В современном обществе автомобиль перестал быть роскошью. Сейчас в каждой семье есть как минимум одна машина на всех. И далеко не редкость уже, когда каждый совершеннолетний член семьи имеет свое транспортное средство. Это и не удивительно, ритм жизни растет, мобильность и удобство стало превыше всего. Практически все, со школьной скамьи, уже мечтают о получении водительских прав и возможности управлять своим автомобилем. Но далеко не все, во время обучения уделяют должное внимание и желание изучить конструкцию и состав машины. Как правило, первый экзамен в «полевых условиях» по обнаружению внезапно случившейся поломки проваливается. Большинство даже не знают с чего начать и где посмотреть. Чтобы не стать заложником неприятной ситуации и выйти из нее с достоинством, необходимо знать базовое устройство автомобиля.
Рассмотренный состав и устройство авто является поверхностным. Выделены основные базовые комплексы и узлы, схемы, которые отвечают за свои специфические обязанности. Естественно, в состав всех этих узлов входят более мелкие детали различной конструкции. Для более детального изучения автомобиля, его механизмов, схемы электрооборудования, необходимо потратить значительно больше времени. Но даже поверхностное изучение базовых узлов и агрегатов позволит вам в совокупности лучше ориентироваться в специфике работы машины в целом.
autolirika.ru
При ремонте двигателя на судоремонтном заводе сборку производят на сборочном стенде цеха либо непосредственно на судне. Сборку разделяют на общую и узловую.
В узловую сборку входит сборка отдельных деталей в узлы и комплекты. Общая сборка — это процесс, при котором двигатель путем последовательной сборки деталей и узлов доводится до полной готовности.
В процессе сборки двигателя используют три группы деталей: годные без ремонта, отремонтированные и вновь изготовленные. Это обусловливает некоторые особенности сборки двигателя — то, что в сопряжении деталей допускают увеличенные зазоры и широко используют метод подбора деталей.
Комплектование деталей является основной операцией в процессе сборки. При поточном методе сборки склады комплектации подают по комплектовочной ведомости на сборочные стенды комплекты деталей, с помощью которых производят узловую, а затем общую сборку двигателя. При другом методе может быть иной и организация сборки. Сборка двигателя на стенде в цехе и на судовом фундаменте имеет существенные различия. Сборку в цехе производят на жестких горизонтальных балках. Это позволяет использовать для координации осей и поверхностей элементов двигателя отвесы, ватерпасы и другие гравитационные приборы. На судне всегда имеют место крен, дифферент и деформация корпуса, поэтому приходится выбирать такую технологию контроля сборки, которая исключала бы применение указанных приспособлений.
При сборке тронкового двигателя сборка поршня сводится к запрессовке втулок в отверстия бобышек, установке поршневых колец, проверке перпендикулярности и пересечения осей поршня и отверстия под поршневой палец. Для этой проверки поршень 4 (рис. 114) устанавливают на проверочную плиту 1, а в отверстие для поршневого пальца вставляют контрольный валик 2. Сначала проверяют перпендикулярность оси поршня к поверхности плиты, а затем перпендикулярность оси пальца к оси поршня. Перпендикулярность поршня к плите определяют при помощи индикатора 5 и упора 6, закрепленных на одной стойке. Во время замеров индикатор и упор должны быть прижаты к поршню. Образующая поршня перпендикулярна к плите, если показания индикатора при замерах с четырех сторон поршня будут одинаковы. Параллельность оси пальца плите проверяют индикатором 3 по верхней образующей контрольного валика 2 замерами с двух сторон поршня.
Рис. 114. Проверка перпендикулярности осей поршневого пальца и поршня. Ось отверстия для поршневого пальца должна пересекаться с осью поршня; допускаемое смещение 0,1—0,3 мм. Проверка осуществляется на проверочной плите 3 (рис. 115). Поршень 5 с контрольным валиком 1 устанавливают на проверочную плиту. Вплотную к поршню подводят угольник 4 с точно обработанными поверхностями, так, чтобы замеры от контрольного валика до угольника, произведенные микроштихмасом 2 со стороны А и В, были одинаковы. Затем производят такое же измерение с другой стороны, установив второй угольник (показано штрихпунктиром) строго параллельно угольнику 4. Если два вторых замера от контрольного валика до второго угольника равны двум первым, указанные оси пересекаются.
Рис. 115. Проверка пересечения осей пальца и поршня. При установке поршневых колец все размеры вновь изготовленных колец тщательно проверяют. Перед установкой колец на поршень проверяют плотность прилегания каждого кольца к стенке втулки цилиндра; для этого каждое кольцо заводят во втулку и щупом проверяют плотность прилегания: пластинка щупа толщиной 0,05 мм не должна проходить между кольцом и втулкой цилиндра. Одновременно проверяют величину зазора в замке, устанавливаемого в зависимости от диаметра цилиндра. Эти проверки можно производить с помощью специального калибра.
После проверки кольца устанавливают на поршень 6 (рис. 116) с помощью латунных пластин, а у быстроходных дизелей — специальными щипцами. Поршневые кольца 7 передвигают по пластинам 8, доводя до канавки 5, а затем до канавок 4, 3, 2 и 1, постепенно сдвигая пластины вверх.
Рис. 116. Надевание колец с помощью пластинок. Новую втулку головного подшипника устанавливают в головке так, чтобы отверстия для стопорного болта во втулке и головке шатуна совместились. После запрессовки втулки проверяют диаметр ее отверстия и пригоняют втулку шабрением по поршневому пальцу или калибру. Параллельность отверстий головного и мотылевого соединений проверяют путем установки в эти отверстия цилиндрических оправок и проверки штихмасом расстояния между ними.
При сборке поршня с шатуном (рис. 117) поршень 4 (без поршневых колец) устанавливают в вертикальное положение на проверочную плиту 5. Установив шатун 3 и закрепив поршневой палец, проверяют перпендикулярность оси стержня шатуна к оси поршневого пальца. Между внутренней стенкой поршня и стержнем шатуна устанавливают деревянные клинья так, чтобы шатун принял вертикальное положение и осевой зазор головного подшипника (зазор между торцами бобышки и головки шатуна) был расположен со стороны, противоположной установленной проверочной линейке 2. Микроштихмасом 1 измеряют расстояние от мотылевой головки до линейки. Установив линейку с другой стороны поршня (показано штриховой линией), смешают с помощью клиньев в эту же сторону шатун и, закрепив его, вновь измеряют расстояние от мотылевой головки до линейки. Разность между двумя замерами не должна превышать 2 мм на 1 м длины шатуна. При перемещении замеряют осевой зазор между торцами головки шатуна и бобышками. С помощью щупа замеряют масляный зазор в верхней головке шатуна.
Рис. 117. Проверка центровки шатуна по поршню. Основными работами при сборке коленчатого вала являются насадка и закрепление на валу предусмотренных его конструкцией деталей (например, приводных шестерен, шестерен распределительного вала, маховика и противовесов, если они снимались). Если в шейках имеются отверстия для подвода смазки к рамовым и мотылевым подшипникам, их закрывают и проверяют герметичность полостей в шейках вала, опрессовывая их маслом.
При сборке распределительного вала в тех случаях, когда кулачковые шайбы не меняют, а устраняют дефекты со снятием их с вала, пригоняют (по необходимости) новые шпонки и устанавливают на вал кулачковые шайбы, проверяя при помощи угольника перпендикулярность боковых плоскостей шайб к образующей вала. При замене кулачковых шайб новыми размечают, сверлят и нарезают резьбу в отверстии шайбы на стороне, противоположной профильной части (временное отверстие), насаживают шайбы на распределительный вал и закрепляют болтом, ввернутым во временное отверстие. Собрав механизм газораспределения, проверяют фазы газораспределения и в случае необходимости, отвернув болт, поворачивают шайбу на нужный угол и закрепляют в этом положении. Проверив газораспределение, по шпоночному пазу на валу размечают шпоночный паз в шайбе, снимают ее, делают на станке шпоночный паз и окончательно устанавливают на вал с пригонкой шпонки. Временное отверстие в шайбе заделывают путем поставки ввертыша.
Втулки цилиндров двигателя устанавливают на свои места с помощью различных приспособлений. Если при ремонте двигателя блок цилиндров снимали с места, то после запрессовки втулок проверяют перпендикулярность их осей нижней опорной поверхности блока. Блок в сборе с цилиндровыми втулками (рис. 118) устанавливают на проверочную плиту 1. Поочередно в каждый цилиндр заводят приспособление, состоящее из подставки 2, упора 3 и индикатора 4, и устанавливают его так, чтобы упор соприкасался с поверхностью втулки. Не отрывая упора от поверхности втулки, обводят приспособление вокруг всей внутренней поверхности втулки, следя за показаниями индикатора. Если индикатор показывает один и тот же размер, то ось втулки перпендикулярна к плоскости основания блока. Неперпендикулярность устраняют шабрением опорной поверхности буртика цилиндровой втулки.
Рис. 118. Приспособление для проверки перпендикулярности осей втулок к плоскости основания блока цилиндров. Сборка фундаментной рамы заключается в пригонке спинок вкладышей рамовых подшипников по гнездам рамы. Для пригонки вкладышей поверхности гнезд покрывают краской и со стороны разъема закладывают вкладыши в гнезда. Легкими ударами свинцовой кувалды вкладыши немного проворачивают в гнезде в одну и другую сторону, после чего выкатывают из гнезд и припиливают по отпечаткам краски спинку вкладышей. Эту операцию повторяют до тех пор, пока поверхности спинок не будут покрыты отпечатками краски на 80—90%. Так же проверяют прилегание буртов вкладышей к торцам рамы: пластинка щупа толщиной 0,05 мм не должна проходить в этих местах. Затем устанавливают поддон рамы, если он предусмотрен конструкцией и был снят при разборке.
www.stroitelstvo-new.ru
На рис. 73, а представлена конструкция механизма на гидростатических опорах с расходом жидкости 100—200 кг/ч и частотой вращения диска до 500 с . Вал 14 установлен в цилиндрических гидростатических опорах скольжения 13 и 16, выполняемых в виде цилиндрических втулок, запрессованных в корпусе, и упорном подшипнике 3 — плоской двусторонней пятой в форме кольца с буртом, расположенном между двумя цилиндрическими пластинами в и 7. Для наглядности основных элементов на рис. 73, а не показаны каналы подвода распыливаемой жидкости, системы подвода сжатого воздуха и охлаждающей жидкости, а также узел соединения высокочастотного двигателя с механизмом. [c.149]
Во всех этих случаях масло, пройдя через смазываемый узел трения, стекает в картер двигателя, откуда через фильтр вновь забирается насосом и подается к смазываемым частям машины. Во многих системах смазки на пути масла установлен также радиатор, в котором масло охлаждается водой или воздухом. Таким образом, большинство современных автомобильных, авиационных, судовых, стационарных и прочих двигателей внутреннего сгорания имеет циркуляционную систему смазки с многократным повторным использованием одного и того же масла, циркулирующего в системе смазки. Только часть масла, попадающая в рабочий цилиндр и не снимающаяся со стенок цилиндра кольцами при движении поршня вниз, безвозвратно теряется, сгорая вместе с топливом. Сгорание масла и обусловливает основную статью его расхода, составляющего от 2 до 20 г на 1 л. с. для двигателей различных назначений и типов. [c.364]Средняя температура масла, выходящего из подшипника, доходит до 200° С. В подшипниковый узел может проникать сжатый воздух, нагретый до 150—300° С. В смеси с каплями масла и его парами горячий воздух поступает в центробежный сепаратор, где основная масса масла отделяется от воздуха и возвращается в систему смазки. Пары масла вместе с воздухом, прошедшим сепаратор, выбрасываются в атмосферу. Потери наиболее легколетучих составляющих масла вызывают повышение его вязкости, что в свою очередь изменяет условия смазывания двигателя и его запуска. [c.151]
Скважинные насосные агрегаты с трансмиссионным валом, т. е. агрегаты с погружными насосами, двигатели которых расположены на поверхности земли, состоят из трех основных узлов погружного насоса, расположенного ниже динамического уровня воды в скважине электродвигателя с опорным узлом, расположенного над скважиной на поверхности земли трансмиссионного вала, соединяющего рабочий узел с электродвигателем. [c.89]
Как известно, основными функциями смазочных масел являются уменьшение трения между трущимися поверхностями, предотвращение износа материала этих частей и охлаждение узлов трения. Масла, применяемые в поршневых двигателях внутреннего сгорания, имеют также назначение препятствоват ь прорыву рабочей смеси и продуктов сгорания из цилиндра двигателя в его картер. Уменьшение трения достигается тем, что при наличии жидкой смазки сухое трение металлических поверхностей заменяется жидкостным трением слоев масла между собой, а коэффициент ншдкостного трения в десятки и сотни раз меньше коэффициента сухого трения. Наличие жидкостного слоя между трущимися поверхностями позволяет также почти полностью избежать их механического истирания и разрушения. Наконец, третья функция смазочного масла — снятие выделяющегося при трении тепла — достигается в большинстве случаев осуществлением циркуляционной системы смазки, при которой масло специальными насосами прокачивается через узел трения с расчетной кратностью циркуляции. [c.175]
С целью изучения влияния актикоррозионных свойств масла на износ подшипников коренной шейки коленчатого вала двигателя ЧН 18/20 была создана установка, моделирующая условия работы масла в узле трения вал — втулка и позволяющая оценивать противоизносные и антикоррозионные свойства применяемых масел. На рис. 18 представлена схема такой установки. Основными узлами ее являются узел трения, испытуемый подшипник 9, механизм нагружения, состоящий из груза 16, тягового параллелограмма 14 и динамометра 13, измерительное устройство, включающее плоскую пружину 5, рычаг 6, индикаторы 4, 8, система термостатирования масла 15 и другие детали и устройства. [c.137]
chem21.info
Двигатель состоит из нескольких основных узлов. Сверху двигателя находятся головки блока цилиндров, в которых расположены механизмы для синхронного открытия и закрытия клапанов, впускающих топливо-воздушную смесь в цилиндры выпускающих из них продукты сгорания — выхлопные газы. Ниже головок блока цилиндров находится сами блоки цилиндров, в котором установлены поршни.
Что же такое цилиндр? Это полая железная труба, с одной стороны которой находится крышка, в которую ввинчена свеча зажигания. А электроды свечи находятся в свободном пространстве камеры сгорания.
Нумерация цилиндров у автомобилей с задним приводом идет от радиатора к задней стенке моторного отсека. У автомобилей с передним приводом цилиндры обычно располагаются в двигателе поперек параллельно передней оси. Такие двигатели называются поперечно расположенными, поскольку они устанавливаются под капотом поперек автомобиля, а нумерация цилиндров в них идет от одного борта автомобиля к другому.
У однорядных двигателей (называемых также рядными) имеется один ряд цилиндров, а у V-образных — два параллельных ряда цилиндров. У роторных двигателей, устанавливаемых некоторых спортивные моделях автомобилей марки "Мазда", имеется одна крупная камера сгорания, внутри которой вращается трехлопастной, или треугольный, ротор. Вращаясь эксентрически и неравномерно, ротор постоянно образует мелкие камеры, в которых происходит тот же самый четырехтактный рабочий цикл, что и в обычном двигателе внутреннего сгорания.
Имеются в виду V-образные двигатели. У однорядных двигателей, которыми оснащено большинство европейских автомобилей, одна головка блока цилиндров.
Каждому цилиндру присвоен номер, определяемый порядком нумерации цилиндров двигателя. Описание порядка нумерации цилиндров у разных типов двигателей и сопровождающие его иллюстрации приведены ранее.
Внутри каждого цилиндра находится металлический поршень, который плотно прилегает стенкам, чтобы газы не попадали в картер. На поршне установлены поршневые кольца, обес~ чивающие плотное прилегание поршней к стенкам цилиндра. Помимо отверстий под свечи жигания и поршень, в цилиндре имеются также отверстия для впускных и выпускных клапанов.
Внизу двигателя расположен картер, в котором находятся коленчатый вал и маслозабойник. Охлаждающая жидкость циркулирует по системе охлаждения двигателя, чтобы он не перегревался, а масло нужно для того, чтобы подвижные части двигателя свободно перемещались.
Теперь, когда вы ознакомились с основными узлами двигателя внутреннего сгорания, перейдем к самому главному событию, в котором им отведены определенные роли — бурной встрече воздуха, топлива и пламени, называемой четырехтактным рабочим циклом.
proctavki.ru
Как и у паровой машины, возвратно-поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение вала двигателя внутреннего сгорания. Это преобразование выполняет кривошипно-шатунный механизм. Он состоит из поршня, шатуна (в отдельных случаях имеется шток и крейцкопф), коленчатого вала и маховика.
При наличии штока и крейцкопфа (крейцкопфные двигатели) боковое давление, возникающее при наклонном положении шатуна, не передается на поршень и стенки цилиндра, а воспринимается ползуном и параллелями. К крейцкопфпым двигателям относятся все двигатели двойного действия и двигатели большой мощности.
Однако у большинства двигателей внутреннего сгорания шток, ползун и параллели отсутствуют. Такие двигатели называются беекрейцкопфными или тронковыми. Тронковые двигатели менее сложны вследствие отсутствия крейцкопфного узла и имеют меньшую высоту, что также весьма ценно.
При работе тронкового двигателя боковое давление, возникающее при наклонном положении шатуна, воспринимается поршнем и передается рабочей поверхности цилиндра. В этом случае поршень шарнирно соединяется непосредственно с шатуном и выполняет роль ползуна.
Поршень воспринимает давление газов и передает его шатуну и коленчатому валу. Поршни могут быть цельными и составными, с охлаждением жидкостью и без охлаждения. Чаще всего поршни диаметром до 400 мм изготовляются цельными.
На фиг. 88 представлен цельный поршень тронкового типа без охлаждения. Он имеет стаканообразную форму и состоит из нижней цилиндрической части 2, называемой тронком или юбкой, и верхней части 4, называемой головкой поршня. Длина поршня тронкового типа обычно составляет 1,3—1,6 диаметра цилиндра D и определяется допустимым удельным давлением на стенки цилиндра; кроме того, она зависит от количества уплотнительных колец 3 и от расстояния между ними. Удельное давление не должно превосходить 6—8 кГ/см2.
Количество уплотнительных (компрессионных) колец колеблется в пределах 3—6. Эти кольца служат для воспрепятствования прорыва газов между поршнем и стенками цилиндра. Они выполняются квадратного, прямоугольного и трапецеидального сечения с различными формами замков (стыков). Для свободного расширения кольца при нагревании предусматривается зазор в замке, величина которого в холодном состоянии составляет для двух верхних колец 0,006D, а для остальных 0,004D.
Опыт показывает, что лучшее уплотнение с меньшей потерей на трение получается при большем числе узких колец.
Кольца должны прилегать к рабочей поверхности цилиндра без просветов, а поэтому должны быть достаточно упруги, но не чрезмерно, чтобы не увеличивать потери на трение и не усиливать износ рабочей поверхности цилиндра. Однако давление колец на стенку цилиндра зависит не только от их упругости, но главным образом от величины давления газов. Газы, проникая через зазор между кольцом и торцовой поверхностью канавки в поршне, прижимают кольцо к стенке цилиндра. Естественно, что наибольшее давление газы оказывают на первое сверху кольцо; поэтому наибольшему износу подвергается цилиндрическая поверхность первого кольца, которая в большей степени изнашивает и рабочую поверхность цилиндра.
Поршневые кольца изготовляются из серого и легированного чугуна.
Технические условия на изготовление поршневых колец дизелей установлены ГОСТом 7133-54. Для повышения износостойкости как кольца, так и рабочей поверхности цилиндра не менее чем одно верхнее кольцо должно иметь покрытие пористым хромом. Хромирование колец заключается в нанесении гальваническим способом пористого хрома слоем 0,1—0,2 мм.
Пористый хром обладает способностью разносить масло по поверхности втулки.
Разносят масло и сами кольца (фиг. 79, а). При движении поршня вниз поршневое кольцо прижимается к верхней торцовой поверхности канавки. Нижней кромкой кольцо соскабливает со стенки втулки масло, которое и попадает в образовавшийся зазор. При движении поршня вверх кольцо перемещается в канавке и прижимается к ее нижней торцовой поверхности; при. этом масло вытесняется в зазор, образующийся между верхней поверхностью канавки и кольцом.
При следующем ходе поршня вниз рассмотренное явление повторяется. Таким образом происходит перекачивание масла на поверхности втулки вверх. Это явление именуют насосным действием колец. Оно особенно заметно у четырехтактных двигателей при наличии разрежения в цилиндре в период всасывающего хода.
Осевой зазор между поршневым кольцом и его канавкой для верхнего кольца при диаметре цилиндра от 160 до 300 мм должен быть 0,08—0,25 мм; для остальных колец 0,05—0,15 мм. При диаметре цилиндра выше 300 мм для верхнего кольца — 0,12—0,3 мм, для остальных колец 0,07—0,25 мм.
При повышенном зазоре между поршневыми кольцами и канавками насосное действие колец возрастает и масло перекачивается в камеру сгорания, чем увеличивается расход масла.
Для уменьшения поступления масла в камеру сгорания устанавливают одно или два маслосъемных кольца, соскабливающие масло со стенок цилиндра и отводящие его через отверстия в стенках поршня в картер двигателя. Схема действия маслосъемного, кольца простейшей конструкции представлена на фиг. 89, б.
При движении поршня вверх давление масла, собирающегося в кольцевом пространстве скоса, сжимает кольцо и масло проходит
через образовавшийся зазор между втулкой и кольцом вниз, а при движении поршня вниз масло через отверстия, просверленные по всей окружности поршня, удаляется внутрь поршня и стекает в картер.
При установке поршневых колец в канавки поршня замки колец располагают таким образом, чтобы у соседних колец они не приходились бы один против другого, а были смещены примерно на 120°. В двухтактных двигателях замки колец во избежание их поломки смещают от продувочных и выхлопных окон. С этой целью их закрепляют штифтами (фиг. 90).
Материалом для изготовления поршней служит главным образом серый чугун (обычно марки СЧ 24-44). Для быстроходных двигателей поршни для уменьшения сил инерции изготовляют из алюминиевых сплавов, удельный вес которых примерно в 2,5 раза меньше удельного веса чугуна. Иногда для таких двигателей изготовляют чугунные поршни облегченной конструкции (с тонкими стенками и ребрами жесткости).
Для предотвращения заедания поршня вследствие его расширения при нагревании должен быть зазор между поршнем и рабочей поверхностью цилиндра. Величина зазора между юбкой чугунного поршня и поверхностью цилиндра в среднем 0,001D; между верхней частью головки поршня и поверхностью цилиндра (0,004— 0,008) D, где D—диаметр цилиндра. Больший зазор в верхней части поршня объединяется наличием здесь значительно больших тепловых напряжений. Эти напряжения иногда вызывают появление трещин в днище поршня. Поэтому поршни больших диаметров делают обычно составными; нередко их головка выполняется из литой стали. Головка поршня соединяется с юбкой шпильками. Такая конструкция дает ряд преимуществ: а) возможность применения для головки материала повышенного качества; б) возможность замены головки, не меняя всего поршня; в) получение более надежной и сравнительно свободной от литейных напряжений конструкции; г) возможность некоторой регулировки пространства сжатия с помощью прокладки между головкой и юбкой.
Поршни двигателей двойного действия состоят из двух головок с уплотнительными кольцами и промежуточной части между ними.
Для предупреждения недопустимого теплового напряжения и появления трещин поршень следует охлаждать. В двигателях небольшой мощности (с небольшим диаметром цилиндров) поршни охлаждаются посредством теплообмена через поршневые кольца и юбку со стенкой цилиндра, охлаждаемой водой; кроме того, для повышения теплоотдачи увеличивают теплоотдающую поверхность днища поршня за счет ребер, обращенных во внутреннюю полость поршня.
В двигателях большой мощности (с большим диаметром цилиндров) приходится прибегать к искусственному охлаждению поршней водой или маслом, так как с увеличением диаметра цилиндра теплоотдающая поверхность его растет в квадрате, а объем цилиндра, который определяет собой количество сжигаемого топлива, растет в кубе. Отсутствие в этом случае жидкостного охлаждения может привести к перегреву поршня. Жидкость подводится к поршням или качающимися трубами а шарнирными соединениями, или телескопическими трубами.
Для шарнирного соединения поршня тронкового типа с шатуном служит палец 5 (фиг. 88). Он укрепляется в приливах — бобышках 7, имеющихся с двух сторон поршня. Во избежание повреждения рабочей поверхности цилиндра длина пальца берется несколько меньше диаметра поршня, а сам палец крепится от продольного перемещения.
Однако во время работы двигателя нагревшийся палец должен иметь возможность свободно удлиняться, не вызывая деформации поршня. В поршне, представленном на фиг. 88, это достигается применением пружинных колец 6. Для этой же цели применяют крепление, показанное на фиг. 91. Стопор 1 плотно входит в гнездо, имеющееся в пальце, не давая ему перемещаться по оси, стопор 2 входит в продольный паз пальца 3 и позволяет ему свободно удлиняться при нагревании, не давая проворачиваться. Пальцы, которые могут свободно поворачиваться в бобышках, называются плавающими. Они обычно установлены в бронзовых втулках. Плавающие пальцы, вследствие указанной свободы, изнашиваются более равномерно.
Поршневые пальцы изготовляют из углеродистой или легированной стали ГОСТ 8052-56. Для меньшего истирания их рабочая поверхность цементируется и закаливается. Для уменьшения веса пальцы обычно делают пустотелыми.
У крейцкопфных двигателей поршневой шток соединяется непосредственно с головкой поршня при помощи фланца и шпилек.
Шатун передает усилие газов от поршня на коленчатый вал и поэтому работает на продольный изгиб и на сжатие. Материалом для шатунов обычно является углеродистая сталь марки 45. В быстроходных мощных двигателях применяются шатуны из хромоникелевой стали, например, марки 40ХН.
Шатун состоит из верхней головки 3 (фиг. 92), стержня 5 и нижней головки 8. Стержень шатуна выполняется круглого или двутаврового сечения. Для уменьшения веса шатуна по его оси просверливается канал 6, который используется для подвода смазочного масла к поршневому пальцу.
Верхняя головка шатуна обычно отковывается заодно с телом шатуна и очень редко (у мощных тихоходных двигателей) делается разъемной. На фиг. 92 верхняя головка выполнена с запрессованной втулкой 4 из бронзы; она застопорена от проворачивания шпилькой, проходящей в отверстие 2.
Применяются также втулки из стали с заливкой свинцовистой бронзой. У двигателей, работающих с меньшим тепловым напряжением, иногда применяется заливка из баббита. В двигателях большой мощности применяются разрезные вкладыши. Для устранения повышенного зазора при разрезном вкладыше служат прокладки, нажимные болты и клинья.
Нижняя головка шатуна делается разъемной. На фиг. 92 дана конструкция нижней головки со съемной головкой. В этом случае нижняя часть стержня шатуна оканчивается фланцем 9 с плоской нижней опорной поверхностью. Это упрощает отковку и обработку шатуна; кроме того, с помощью стальной (компрессионной) прокладки 7 можно, изменяя ее толщину, регулировать объем пространства сжатия и степень сжатия рабочего цилиндра.
Для центрирования на съемной головке делается выступающий шип 10, пригоняемый плотно к соответствующей впадине шатуна.
Прокладки 11 в стыке двух половин нижней головки регулируют зазор в мотылевом подшипнике — между поверхностью антифрикционной (обычно баббитовой) заливки нижней головки и мотылевой шейкой. Вынимая прокладки (они представляют собой набор латунных пластин), можно уменьшить зазор, компенсируя выработку подшипника.
В быстроходных дизелях и у всех карбюраторных двигателей нижняя головка шатуна делается разъемной (но не съемной). В этом случае верхняя часть нижней головки отковывается вместе со стержнем шатуна.
Шатунные болты 12 нагружаются усилием затяжки и дополнительной переменной силой, вызванной силами инерции поступательно движущихся масс. Затяжка болтов производится специальными гайками со шплинтовкой, что предохраняет их от самопроизвольного отвинчивания. Для устранения поворота болта при закреплении гайки используются стопорные болтики 1, входящие в специальный паз болта. Обрыв шатунных болтов может вызвать значительные разрушения двигателя; поэтому шатунный болт является весьма ответственной деталью.
Для изготовления болтов применяют в основном сталь 30ХНЗА, для изготовления гаек болтов — сталь 35 и 40Х.
Шатуны крейцкопфных двигателей имеют верхнюю головку вилкообразной формы, состоящую из двух разъемных подшипников, которые охватывают цапфы ползуна. Нижняя головка не отличается от головки шатуна тронкового двигателя.
Шатуны легких быстроходных дизелей и карбюраторных двигателей чаще всего штампуются. Особым конструктивным устройством отличаются шатуны двигателей с двухрядным наклонным V-образным расположением цилиндров. У этих двигателей шатуны одного ряда цилиндров соединяются с коленчатым валом двигателя при помощи нижней головки, а шатуны второго ряда шарнирно связаны с шатунами первого ряда (фиг. 93). Таким образом, одна мотылевая шейка воспринимает здесь работу двух цилиндров.
Коленчатый вал подвергается значительным изгибающим и скручивающим усилиям. Поэтому он должен хорошо противостоять деформациям, вызванным этими усилиями. Валы бывают в зависимости от числа цилиндров одно-, двух-, трех-, четырех коленчатые и т. д.
Каждое колено или мотыль состоит из двух щек 1 (фиг. 94). мотылевой (или шатунной) шейки 2 и двух шеек 3, лежащих в рамовых подшипниках. Иногда мотыли имеют противовесы (на чертеже отсутствуют).
Коленчатый вал двигателей малой и средней мощности обычно цельный. У крупных двигателей коленчатые валы выполняются составными; в этом случае две его части соединяются фланцами 4, скрепленными болтами или шпильками. Концевые фланцы 5, составляющие единое целое с валом, служат для соединения двигателя с потребителем энергии.
Коленчатые валы являются дорогой деталью, которую ввиду сложности их изготовления может выполнить не всякий завод, изготовляющий двигатели. Валы изготовляются посредством ковки или штамповки. Многоколенчатые валы мощных двигателей изготовляются с составными мотылями; в этом случае щеки и шейки отковываются и обрабатываются отдельно, а затем соединяются посредством горячей прессовой посадки.
Коленчатые валы дизелей должны соответствовать ГОСТу 704-52, который предъявляет высокие требования к качеству материала вала, а также к точности и чистоте механической обработки рабочей поверхности шеек вала. Валы изготовляются из качественной углеродистой или легированной стали.
Для облегчения веса коленчатого вала обычно его шейки имеют осевые сверления и образующиеся каналы используются для подвода смазки. Вначале из рамового подшипника через радиальные отверстия в шейке вала (фиг. 95, а) масло входит в центральный канал вала, откуда по каналам в мотылевой щеке и мотылевой шейке выходит в мотылевый подшипник.
От мотылевого подшипника масло через шатунный канал проходит к поршневому пальцу. Осевые сверления шеек закрываются торцовыми заглушками. Часто отверстия в щеках сверлят на искось от рамовой шейки к мотылевой (фиг. 95, б) и в сверления вставляют латунные трубки, развальцованные на концах. В этом случае заглушки для отверстий в рамовых и мотылевых шейках не требуются.
Коленчатый вал должен не только удовлетворять условиям прочности, но и способствовать равномерности вращения, уравновешивая силы инерции движущихся частей двигателя. В соответствии с этим, углы между мотылями берутся такими, чтобы чередование вспышек в рабочих цилиндрах происходило через равные углы поворота вала; кроме того, эти вспышки назначают по возможности так, чтобы не было подряд вспышек в двух соседних цилиндрах.
Так как в четырехтактных двигателях цикл соответствует 720°, а в двухтактных 360° по углу поворота вала, то, следовательно, при числе цилиндров г угол поворота вала между двумя вспышками должен быть:
в четырехтактных двигателях ? = 720? / i;
в двухтактных ? = 360 / i.
В табл. 13 даны схемы расположения колен и цифрами показан порядок чередования вспышек при различном числе цилиндров.
Для примера разберем порядок работы цилиндров шестицилиндрового четырехтактного двигателя. Угол поворота вала между двумя вспышками должен быть ? = 720?/ 6 = 120°.
Чтобы обеспечить эти условия, колена вала можно расположить, например так, как показано па схеме табл. 13, и наивыгоднейший порядок вспышек при вращении вала против часовой стрелки следует считать 1—4—2—6—3—5. Такое расположение колен и порядок вспышек создаст условия, при которых возможно чередовать вспышки через каждые 120° поворота вала и не будет одновременных вспышек в двух соседних цилиндрах. Если, например, порядок работы цилиндров назначить 1—4—5—б—3—2, то после вспышки в третьем цилиндре последует вспышка во втором; при этом одновременно давление в обоих цилиндрах значительно (в третьем цилиндре расширение, а во втором сжатие) и напряжение в рамовой шейке между вторым и третьим мотылями получается излишне большим. То же явление будет иметь место между пятым и четвертым цилиндрами.
vdvizhke.ru
Cтраница 2
Все винтовые двигатели выпускаются в шпиндельном исполнении. Под термином шпиндель подразумевается автономный узел двигателя, состоящий из корпуса, выходного вала, осевых и радиальных подшипников. Большинство конструкций ВЗД позволяет произвести отсоединение шпинделя от силовой секции без ее демонтажа, в том числе в условиях буровой. [17]
Все винтовые двигатели отечественного и зарубежного производства, начиная с первых образцов, выпускаются в шпиндельном исполнении. Под термином шпиндель подразумевается автономный узел двигателя с выходным валом, осевыми и радиальными подшипниками. В большинстве случаев шпиндель может быть отсоединен ( при необходимости и на буровой) без демонтажа силовой секции. [18]
Отдельные автоматические линии этой гаммы объединяются транспортными устройствами в единую автоматическую систему, выполняющую весь комплекс механической обработки узла двигателя, включая технический контроль. Для обработки блока цилиндров, например, предусмотрена система из 9 автоматических линий, включающих 147 многошпиндельных станков. Линии связываются между собой автоматически действующими поперечными транспортерами, параллельно которым в промежутках между линиями установлены накопители деталей. Параллельные потоки станков в каждой линии управляются самостоятельно, и таким образом простои станков одного потока не вызывают простоев станков другого потока. Наличие накопителей деталей также повышает коэффициент использования станков этих линий. Управляются все механизмы линии с пультов управления участками. В системе линий имеется диспетчерский пульт, принимающий сигналы о простоях и регистрирующий их. Этот пульт связывает систему автоматических линий с различными службами завода. [19]
В двухполюсных двигателях применены два шариковых подшипника. Под ншшиковые узлы - - всех этих двигателей имеют лабирийтные уплотнения и устройства для пополнения и частичной замены смазки без разборки машины. Вентиляционный узел двигателей состоит из центробежного вентилятора и защитного кожуха, служащего одновременно направляющим диффузором. В двигателях с Я 132 мм вентилятор и кожух изготовлены из высокопрочной и термостойкой пластмассы. [20]
В настоящей главе рассмотрим подробно только математические модели для наиболее распространенных электрических машин - асинхронных двигателей. Среди асинхронных двигателей менее надежны двигатели со веып-ной обмоткой. В-них отказы обмоток составляют 95 - 98 % от общего количества отказов, поэтому целесообразно рассмотреть математическую модель для этого наименее надежного узла двигателей со всыпной обмоткой. [21]
В настоящей главе рассмотрим подробно только математические модели для наиболее распространенных электрических машин - асинхронных двигателей. Среди асинхронных двигателей менее надежны двигатели со всып-ной обмоткой. В них отказы обмоток составляют 95 - 98 % от общего количества отказов, поэтому целесообразно рассмотреть математическую модель для этого наименее надежного узла двигателей со всыпной обмоткой. [22]
На рис. 20.16 показано устройство двигателя модели ДЗ-172 в продольном и поперечном разрезах. Двигатель состоит из двух секций: силовой и шпиндельной. Конусные детали секций соединяются между собой замковыми резьбами, а валы - с помощью конусных, конусно-шлицевых или резьбовых соединений. Третий узел двигателя - переливной клапан, как правило, размещается в автономном переводнике непосредственно над двигателем или между трубами бурильной колонны. [23]
Спектральный анализ картерного масла основан на том, что любое вещество, приведенное в раскаленное светящееся состояние, испускает свой спектр, отличный от спектра других веществ. Для анализа пробу масла выпаривают, остаток сжигают, а золу перемешивают с веществом, из которого не изготавливают детали двигателя. Таким веществом обычно служит карбонат лития. Из этой смеси изготавливают электрод, который сжигают при помощи электрической дуги. Сложное излучение в процессе анализа разлагается при помощи специальных приборов. Спектр элементов снимают на фотопластинку и затем расшифровывают. Обычно в нормально работающем дизеле примесь всех элементов находится в постоянном количестве, а резкое возрастание одного или нескольких из них указывает на повышенный износ и нарушение нормальной работы какой-либо детали или узла двигателя, который подлежит осмотру и при необходимости ремонту. [24]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Узел авиационного двигателя для забора воздуха и выпуска центральной струи и струи обводного контура содержит цилиндрический центральный обтекатель, цилиндрическую гондолу, множество распорных элементов, основной и вспомогательный пилоны и множество направляющих лопаток на стороне выхода вентилятора. На внутренней периферийной поверхности стенки гондолы или на наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя образована выступающая часть. Выступающая часть выступает внутрь или наружу в диаметральном направлении и проходит от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности боковой поверхности по меньшей мере одного из элементов, включающих в себя вспомогательный пилон, распорные элементы и направляющие лопатки на стороне выхода вентилятора, к стороне выпуска. Форма выступающей части, если смотреть с внутренней или наружной стороны в диаметральном направлении, представляет собой обтекаемую форму, проходящую в направлении вала двигателя, и вершина выступающей части расположена на поверхности указанного по меньшей мере одного элемента. Другое изобретение относится к авиационному двигателю, содержащему указанный выше узел авиационного двигателя. Группа изобретений позволяет уменьшить зону срыва потока в канале обводного контура авиационного двигателя и уменьшить потери тяги. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.
Настоящее изобретение относится к узлу двигателя, который обеспечивает забор воздуха и выпуск центральной струи и струи обводного контура, а также к авиационному двигателю, который обеспечивает выпуск центральной струи и струи обводного контура для создания тяги двигателя.
В последние годы были выполнены различные усовершенствования для узла двигателя, который представляет собой существенный элемент конструкции авиационного двигателя. Обычный узел двигателя в соответствии с предшествующим уровнем техники будет кратко разъяснен в связи с его конструкцией и тому подобным.
Обычный узел двигателя имеет цилиндрический центральный обтекатель (внутренний цилиндр двигателя). Внутри (с внутренней стороны) центрального обтекателя образован кольцевой центральный канал, который обеспечивает забор воздуха и выпуск центральной струи. Снаружи центрального обтекателя расположена цилиндрическая гондола (наружный цилиндр двигателя), которая окружает центральный обтекатель. Между внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы и наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя образован кольцевой канал трубчатого контура, который обеспечивает забор воздуха и выпуск струи обводного контура. Кроме того, между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы расположено множество распорных элементов, которые расположены с интервалами в направлении вдоль окружности для функционирования в качестве конструктивных элементов, предназначенных для обеспечения опоры для гондолы относительно центрального обтекателя.
От верхней части центрального обтекателя до верхней части гондолы проходит верхний пилон, который присоединен с образованием одного целого с ними и служит в качестве основного пилона, который проходит параллельно направлению вала двигателя в авиационном двигателе. Верхний пилон выступает вверх (в диаметральном направлении наружу) из гондолы и используется для крепления авиационного двигателя к воздушному судну и для передачи ему тяги двигателя. Между нижней частью наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя и нижней частью внутренней периферийной поверхности стенки гондолы установлен нижний пилон, служащий в качестве вспомогательного пилона, при этом нижний пилон и верхний пилон установлены симметрично относительно центра вала двигателя. Нижний пилон расположен между распорными элементами, которые являются соседними друг с другом в направлении вдоль окружности, и его функциональное назначение состоит в том, что он служит в качестве конструктивного элемента, предназначенного для обеспечения опоры для гондолы относительно центрального обтекателя, и, кроме того, в том, чтобы обеспечить размещение трубопроводов и тому подобного. Между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы впереди по потоку от распорных элементов расположено множество направляющих лопаток на стороне выхода вентилятора, которые расположены с интервалами в направлении вдоль окружности для спрямления потока воздуха, поступающего в канал обводного контура, в осевой поток.
При запуске авиационного двигателя, воздух, поступивший в центральный канал, выпускается в виде центральной струи, и воздух, поступивший в канал обводного контура, направляется в осевой поток и выпускается в виде струи обводного контура. Это приводит к образованию тяги двигателя, создаваемой авиационным двигателем.
К документам предшествующего уровня техники, относящимся к настоящему изобретению, относятся публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2008-151033, публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № Н05-202768, публикация заявки на патент США № 2010/0254797, публикация заявки на патент США № 2010/0232954 и патент США № 6669445.
Анализ пространственных неустойчивых течений на основе методов вычислительной динамики жидкостей и газов с учетом вязкости, выполненный для поля течения в канале обводного контура во время работы авиационного двигателя, сделал ясным то, что, как проиллюстрировано на фиг.6(а), большая зона срыва потока создается вокруг соединительной части внутренней периферийной поверхности стенки гондолы и нижнего пилона. Фиг.6(а) представляет собой вид, иллюстрирующий зону срыва потока в поле течения в канале обводного контура узла двигателя в соответствии с предшествующим уровнем техники. Если зона срыва потока увеличивается в поле течения в канале обводного контура во время работы авиационного двигателя, потери тяги в канале обводного контура будут соответственно увеличиваться, что вряд ли позволит повысить характеристики двигателя, представляющего собой авиационный двигатель, до более высоких уровней.
В поле течения в канале обводного контура во время работы авиационного двигателя большие зоны срыва потока спонтанно создаются не только вокруг соединительной части внутренней периферийной поверхности стенки гондолы и нижнего пилона, но также вокруг соединительной части наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя и нижнего пилона, соединительных частей внутренней периферийной поверхности стенки гондолы и распорных элементов и в тому подобных зонах. Если подобное происходит, будут возникать проблемы, аналогичные вышеупомянутой проблеме.
Настоящее изобретение обеспечивает возможность создания авиационного двигателя, который позволяет уменьшить зону срыва потока в поле течения в канале обводного контура, уменьшить потери тяги и достичь высокой эффективности.
Авторы настоящего изобретения неоднократно выполняли разработки методом проб и ошибок для решения вышеупомянутых проблем и получили новые знания, заключающиеся в том, что, как проиллюстрировано на фиг.5(a), 5(b) и 6(b), образование заданной выступающей части на внутренней периферийной поверхности стенки гондолы так, чтобы эта выступающая часть выступала внутрь в диаметральном направлении и проходила от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности (от переднего края каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности) нижнего пилона, служащего в качестве вспомогательного пилона, к стороне выпуска приводит к достаточному уменьшению зоны срыва потока вокруг соединительной части внутренней периферийной поверхности стенки гондолы и нижнего пилона в поле течения в канале обводного контура во время работы авиационного двигателя. Таким образом авторы изобретения создали настоящее изобретение.
Заданная выступающая часть представляет собой выступающую часть, которая имеет обтекаемую форму, проходящую в направлении вала двигателя, если смотреть с внутренней стороны по отношению к диаметральному направлению, и выполнена с вершинной частью, расположенной на поверхности (включающей в себя задний край) нижнего пилона. Фиг.5(а) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий зону вокруг выступающей части согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, фиг.5(b) представляет собой вид, иллюстрирующий зону вокруг выступающей части согласно данному варианту осуществления, если смотреть с внутренней стороны в диаметральном направлении, и фиг.6(b) представляет собой вид, иллюстрирующий зону срыва потока в поле течения в канале обводного контура узла двигателя в соответствии с данным вариантом осуществления. Зона срыва потока по фиг.6(b) получена в соответствии с анализом пространственных неустойчивых течений на основе методов вычислительной динамики жидкостей и газов с учетом вязкости. На всех чертежах указано направление вперед (направление против потока) и указано направление назад (направление по потоку).
Каждый из случая образования выступающей части на наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя так, что выступающая часть выступает наружу в диаметральном направлении и проходит от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности нижнего пилона по направлению к стороне выпуска, случая образования выступающей части на внутренней периферийной поверхности стенки гондолы или на наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя так, что выступающая часть выступает внутрь или наружу в диаметральном направлении и проходит от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности распорного элемента по направлению к стороне выпуска, или случая образования выступающей части на внутренней периферийной поверхности стенки гондолы или на наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя так, что выступающая часть выступает внутрь или наружу в диаметральном направлении и проходит от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности направляющей лопатки на стороне выхода вентилятора по направлению к стороне выпуска, может рассматриваться как аналогичный вышеупомянутому варианту осуществления.
В соответствии с первым техническим аспектом настоящего изобретения узел двигателя представляет собой конструктивный элемент авиационного двигателя и предназначен для забора воздуха и выпуска центральной струи и струи обводного контура и характеризуется тем, что узел двигателя включает в себя цилиндрический центральный обтекатель (внутренний цилиндр двигателя), внутри которого образован кольцевой центральный канал, предназначенный для забора воздуха и выпуска центральной струи, цилиндрическую гондолу (наружный цилиндр двигателя), которая расположена снаружи центрального обтекателя так, что она окружает центральный обтекатель, и образует кольцевой канал обводного контура между внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы и наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя, предназначенный для забора воздуха и выпуска струи обводного контура, множество распорных элементов, которые расположены с интервалами в направлении вдоль окружности между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы и предназначены для обеспечения опоры для гондолы относительно центрального обтекателя, основной пилон, который проходит от центрального обтекателя до гондолы, присоединен к ним с образованием одного целого с ними, проходит параллельно направлению вала двигателя в авиационном двигателе и выступает наружу (вбок) в диаметральном направлении из гондолы, вспомогательный пилон, который установлен между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы симметрично основному пилону относительно центра вала двигателя и расположен между распорными элементами, которые являются соседними друг с другом в направлении вдоль окружности, и множество направляющих лопаток на стороне выхода вентилятора, которые расположены с интервалами в направлении вдоль окружности впереди по потоку относительно распорных элементов между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы для спрямления потока воздуха, поступившего в канал обводного контура, в осевой поток. Кроме того, в узле двигателя выступающая часть образована на внутренней периферийной поверхности стенки гондолы или на наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя так, что выступающая часть выступает внутрь или наружу в диаметральном направлении и проходит от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности, по меньшей мере, одного из элементов, включающих в себя вспомогательный пилон, распорные элементы и направляющие лопатки на стороне выхода вентилятора, к стороне выпуска, при этом форма выступающей части, если смотреть с внутренней или наружной стороны в диаметральном направлении, представляет собой обтекаемую форму, «проходящую» в направлении вала двигателя, при этом вершина выступающей части расположена на поверхности указанного, по меньшей мере, одного элемента.
В описании и формуле изобретения термин «расположенный» означает, что рассматриваемый элемент расположен непосредственно на чем-либо или расположен на чем-либо непрямым образом посредством другого элемента, термин «установленный» означает, что рассматриваемый элемент установлен непосредственно на чем- либо или установлен на чем-либо непрямым образом посредством другого элемента, термин «выше по потоку, против потока» означает выше в направлении течения основного потока в центральном канале или канале обводного контура, и термин «ниже по потоку, по потоку» означает ниже в направлении течения основного потока в центральном канале или канале обводного контура.
В соответствии с первым аспектом авиационный двигатель запускают для забора воздуха в центральный канал, выпуска воздуха в виде центральной струи, забора воздуха в канал обводного контура, направления воздуха в осевой поток и выпуска воздуха в виде струи обводного контура, в результате чего создается тяга двигателя в авиационном двигателе.
Помимо вышеуказанного эффекта выступающая часть образована на внутренней периферийной поверхности стенки гондолы или на наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя так, что выступающая часть выступает внутрь или наружу в диаметральном направлении и проходит от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности любого из элементов, при этом форма выступающей части, если смотреть с внутренней или наружной стороны в диаметральном направлении, представляет собой обтекаемую форму, проходящую в направлении вала двигателя, при этом вершина выступающей части расположена на поверхности данного любого элемента. В соответствии с новыми знаниями, упомянутыми выше, или в соответствии с аналогией по отношению к ним решение в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечивает возможность достаточного уменьшения зоны срыва потока в поле течения в канале обводного контура во время работы авиационного двигателя.
В соответствии со вторым техническим аспектом настоящего изобретения авиационный двигатель, предназначенный для выпуска центральной струи и струи обводного контура для создания тяги двигателя, предусмотрен с узлом двигателя согласно первому техническому аспекту.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - боковое сечение, иллюстрирующее авиационный двигатель в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2(а) - увеличенный вид, если смотреть в направлении стрелки IIА с фиг.1.
Фиг.2(b) - вид, выполненный вдоль линии IIB-IIB с фиг.2(а).
Фиг.3 - увеличенный вид, выполненный по линии III-III с фиг.1.
Фиг.4 - вид, иллюстрирующий зависимость между местоположением в направлении вала двигателя в канале обводного контура узла двигателя и потерями тяги в соответствии с вариантом осуществления и потерями тяги в соответствии со сравнительным примером.
Фиг.5(а) - вид в перспективе, иллюстрирующий зону вокруг выступающей части в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг.5(b) - вид, иллюстрирующий выступающую часть в соответствии с вариантом осуществления, если смотреть с внутренней стороны в диаметральном направлении.
Фиг.6(а) - вид, иллюстрирующий зону срыва потока в поле течения в канале обводного контура узла двигателя в соответствии с предшествующим уровнем техники.
Фиг.6(b) - вид, иллюстрирующий зону срыва потока в поле течения в канале обводного контура узла двигателя в соответствии с вариантом осуществления.
Детали одного варианта осуществления настоящего изобретения будут разъяснены со ссылкой на фиг.1-4. На чертежах показано направление вперед (направление против потока), направление назад (направление по потоку), направление влево и направление вправо.
Как проиллюстрировано на фиг.1-3, авиационный двигатель 1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения прикреплен к воздушному судну (непроиллюстрированному) и выпускает центральную струю CJ и струю BJ обводного контура для создания тяги двигателя. Будет разъяснена общая конструкция авиационного двигателя 1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Авиационный двигатель 1 имеет в качестве существенного конструктивного элемента узел 3 двигателя, предназначенный для забора воздуха и выпуска центральной струи CJ и струи BJ обводного контура. Узел 3 двигателя имеет цилиндрический центральный обтекатель (внутренний цилиндр двигателя) 5. Внутри (с внутренней стороны) центрального обтекателя 5 образован кольцевой центральный канал 7, предназначенный для забора воздуха и выпуска центральной струи CJ в направлении назад (направлении по потоку). С наружной стороны центрального обтекателя 5 установлена цилиндрическая гондола (наружный цилиндр двигателя) 9, окружающая центральный обтекатель 5. Между внутренней периферийной поверхностью 9р стенки гондолы 9 и наружной периферийной поверхностью 5р стенки (наружной периферийной поверхностью) центрального обтекателя 5 образован кольцевой канал 11 обводного контура, предназначенный для забора воздуха и выпуска струи BJ обводного контура в направлении назад. Кроме того, множество распорных элементов 13 расположены между наружной периферийной поверхностью 5р стенки центрального обтекателя 5 и внутренней периферийной поверхностью 9р стенки гондолы 9 с интервалами в направлении вдоль окружности так, что они служат в качестве конструктивных элементов для обеспечения опоры для гондолы 9 относительно центрального обтекателя 5. Направление хорды (направление, соединяющее передний край с задним краем) каждого распорного элемента 13 параллельно направлению вала двигателя (направлению спереди назад или направлению центра SC вала двигателя).
Верхний пилон 15 проходит от верхней части центрального обтекателя 5 до верхней части гондолы 9 и присоединен к ним с образованием одного целого с ними, при этом верхний пилон 15 проходит параллельно направлению вала двигателя и служит в качестве основного пилона. Верхний пилон 15 выступает от гондолы 9 в направлении вверх (в диаметральном направлении наружу) и используется для крепления к воздушному судну и для передачи тяги двигателя воздушному судну. Верхний пилон 15 предназначен для размещения трубопроводов, таких как трубопровод подачи топлива (непроиллюстрированный), трубопровод подачи смазочного материала (непроиллюстрированный), трубопровод отбора воздуха для наддува гермокабины (непроиллюстрированный) и трубопровод отбора охлаждающего воздуха (непроиллюстрированный).
Между нижней частью (частью нижней стороны) наружной периферийной поверхности 5р стенки центрального обтекателя 5 и нижней частью (частью нижней стороны) внутренней периферийной поверхности 9р стенки гондолы 9 установлен нижний пилон 17, служащий в качестве вспомогательного пилона, который симметричен верхнему пилону 17 относительно центра SC вала двигателя (осевого центра центрального обтекателя 5). Нижний пилон 17 расположен между распорными элементами 13, которые являются соседними друг с другом в направлении вдоль окружности. Аксиальное направление центра нижнего пилона 17 параллельно направлению вала двигателя. Нижний пилон 17 предназначен для функционирования в качестве конструктивного элемента, обеспечивающего опору для гондолы 9 относительно центрального обтекателя 5, и для размещения трубопроводов, таких как трубопровод подачи топлива (непроиллюстрированный).
Множество направляющих лопаток 19 на стороне выхода вентилятора расположены с передней по потоку стороны распорных элементов 13 между наружной периферийной поверхностью 5р стенки центрального обтекателя 5 и внутренней периферийной поверхностью 9р стенки гондолы 9, с интервалами в направлении вдоль окружности для спрямления воздуха, поступившего в канал 11 обводного контура, в осевой поток.
Будет кратко разъяснена конструкция компонентов авиационного двигателя 1 помимо узла 3 двигателя.
Как проиллюстрировано на фиг.1, вентилятор (вентиляторный ротор) 21 установлен спереди от центрального обтекателя 5 с возможностью вращения вокруг центральной оси SC вала двигателя для сжатия и забора воздуха в центральный канал 7 и канал 11 обводного контура. Со стороны выпуска (с задней стороны) вентилятора 21 в центральном обтекателе 5 установлен компрессор 23 низкого давления для сжатия сжатого воздуха (воздуха, сжатого и поступившего в центральный канал 7) до низкого давления. Кроме того, со стороны выпуска компрессора 23 низкого давления в центральном обтекателе 5 установлен компрессор 25 высокого давления для сжатия воздуха, сжатого до низкого давления, до высокого давления. Со стороны выпуска компрессора 2 5 высокого давления в центральном обтекателе 5 установлена камера 27 сгорания, предназначенная для сжигания топлива в сжатом воздухе.
Со стороны выпуска камеры 27 сгорания в центральном обтекателе 5 установлена турбина 29 высокого давления. Турбина 29 высокого давления приводится в действие за счет расширения газообразных продуктов сгорания из камеры 27 сгорания и соединена с компрессором 25 высокого давления для обеспечения приведения его в действие. Со стороны выпуска турбины 2 9 высокого давления в центральном обтекателе 5 установлена турбина 31 низкого давления. Турбина 31 низкого давления приводится в действие за счет расширения газообразных продуктов сгорания и соединена с вентилятором 21 и компрессором 23 низкого давления для обеспечения приведения их в действия.
Вентилятор 21, компрессор 2 3 низкого давления, компрессор 25 высокого давления, турбина 2 9 высокого давления и турбина 31 низкого давления имеют множества лопаток роторов (лопаток ротора вентилятора, лопаток ротора компрессора низкого давления, лопаток ротора компрессора высокого давления, лопаток ротора турбины высокого давления и лопаток ротора турбины низкого давления). Компрессор 23 низкого давления, компрессор 25 высокого давления, турбина 2 9 высокого давления и турбина 31 низкого давления имеют множества неподвижных лопаток (неподвижных лопаток компрессора низкого давления, неподвижных лопаток компрессора высокого давления, неподвижных лопаток турбины высокого давления и неподвижных лопаток турбины низкого давления). На чертежах вращающиеся лопатки вентилятора 21, компрессора 23 низкого давления, компрессора 25 высокого давления, турбины 29 высокого давления и турбины 31 низкого давления заштрихованы.
Будет разъяснена отличающаяся часть узла 3 двигателя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как проиллюстрировано на фиг.1-3, выступающая часть 33 образована на внутренней периферийной поверхности 9р стенки гондолы 9 так, что выступающая часть 33 выступает внутрь в диаметральном направлении и проходит от переднего края 17а каждой из ориентированных в направлении вдоль окружности, боковых поверхностей 17f и 17s нижнего пилона 17 к стороне выпуска. Выступающая часть 33, если смотреть с внутренней стороны в диаметральном направлении, имеет обтекаемую форму, «проходящую» параллельно направлению вала двигателя. Вершинная часть 33h в центре выступающей части 33 расположена на заднем крае 17t нижнего пилона 17.
Вместо размещения вершинной части 33h центра выступающей части 33 на заднем крае 17t нижнего пилона 17 вершинная часть 33h может быть расположена на любой из двух ориентированных в направлении вдоль окружности, боковых поверхностей 17f и 17s нижнего пилона 17. Не всегда необходимо, чтобы выступающая часть 33 имела симметричную форму с лево-правой симметрией. Если смотреть в боковом направлении, как проиллюстрировано на фиг.2(а), видно, что вершинная часть 33h выступающей части 33 линейно соединена с внутренней периферийной поверхностью 9р стенки гондолы 9. Вместо этого вершинная часть 33h может быть соединена с внутренней периферийной поверхностью 9р стенки с обеспечением обтекаемой формы.
Другая выступающая часть 35 может быть образована на наружной периферийной поверхности 5р стенки центрального обтекателя 5 так, что выступающая часть 35 будет выступать наружу в диаметральном направлении и проходить от переднего края 17а каждой из ориентированных в направлении вдоль окружности, боковых поверхностей 17f и 17s нижнего пилона 17 по направлению к стороне выпуска. В этом случае форма выступающей части 35, если смотреть с наружной стороны в диаметральном направлении, представляет собой обтекаемую форму, «проходящую» параллельно направлению вала двигателя. Вершина 35h в центре данной выступающей части 35 расположена на поверхности (включающей в себя задний край 17t) нижнего пилона 17.
Будут разъяснены функционирование и эффект от варианта осуществления настоящего изобретения. Надлежащее пусковое устройство (непроиллюстрированное) приводится в действие для приведения в действие компрессора 25 высокого давления. Камера 27 сгорания обеспечивает сжигание топлива в сжатом воздухе так, что расширение газообразных продуктов сгорания вызывает приведение в действие турбины 29 высокого давления и турбины 31 низкого давления. Кроме того, турбина 29 высокого давления соединена с компрессором 25 высокого давления для приведения его в действие, и турбина 31 низкого давления соединена с вентилятором 21 и компрессором 23 низкого давления для приведения их в действие.
Продолжается выполнение ряда вышеупомянутых операций, включая приведение в действие вентилятора 21, приведение в действие компрессора 23 низкого давления, приведение в действие компрессора 2 5 высокого давления, сжигание посредством камеры 27 сгорания, приведение в действие турбины 2 9 высокого давления и приведение в действие турбины 31 низкого давления. В результате авиационный двигатель 1 приводится в действие надлежащим образом, и центральный канал 7 и канал 11 обводного контура обеспечивают выпуск соответственно центральной струи CJ и струи BJ обводного контура, тем самым создавая тягу двигателя в авиационном двигателе 1.
Помимо вышеупомянутой работы авиационного двигателя 1 в целом, выступающая часть 33 образована на внутренней периферийной поверхности стенки гондолы 9 так, что выступающая часть 33 выступает внутрь в диаметральном направлении и проходит от переднего края 17а каждой из ориентированных в направлении вдоль окружности, боковых поверхностей 17f и 17s нижнего пилона 17 по направлению к стороне выпуска. Выступающая часть 33, если смотреть с внутренней стороны в диаметральном направлении, имеет обтекаемую форму, «проходящую» параллельно направлению вала двигателя. Вершинная часть 33h в центре выступающей части 33 расположена на заднем крае 17t нижнего пилона 17. В соответствии с новыми знаниями, упомянутыми выше, данная конструкция обеспечивает возможность уменьшения в достаточной степени зоны срыва потока, образуемой в поле течения в канале 11 обводного контура во время работы авиационного двигателя 1. В частности, если другая выступающая часть 35 будет образована на наружной периферийной поверхности 5р стенки центрального обтекателя 5 так, что выступающая часть 35 будет выступать наружу в диаметральном направлении и будет проходить от переднего края 17а каждой из ориентированных в направлении вдоль окружности, боковых поверхностей 17f и 17s нижнего пилона 17 по направлению к стороне выпуска, зона срыва потока в поле течения в канале 11 обводного контура будет уменьшаться в более достаточной степени.
В соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения зона срыва потока, образуемая в поле течения в канале 11 обводного контура, может быть уменьшена в достаточной степени во время работы авиационного двигателя 1. Это приводит к уменьшению потерь тяги в канале 11 обводного контура и улучшению характеристик двигателя, которые имеет авиационный двигатель 1, до более высоких уровней. В частности, как проиллюстрировано на фиг.4, зависимость между положением в направлении вала двигателя в канале обводного контура и потерями тяги, полученная в результате анализа пространственных неустойчивых течений на основе методов вычислительной динамики жидкостей и газов с учетом вязкости, подтверждает то, что по сравнению с узлом двигателя в соответствии с предшествующим уровнем техники узел двигателя в соответствии с вариантом осуществления (узел 3 двигателя в соответствии с вариантом осуществления) обеспечивает возможность в более достаточной степени уменьшить потери тяги в месте расположения выходной части канала обводного контура. При анализе пространственных неустойчивых течений на основе методов вычислительной динамики жидкостей и газов с учетом вязкости каждые из потерь тяги в месте расположения переднего края нижнего пилона в канале обводного контура узла двигателя по данному варианту осуществления и потерь тяги в соответствующем месте узла двигателя по предшествующему уровню техники заданы равными нулю.
Настоящее изобретение не ограничено вышеупомянутым вариантом осуществления, но может быть реализовано в различных вариантах, подобных упомянутым ниже.
Расположенная на стороне распорного элемента, выступающая часть (непроиллюстрированная) может быть образована на внутренней периферийной поверхности 9р стенки гондолы 9 или на наружной периферийной поверхности 5р стенки центрального обтекателя 5 так, что расположенная на стороне распорного элемента, выступающая часть будет выступать внутрь или наружу в диаметральном направлении и будет проходить от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности каждого распорного элемента 13 по направлению к стороне выпуска. В этом случае форма каждой расположенной на стороне распорного элемента, выступающей части, если смотреть с внутренней или наружной стороны в диаметральном направлении, представляет собой обтекаемую форму, «проходящую» в направлении вала двигателя. Вершинная часть каждой расположенной на стороне распорного элемента, выступающей части расположена на поверхности (включающей в себя задний край) распорного элемента.
Расположенная на стороне направляющей лопатки, выступающая часть (непроиллюстрированная) может быть образована на внутренней периферийной поверхности 9р стенки гондолы 9 или на наружной периферийной поверхности 5р стенки центрального обтекателя 5 так, что расположенная на стороне направляющей лопатки, выступающая часть будет выступать внутрь или наружу в диаметральном направлении и будет проходить от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности, боковой поверхности каждой направляющей лопатки 19 на стороне выхода вентилятора по направлению к стороне выпуска. В этом случае форма каждой расположенной на стороне направляющей лопатки, выступающей части, если смотреть с внутренней или наружной стороны в диаметральном направлении, представляет собой обтекаемую форму, «проходящую» в направлении вала двигателя. Вершинная часть каждой расположенной на стороне направляющей лопатки выступающей части расположена на поверхности (включающей в себя задний край) направляющей лопатки на стороне выхода вентилятора.
Вместо выполнения верхнего пилона 15, проходящего от верхней части центрального обтекателя 5 до верхней части гондолы 9 и соединенного с ними с образованием одного целого, основной боковой пилон (непроиллюстрированный), служащий в качестве основного пилона, может проходить от левой части (или правой части) центрального обтекателя 5 до левой части (или правой части) гондолы 9 и может быть присоединен к ним с образованием одного целого. В этом случае вместо установки нижнего пилона 17 между нижней частью наружной периферийной поверхности 5р стенки центрального обтекателя 5 и нижней частью внутренней периферийной поверхности 9р стенки гондолы 9 вспомогательный боковой пилон (непроиллюстрированный), служащий в качестве вспомогательного пилона, будет установлен между правой частью (или левой частью) наружной периферийной поверхности 5р стенки центрального обтекателя 5 и правой частью (или левой частью) внутренней периферийной поверхности 9р стенки гондолы 9 симметрично основному боковому пилону относительно центра SC вала двигателя.
Объем прав по настоящему изобретению не ограничен данными вариантами осуществления.
Настоящее изобретение обеспечивает возможность достаточного уменьшения зоны срыва потока в поле течения в канале обводного контура во время работы авиационного двигателя и, следовательно, создает возможность уменьшения потерь тяги в канале обводного контура и улучшения характеристик двигателя, которые имеет авиационный двигатель, до более высоких уровней.
1. Узел авиационного двигателя для забора воздуха и выпуска центральной струи и струи обводного контура, содержащий:цилиндрический центральный обтекатель, имеющий кольцевой центральный канал для забора воздуха и выпуска центральной струи;цилиндрическую гондолу, расположенную снаружи центрального обтекателя так, что она окружает центральный обтекатель, и имеющую кольцевой канал обводного контура между внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы и наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя, предназначенный для забора воздуха и выпуска струи обводного контура;множество распорных элементов, расположенных с интервалами в направлении вдоль окружности между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы и обеспечивающих опору для гондолы относительно центрального обтекателя;основной пилон, проходящий от центрального обтекателя до гондолы, присоединенный к ним с образованием одного целого с ними, проходящий параллельно направлению вала двигателя в авиационном двигателе и выступающий наружу в диаметральном направлении от гондолы;вспомогательный пилон, установленный между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы симметрично основному пилону относительно центра вала двигателя и расположенный между распорными элементами, которые являются соседними друг с другом в направлении вдоль окружности; имножество направляющих лопаток на стороне выхода вентилятора, расположенных с интервалами в направлении вдоль окружности впереди по потоку относительно распорных элементов между наружной периферийной поверхностью стенки центрального обтекателя и внутренней периферийной поверхностью стенки гондолы и спрямляющих поток воздуха, поступивший в канал обводного контура, в осевой поток, при этом:выступающая часть образована на внутренней периферийной поверхности стенки гондолы или на наружной периферийной поверхности стенки центрального обтекателя так, что выступающая часть выступает внутрь или наружу в диаметральном направлении и проходит от каждой ориентированной в направлении вдоль окружности боковой поверхности по меньшей мере одного из элементов, включающих в себя вспомогательный пилон, распорные элементы и направляющие лопатки на стороне выхода вентилятора, к стороне выпуска; иформа выступающей части, если смотреть с внутренней или наружной стороны в диаметральном направлении, представляет собой обтекаемую форму, проходящую в направлении вала двигателя, и вершина выступающей части расположена на поверхности указанного по меньшей мере одного элемента.
2. Узел авиационного двигателя по п.1, в котором вершина выступающей части расположена на заднем краю указанного по меньшей мере одного элемента.
3. Авиационный двигатель, предназначенный для создания тяги двигателя посредством выпуска центральной струи и струи обводного контура и содержащий узел авиационного двигателя по п.1 или 2.
www.findpatent.ru
