книги из ГПНТБ / Пособие мотористу рыбопромыслового судна [практическое руководство] Е. М. Соловьев. 1960- 14 Мб

§ 15. ШАТУНЫ

Шатун является связующим звеном между поршнем и ко­ ленчатым валом двигателя. Воспринимая усилие от давления рабочих газов, шатун передает их на шейку кривошипа, осу­ ществляя при этом преобразование прямолинейного движения

поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун изготавливают кованым или штампованным из высо­

кокачественной углеродистой стали. Шатун тихоходного двига­

и нижней головки 4. В верхней головке шатуна помещен голов­ ной подшипник 1, в нижней — мотылевый подшипник 5.

Стержень шатуна может быть круглого, трубчатого и дву­

таврового сечения. Для облегчения и для подачи смазки к го­ ловному подшипнику стержень круглого сечения просверливают в осевом направлении.

Шатуны крупных двигателей имеют круглое сечение стержня, шатуны быстроходных дизелей небольшой мощности — круглое трубчатое, а чаще всего двутавровое. Двутавровое сечение стержня шатуна очень выгодно, так как оно обеспечивает зна­ чительное уменьшение веса и высокую прочность шатуна. При

двутавровом сечении стержень хорошо сопротивляется изгибу. На рис. 40 изображен шатун дизеля со стержнем двутавро-

вого сечения. В верхнюю головку шатуна вставляют бронзовую втулку 1, выполняющую роль подшипника. Втулку закрепляют от продольного перемещения и провертывания стопором. Ниж­ няя головка шатуна разъемная. Она состоит из верхней части 2,

откованной вместе с телом шатуна, и нижней части 3, называе­ мой крышкой, между которыми закрепляются вкладыши 5 мо-

тылевого подшипника. Рабо­ чую поверхность вкладышей заливают антифрикционным сплавом (баббитом).

Так же, как у рамовых подшипников, вкладыши мо­ тылевых подшипников име­ ют холодильники и канавки

для распределения смазки

по всей поверхности шейки. Во избежание продольного переме­ щения вкладыши снабжены буртами 6. Регулирование масляного зазора достигается набором латунных прокладок 4 разной тол­ щины, устанавливаемых в стыке вкладышей.

Если вкладыши залиты свинцовистой бронзой или алюми-

ниевоникелевым сплавом, то прокладки для регулирования ма­

сляного зазора отсутствуют (при увеличении зазора сверх допу­

стимого вкладыши заменяют).

Мотылевый подшипник скрепляют шатунными болтами 7, которые затягиваются специальными корончатыми гайками 8 и

зашплинтовываются.

Шатуны двигателей большой мощности и некоторых мало­ мощных двухтактных двигателей имеют отъемную нижнюю го­ ловку (рис. 41). В этом случае между нижней головкой и пяткой

50

Шатуна устанавливается набор компрессионных прокладок 1.

Изменяя толщину набора прокладок, уменьшают или увеличи­ вают объем камеры сжатия и тем самым изменяют степень сжа­ тия двигателя.

Целый ряд маломощных дизелей имеет шатуны с косым разъ­ емом нижней головки. Косой разъем имеет целью уменьшить ши­ рину головки (при открытой крышке) для возможности выемки поршня и шатуна вверх через рабочий цилиндр.

Шатуны карбюраторных двигателей по своей конструкции ничем не отличаются от шатунов маломощных дизелей.

Шатуны крейцкопфных двигателей имеют верхнюю головку вилкообразной формы (рис. 42), состоящую из двух разъемных подшипников, которые охватывают цапфы ползуна.

Наиболее ответственными и тяжело нагруженными деталями, работающими в условиях переменной нагрузки шатуна, яв­ ляются шатунные болты. При небольших размерах шатунный болт должен выдерживать большие усилия (в отдельные мо­ менты работы поршень и шатун стремятся оторваться от вала).

Шатунный болт делают с одним или несколькими калиброван­

ными поясами для центровки в отверстиях подшипника (см. рис. 39). Шатунные болты затягивают зашплинтовывающимися гайками.

Затяжка шатунных болтов очень ответственная операция. При сильной затяжке шатунные болты испытывают значитель­

ные растягивающие и скручивающие напряжения; болты четы­ рехтактных дизелей испытывают, кроме того, ударную нагрузку

во время работы двигателя,, Сила нормальной затяжки болта может быть определена по величине его удлинения, которое за­ меряется специальной микрометрической скобой и не должно

выходить из пределов допустимого.

Во время эксплуатации шатунные болты требуют самого тщательного наблюдения. При недостаточно тщательном наблю­

дении за состоянием шатунных болтов бывают случаи их обры­

вов, вызывающие серьезные аварии двигателей.

§ 16. КРЕЙЦКОПФЫ

Во время работы двигателя при сгорании топлива в цилиндре на поршень действует давление газов. Это давление можно пред­ ставить в виде сосредоточенной силы Р (рис. 43, а), приложен­ ной к оси поршневого пальца и направленной вниз. Когда пор­ шень находится в в. м. т., т. е. шатун и кривошип составляют одну прямую линию, сила давления газов Р, действуя через ша­ тун и кривошип на подшипники коленчатого вала, не может при­

водить в движение поршень. При повороте коленчатого вала на некоторый угол ср, когда ось шатуна отклонится от вертикальной линии (рис. 43, б), сила Р раскладывается по правилу паралле-

Лбграмма на две силы •— силу Рш, действующую вдоль оси ша­ туна и приводящую в движение коленчатый вал, и силу Ра, дей­ ствующую перпендикулярно направлению движения поршня. Сила Рн прижимает поршень к стенке цилиндра и вызывает уси­

ленный износ поршневых колец и стенок втулки цилиндра. У дви­ гателей больших мощностей эта сила достигает больших вели­

чин, поэтому их делают крейцкопфными (рис. 43, в). Поршень у таких двигателей жестко через шток соединен с крейцкопфом 1,

Рис. 43. Разложение сил: а, б — в тронковом двигателе; в — в крейцкопф­ ном двигателе.

ползун 2 которого движется в направляющих параллелях 8. Бо­

ковое усилие Рн в этом случае воспринимается уже не стенкой

цилиндра, а через крейцкопф параллелями, которые жестко свя­ заны со станиной двигателя. Крейцкопфы делают односторон­ ними или двусторонними. Последние применяют в двигателях двойного действия.

В судовых двигателях простого действия крейцкопф делают

односторонним, т. е. с одним ползуном. Параллели в этом слу­ чае воспринимают боковое усилие при нормальном вращении

вала двигателя. При обратном вращении коленчатого вала (зад­ нем ходе) боковое усилие направлено в обратную сторону и вос­ принимается при одностороннем крейцкопфе закраинами парал­ лелей.

Трущаяся поверхность ползуна, соприкасающаяся с направ­

ляющими параллелями и закраинами, покрыта антифрикцион­

ным металлом.

52

§ 17. КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ И МАХОВИКИ

Коленчатый вал является наиболее ответственной и дорого­ стоящей деталью двигателя. При работе двигателя коленчатый вал подвергается значительной нагрузке от скручивающих и изгибающих усилий, меняющихся по величине и направлению.

Коленчатые валы судовых двигателей штампуют или отковы­ вают из высокосортной углеродистой или легированной стали. В последнее время в некоторых случаях коленчатые валы изго­ тавливают из специального чугуна посредством литья.

Коленчатый вал восьмицилиндрового тихоходного дизеля

R8DV 136 (рис. 44) состоит из рамовых шеек 2, расположенных на одной оси, шатунных шеек 6 и щек 3. Рамовые шейки укла­ дываются в рамовые подшипники; на шатунные шейки навеши­ ваются нижние головки шатунов. Все шейки вала должны быть

точно обработаны и отшлифованы. На кормовом конце колен­ чатого вала располагается гребень 5, через который на упорный подшипник передается осевое усилие, создаваемое гребным вин­ том, и фланец 4 для крепления маховика. На носовом конце вала расположен фланец 1, с которым соединен привод масляного насоса и одноколенчатый вал привода компрессора.

У быстроходных дизелей с вкладышами подшипников, зали­ тыми свинцовистой бронзой, для повышения износоустойчивости шейки вала подвергают поверхностной закалке. Коленчатые валы двигателей малой и средней мощности изготавливают цельнокованными, а двигателей большой мощности — составными из отдельных секций, соединяемых друг с другом на фланцах при помощи болтов.

Для облегчения шейки коленчатого вала делают пустоте­ лыми. На рис. 45 показан разрез части коленчатого вала с пусто­ телыми шейками. Каналы 4 в шейках соединяются между собой

наклонными сверлениями 2 в щеках, служащих для подвода смазки из рамовых шеек к шатунным, и закрываются с торцов заглушками 1, удерживаемыми болтами 6. Масло подводится

к рамовым шейкам через штуцеры в крышках подшипников, за­

тем через одно или два радиальных сверления 5 в рамовой шейке попадает в полость 4, откуда по сверлению в щеках кривоши­ пов — во внутреннюю полость шатунных шеек. Отсюда масло по развальцованным медным трубкам 3 поступает на рабочую по­ верхность шатунной шейки и, если в шатуне имеется сверление, дальше — для смазки поршневого пальца. Развальцованная трубка 3, один конец которой располагается примерно в середине полости шатунной шейки, обеспечивает центрифугирование мас­ ла, т. е. очистку его от механичесих примесей при помощи цент­ робежной силы, возникающей при вращении вала (вал выпол­ няет роль центрифуги). Механические примеси отбрасываются на стенки полости, а очищенное масло из центра по трубке по­ дается на рабочую поверхность шейки.

53

У коленчатых валов некоторых двигателей, например ЗД6,

все полости рамовых и шатунных шеек соединены между собой сверлениями. В этом случае масло подводится не к каждому ра-

мовому подшипнику, а только к одному крайнему.

Коленчатый вал двигателя под действием изменяющихся уси­ лий, возникающих от давления газов в цилиндре, вращается неравномерно (с неодинаковой скоростью), а при переходе через мертвые точки воспринимает еще и толчки.

Рис. 45. Разрез части коленчатого вала с пустотелыми шейками.

Равномерность вращения двигателя достигается прежде всего маховиком, навешенным на один из концов коленчатого вала. Когда под давлением газов поршень стремится увеличить ско­ рость вращения коленчатого вала, маховик задерживает это уско­ рение, накапливая при этом некоторый запас энергии. Когда давление газов уменьшается и появляются силы, тормозящие вращение коленчатого вала, в особенности при прохождении через мертвые точки, маховик, расходуя накопленную энергию, поддерживает скорость вращения коленчатого вала на первона­

чальном уровне. Чем тяжелее маховик, тем двигатель работает

равномернее. Равномерность вращения вала двигателя также повышается с увеличением числа его цилиндров, следовательно,

вес устанавливаемого маховика в этом случае уменьшается. Маховик изготавливают в виде литого чугунного или сталь­

ного диска с ободом. Большие тяжелые маховики делают состав­

ными, маховики двигателей небольших мощностей — цельными. Маховик крепят на валу особо прочно при помощи шпонок или

55

ГЛАВА IV

ТОПЛИВО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; ГОРЕНИЕ

§ 18. ПОНЯТИЕ О ТОПЛИВЕ

Горючее вещество, сжигаемое специально для получения тепловой энергии, называется топливом. Топливо, применяемое для судовых силовых установок с двигателями внутреннего сго­

рания, бывает трех видов: жидкое, газообразное и твердое. На судах рыбопромыслового флота с двигателями внутреннего сго­

рания в основном применяется жидкое топливо нефтяного про­ исхождения, полученное специальной переработкой нефти. Сырая

нефть является большой ценностью как химическое сырье, по­ этому употреблять ее как топливо нецелесообразно.

По химическому составу топливо нефтяного происхождения представляет собой смесь различных углеводородов (углеводо­

род — химическое соединение углерода с водородом) с неболь­

шой примесью кислородных и сернистых соединений. В среднем содержание элементов в топливе следующее: углерода (С) —

85%, водорода (Н) — 13,5%, кислорода (О) — 1%, серы (S) — 0,5%.

§19. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВА

ИИХ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ Д. В. С.

Чтобы судить о возможности применения для данного типа двигателя тех или иных сортов топлива, необходимо знать их основные физико-химические свойства.

Удельный в ес есть отношение веса определенного объема

жидкого топлива, взятого при температуре 20° С, к весу того же

объема воды при температуре 4° С.

Удельный вес топлива для двигателей внутреннего сгорания колеблется в пределах 0,72—0,92. По удельному весу топливо можно разделить на легкое с удельным весом меньше 0,8, и тя­ желое с удельным весом больше 0,8. Удельный вес непосред­ ственно не определяет качества топлива, но позволяет косвенно судить о способности топлива к воспламенению. Чем тяжелее

57

топливо, тем оно труднее воспламеняется. Определяется удель­

ный вес ареометром.

Вязкость. Вязкостью, или внутренним трением, называется свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц под влиянием действующих на них внешних сил. Обычно вязкость характеризуется условной вязкостью в градусах Энгле­

ра (°Е), которая определяется отношением времени истечения из вискозиметра (прибора с трубочкой стандартного сечения и дли­ ны) 200 см* испытываемой жидкости при данной температуре (20—100° С) ко времени истечения 200 слг3 дистиллированной воды при температуре 20° С.

Вязкость оказывает большое влияние на легкость распыливания топлива, его фильтрацию и протекание по трубам. Беспере­ бойное нагнетание топлива по тонким трубопроводам и хорошее

распыливание его возможны в том случае, если топливо не обла­ дает большой вязкостью.

Вязкость не должна быть, однако, слишком низкой, так как топливо служит смазкой для точных деталей насоса и форсунки.

Применение недостаточно вязких топлив приводит к увеличению износа этих деталей, увеличению пропусков топлива между плун­ жером и втулкой насоса, что вызывает снижение давления и про­ изводительности насоса.

Вязкость сильно изменяется при изменении температуры: с повышением температуры вязкость увеличивается. Поэтому ве­ личина вязкости всегда сопровождается указанием, при какой

температуре она определена. Например, вязкость дизельного топ­ лива при 20° С не более 1,7° Е.

Фракционныйсостав характеризует однородность топ­ лива. Всякая однородная жидкость, как и вода, имеет свою по­ стоянную температуру кипения. Топливо является смесью раз­ личных составляющих с разной температурой кипения. Поэтому температура кипения топлива меняется скачкообразно, по мере выкипания той или иной фракции. По мере выкипания топлива температура его повышается. Температура в начале и в конце кипения характеризует качество топлива.

Присутствие в топливе большого количества легких фракций, кипящих при температуре ниже 250° С, ухудшает процесс сго­ рания тяжелых составных частей топлива, так как доступ к ним кислорода затруднен горением легких фракций, быстро испаряю­ щихся с поверхности капель распыленного топлива. Чем одно­ роднее топливо, тем лучше будет протекать процесс сгорания.

Температура в с п ы ш к и — наименьшая температура подогрева жидкого топлива, при которой выделяющиеся с его поверхности пары, образуя с воздухом горючую смесь, вспыхи­ вают при поднесении к ним пламени. Чем легче топливо, тем больше в нем содержится легкоиспаряемых соединений и тем ниже его температура вспышки.

Температура вспышки необходима для определения степени

58