Поршень (рис. 4) воспринимает давление газов и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. В двухтактных двигателях наряду с этим поршень выполняет роль золотника механизма газораспределения.
Поршни работают в весьма тяжелых условиях: они испытывают воздействие горячих газов и воспринимают большие динамические нагрузки. Например, в начале рабочего хода на днище поршня диаметром 100 мм действует сила 20…40 кН у карбюраторного двигателя и 6…100 кН – у дизельного. Поршень движется в цилиндре с высокой (до 2 м/с) переменной скоростью, вследствие чего в шатунно-поршневых комплектах возникают значительные (до 15…20 кН) знакопеременные силы инерции (с частотой изменения знака до 200 Гц).
Рисунок. 4. Поршень двигателя ЗИЛ-130: а – общий вид; б – поршневые кольца; в – размещение колец в поршне: 1– ребро поршня; 2 – канавки для поршневых колец; 3 – бобышки; 4 – днище поршня; 5 – головка поршня; 6 – юбка поршня; 7 – компрессионные кольца; 8 – нижнее коническое компрессионное кольцо; 9, 10, 11, 12 – маслосъемные кольца с расширителями; 13 – чугунная всатвка
Применение поршней из алюминиевых сплавов дает возможность снизить конструкционную массу и, следовательно, силы инерции на 20…30% по сравнению с чугунными. Наряду с этим поршни из алюминиевого сплава имеют и недостатки: меньшую механическую прочность, повышенный износ, больший коэффициент линейного расширения (в 2…2,5 раза).
Поскольку поршень непосредственно охлаждаться не может, он нагревается значительно сильнее, чем охлаждаемая гильза. Чтобы предотвратить заклинивание поршня в гильзе, необходимо иметь между ними определенный зазор, когда они находятся в холодном состоянии. Этот зазор уменьшается при прогреве двигателя.
В настоящее время с целью уменьшения коэффициента линейного расширения и повышения прочности применяют поршни, изготовленные из высококремнистого алюминиевого сплава (содержание кремния до 22%, как например, у семейства двигателей ЯМЗ).
Для предотвращения заклинивания поршня его устанавливают в цилиндр с зазором. Поскольку днище и головка поршня нагреваются интенсивнее, чем юбка, зазор между цилиндром и головкой делают большим.
Конструкция и размеры поршня определяются главным образом величиной и скоростью нарастания давления газов и быстроходностью двигателя. Поршни дизелей имеют более массивную и жесткую конструкцию, большее число поршневых колец.
На долговечность поршня и бесшумность его работы большое влияние оказывает размещение оси поршневого пальца. С целью обеспечения одинаковых условий работы поршня при различных направлениях его движения ось поршневого пальца несколько смещают вниз и располагают на высоте 0,64…0,68 рабочей высоты юбки. Чтобы избежать стуков при переходе через мертвые точки, ось поршневого пальца смещают на 1,4…1,6 мм от оси поршня в сторону действия боковой силы при рабочем ходе (противоположную направлению вращения).
Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Для уменьшения массы и снижения сил инерции его делают пустотелым. Поршневой палец работает под воздействием ударных нагрузок, переменных по величине и направлению, подвергается изгибу и истиранию. Чтобы противостоять этим нагрузкам, поршневой палец должен иметь мягкую сердцевину и, твердую поверхность. Этим требованиям удовлетворяют поршневые пальцы, изготовленные из углеродистой или малолегированной стали. Их подвергают термической обработке – цементации на глубину 0,5…1,0 мм, с последующей поверхностной закалкой токами высокой частоты на глубину 1,0…1,5 мм. Наружную поверхность пальца шлифуют и полируют.
Подавляющее распространение на современных двигателях получили плавающие поршневые пальцы, которые могут проворачиваться как в верхней головке шатуна, так и в бобышках поршня. Такая конструкция обеспечивает более равномерный износ сопряжения. Осевая фиксация поршневого пальца осуществляется стопорными пружинными кольцами, устанавливаемыми в бобышках поршня.
Поршневые компрессионные кольца служат для герметизации надпоршневого пространства и предотвращают прорыв газов в картер двигателя. Поршневое кольцо представляет собой криволинейный брус, имеющий в свободном состоянии вырез. При установке в цилиндр кольцо сжимается и благодаря своей упругости прижимается наружной поверхностью к зеркалу цилиндра. Уплотняющее действие поршневых колец тем лучше, чем больше их число. В карбюраторных двигателях устанавливают на поршне 2 - 3 компрессионных кольца, в дизельных – 3 - 4.
Поршневые кольца современных быстроходных двигателей работают в чрезвычайно тяжелых условиях, под воздействием высоких давлений и температур, сил инерции и трения. В наиболее тяжелых условиях работает верхнее компрессионное кольцо.
Самым распространенным материалом для изготовления поршневых компрессионных колец является легированный чугун. Чугунные поршневые кольца получают из индивидуально отлитых заготовок. Однако качество литых чугунных колец не полностью удовлетворяет современным требованиям.
В настоящее время часто применяют стальные кольца. Более перспективными являются кольца из металлокерамических материалов, обладающие большей износостойкостью. Такие кольца получают прессованием порошкообразной смеси железа, меди и графита под большим давлением и при высокой температуре.
В процессе работы двигателя компрессионные кольца попеременно прижимаются к верхней и нижней кромкам канавок поршня и действуют как насос, стремясь перекачивать масло со стенок цилиндра в камеру сгорания. Поэтому на поршнях устанавливают, кроме компрессионных, маслосъемные кольца. Они снимают масло со стенок цилиндра, направляя его обратно в картер двигателя. Длительное время маслосъемные кольца изготовлялись из чугуна. В настоящее время широкое распространение получили стальные составные маслосъемные кольца. Обладая гибкостью, относительной подвижностью элементов и высоким давлением на стенки цилиндра, стальное кольцо хорошо приспосабливается к поверхности цилиндра, имеющего искаженную форму (вследствие износа) и обеспечивает хорошее распределение масла по поверхности цилиндра как в новом, так и в изношенном двигателе. Переход с чугунных маслосъемных колец на стальные позволил уменьшить расход смазочного масла в 2 раза, а пробег двигателя до замены колец увеличить до 150000 км.
Шатун обеспечивает шарнирную связь прямолинейно движущегося поршня с вращающимся коленчатым валом. Он передает от поршня коленчатому валу силу давления газов при рабочем ходе. Шатун совершает сложное плоскопараллельное движение: возвратно-поступательное вдоль оси цилиндра и качательное относительно оси поршневого пальца. Шатун испытывает значительные знакопеременные нагрузки, действующие по его продольной оси. Во время рабочего хода сила давления газов сжимает шатун. Силы инерции стремятся оторвать поршень от коленчатого вала и растягивают шатун. Наряду с этим качательное движение вызывает знакопеременные силы инерции, изгибающие шатун в плоскости его качания.
Указанные условия работы предъявляют к конструкции шатуна следующие требования: высокая жесткость; достаточная усталостная прочность; небольшая масса; простота и технологичность. Габаритные размеры нижней головки шатуна не должны препятствовать его проходу через цилиндр при сборке двигателя.
Основными элементами шатуна являются верхняя (неразъемная) и нижняя (разъемная) головки и соединяющий их стержень. Наилучшей формой поперечного сечения стержня шатуна, обеспечивающей ему высокую жесткость при минимальной массе, является двутавр.
В верхнюю головку шатуна устанавливаются бронзовые втулки, обладающие высокой износостойкостью и сопротивляемостью усталостным разрушениям.
В нижнюю головку шатуна устанавливаются тонкостенные шатунные вкладыши, которые выполняются подобно вкладышам коренных подшипников, с тем же материалом антифрикционного слоя.
Шатуны для карбюраторных двигателей изготовляют из углеродистой или легированной стали. В дизельных двигателях шатуны работают при больших динамических нагрузках, поэтому для их изготовления требуются высоколегированная сталь и увеличенные сечения элементов (утяжеление конструкции).
Коленчатый вал (рис. 5) воспринимает усилия от шатунов и преобразует их в крутящийся момент. Коленчатый вал является наиболее напряженной деталью КШМ. Он подвергается растяжению, сжатию, изгибу, скручиванию, срезу, поверхностному трению, продольным и поперечным деформациям. При этом нагрузки носят динамический характер и достигают значительных величин.
При большой длине вала эти нагрузки могут вызвать заметные продольные и угловые деформации и привести к усталостным разрушениям.
Исходя из условий работы, характера и величены нагрузок, коленчатый вал должен удовлетворять следующим требованиям: обладать статической и динамической уравновешенностью; быть достаточно жестким и долговечным при небольшой массе; иметь высокую усталостную прочность; быть устойчивым против вибрации и крутильных колебаний; иметь точные размеры и высокую износостойкость трущихся поверхностей (коренных и шатунных шеек).
Коленчатые валы изготовляют ковкой или штамповкой из углеродистой или низколегированной стали. В последние годы получают распространение литые валы из магниевого чугуна. Они имеют меньшую массу и дешевле, чем кованые.
Валы подвергают термической обработке – закалке и отпуску. Шейки коленчатого вала закаливают токами высокой частоты на глубину 3…4 мм, шлифуют и полируют.
Рисунок 5. Подвижные детали кривошипно-шатунного механизма: 1 – храповик; 2 – фиксаторные шайбы; 3, 13 – шатунные шейки; 4 – вкладыши шатунных шеек; 5 – пружинное кольцо; 6 – поршневой палец; 7 – верхняя головка шатуна; 8 – стержень шатуна; 9 – болты; 10 – нижняя головка шатуна; 11 – крышка шатуна; 12, 19, 24, 29 – коренные шейки коленчатого вала;
14, 26 – вкладыши коренных шеек; 15, 16 – поршни; 17, 28 – противовесы; 18 – маховик; 20 – задняя часть вала; 21 – стопорное кольцо; 22, 27, 30 – крышки; 23 – масляная полость; 31 – шестерня привода ГРМ; 32 – передняя часть вала; 33 – шкив ременной передачи
Коленчатый вал имеет коренные и шатунные шейки, соединенные друг с другом при помощи щек. Коренные шейки выполняются одинаковыми по диаметру. Шатунная шейка со смежными щеками составляет колено, кривошип вала. Все шатунные шейки по длине и диаметру одинаковы.
В автотракторных двигателях коленчатые валы могут вращаться в подшипниках качения и скольжения. Подшипники качения обеспечивают уменьшение потерь на трение, что обеспечивает значительное облегчение запуска двигателя в холодное время. Однако в многоцилиндровых двигателях конструкция блока цилиндров и коленчатого вала с подшипниками качения значительно усложняется. Имеются и другие недостатки. Поэтому чаще всего используются подшипники скольжения. Коренные подшипники скольжения выполняют в виде тонкостенных стальных вкладышей (полуколец), которые устанавливают в расточках блока цилиндров. На внутреннюю поверхность вкладыша наносится слой из антифрикционного сплава, состав и свойства которого зависят от степени нагруженности.
В карбюраторных двигателях длительное время использовались свинцовооловянистые сплавы (баббиты). Широкое распространение получил сплав СОС–6–6 на свинцовой основе, содержащей 6% олова, 6% сурьмы, 0,5% меди. Однако свинцовооловянистые сплавы чувствительны к повышению температуры и, имеют недостаточную сопротивляемость уста-лостным выкрашиваниям.
В связи с этим в настоящее время получили широкое применение сталеалюминиевые вкладыши, обладающие высокой усталостной прочностью и хорошими противокоррозийными качествами. Сталеалюминиевые вкладыши широко применяются на современных V-образных карбюраторных двигателях и обеспечивают им достаточно высокий межремонтный срок службы.
В дизельных двигателях, имеющих повышенную нагрузку на подшипники, применяются стальные вкладыши с антифрикционным сплавом из свинцовистой бронзы, содержащей 30% свинца, улучшающего противозадирные свойства. Подшипники из свинцовистой бронзы выдерживают без усталостных разрушений почти вдвое большую нагрузку, чем баббиты и стабильно работают при нагреве до 140…150°С, в то время как для баббитов предельно допустимой является температура 120°С.
Вместе с тем антифрикционный сплав из свинцовистой бронзы плохо поглащает твердые абразивные частицы, недостаточно хорошо прирабатывается, имеет склонность к коррозии. Поэтому в двигателях с подшипниками из свинцовистой бронзы можно применять только специальное масло с противокоррозийной присадкой.
Маховик устанавливают на задний конец коленчатого вала для уменьшения неравномерности работы двигателя и выведения поршней из мертвых точек.
В многоцилиндровых двигателях рабочие ходы протекают с частичным перекрытием, что обеспечивает хорошую равномерность и позволяет кривошипному механизму проходить мертвые точки без помощи маховика. В этих случаях маховик обеспечивает плавную работу двигателя на малой частоте вращения, облегчает трогание машины и способствует пуску двигателя.
Маховик отливают из серого чугуна и крепят к фланцу коленчатого вала. На обод маховика напрессовывают стальной зубчатый венец, служащий для пуска двигателя от стартера.
На торцевой поверхности маховика наносят метки, соответствующие ВМТ и моменту зажигания. Этими метками пользуются при установке зажигания или впрыска, а также при проведении различных регулировок. В сборе с коленчатым валом маховик должен быть динамически сбалансирован.
При работе двигателя на детали КШМ действуют давление газов на поршень, силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно (поршень и часть массы шатуна) и вращающихся (колено вала и часть массы шатуна), силы веса. По мере вращения вала эти силы, за исключением силы веса, меняют величину и направление.
studfiles.net
Категория:
Устройство эксплуатация камаз 4310
Подвижные детали кривошипно-шатунного механизма Камаз 4310Поршень совместно с гильзой и головкой цилнндра образует полость, в которой протекают рабочие процессы. Его днище (рис. 14) воспринимает давление расширяющихся газов и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал.
Следовательно, поршни работают в чрезвычайно тяжелых условиях, характеризующихся непосредственным контактом с горячим рабочим телом, воздействием высокого давления газов, а также движением с переменной по величине и направлению скоростью.
Соприкосновение с газами, имеющими температуру 1800… 2000°С при повышенном до 6…8 МПа (60…80 кгс/см2) давлении, вызывает усиленную теплоотдачу в поршень. Вследствие этого днище поршня воспринимает 10…30% теплоты, отводимой от рабочего тела в систему охлаждения, и нагревается в центральной части до 300…320°С. Значительный нагрев поршня является причиной многих характерных отказов цилиндропорш-невсй группы. Так, локальный перегрев повышает вероятность оплавления кромок на днище поршня. Опасным следствием перегрева поршня является потеря его подвижности — заклинивание, которое обусловлено тепловым расширением юбки и может явиться причиной аварийных задиров поршня и гильзы цилиндра. Кроме этого, при нагреве зоны поршневых колец выше 200… 230 °С окисляется масло, в результате чего в канавках поршня и стенках гильзы цилиндра образуются вязкие смолистые отложения, превращающиеся со временем в твердый кокс. Эти отложения снижают подвижность колец и могут привести к их «залеганию» и заклиниванию, при которых действие уплотнения полностью нарушается.
Поршень представляет собой металлический стакан сложной геометрической формы, изготовленный из алюминиевого сплава. В поршне, кроме днища, имеется уплотняющая часть (головка) и направляющая часть (юбка). На боковых стенках внутри масла к поверхности поршневого пальца. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение.
Рис. 14. Поршень и шатун в сборе:1 — поршень; 2 — втулка верхней головки; 3 — стопорное кольцо пальца; 4 — поршневой палец: 5, 6 — канавки для компрессионных колец; 7 —канавка для маслосьемного кольца; S — шатунный болт; 9 — шатун; 10 — нижняя крышка шатуна; 11 — нижний вкладыш; 12 — верхний вкладыш; 13 — маслосъемное кольцо; 14 — компрессионные кольца
Нижняя головка шатуна выполнена разъемной. Плоскость разъема перпендикулярна оси шатуна. Съемная часть нижней головки шатуна называется крышкой. Крышка крепится к шатуну двумя болтами с гайками. От проворачивания болты удерживаются лысками, имеющимися на головках болтов. Расточка под вкладыши в нижней головке шатуна выполнена в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемые. Для обеспечения комплектности на стыке выбиты числовые метки, одинаковые для шатуна и крышки, и условный порядковый номер шатуна. Для снятия крышки шатуна выполнены специальные выступы. В крышке и теле шатуна имеются специальные пазы, в которые входят выступы на вкладышах.
Шатунные и коренные подшипники представляют собой сменные тонкостенные трехслойные вкладыши с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Шатунный подшипник состоит из двух взаимозаменяемых вкладышей. Вкладыши изготавливают из стальной ленты, внутренняя поверхность которой для уменьшения трения и износа шеек коленчатого вала покрыта тонким слоем свинцовистой бронзы, содержащей до 30% свинца. Для улучшения антикоррозионных и противозадирных свойств на рабочие поверхности вкладышей наносится тонкий (15…30 мкм) слой сплава свинца с оловом или свинца с индием. Это покрытие не только улучшает приработку рабочих поверхностей, но и почти в два раза увеличивает усталостную прочность антифрикционного слоя.
В верхнем вкладыше имеются отверстия для подвода масла и канавка для его распределения. Верхний и нижний вкладыши коренного подшипника невзаимозаменяемы.
Предотвращение осевых смещений и проворачиваний вкладышей обеспечивают выступы-усики. Для ремонта коленчатого вала, блока и шатунов предусмотрены ремонтные размеры вкладышей. Обозначение вкладышей соответствующей шейки, диаметр вала и диаметр постели в блоке или шатуне нанесены на тыльной стороне вкладыша.
Коленчатый вал воспринимает усилия со стороны шатунов и преобразует их в крутящий момент, а также обеспечивает перемещение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя.
Он изготовлен методом горячей штамповки из высокоуглеродистой легированной стали. Шейки закаливаются с нагревом токами высокой частоты на глубину 2…6 мм или упрочняются азотированием.
Коленчатый вал неразъемный полноопорный крестообразной формы (шатунные шейки расположены под углом 90°) с двумя съемными противовесами. Радиус кривошипа 60 мм.
Коленчатый вал (рис. 15) состоит из следующих основных элементов: коренных шеек, которыми вал опирается на коренные подшипники, расположенные в расточках картера, шатунных шеек, щек, связывающих коренные и шатунные шейки, носка (переднего конца), хвостовика (заднего конца).
Для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил за одно целое со щеками выполнены противовесы, кроме того, имеется два съемных противовеса.
На каждой шатунной шейке крепят по два шатуна: один — правого ряда цилиндров, второй — левого. Для обеспечения необходимой жесткости число коренных шеек на одну больше, чем шатунных, поэтому такие валы называют полноопорными. С целью повышения прочности вала на изгиб переход от рабочей поверхности шейки к щеке (галтель) должен быть плавным.
На переднем конце вала напрессованы шестерня привода масляного насоса и передний противовес. Их положение фиксируется шпонкой. С торца коленчатого вала установлена шлицевая полумуфта отбора мощности, предназначенная для привода гидромуфты.
На заднем конце вала напрессованы распределительная шестерня и задний противовес. В торцевой части имеются два отверстия для запрессовки штифтов, фиксирующих маховик, и осевое отверстие для опорного подшипника первичного вала коробки передач, а также резьбовые отверстия болтов крепления маховика.
Рис. 15. Коленчатый вал:1 — полумуфта отбора мощности; 2 — стопорная шайба носка коленчатого вала; 3 — передний противовес; 4 — ведущая шестерня привода масляного насоса; 5 — заглушка полости шатунной шейки; 6 — задний маслоотражатель; 7 — распределительная шестерня; S — задний противовес; 9 — полукольца упорного подшипника коленчатого вала; 10 — крышка коренного подшипника коленчатого вала; 11 — вкладыш коренного подшипника коленчатого вала
В щеках вала просверлены каналы для подвода смазки от коренных подшипников к масляным полостям в шатунных шейках. Масляные полости являются дополнительными грязеуловителями. Грязевые частицы отбрасываются центробежной силой к верхней части полостей, а масло через диаметральные каналы подается к шатунным вкладышам. Так как шатуны цилиндров 1 и 5, 2 и 6, 7 и 3, 8 и 4 расположены попарно на одной шейке коленчатого вала, то масло к ним подается соответственно от коренных подшипников 1, 2, 4, 5. При этом, если от коренных подшипников 2, 4, 5 масло подается непрерывно к шатунным подшипникам, то от первого коренного подшипника к шатунным подшипникам 1 и 5 подача масла пульсирующая. Кроме того, от первого коренного подшипника масло отводится также к гидравлической муфте привода вентилятора и к топливному насосу высокого давления.
Коленчатый вал фиксируется в осевом направлении четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в проточке задней коренной опоры. От проворачивания кольца удерживаются выступами нижних полуколец. Выступы входят в пазы крышки подшипника. По торцам полуколец профрезерова-ны смазочные канавки.
Уплотнение коленчатого вала осуществляется самоподжимным сальником, запрессованным в картер маховика.
Маховик предназначен для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала, а также для вывода поршней из мертвых точек благодаря накопленной кинетической энергии во время такта рабочего хода. Кроме того, маховик облегчает работу двигателя при разгоне и преодолении кратковременных перегрузок.
Маховик (рис. 16) отлит из серого специального чугуна, закреплен болтами на заднем торце коленчатого вала и зафиксирован двумя штифтами и установочной втулкой. Для пуска двигателя стартером на маховике напрессован зубчатый венец. На наружной поверхности маховика имеется паз под фиксатор, который используется при выполнении регулировок двигателя. Для проворачивания коленчатого вала по окружности маховика предусмотрено двенадцать отверстий.
Читать далее: Неисправности и техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма Камаз 4310
Категория: - Устройство эксплуатация камаз 4310
stroy-technics.ru
Коленчатый вал двигателя КамАЗ-740 аналогичен по своей конструкции ЗИЛ 131 за исключением:
- выносные противовесы передние и задние съемные, закреплены на валу прессовой посадкой;
- на носке и хвостовике вала установлены шестерня привода масляного насоса и ведущая шестерня в сборе с маслоотражателем;
- от осевого смещения коленчатый вал зафиксирован четырьмя полукольцами из сталеалюминия, установленных в выточках задней коренной опоры;
- хвостовик вала уплотнен резиновым самоподжимным сальником, установленным в картере маховика.
Вал изготовлен методом ковки из высокоуглеродистой стали и упрочен азотированием.Коленчатый вал имеет пять коренных и четыре шатунных шейки, которые связаны между собой щеками и сопрягаются с ними переходными галтелями.В целях снижения веса коленчатого вала шатунные шейки выполнены полыми, внутренняя полость их используется для дополнительной центробежной очистки масла.
Подвод смазки от коренных подшипников к масляным полостям в шатунных шейках осуществляется через просверленные каналы в щеках вала.Масляные полости являются дополнительными грязеуловителями.
На передний конец вала напрессовывается ведущая шестерня привода масляного насоса и передний противовес системы уравновешивания.
На заднем конце коленчатого вала напрессовываются задний противовес системы уравновешивания и шестерня привода агрегатов.
Осевое усилие коленчатого вала воспринимаются четырьмя упорными полукольцами, установленными в выточках блока и крышки задней коренной опоры.
Полукольца изготовлены из бронзы, имеют по торцам профрезерованные канавки и от проворачивания предохраняются двумя усиками, имеющимися в нижних полукольцах. Усики входят в пазы, которые расположены на крышке заднего коренного подшипника.
Уплотнение коленчатого вала осуществляется самоподжимным сальником, запрессованным в картер маховика и маслоотражателем.
Маховик изготовлен из специального чугуна и крепится к заднему торцу коленчатого вала восемью болтами из легированной стали.
Болты от самоотворачивания предохраняются стопорными пластинами, каждую из которых устанавливают под два болта. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован зубчатый венец.
Точное положение маховика на валу достигается при помощи двух установочных штифтов, запрессованных в торец коленчатого вала. Маховик балансируется, допустимый дисбаланс составляет 30 Гс.см.
На наружной поверхности маховика имеется отверстие под фиксатор маховика, который используется при регулировках двигателя.
Вкладыши коренных и шатунных подшипников изготавливаются из стальной ленты, покрытой слоем свинцовой бронзы и тонким слоем свинцовистого сплава.
Верхние и нижние вкладыши шатунных подшипников взаимозаменяемые. Вкладыши коренных подшипников невзаимозаменяемые. Верхние вкладыши коренных подшипников отличаются от нижних наличием отверстий для подвода масла и кольцевой канавки для его распределения.
Для предотвращения вкладышей от проворачивания и осевых перемещений в гнездах на краях вкладышей вдавлены усы, которые входят в соответствующие пазы, выполненные в постелях блока и крышках коренных и шатунных подшипников.
Крышки коренных и шатунных подшипников изготовлены из ковкого чугуна и закрепляются при помощи болтов.
Шатун двутаврового сечения изготовлен из стали 40Х, верхняя головка неразъемная, нижняя головка с прямым разъемом и плоским стыком. На одной шатунной шейке коленчатого вала закреплено по два шатуна. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка, а в нижнюю установлены сменные вкладыши.
Крышки шатунов невзаимозаменяемые. На стыках крышки и шатуна выбиты метки спаренности в виде двузначного числа, одинакового для шатуна и крышки, и риски, которые при сборке должны совпадать,
Поршневой палец изготовлен из хромоникелевой стали 12ХНЗА в виде пустотелого цилиндрического стержня.
Поршневой палец плавающего типа, т.е. свободно поворачивается как в верхней головке шатуна, так и бобышках поршня. Наружняя поверхность поршневого пальца цементируется на глубину 1,0-1,4 мм и закаливается с нагревом т.в.ч. Твердость внутренней поверхности пальца НRС20-40 и наружной - НRС 56-65.
Поршневые кольца. На каждом поршне устанавливается два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Наиболее нагруженное верхнее компрессионное кольцо изготавливается отливкой из модифицированного высокопрочного чугуна специального химического состава.
Остальные поршневые кольца изготавливаются из специального чугуна и подвергаются искусственному старению после предварительной обработки торцов.
Наружная рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца покрыта слоем пористого хрома для уменьшения износа, нижнего - молибденом.
Маслосъемное кольцо имеет коробчатое сечение с витым пружинным расширителем и хромированной поверхностью.
Поршень изготовлен из высококремнистого алюминиевого сплава.
В головке поршня имеются три канавки, в которые вставлены поршневые кольца.В толстостенном днище поршня выполнена открытая, тороидальная, камера сгорания, неразделенного типа. Поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова или другого антифрикционного материала для улучшения приработки поршня к гильзе. Юбки поршней в нижней части имеют боковые выемки для прохода противовесов вала при его вращении.
По окружности канавки под маслосъемное кольцо имеются отверстия для отвода масла, снимаемого кольцом с поверхности цилиндра.
2 Назначение, устройство и принцип работы системы охлаждения.
Система охлаждения служит для создания и поддержания оптимального теплового режима двигателя путем регулируемого отвода теплоты от наиболее нагревающихся деталей.
Высокая температура газов во время рабочего хода вызывает интенсивный нагрев деталей непосредственно соприкасающихся с горячими газами (цилиндры, головки цилиндров, поршни, клапаны). На нагрев деталей двигателя затрачивается 20-35 % теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндре. Если эту теплоту не отводить, т.е. не охлаждать двигатель, то на многих движущихся деталях масло выгорит и вследствие чрезмерного расширения произойдет их заедание. Чтобы избежать перегрева деталей, от них принудительно отводится теплота с интенсивностью, зависящей от режима и условий работы двигателя. При недостаточном отводе теплоты двигатель перегревается – не развивает максимальной мощности, увеличивается расход топлива, и детали двигателя из-за недостаточной смазки быстро изнашиваются. В случае чрезмерного отвода тепла, т.е. при переохлаждении двигателя, также ухудшается его топливная экономичность и значительно снижается срок службы. Поэтому двигатель следует охлаждать до оптимальной температуры, обеспечивающей получение максимальной мощности и высокой экономичности, а также длительного срока службы (моторесурса). Принудительный отвод теплоты в ДВС может осуществляться с помощью жидкости (жидкостная система охлаждения) или воздуха (воздушная система охлаждения).
2.1 Система охлаждения двигателя ЗИЛ-131
На двигателе ЗИЛ-131 принята жидкостная система охлаждения, закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.
Жидкостной система называется потому, что при передаче тепла от двигателя в окружающую среду используется промежуточный теплоноситель – жидкость.
Закрытой – она разобщается с атмосферой специальными клапанами, имеющимися в пробке радиатора.
Принудительной – потому, что жидкость по каналам системы охлаждения двигателя циркулирует под действием центробежного насоса.
poznayka.org
Введение
Раздел 1. Принцип ДВС
1.1 Таблица конструктивных и технических параметров.
1.2 Процесс работы четырехтактного дизеля.
Раздел 2. Основные детали
2.1 Подвижные детали.
2.2 Неподвижные детали.
Раздел 3. Системы дизеля
3.1 Система газораспределения
3.2 Система топливная
3.3 Система охлаждения
3.4 Система смазки
1.1 Таблица конструктивных и технических параметров.
Таблица 1
| Конструктивные | ||
| Название параметров | Размер | Обозначение |
| 1. Диаметр цилиндра | 275 | мм |
| 2. Ход поршня | 360 | мм |
| 3. Радиус кривошипа | 180 | мм |
| 4. Высота камеры сжатия | мм | |
| 5. Объем камеры сжатия | ||
| 6. Рабочий объем цилиндра | 21,37 | |
| 7. Полный объем цилиндра | ||
| 8. Степень сжатия | 14,2 | - |
| 9. Число цилиндров | 6 | n |
| 10. Масса двигателя | 12 300 | кг |
| Технические | ||
| Название параметров | Размер | Обозначение |
| 1. Мощность | 550 | кВт |
| 2. Число оборотов КВ | 500 | Об/мин |
| 3. Часовой расход топлива | 91 | кг/час |
| 4. Удельный расход топлива | 165 | Л.с.час |
| 5. Среднее давление | 7,62 | Кг/ |
| 6. Давление сжатия | 44 | Кг/ |
| 7.Давление сгорания | 70 | Кг/ |
| 8. Давление масла в системе | 2 | Кг/ |
| 9. Температура в конце сжатия | ||
| 10. Температура охлаждающей воды | 70 | |
Рассмотрим термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 6.5).
Фаза ф;_2 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме диаграммы:
/ — начало открытия впускного клапана; 2 — закрытие впускного клапана; 3 — начало подачи топлива; 4 — начало открытия выпускного клапана; 5 — закрытие выпускного клапана; а—г — такты рабочего цикла; Р0 — атмосферное давление; I — точка максимального давления газов в цилиндре
этот процесс изображен линией 1—2 — процесс всасывания свежего заряда.
Фаза ф2-3 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором оба клапана закрыты. На индикаторной диаграмме наблюдается процесс сжатия свежего заряда, при этом температура его достигает 500... 700 °С.
Фаза у3_4 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала при закрытых клапанах впуска и выпуска. Точка 3 находится вблизи ВМТ. С этого момента в цилиндр двигателя подается топливо в мелкораспыленном виде, которое активно (при 7 = 500...700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (»1700°С) и давление (Р^ образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабо-
чим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4.
Фаза ц>4_5 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска. На индикаторной диаграмме этот процесс — выпуск отработавших газов — изображен линией 4—5. В позиции колена коленчатого вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий.
Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.
Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС. Цель создания комбинированных двигателей — получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува. В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина.
Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.
При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.
Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3...4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5...2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.
Индикаторная диаграмма комбинированного четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом представлена на рис. 6.6.
В двигателях с наддувом процесс зарядки цилиндра происходит иначе, чем у дизеля без наддува. Турбокомпрессор засасывает воздух при атмосферном давлении Р0 и сжимает его до давления Рк. Сжатый в компрессоре воздух проходит через охладитель и впускной коллектор. На пути от турбокомпрессора до цилиндра давление воздуха снижается от Рк до Ра, поэтому линия давления впуска расположена ниже линии Рк и выше линии Р0.
После заполнения цилиндра воздухом начинается процесс сжатия, который на индикаторной диаграмме изображен кривой 2— 3.
Рис. 6.6. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом:
Р0— атмосферное давление; Р„ — давление в период наполнения; Рг — давление в цилиндре в период выпуска; Рк — давление воздуха в наддувочном коллекторе; Кс — объем камеры сжатия; КЛ — рабочий объем; К„ — полный объем цилиндра; 1 — 5 — процесс продувки: 1 — открытие клапанов впуска; 2 — закрытие клапанов впуска; 3 — впрыск топлива в цилиндр; 4 — открытие клапанов выпуска; 5— закрытие клапанов выпуска; I — точка максимального давления газов в цилиндре
studfiles.net
