлаждении, чем при жидкостном, так как овализация цилиндра в первом случае больше, чем во вто­ ром. Даже небольшие, на первый взгляд не имеющие значения, изменения конструкции или размеров отдельных элементов кар­ тера, цилиндров, их головок или болтов их соединения, а также их материалов и технологии изготовления и сборки могут при­ вести к деформации цилиндра, при которой ранее подобранная форма поршня уже не будет оптимальной.

Поэтому в процессе производства двигателя требуется регу­ лярно проверять соответствие друг другу форм цилиндра и поршня.

Наряду с этим иногда сравнительно простая форма поршня (рис. 100) обеспечивает удовлетворительную работу цилиндро­ поршневой группы.

162

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ И ШАТУН

Ввиду увеличенного расстояния между цилиндрами двига­ телей с рядным расположением цилиндров и воздушным охлаж­ дением целесообразно уменьшать диаметр шеек коленчатого вала и увеличивать их длину, если это допустимо по соображе­ ниям жесткости и прочности [дизели «Ченто (Феррара)» ѴМ]. Это дает возможность уменьшить ширину нижних головок ша­ тунов в плоскости вращения, что влияет на ширину картера и на возможность демонтажа шатуна через отверстие цилиндра,

атакже уменьшить потери на трение.

Удвигателей с клинообразным расположением цилиндров межцилиндровые расстояния определяются конструкцией колен­ чатого вала, так что они получаются больше, чем это необходи­ мо по условиям охлаждения. Поэтому при такой схеме располо­ жения цилиндров конструкция и размеры коленчатого вала при воздушном охлаждении получаются такими же, как и при жид­ костном.

На некоторых двигателях с воздушным охлаждением («Тат­ ра») применяется коленчатый вал на роликоподшипниках. Пре­ имущество подшипников качения перед подшипниками скольже­ ния состоит в меньшем моменте прокручивания холодного дви­ гателя при его пуске (а следовательно, в меньшей мощности пускового агрегата), в меньшем расходе масла и более низкой его температуре (позволяющей иногда обойтись без радиатора). Удельный расход топлива незначительно ниже. Изготовление и эксплуатация коленчатого вала на опорах качения значительно сложнее, чем на опорах скольжения (см. гл. V).

Особенность конструкции шатуна при воздушном охлажде­ нии состоит в том, что благодаря наличию индивидуальных ци­ линдров, отделенных от картера кривошипного механизма, нет необходимости обеспечивать прохождение нижней головки ша­ туна через отверстие цилиндра, так как при демонтаже послед­ него обеспечивается доступ к поршневой группе двигателя.

КАРТЕР КРИВОШИПНОГО МЕХАНИЗМА

На рис. 101 приведены конструктивные схемы картеров дви­ гателей с воздушным охлаждением (на примере двигателя с клинообразным расположением цилиндров).

Схема 1 отражает наиболее простую и потому наиболее рас­ пространенную конструкцию картера (рис. 102). Для повышения жесткости картера увеличивают расстояние от его нижней плос­ кости до оси коленчатого вала (размер /г), а толщину стенок де­ лают несколько большей, чем при жидкостном охлаждении. С той же целью увеличивают расстояние от оси коленчатого ва­ ла до плоскости установки цилиндров за счет уменьшения высо­ ты цилиндров.

Повышению жесткости картера способствует изготовление его в виде одной детали с картером маховика, однако при боль­ шом числе цилиндров такая деталь получается менее техноло­ гичной, чем две отдельные детали. Достижению той же цели способствует постановка стального листа между картером и поддоном, применение толстой крышки распределительных шес­ терен и ребер жесткости с внутренней стороны картера и на его перегородках.

Рис. 101. Картеры кривошипного механизма двигателей

своздушным охлаждением:

/— открытого типа; 2 — то ж е, но с поперечными стяжными болтами; 3 — с горизонтальным разъемом по оси коленчатого

вала; 4 — туннельного типа с закладными корпусами подшип­ ников; 5 — туннельного типа с поддоном, отлитым как одно целое с картером; 6 — туннельного типа с поддоном, отлитым как одно целое с картером и с подшипниками качения

Повышению жесткости картера способствует применение горизонтальных стяжных болтов («струн»), соединяющих друг с другом противолежащие стенки картера (схема 2). При этом крышки коренных подшипников являются промежуточными элементами (проставками) между стенками картера и притя­ гиваются к ним указанными болтами. Последние практически воспринимают часть нагрузки от коленчатого вала, хотя и не могут рассчитываться на это. Стяжных болтов может быть один или два (двигатели «Континентал») на каждый коренной под­ шипник.

Недостаток этой конструкции состоит в некотором усложне­ нии технологии изготовления картера.

164

Одним из эффективных способов повышения жесткости кар­ тера является изготовление его из двух половин, соединяемых по горизонтальной плоскости, проходящей по оси коленчатого вала (схема 3 рис. 101). Подобная схема применяется на ряде стационарных двигателей с жидкостным охлаждением. Болты, соединяющие половины картера и расположенные по его конту­ ру, подобно стяжным болтам в схеме 2, придают картеру необ-

Рис. 102. Картер карбюраторного двигателя NSU

ходимую жесткость и обеспечивают плотность взаимного приле­ гания указанных половин. Но в отличие от стяжных болтов они в большей мере участвуют в воспринятии нагрузки от газовых сил. Отливка такого картера значительно проще, чем отливка картера по двум предыдущим схемам, поэтому стенки картера могут быть тонкими. Механическая обработка картера также не­ сложна. При этой схеме должно быть уделено внимание уплот­ нению плоскостей соединения двух половин картера.

Недостатком этой схемы является невозможность осмотра отдельных подшипников коленчатого вала без полной разборки картера. Чтобы избежать необходимости обработки, взаимной фиксации и уплотнения половин картера, последний может быть выполнен по туннельному типу, при котором вал вместе с его подшипниками вставляется в расточки картера с одного из его концов.

Согласно схеме 4 туннельный картер в нижней его части снабжен окнами, а к нижней его плоскости крепится штампован­ ный масляный поддон [дизели «Ченто (Феррара)» ѴМ, рис. 103], поэтому такой картер напоминает открытый, но имею­ щий поперечные связи, повышающие его жесткость. Наличие окон в дне и в боковинах такого картера снижает его жесткость

165

и прочность. Ввиду большого периметра расточек под подшип­ ники требуется существенное усиление перегородок для протяж­ ки отверстий.

Коренной подшипник скольжения представляет собой блок, состоящий из двух половин (рис. 104), соединяемых между со­ бой болтами непосредственно на коленчатом валу до его монта-

Рис. 103. Картер кривошипного механизма дизеля «Ченто (Феррара)» ѴМ 310

жа в картер. Верхнее кольцо делается с большим радиальным зазором или даже представляет собой крышку, привернутую

книжнему опорному кольцу болтами. После вставления колен­ чатого вала вместе со смонтированными на нем блоками под­ шипников в расточки картера указанные блоки притягиваются

книжней постели одним или двумя болтами каждый (дизели «Порше», «Ченто (Феррара)», MWM и др.).

І'бб

Глава V

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ДИЗЕЛЕЙ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

ДИЗЕЛИ «АЛЬСТОМ»

Фирма Альстом (Франция) выпускает два семейства дизелей с воздушным охлаждением (табл. 16).

Таблица 16

Четырехтактные дизели «Альстом-Дизелер» с камерой в поршне

Двигатели предназначены для использования на тракторах, автомобилях, дорожных и строительных машинах, а также для привода всевозможных агрегатов и рассчитаны на работу при температуре окружающей среды от —30 до +50°С. Применение на этих двигателях тороидальной камеры сгорания, расположен­ ной в поршне, обеспечивает удовлетворительную топливную эко­ номичность при невысоком (150 кГ/см2) давлении регулирования форсунки.

Отличительной особенностью конструкции двигателей первого семейства является расположение вентилятора со стороны, про­ тивоположной зоне наибольшего давления поршня на стенку ци-

168

линдра. Недостаток такого расположения в том, что сторона наи­ большего давления на стенку цилиндра охлаждается уже подо­ гретым в межреберных каналах охлаждающим воздухом, поэтому такое расположение, как правило, применяется лишь там, где его нельзя избежать, как например, в одном из рядов цилиндров двигателя с клинообразным расположением цилинд­ ров и подачей воздуха в пространство между рядами.

кость картера. К картеру привернут сваренный из листовой ста­ ли масляный поддон.

Коленчатый вал с коренной и шатунной шейками одинако­ вого диаметра и с привертными противовесами имеет полное количество опор.

Цилиндр отливается из чугуна заодно с ребрами. По его окружности в ребрах сделаны вырезы для прохождения шпилек крепления цилиндра с его головкой к картеру. Головка цилиндра дизеля «Дизелер 100» (рис. 107) отливается из алюминиевого сплава. Впускной патрубок выведен вверх и в сторону выхода охлаждающего воздуха. В эту же сторону выведен и выпускной патрубок. Головка цилиндра двигателей с диаметром цилиндра 120 мм (см. рис. 96) отливается из алюминиевого сплава, имеет два выпускных патрубка, обращенных в сторону выхода охлаж­ дающего воздуха, и два впускных патрубка, выведенных вверх в

169