Крышки цилиндров

Рис. 7 Крышка четырехтактного двигателя

плоских днищ I, соединенных между совой вертикальными стенками; горизонтальная перегородка 4 увеличивает прочность и служит для увеличения скорости воды над нижним, огневым днищем. В крышке располагаются канал 2 для форсунки, два стакана (канала) 5 для впускных и два стакана 7 для выпускных клапанов и каналы для под­ вода воздуха и отвода газов, стакан 6 для пускового клапана, стакан 3 для предохранительного клапана с индикаторным краном. Крикса крепится к блоку четырьмя шпильками, которые проходят через приливы 8. Газоуплотнение между крышкой и втулкой осущест­вляется красномедной прокладкой, которая укладывается в кольцевую выточку на фланце втулки и выжимается круговым буртом крыш­ки при затяжке гаек.

Крышка охлаждается водой, которая поступает из зарубашечного пространства блока цилиндров, омывает огневую доску, затем пе­реходит в верхнюю полость над перегородкой и отводится из самой верхней точки во избежание образования пароводяных мешков. Для очистки полостей охлаждения от накипи сделаны лючки.

Крышки двухтактных крейцкопфных двигателей с диаметром ци­линдра выше 600 мм часто делают составными из двух частей, при этом нижнюю, наиболее напряженную часть, отливают из жаростойкой легированной стали, верхнюю, опорную - из чугуна. Для защиты утолщенной, верхней части втулки от перегрева, камеру сгорания стремятся разместить между поршнем и крышкой выше верхнего флан­ца втулки, применяя крышки полуколпачкового типа (рис. 8): они состоят из двух частей - нижней, охлаждаемой 5, и верхней, неохлаждаемой I. Нижнее днище выполнено с ребрами жесткости 6, кото­рые образуют в полости охлаждения спиральные каналы. Для обеспе­чения прочности всей конструкции служит верхняя крышка, которая воспринимает только механическую нагрузку от давления газов. Обе части соединены между собой четырьмя шпильками 2 и нажимным фланцем, который удерживает в стакане крышки форсунку 3.

Пусковой и предохранительный клапаны, и штуцер для индика­торного крапа расположены сбоку. Охлаждающая вода подводятся к нижней крышке из зарубашечного пространства, по спиральным кана­лам и в полости охлаждения вода направляется к центру, омывает стен­ки стакана корпуса форсунки и входит в общий отливной трубопро­вод.

Рис.8 Составная крышка двухтактного двигателя

КОНСТРУКЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ

Схема сил, действующих в механизме движения.

Механизмы движения служит для передачи смерти расширения газов на коленчатый вал, т.е. преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала. Он состоит из следующих узлов: у тронковых двигателей - портя, шатуна и коленчатого вала (рис. 9, а), у крейцкопфного - поршня, стока, крейцкопфа (поперечина с ползунами), шатуна и коленчатого вала (см. рис.9, б).

На поршень действует движущая сила Р, направленная по оси цилиндра. В каждом положении поршня сила Р раскладывается на две составляющие, одна из которых Рш, направлена вдоль оси шатуна, другая N – перпендикулярно стенке цилиндра. Сила N называется нормальной. В тронковых двигателях сила N передается поршнем на стенки цилиндра и стремится опрокинуть двигатель. В крйцкопфных двигателях ползун крейцкопфа передает силу N на параллель. Сила

Рис.9 Схема сил, действующих на механизмы движения тронкового (а) и крейцкопфного (б) двигателей

N меняет свое направление при переходе поршня через мертвые точки.

Силу рш можно перенести по лилии ее действия, приложить к мотылевой шейке кривошипа и разложить на две составляющие: касательную или тангенциальную силу Т и нормальную силу Z. Сила Т создает на коленчатой валу крутящий момент.

Механизм движения у тронковых двигателей проще, чем у крейцкопфных. Высота этих двигателей по сравнению с

крейцкопфными значительно меньше. В тронковых двигателях трущаяся пара поршень-втулка работает в зоне высоких температур при не­избежном коксовании смазочного масла, кроме того, нормальная сила N достигает значительной величины, что в сумме вызывает повышенный износ рабочих втулок.

При крейцкопфном механизме движения появляется возможность отделить картер от рабочих цилиндров перегородкой (диафрагмой), и за счет этого вынести крейцкопфный (головной) подшипник из зоны высоких температур, повысив надежность его работы, а так­же предотвратить возможность смешивания в картере грязного ци­линдрового масла с циркуляционным, что особенно важно при ра­боте двигателей на тяжелом сернистом топливе.

Вопросы для самопроверки

1. Какое рабочее тело используется в ДВС?

2. Что такое рабочий цикл ДВС?

3. Из чего состоит механизм движения ДВС?

4. Из чего состоит механизм газораспределения в четырехтактном ДВС? Как осуществляется газообмен в двухтактном ДВС?

5. Какие Вы знаете основные узлы, детали, механизмы у четырехтактных ДВС?

6. Как подразделяются ДВС по конструктивному исполнению кривошипно-шатунного механизма?

7. Из чего состоит остов двигателя?

8. Чем связываются между собой отдельные части остова?

9. Что служит основанием остова ДВС?

10. Каково назначение картера ДВС? П. Из чего состоит цилиндр ДВС?

12. Что представляет собой блок цилиндров?.

13. Какие нагрузки испытывает в работе втулка цилиндра?

14. Каким образом температура втулки цилиндра поддергивается постоянной?

15. Чем отличаются друг от друга втулки цилиндров четырехтактных и двухтактных ДВС?

16. Как смазываются втулки цилиндров?

17. Какие детали и узлы устанавливаются в крышках цилиндров?

18. В чем особенности конструктивного исполнения крышек цилиндров четырехтактных и двухтактных ДВС?

19. Чем обеспечивается газоуплотнение между крышкой и втулкой цилиндра?

20. Какие силы действуют в механизме движения ДВС?

21. Какая сила вращает коленчатый вал?

Практическое занятие № 2

УСТРОЙСТВО ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ И ДВУХТАКТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

ПОРШЕНЕВАЯ ГРУППА.

Поршневая группа состоит из следующих основных деталей (рис. I): порция целого или составного (головка I и направляющая поршня У), поршневых колец 2,4, поршневого пальца 6 (у тронковых

Рис. I Поршень и палец тронкового двигателя

двигателей). Поршень выполняет следующие функции: передает силу давления газов на шатун, передает нормальную силу N на стенку цилиндра (в тронковых двигателях), вместе с крышкой ци­линдра и цилиндровой втулкой образует камеру сгорания и обеспе­чивает за счет компрессионных колец 2 герметичность внутрицилиндрового пространства, управляет открытием и закрытием окон (в двухтактных двигателях).

Поршень тронкового двигателя (см. рис. 1) состоит из головки 1, на которой размещаются компрессионные (уплотнительные) ко­льца 2, и направляющей части 3, называемой тройкой, в которой размещены опорные гнезда для поршневого пальца, а также маслосъемные кольца 4. Тронк поршня передает нормальную силу на стенки рабочей втулки.

Поршни бывают с неохлаждаемым днищем (тронковые двигатели небольшой мощности) и с охлаждаемым днищем (тронковые двигатели большей мощности и крейцкопфные двигатели). У неохлаждаемых

поршней отвод тепла от головки к воде, охлаждающей втулку, осуществляется через компрессионные кольца (60-70%) и через тронк (25-40%).

Поршни крейцкопфных дизелей имеют следующие особенности:

- они разгружены от нормальной силы N на стенку втулки, что позволяет уменьшать длину направляющей (тронка);

- головка поршня имеет фланец, к которому крепится поршневой шток;

-поршни, как правило, состоят из двух отдельных частей: головки

и направляющей;

- на поршне отсутствуют маслосъемные кольца, так как подача масла осуществляется лубрикаторами (поршневыми масляными на­сосами).

Головки поршней крейцкопфных дизелей охлаждаются маслом или водой. Эффективность отвода тепла водой значительно выше (примерно в два раза), чем маслом. Однако из-за трудности обес­печить полную герметичность охлаждающего устройства в отдельных случаях предпочитают масляное охлаждение.

Поршень крейцкопфного дизеля с укороченной направляющей (рис. 2) состоит из головки I и направляющей 3, которые крепятся

Рис. 2 Поршень крейцкопфного двигателя

к фланцу поршневого штока б с помощью шпилек 4.Головка имеет водяное охлаждение. Днище подкреплено литыми угловыми ребрами. На головке поршня размещено пять уплотнительных колец 7. Вода на охлаждение поршня подается по телескопическим трубам 5, одна из которых служит для подвода, другая - для отвода воды.

ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

Поршневые кольца подразделяются на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца служат для предотвращения прорыва газов из камеры сгорания в картер и для отвода части тепла от головки в охлаждающую воду, маслосъемные кольца снимают излишки масла со стенок цилиндра и сбрасывают его в картер.

Уплотняющее действие поршневых колец достигается за счет прижатия кольца к зеркалу цилиндра и их лабиринтного действия. Кольца прижимаются к втулке их упругостью, а также давлением газов в закольцевой полости.

Насосное действие уплотнительных колец состоит в перекач­ке масла, находящегося на зеркале цилиндра, в камеру сгорания. При работе двигателя (рис. 3, а) кольца перемещаются в канавках,

Рис. 3 Схемы действия уплотнительных (а) и маслосъемных (б) колец

попеременно прижимаясь, то к верхней, то к нижней кромке канавки – кольца работают как поршни насоса, постепенно перекачивая масло вверх.

Маслосъемные кольца (рис. 3, б) имеют режущую кромку или конусную фаску. Для удаления масла кольца могут иметь прорези или сверления в самом кольце, а также отверстия в стенке направляющей поршня.

КРЕЙЦКОПФНЫЙ МЕХАНИЗМ

Крейцкопфный механизм (рис. 4) служит для соединения поршня

Рис. 4 Детали движения крейцкопфного ДВС

I с шатуном 2 и для передачи нормальной силы на параллель станины. Он состоит из штока поршня 3, поперечины 4 и ползунов 5.

Шток поршня соединяет жестко поршень с поперечиной. Сечение штока может быть сплошным или полым; сверление штока уменьшает его массу и может быть использовано для подачи охлаждающей жидкости к головке поршня.

Шатун служит для передачи усилия давления газов от поршня на мотылевую шейку коленчатого вала и вместе с кривошипом преоб­разует поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун состоит из верхней головки, в которой располагается головной подшипник стержня шатуна, и нижней кривошипной головки. Как правило, поперечное сечение стержня шатуна - круглого сечения. Конструкция верхних головок зависит от типа двигателя. В тронковых двигателях обычно применяется неразъемная верхняя головка, откованная заодно со стержнем. У шатунов крейцкопфных двигателей применяется верхние головки вильчатые и безвильчатые.

Рис. 5 Шатуны тронкового (а) и крейцкопфного (б) двигателя

в первом случае стержень шатуна заканчивается вилкой, на которой крепятся два головных подшипника, залитых баббитом. Конфигурация нижней головки зависит от типа двигателя. В малооборотных крейцкопфных двигателях (см. рис. 5, б) применяют отъемную нижнюю головку 7, состоящую из двух половин. Между верхней половиной 7 и пяткой шатуна 12 ставят стальную прокладку 4 для регулирования камеры сгорания. Прокладка 6 в плоскости разъема половин для регулирования масляного зазора в мотылевом подшипнике. Тело шатуна 12 заканчивается сверху, фланцем, к которому крепятся два головных подшипника I. Для обеспечения соосности тела шатуна и подшипников устанавливаются центрирующие проставки 3 и 8.

У шатуна тронкового двигателя (см. рис. 5, а) верхняя головка I откована заодно со стержнем 3, вкладыш головного подшипника 13 отлит из бронзы. Стержень 3 круглого сечения заканчивается пяткой 6, к которой двумя болтами крепится разъемная мотылевая головка, состоящая из верхней 8 и нижней 12 половин. Назначение прокладок 7 и 11 аналогично соответствующим прокладкам шатуна крейцкопфного двигателя.

КОЛЕНЧАТИЙ ВАЛ

Коленчатый вал состоит (рис. 6, а) из рамовых I и 2 шеек, щек 3 и соединительных фланцев 4 рамовые шейки, щеки и латунная шейка образуют колено или кривошип (мотыль) вала. Коленчатый вал - одна из наиболее ответственных деталей двигателя.

Коленчатые валы для небольших высокооборотных двигателей изготавливаются цельноскованными. Валы среднеоборотных двигателей делают составными из нескольких секций, соединенных с помощью фланцев. Коленчатые валы больших малооборотных двигателей составляются из отдельных колен, которые в свою очередь изготавливаются полусоставными или составными.

В полусоставных коленах (рис. 6, б)

Шатунные шейки 2 отковывают заодно со щеками 3, рамовые шейки I запрессовывают в щеки. В составных коленах рамовые и шатунные шейки запрессовывают в щеки.

Взаимное расположение колен в коленчатом валу зависит от

Рис 6 Полусоставной, (а) и цельнокованный (б) коленчатые валы

тактности двигателя и от числа цилиндров. Угол между кривошипами и их взаимное расположение должны обеспечивать равномерное вращение коленчатого вала, наиболее полное уравновешивание двигателя.

Шатунные и рамовые шейки могут иметь осевое сверление 3 (рис. 6, б). Полые шейки уменьшают массу вала, позволяют контролировать качество поковки и могут быть использованы для подвода смазки.

Щеки колена могут иметь различную форму. Наиболее простой в изготовлении является прямоугольная, а с точки зрения прочности – овальная форма щеки. Смазка шеек коленчатого вала – циркуляционная, под давлением. Масло подводится к рамовому подшипнику и смазывает рамовую шейку, оттуда оно по радиальным и осевым сверлениям в шейке и щеке поступает на смазку шатунной шейки

(см. рис. 6, б).

Фиксация вала в осевом направлении производится в одном из рамовых подшипников, который является упорно-опорным или установочным.

Рамовая шейка установочного подшипника имеет упорный гребень 7. Выходы коленчатого вала из картера тщательно уплотняют­ся во избежание утечки масла. Противовесы 14 крепят к щекам 3 вала со стороны противоположной мотылевой шейке для уравновешивания сил и моментов сил инерции деталей движения. Шестерня 8 при­вода распределительного вала крепится на кормовом фланце вала. Маховик 12, который служит для уменьшения колебаний угловой

скорости вала и обеспечивает его равномерное вращение, крепится к фланцу вала с помощью ступицы II. На его ободе отфрезерован зубчатый венец для соединения с валоповоротным устройством, нанесены отметки ВМТ всех цилиндров и риски от 0 до 1800, необходимые при проверке фаз газораспределения и топливоподачи.