Voznitskiy_-_Sudovye_dvigateli_vnutrennego_sgora (1)

30 Судовые двигатели внутреннего сгорания

ребрами жесткости (см. рис. 3.3а, 3.3б), отлитых заодно с рамой под­ дона (см. рис. З.Зг), или цельносварной конструкцией рамы, поддона и станины (см. рис. З.Зе).

К судовому фундаменту раму крепят после центровки дизеля от­ носительно оси валопровода. При этом между опорными полками рамы и фундаментом устанавливают стальные клинья, сферические или ре­ гулируемые клиновые прокладки.

При установке рамы на клиньях (рис. ЗЗд) к фундаменту 13 при­ варивают чисто обработанные сверху клинья 11. Затем тщательно при­ шабривают к поверхности клиньев 11 и полки 9 рамы клинья 10. Пос­ ле подгонки клинья просверливают и устанавливают крепежные бол­ ты 12 (на рис. З.Зд показан призонный болт).

Сферическая прокладка состоит из двух дисков 14 (рис. З.Зе) со сферическими поверхностями, позволяющими им самоустанавливаться в соответствии с наклоном полки рамы по отношению к опорной поверхности фундамента. Применение сферических прокладок исклю­ чает выполнение трудоемкой ручной работы по их пригонке, однако требует высокой точности изготовления.

Регулируемая клиновая прокладка (рис. ЗЗж ) состоит из двух клиновидных дисков 15, позволяющих регулировать уклон путем по­ ворота верхнего диска относитель­

М атериалом для изготовления станин служат сталь и чугун. Свар­ ные станины МОД обычно выполняют из стали, коробчатые отливают из чугуна. Станины СОД отливают из чугуна или из стали. Сварная конструкция станины снижает массу дизеля и упрощает ремонт воз­ можных повреждений (трещин). Недостатки такой конструкции: свар­ ные швы подвержены коррозии; сварные швы, расположенные пер­ пендикулярно к действующим усилиям, плохо работают на разрыв, поэтому для их разгрузки устанавливают длинные анкерные связи.

По конструкции различают составные и цельные станины. Со­ ставные станины из А-образных стоек 1 (рис. 3.5а) проще в изготовле­ нии, но имеют малую продольную жесткость. Для увеличения жестко­ сти применяют стойки коробчатого или двутаврового сечения с ребра­ ми жесткости.

Положение стоек на фундаментной раме фиксируют контрольны­ ми штифтами и призонными болтами. В верхней части стойки скреп­ ляют диафрагмой, отделяющей картер от подпоршневого простран­ ства. Отверстия в диафрагмах для прохода штоков поршней уплотня­ ют специальными сальниками. К стойкам прикрепляют параллели 2, воспринимающие давления от ползунов крейцкопфа.

Параллель - это стальная или чугунная плита, усиленная с об­ ратной стороны ребрами жесткости.

Для осмотра картера и деталей механизма движения в станине имеются люки, закрытые дверцами или съемными щитами.

Цельные (рис. ЗЛсус), а также составные по длине и по высоте (секции 3 и 4 на рис. 3.56) или только по длине коробчатые станины имеют высокую жесткость и меньшее число болтовых соединений, что обеспечивает хорошую герметичность картера и упрощает монтаж дизеля.

В тронковых дизелях для увеличения жесткости станины (и осто­ ва в целом) станину 11 (рис. 3.5г) обычно изготавливают заодно с бло­ ком цилиндров 9 и применяют рациональные силовые схемы, обеспе­ чивающие равномерное распределение нагрузок и минимальные де­ формации всех элементов станины. Так, в конструкции на рис. 3.5в болты 5 передают станине горизонтальную составляющую силы, дей­ ствующей на подшипник 6.

Во время работы дизеля воздух в картере насыщается парами мас­ ла и образуется взрывоопасная смесь. При перегреве какой-либо дета­ ли или прорыве газов из цилиндра в картер (в тронковых дизелях) концентрация масляных паров резко возрастает и возникает опасность взрыва.

34 Судовые двигатели внутреннего сгорания

Анкерные связи предназначены для разгрузки деталей остова от разрывающих усилий, вызываемых давлением газов на поршень и крышку цилиндра, и связывания их в единую жесткую систему.

В анкерной конструкции детали остова постоянно испытывают напряжения сжатия. Замена напряжений разрыва напряжениями сжа­ тия особенно выгодна в чугунных деталях, так как чугун значительно лучше работает на сжатие (предел прочности на сжатие составляет 8-9 МПа, на разрыв 1,8-2,6 МПа). Это дает возможность выполнить детали остова относительно тонкостенными и снизить массу дизеля. Если детали остова изготавливают стальными сварными, то связи ус­ танавливают для разгрузки сварных швов. Благодаря упругой дефор­ мации связей динамические нагрузки, возникающие во время работы дизеля, поглощаются ими, и остов испытывает только статические нагрузки.

Условия работы анкерных связей определяются растягивающими

изгибающих усилий Р от поперечных колебаний связей в плоскости качания шатуна.

Конструкция связей должна отвечать следующим основным требованиям: высокая податливость (упругость) и достаточная прочность.

Материалом для изготовления анкерных связей служат качествен­ ная углеродистая сталь или легированные стали. Для устранения кон­ центрации напряжений и контроля качества материала связи шлифуют по всей поверхности.

По конструкции различают связи длинные и короткие, цельные и составные. Длинные связи 3 (см. рис. 3.1а) стягивают фундаментную раму 4, станину 2 и блок цилиндров 1; короткие связи соединяют толь­ ко блок цилиндров и ресивер наддувочного воздуха. В некоторых мощ­ ных СОД короткие связи стягивают только блок цилиндров. Примене­ ние составных связей упрощает их монтаж. Для предотвращения резо­ нансных колебаний анкерных связей часто устанавливают распорные винты 5 (рис. 3.6б).

Затяжку связей (рис. З.бв) производят равномерно и в определен­ ной последовательности (показана цифрами). От равномерности за­ тяжки связей зависит положение оси коленчатого вала и цилиндровых втулок в блоке дизеля. В современных дизелях анкерные связи затяги­ вают специальными гидравлическими домкратами (рис. З.бг). На резь­ бу связи выше гайки 7 навертывают поршень 6 домкрата. Под действи­

ем давления (40-50 МПа) на поршень масляного гидравлического пресса связь удлиняется, между гайкой 7 и промежуточным кольцом 8 появ­ ляется зазор, на размер которого подвертывают гайку.

Практические рекомендации.

В процессе эксплуатации двигателей необходимо систематически проверять затяжку связей. При ослаблении затяжки гаек связей рубаш­ ка цилиндров приобретают небольшие смещения вверх (при каждом такте сжатие-сгорание) и вниз на остальных ходах. Небольшие смеще­ ния, невидимые для глаза, можно зафиксировать с помощью линейно­ го индикатора или уперев большой палец руки в верхнюю плоскость рубашки, а ноготь - в гайку связи. При обнаружении «дыхания» рубаш­ ки связи необходимо подтянуть в соответствии с рекомендациями фир­ мы. После подтяжки обязательно проверить раскепы коленчатого вала.

§ 3*3* Рамовые подшипники

Опорой для рамовых (коренных) шеек коленчатого вала служат рамовые подшипники. В судовых дизелях применяют подшипники скольжения. Подшипник состоит из двух вкладышей 4 и 8 (рис. 3.7а), залитых антифрикционным сплавом, и крышки 2.

Условия работы и нагрузки на подшипники определяются мно­ гими факторами, из которых основными являются: величина и харак­ тер нагрузки; скорость скольжения шейки вала; масляный зазор; сорт масла, его температура и расход через подшипник; свойства материа­ лов основы вкладыша и антифрикционного рабочего слоя.

По конструкции различают рамовые подшипники с толстостен­ ными (обычно двухслойными) и тонкостенными (многослойными) вкла­ дышами, подвесные и установочные (опорно-упорные).

Толстостенные вкладыши (верхний и нижний) плотно пригоняют к постели и крышке подшипника и между ними устанавливают про­ кладки 6 для регулирования масляного зазора. Тонкостенные вклады­ ши к гнездам не пригоняют, а устанавливают с натягом. Верхний тол­ стостенный вкладыш 4 (рис. 3.7а) фиксируют от разворота трубкой 3, штифтом 10 (рис. 3.16) или втулкой 12 (рис. 3.1в). Осевое смещение вкладышей 4 и 8 предотвращается буртами или штифтами.

У дизелей ранней постройки для более надежного сцепления ан­ тифрикционного сплава с телом вкладыша на его внутренней поверх­ ности иногда прорезали канавки е (рис. 3.76) в форме ласточкина хво­ ста или трапецеидальной резьбы. В современных дизелях такие канав-

з*

ки не делают, так как они вызывают концентрацию напряжений, сни­ жающую усталостную прочность антифрикционного сплава. У стыков вкладышей фрезеруют или эксцентрично растачивают масляные «хо­ лодильники» - аккумуляторы масла 5 (рис. 3.7а), которые служат для

Рис. 3.7. Рамовые подшипники дизелей: a) MAH KZ70/120;

б) «Зульцер» RD76; в) «Зульцер» Z40/48; г) NVD36; д) МАН-Б.В. L40/45

подвода и лучшего распределения масла по длине подшипника, пре­ дотвращения защемления шейки вала вследствие деформации вклады­ шей при сборке подшипника, обеспечения смазки за счет аккумулиро­ вания в начале вращения вала, улавливания механических частиц. Что­ бы не было чрезмерной утечки масла, холодильники не должны дохо­ дить до краев подшипника.

Масляный зазор в подшипнике регулируют набором латунных прокладок 6 (рис. 3.7а), которые прикрепляют к верхнему вкладышу винтами 7 или фиксируют штифтами 11 (см. рис. 3.76). Набор прокла­ док снижает жесткость подшипника, поэтому в современных СОД их не устанавливают (см. рис. 3.7в, 3.7г), а при увеличении масляного зазора заменяют вкладыши.

Крышки подшипников для упрощения изготовления и монтажа в некоторых МОД применяют составные (рис. 3.7а). К раме дизеля крыш­ ку крепят шпильками, винтовыми или винто-гидравлическими 9 (рис. 3.76), 13 (рис. 3.7г) распорными домкратами. В современных ди­ зелях шпильки затягивают гидравлическими домкратами, конструктив­ но подобными домкратам для затяжки анкерных связей.

У некоторых дизелей последних моделей применяют электротер­ мическую затяжку шпилек. Крепление крышки домкратами позволяет упростить разборку подшипника, уменьшить размеры крышки и рас­ стояние между анкерными связями (при этом уменьшается момент, изгибающий крышку и поперечную балку фундаментной рамы).

Подвод масла к холодильникам подшипника осуществляется все­ гда через его наименее нагруженную зону. В МОД и СОД масло обыч­ но подводят сверху по кольцевой канавке 1 (рис. 3.7а, 3.7в) на рабочей поверхности верхнего вкладыша или по кольцевой канавке g в крышке подшипника (рис. 3.7г) и далее через отверстия в верхнем вкладыше в кольцевую канавку h на его рабочей поверхности. В первом случае для подвода масла использована трубка 1, ввернутая во вкладыш, а во вто­ ром - винто-гидравлические домкраты 13. Для упрощения разборки подшипника в некоторых МОД масло подводят снизу по каналу d в канавке С постели (рис. 3.76) и далее по сверления^ 6, а во вкладышах

кхолодильникам.

Всоответствии с гидродинамической теорией смазки, а также изза концентрации напряжений канавки на рабочей поверхности нагру­ женных вкладышей нежелательны. Однако для обеспечения постоян­ ного потока масла в кривошипном подшипнике канавку делают не толь­ ко на верхнем, но иногда и на части нижнего вкладыша (канавка g на рис. 3.7г).

ние газов и силы инерции, поэтому их нижние половины 14 (рис. 3.7с)) делают всегда массивными и крепят к станине вертикальными шпиль­ ками 15 и поперечными болтами 16.

Для предотвращения осевого перемещения коленчатого вала один из рамовых подшипников (со стороны маховика или шестерни приво­ да распределительного вала) делают установочным (опорно-упорным), что позволяет сохранить номинальные зазоры в шестеренной передаче во время работы дизеля. Коленчатый вал нагревается и удлиняется боль­ ше, чем фундаментная рама (удлинение 1 м длины вала составляет 0,01 мм/°С), поэтому для обеспечения свободного удлинения вала при его нагреве в одном направлении в установочном подшипнике предус­ матривают минимальный осевой зазор, а остальные рамовые подшип­ ники выполняют меньшей длины, чем рамовые шейки вала. У устано­

вочного подшипника имеются залитые

Глава 4

БЛОКИ, РУБАШ КИ И ВТУЛКИ ЦИЛИНДРОВ

§ 4.1. Блоки и рубашки цилиндров

Цилиндры являются одним из силовых элементов остова и слу­ жат для образования полостей (вместе с поршнями и крышками), в которых осуществляется рабочий цикл дизеля.

Цилиндр состоит из рубашки (отдельной или в виде блока) 1 и вставной втулки 2 (см. рис. 4.1). Полость 4 между рубашкой и втулкой, в которой циркулирует охлаждающая вода, называется зарубашечным пространством. Вода поступает в нижнюю часть этой полости, омыва­ ет цилиндровую втулку, поднимается вверх и по перепускным патруб­ кам 3 перетекает в полость охлаждения цилиндровой крышки. Для посадки цилиндровых втулок у рубашек цилиндров имеются опорные 5 и направляющие 6 бурты.

Условия работы рубашек цилиндров определяются конструктивной схемой остова дизеля. При отсутствии анкерных связей рубашки рабо­ тают на разрыв от силы действия газов на поршень и крышку цилиндра, а при наличии связей - нагружены сжимающими усилиями от их затяга.

Материалом для изготовления рубашек цилиндров служат серый чугун, модифицированный чугун, иногда сталь 25.

По конструкции различают индивидуальные для каждого цилин­ дра рубашки и блоки цилиндров. Отдельные рубашки более просты в изготовлении, их применение значительно уменьшает влияние дефор­ мации остова дизеля (вследствие деформации корпуса судна) на поло­ жение осей цилиндровых втулок, а при необходимости можно заме­ нить цилиндр в сборе во время эксплуатации.

Необходимая жесткость рубашек обеспечивается: значительной толщиной их стенок, массивными литыми ребрами и анкерными свя­ зями. Индивидуальные рубашки, установленные на станине независи­