Voznitskiy_-_Sudovye_dizeli_i_ikh_expluatatsia

действует в сечении шатуна, расположенном ближе к нижней головке» поэтому для увеличения ее жесткости в ВОД сечение тела шатуна часто постепенно увеличивают от верхней головки к нижней (шатун равного сопротивления).

Нижнюю головку шатуна (кривошипную) в судовых дизеля применяют двух основных типов: отъемную от тела шатуна - «морского» типа и неотъемную — «нормального» типа.

В головке морского типа (рис. 3.14, а) антифрикционный сплав заливают непосредственно в тело нижней 6 и верхней 7 половин кривошипного ' подшипника. Для регулирования степени сжати (а следовательно, и давления в конце сжатия) между головкой пяткой шатуна установлена компрессионная прокладка 9. Для обеспечения соосности тела шатуна и кривошипной головки и раз­ грузки шатунных болтов 8 от боковых сил предусматривают цен­ трирующую проставку 8 или центрирующий выступ на верхней половине головки. Крышку нижней половины 6 подшипника цен»

Рис. 3. 14. Нижние (кривошипные) головки ш подшипники шатунов дизелей:

а — Зульцер RD; б — Зульцер Z40/48; в — MVD36; г —- СЕМТ РС-2; д — М400

80

трируют шатунными болтами или специальным штифтом. Набор

.латунных прокладок 4 в разъеме подшипника служит для регули­ рования , масляного зазора.

Для закрепления шатунных болтов после снятия гаек служат стопорные болты 5, которые часто одновременно являются предо­ хранительными, предотвращающими выпадание шатунного болта, в случае его обрыва. Гайки шатунных болтов стопорят шайбами 2. Зубья на торцовых поверхностях шайб входят в зацепление с зу­ бьями на торцовой поверхности гайки. Шайбы болтами 1 крепят к шатунным болтам. Применяют и другие способы: стопорения гаек шатунных болтов.

Масло в кривошипный подшипник поступает из крейцкопфных подшипников по сверлению а в шатуне и каналам b в верхней поло­ вине подшипника.

{рис. 3.14, б); конструкция позволяет существенно повысить жест­ кость коленчатого вала благодаря увеличению диаметра его шеек при сохранении возможности демонтажа шатуна через цилиндр.

Верхняя часть головки нормального типа откована заодно с пяткой шатуна (рис. 3.14, в). Кривошипный подшипник образован верхним 18 и нижним 16 вкладышами, залитыми антифрикционным сплавом. Нижний вкладыш иногда фиксируют от проворачивания штифтом 14, Чаще всего фиксаторами вкладышей являются шатун­ ные болты, которые с целью уменьшения размеров головки распо­ лагают ближе к шейке вала (для этого во вкладышах вырезают карманы). Нижнюю половину 15 головки (крышка подшипника) центрируют с верхней шатунными болтами или выступами 17 на краях нижней половины (в этом случае болты разгружаются от боковых сил).

Для регулирования масляного зазора в разъеме подшипника иногда предусматривают набор прокладок.

В современных СОД и ВОД прокладки обычно не устанавли­ вают или применяют одну прокладку необходимой толщины. От­ каз от применения прокладок объясняется стремлением повысить жесткость нижней головки и тем самым улучшить условия работы кривошипного подшипника и шатунных болтов.

Головка с косым разъемом (рис. 3.14, г) дает возможность по­ высить жесткость коленчатого вала вследствие увеличения диа­ метра его шеек при сохранении демонтажа шатуна через цилиндр, а также уменьшить силу Р р, стремящуюся разорвать болты 19 (или шпильки) крепления крышки подшипника к верхней полови­ не (при изменении знака движущей силы в четырехтактном дизеле). Для того чтобы воспринимать боковую (срезающую) силу Рс, стыки головки имеют ступенчатый замок или зубчатую (рифленую) поверхность (на рис. 3.14, г не показано).

81

В V-образном дизеле чаще всего применяют общую для двух шатунов кривошипную головку, У главного шатуна 20 (рис. 3.14, д) имеется разъемная нижняя головка. Кривошипный подшипник образован двумя тонкостенными вкладышами, залитыми свинцо­ вистой бронзой. Крышка 25 подшипника прикреплена к верхней половине головки двумя коническими штифтами 24. Прицепной шатун 22 имеет неразъемную нижнюю головку с. бронзовой втул­

обеспечения необходимой жесткости ее выполняют массивной» Нижняя половина головки (крышка подшипника) в четырехтактном: дизеле нагружена силами инерции, и ее массу также обычно увели­

лишено смысла, однако для снижения ударных нагрузок на криво­ шипный подшипник ее часто выполняют массивной (см. рис. 3.14, б). При этом центр тяжести шатуна располагается ближе к оси кривошинной головки, увеличиваются вращающиеся массы, и возросшая сила инерции разгружает кривошипную шейку от давления газов. В МОД для уменьшения массы кривошипную головку иногда выполняют дифференциальной (большую поверхность имеет наи­ более нагруженная верхняя половина); снижение ударной нагруз­ ки на кривошипный подшипник в этом случае обеспечивается бла­ годаря значительным силам инерции поступательно движущихся масс.

Смазочное масло для кривошипного подшипника поступает из

рамовых подшипников по сверлениям в кривошипе коленчатого вала или из крейцкопфных подшипников по сверлениям в шатуне и каналам в кривошипной головке.

Для обеспечения постоянного потока масла из кривошипного подщипника в осевой канал d (см. рис. 3.14, в) для смазывания поршневого подшипника прорезают одну или две канавки f в ниж­ ней части подшипника; масло поступает в осевой канал по наклон­ ным каналам с, е в верхней части головки. Другие способы обеспе­ чения постоянного потока масла показаны на рис* 3.14, б, г.

Для предотвращения утечки масла при остановке дизеля из масляной полости шатуна в нижней его части иногда устанавли­ вают невозвратный клапан.

Шатунные болты являются весьма ответственными деталями (особенно в четырехтактных дизелях), так как их обрыв приводит

ктяжелой аварии дизелей.

Всовременных дизелях чаще всего устанавливают четыре бол­ та (для уменьшения размеров нижней головки шатуна и диаметра болтов). Для пригонки по отверстиям болты имеют калиброванные

82

пояски (см. рис. 3.14, а, в). Для предотвращения проворачивания

болта его головку фиксируют штифтом 13 (см. рис. 3.14, в) или специальным выступом на головке. Для головок с косым разъе­ мом чаще всего применяют шпильки, застопоренные штифтами, или

более нагруженных витков резьбы (первые 2—3 витка от опорной поверхности гайки) применяют гайки с утопленной резьбой, у ко­ торых опорная поверхность находится ниже последнего витка резь­ бы болта.

Для предотвращения работы шатунного болта на изгиб или срез его головку делают симметричной, без односторонних срезов. Опорные поверхности головки и гайки должны быть строго перпен­ дикулярны оси болта. Болты устанавливают в калиброванные от­ верстия кривошипной головки, ее опорные поверхности также должны быть перпендикулярны к оси болта. Силу затягивания

и резкому увеличению ударных нагрузок; чрезмерная затяжка сопровождается текучестью материала с последующим ослабле­ нием затяжки. В обоих случаях, а также при неравномерной за-\ тяжке болт может разорваться. В формуляре дизеля указано уд­ линение болта после затяжки, усилие или момент на динамометри­ ческом ключе или давление масла при затяжке гидравлическими домкратами. На головке болта или торце иногда указывают длину болта с точностью до 0,01 мм; остаточное удлинение является бра­ ковочным показателем болта.

Конструктивные способы обеспечения высокой усталостной прочности, податливости и равнозначной прочности шатунных болтов:

диаметр болта между центрирующими поясками уменьшают до 0,85—0,95 внутреннего диаметра резьбы. Иногда для увеличе­ ния податливости делают сверления по оси болта или на длину резьбовой части;

переходы к центрирующим пояскам, резьбе и головке делают возможно большими радиусами;

поверхность болта тщательно полируют; резьбу изготавливают накаткой с большим радиусом закругле­

ний у вершин и впадин.

3.8. Коленчатый вал

Общие сведения. Коленчатый вал служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней во вращательное и передачи вращающего момента потребителю мощ~

83

ности. Это одна из наиболее ответственных, напряженных и дорого- стоящих деталей. Стоимость вала, может достигать 30 % стоимости

При относительно небольших размерах и массе вал по длинеявляется цельным (рис. 3,15, б). Кривошип состоит из двух'рамовых шеек <5, размещенных в рамовых подшипниках 10, двух щек 7 и шатунной (кривошипной) шейки 6, соединенной с нижним кон­

грузки от действия сил газов и сил инерции поступательно движу­ щихся и вращающихся масс. Эти силы вызывают знакопеременные

Рис, 3.15. Коленчатый вал

84

Периодически изменяющийся вращающий момент вызывает кру­ тильные (вал скручивается и раскручивается), поперечные (под действием сил инерции) и осевые (вал сжимается и растягивается

при искривлении его оси вследствие неправильной укладки, неравномерного износа рамовых подшипников или деформации фундаментной рамы дизеля.

Составляющие силы Р т (рис. 3.15, в), действующей по оси ша­ туна -— тангенциальная Р Т и радиальная Р Р, — вызывают реакции

других цилиндров скручивает шатунную и рамовые шейки. Щека дополнительно сжимается радиальной силой Р р/2 и скручивает­ ся моментом от силы P J 2.

Так как силы инерции Pj в ВМТ направлены вверх и разгру­ жают детали движения и коленчатый вал от направленных вниз сил действия газов Р Т (рис. 3.15, г), то одним из наиболее тяжелых режимов работы коленчатого вала и других деталей дизеля явля­ ется режим пуска, когда максимальное давление сгорания в цилин­ дре может превышать в 1,3— 1,5 раза давление на номинальном ре­ жиме, а силы инерции незначительны. Вместе с тем во время рабо­ ты дизеля возникающие от сил Pj моменты M j стремятся изогнуть коленчатый вал в плоскостях их действия. Деформация вала вос­ принимается рамовыми подшипниками (наибольшую нагрузку вос­

прочность при наименьшей массе; высокая износостойкость шеек; динамическая уравновешенность (все массы должны быть располо­

дистая сталь 35, 40, 45, 50, 35Г и 45Г (для МОД и СОД средней

вала, но повышает его усталостную прочность и износостойкость. Валы дизелей малой и средней мощности иногда изготовляют из высокопрочного модифицированного чугуна с шаровидным гра­

фитом В'445-5, ВЧ50-2. Преимущества чугунных валов: меньшая стоимость изготовления; возможность использования более рацио­ нальных конструктивных форм (с точки зрения снижения концен­ трации напряжений); меньшая чувствительность к концентрато-

85

/рам напряжений (рискам, царапинам и т. п.); повышенная износо­ стойкость шеек (вследствие наличия в чугуне графита и хорошей смачиваемости шеек маслом), Недостатки: пониженные жесткость и прочность и трудность обнаружения внутренних литейных поро­ ков.

Кривошипы* Кривошип (колено) вала изготовляют цельным

нение отдельных частей обеспечивается горячей посадкой или хо­ лодом (без шпонок или стопоров). Достаточное обжатие достигает­ ся натягом 1/800— 1/10000 при нагреве до 200—250 °С. Пол усостав­ ные и составные кривошипы применяют главным образом для ва­ лов с большими диаметрами шеек в МОД.

Угол заклинивания кривошипов и порядок вспышек в цилиндрах выбирают из условий наибольшей равномерности вращающего мо-

Рис. 3.16. Кривошипы коленчатого вала

86

ся через рамовые подшипники на остов дизеля (в ВОД противовесы: крайнего кривошипа иногда выполняют функции гасителя крутиль­ ных колебаний).

К щекам кривошипа противовесы чаще всего крепят болтами; для разгрузки которых от срезающей силы применяют различные замки или шпонки. Для МОД противовесы часто отковывают или отливают заодно со щеками. Для уменьшения массы противовеса его центр тяжести должен быть расположен возможно дальше от оси вала.

Концы коленчатого Baja. При выходе из картера во избежаниеутечки масла концы вала уплотняют специальными маслоотбойны­ ми гребнями в комбинации с лабиринтным или сальниковым уплот­ нением (войлочным, фетровым), либо предусматривают маслосгон­ ную резьбу (при малых диаметрах вала у нереверсивного дизеля).

Свободный конец вала используют обычно для монтажа ше­ стерни 5 (см. рис. 3.15, б) привода навешанных на дизель насосов (масляного, водяного, топливоподкачивающего) и других вспомога­ тельных механизмов. Для снижения амплитуды осевых колебаний коленчатого вала иногда на его свободном конце устанавливают

89