Файл: Помухин, В. П. Дизельные установки, механизмы и оборудование промысловых судов.pdf

быстроходных двигателей с короткими поршнями все кольца рас­ полагаются вместе. Кольца предназначены для создания необхо­ димой плотности (компрессии) и съема излишков масла, поэтому’ их подразделяют на уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные.

Охлаждение поршней дизелей малой и средней мощности осу­ ществляется чаще всего путем отвода тепла через стенки цилиндров с циркулирующей водой, циркулирующим маслом и посредством вен-

равномерность охлаждения нарушается, а количество тепла, отводи­

нительная специальная система охлаждения маслом или водой. , Шатуны, штоки и крейцкопфы служат для преобразования воз­

вратно-поступательного движения поршня во вращательное движе­ ние коленчатого вала.

Шатун (рис. 26) состоит из верхней головки, стержня и нижней мотылевой головки. Верхняя головка шатуна в большинстве слу­ чаев изготовляется заодно со стержнем и является неразъемной. В головку шатуна запрессовывают вкладыши или сплошные втулки из стали, залитой баббитом, а также из оловянистых, свинцовистых или алюминиевых бронз. Нижняя головка шатуна для возможности сборки и монтажа делается разъемной. В больших и мощных дизелях применяют разъемные мотылевые подшипники со сменными вклады­ шами (рис. 27).

50

Стержни шатуна имеют различное поперечное сечение. Стержни круглого и трубчатого сечения, одинакового по всей длине шатуна, наиболее просты в изготовлении. Стержни двутаврового сечения обеспечивают наибольшую жесткость при наименьшей массе. Для увеличения жесткости нижней (мотылевой) головки размер стержня шатуна обычно увеличивают в нижней части. Шатуны крейцкопфных дизелей отличаются от шатунов обычного типа тем, что верхняя го­ ловка крепится не к головному пальцу, а к шейкам крейцкопфа.

Крейцкопфы (ползуны) движутся по специальным направляю­ щим — параллелям. Поршневой шток связывает поршень с крейц­ копфом, передавая ему возвратно-поступательное движение, а шатун преобразует это движение крейцкопфа во вращательное движение коленчатого вала.

Крейцкопфы независимо от типа состоят из следующих основных частей: поперечины, имеющей устройство для крепления поршневого штока, шейки для соединения с верхней головкой шатуна (головной подшипник) и ползуна.

Коленчатые валы являются одной из наиболее ответственных и дорогих по условиям изготовления и ремонта деталей двигателя.

Коленчатый вал (рис. 28) состоит из рамовых шеек, на которых он вращается в рамовых подшипниках, мотылевых шеек, восприни­ мающих давление поршней, передаваемое шатунами, кривошипов, соединяющих рамовые и мотылевые шейки, и концевого фланца отбора мощности. Кроме этих основных частей валы в зависимости от конструкции двигателя имеют противовесы, приводные шестерни, маховики, муфты отбора мощности и т. д.

В зависимости от числа цилиндров дизеля валы бывают одно-, двух-, трехколенчатые и т. д. Каждое колено состоит из двух щек и мотылевой шейки, находящейся между ними. Рамовые шейки поме­ щаются между смежными коленами и связывают их между собой.

По конструкции коленчатые валы подразделяют на сплошные (целые) и составные из нескольких частей, соединенных фланцами. В свою очередь колена могут состоять из нескольких отдельных дета­ лей. Валы дизелей малой и средней мощности изготовляют методом штамповки или ковки. Валы мощных и больших дизе­ лей, которые по технологическим соображениям изготовить сплош­ ными невозможно или затруднительно, выполняют сочлененными. Отдельные части валов в этом случае должны быть взаимозаменяе­ мыми. Преимуществом составных колен является возможность сборки

валов двигателей с разным числом цилиндров из одинаковых деталей'— щек и шеек. Типы составных колен показаны на рис. 29.

Рамовые и мотылевые шейки по соображениям унификации иногда выполняют одинакового диаметра, равного 0,6—0,8 диаметра ци­ линдровой втулки или поршня. Как правило, для уменьшения массы вращающихся частей и размеров нижней головки шатуна диаметр мотылевых шеек принимают на 5— 15% меньше диаметра рамовых шеек.

Валы малооборотных двигателей изготовляют из углеродистых сталей 35, 40, 45, 50, 34Г2 и 45Г2, валы высокооборотных двигате­ лей— из легированных сталей 18ХНВА, 18ХНМА, ЗОХМА и др.

д-д

Основными способами производства валов являются ковка и штам­ повка. Стальное литье применяют для небольших валов и шеек крупных составных валов. В настоящее время выпускают чугунные литые валы для двигателей средней иотносительно большой мощности. Применение валов, выполненных из модифицированных чугунов методом литья, позволяет при сохранении общей прочности значи­ тельно снизить массу и повысить износостойкость шеек.

Для уменьшения степени неравномерности вращения коленча­ того вала на его утолщенной части или на специальном фланце уста­ навливается маховик. Маховики изготовляют сплошными или со­ ставными, чаще всего методом литья из чугуна, реже из стали. Обод маховика используется для присоединения валоповоротного устрой­ ства, привода стартера и ряда других устройств. Для этого на внеш­ ней стороне обода предусматривается зубчатый венец.

Механизм газораспределения осуществляет наполнение цилин­ дров свежим зарядом воздуха и выпуск отработавших газов. В четы­ рехтактных двигателях он состоит из привода распределительного вала (распределительных шестерен, цепного или валикового привода), механизма привода клапанов (распределительного вала, кулачкавых шайб, толкателей, штанг, рычагов) и клапанного механизме). Схема газораспределительного механизма четырехтактного двига­ теля приведена на рис, 30. Фазы распределения, т. е. моменты откры­

52

тия и закрытия клапанов, определяются профилями кулачковых шайб.

В отличие от четырехтактных большинство конструкций двух­ тактных двигателей клапанного механизма не имеют. Через выпускные, впускные и продувочные окна, расположенные на втулке цилиндра, выпускаются газы и поступает свежий заряд воздуха. Открытие и за­ крытие окон производится поршнем. Такая особенность газораспреде­ ления двухтактных двигателей имеет свои преимущества, так как отсутствие привода клапанов и про­ стота конструкции облегчает обслу­ живание. Основным недостатком бесклапанного газораспределения является ухудшение процессов газо­ обмена вследствие недостаточной очистки цилиндров от остаточных газов.

В настоящее время применяют различные схемы продувок цилинд­ ров. Общими требованиями, предъ­ являемыми к ним, являются обеспе­

расположению окон различают контурные продувки поперечные, петлеобразные и круговые.

При прямоточной продувке поток продувочного воздуха движется в одном направлении. Так как путь, проходимый воздухом в дан­ ном случае, примерно в два раза короче, чем при контурной про­ дувке, то соответственно при равной скорости движения поршня улучшается очистка цилиндров.

Прямоточные продувки являются более совершенными, но и более сложными. Продувки этого типа применяются в малооборот­ ных, многооборотных и форсированных двигателях. Различные типы продувок двухтактных двигателей приведены на рис. 31.

Прямоточные продувки подразделяют на прямоточно-щелевые и прямоточно-клапанные. Прямоточно-щелевая продувка (рис. 31, и) применяется в двигателях с противоположно движущимися (расхо-

53

Рис. 31. Типы продувок: а, б — поперечные (поперечно-щелевые); в — петлевая (петлеобразная); г — круговая; д, е, ж — смешан­ ные; з — прямоточно-клапанно-щелевая; и — прямоточно-щелевая.

54

дящимися) поршнями. Выпускные окна расположены равномерно по окружности. Такое расположение окон упрощает конструкцию и уменьшает сопротивление потоку газов.

Прямоточно-клапанная, или прямоточно-клапанно-щелевая, продувка, впервые разработанная на заводе «Русский дизель»

в1906 г., является одной из наиболее эффективных. Характерная

ееособенность заключается в наличии продувочных (впускных) окон, расположенных по всей окружности цилиндра, и выпускных клапанов в крышке цилиндра. Продувочный воздух поступает через окна, размещаемые, как правило, тангенциально, и, двигаясь вверх, вытесняет продукты сгорания через открытые выпускные клапаны. Перемешивания воздуха с газами почти не происходит, в результате чего достигается хорошая очистка цилиндров. Выпуск газов через клапаны упрощает установку фаз газораспределения. Основные элементы привода выпускных клапанов такие же, как и у четырех­ тактных двигателей.

Системы и способы наддува дизелей. Мощность двигателя опре­

деляется формулой

Ne = KizD2stipe или Ne = KizD2cmpe,

быть достигнуто за счет увеличения i, D, ст, п, s и ре. Следует отме­ тить, что основные способы повышения мощности практически уже использованы и в отдельных случаях достигнуты оптимальные или близкие к ним значения. При этом нельзя забывать, что повышение значения какого-либо одного или нескольких входящих в выражение членов неизбежно ведет к ухудшению значения других. Например, увеличение числа цилиндров, достигающего в однорядных двига­ телях 12, в V-образных 24, а в звездообразных и более 24, и хода поршня, составляющего в некоторых тихоходных моделях 1800 мм, приводит к росту габарита двигателей, увеличение частоты враще­ ния и скорости поршня — к снижению моторесурса, увеличение диаметра цилиндра *— к ухудшению условий охлаждения и т. д.

Наиболее эффективным и распространенным способом повыше­ ния мощности является увеличение среднего эффективного давле­ ния ре. Мощность в этом случае повышается за счет увеличения массо­ вого заряда воздуха, подаваемого в цилиндр. Такой способ назы­ вается наддувом двигателя.

Повышение степени наддува позволяет без изменения основных конструктивных элементов двигателя увеличить количество сжига­

55