Судовой поршень – Основные подвижные детали судового двигателя

СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.: Поршень.

Поршень может быть цельным или со съёмной головкой. На дизелях старой конструкции (Ч17,5/24, ДН20,7/25,4, ЧР24/36, Ч25/34, Ч18/22, ДРЗО/50, ДР43/61) поршни изготавливают из чугуна (СЧЗО, ВЧ50 и др.), а на современных дизелях — из алюминиевых сплавов (АК4, АЛ1 и др.) В составном поршне головку отливают из жаропрочных сталей, а направляющую часть (юбку) — из чугуна или алюминиевого сплава. Поршень подвергается механическим воздействиям от давления газов и сил инерции поступательно движущихся частей кривошипно-шатунного механизма и термическим — в процессе отвода тепла от нагретой газами головки. При разборке поршней и поршневых колец необходимо убедиться в отсутствии трещин, обгорания, нагарообразования, недопустимого изнашивания, царапин, рисок, задиров, натиров, коррозии, закоксовывания поршневых колец, следов пропусков газов поршневыми кольцами. Трещины на головке и тронке поршня недопустимы. Их выявляют визуально цветной, мелокеросиновой или люминесцентной пробами. При обнаружении трещин поршень бракуют, так как поршень с таким дефектом ремонту не подлежит. При наличии на поршне неглубоких натиров, задиров и рисок, их устраняют шлифованием на токарно-винторезном станке, если установочный зазор не будет превышать допустимый при эксплуатации. Для определения величины износа поршня измеряют его тронковую часть (ниже уплотнительных колец), так как головка поршня обычно не подвергается изнашиванию и высоту поршневых канавок. Перед измерением поршень очищают от нагара, промывают керосином или дизельным топливом и насухо протирают. Поршень измеряют микрометрической скобой в нескольких сечениях по высоте тройка поршня и в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: в плоскости, проходящей через ось коленчатого вала (по оси), и в плоскости, перпендикулярной оси вала (по ходу). Количество измерений по высоте тронка поршня определяется его конструкцией.
Поршни тронковых двух- и четырёхтактных дизелей измеряют по высоте в трёх горизонтах: Горизонт 1-1 расположен выше поршневого пальца, горизонт 2-2 — на уровне оси поршневого пальца в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, горизонт 3—3 — на 10-15 мм выше нижней кромки тронка поршня. При сборке шатуна с поршнем может произойти увеличение диаметра поршня в районе поршневого пальца (в районе бобышки) из-за повышенного натяга в соединении палец-поршень. Для контроля состояния формы поршня после сборки выполняют измерение его диаметра по горизонту 2а-2а и 2б-2б. В таблицу заносят наибольшее значение этого размера. Поршни тронковых двухтактных дизелей измеряют по высоте в трех горизонтах: Горизонт 1-1 расположен на уровне верхнего антифрикционного пояса, горизонт 2—2 — на уровне оси поршневого пальца в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, горизонт 3-3 — на уровне нижнего антифрикционного пояса. Измерение поршней тронковых дизелей проводят при установленных поршневых пальцах. Поршни крейцкопфных дизелей с прямоточно-клапанной продувкой тронка не имеют, поэтому их измеряют в одном горизонте — посередине антифрикционного кольца, расположенного в нижней части поршня. При отсутствии такого кольца за горизонт принимается плоскость, проходящая на расстоянии 50 мм от нижней его кромки. Пример измерения поршня дизеля 4Ч17,5/24 приведён в таблице: По данным измерений тронка поршня определяют его наибольший износ на диаметр и на овальность. Наибольший износ поршня на овальность определяют как разность диаметров в одном сечении (горизонте). Износ на диаметр и овальность сравнивают с предельно допустимым износом:
Предельно допустимые износы поршней тронковых дизелей в зависимости от диаметра, мм
Анализ таблицы измерения поршня дизеля 4Ч17,5/24 показал, что предельный износ на овальность 0,57 мм поршня 1-го цилиндра превышает предельно допустимую величину (0,25 мм). Остальные поршни находятся в удовлетворительном состоянии. Износы тронка поршня на овальность и на диаметр устраняют шлифованием, при этом увеличивается зазор между поршнем и цилиндровой втулкой. Выполнив измерения поршня, определяют изнашивание канавок (кепов) под поршневые кольца. В процессе эксплуатации поршневые канавки разбиваются, их форма из прямоугольной становится трапецеидальной. Наибольшему изнашиванию подвержена верхняя канавка. Повышенный зазор между кольцом и канавкой влечёт за собой пропуск газов в картер и снижение давления сжатия в цилиндре. Износ канавок поршневых колец определяют при помощи щупа и калибра (стальная шлифованная пластина) или нового кольца.
Схема измерения высоты канавок под поршневые кольца:
Каждую поршневую канавку измеряют по окружности в четырёх местах: два измерения выполняют по оси поршневого пальца и два — перпендикулярно этой оси. В таблицу заносят все четыре размера канавки под поршневое кольцо. Разность между результатами измерений не должна превышать 0,015А мм (h — номинальная высота поршневой канавки). Если разность превышает эту величину, то поршневую канавку необходимо калибровать, а кольца заменить на кольца с большей толщиной. Пример определения высоты канавок под поршневые кольца приведен в таблице:
Пример измерения высоты канавок (номинальная высота 6 мм) под поршневые кольца дизеля Ч26/26
Наибольшая разность между результатами измерений не должна превышать 0,09 мм, таким образом, судя по данным таблицы, канавки №1 и №2 под поршневые кольца необходимо калибровать. Канавки у стальных поршней заваривают, а затем протачивают новые под номинальные размеры. Поршни чугунные или из алюминиевых сплавов заменяют. Для определения износа отверстий в бобышках поршня под поршневой палец, их измеряют на расстоянии 0,5L мм, где L — длина опорной поверхности бобышки поршня. Схема измерения диаметра отверстий под поршневой палец дизеля Ч17,5/24
Каждое отверстие измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (вертикальной и горизонтальной). По результатам измерений определяют их износ на овальность. Допустимая овальность не должна превышать 0,03-0,05 мм. Если овальность отверстия под поршневой палец превышает предельно допустимое значение — отверстие следует калибровать. Пример измерения диаметров отверстий под поршневые пальцы дизеля 4Ч17,5/24 приведён в таблице: Пример измерений диаметров отверстий под поршневые пальцы дизеля Ч17,5/24, мм По результатам измерений диаметр отверстия под поршневой палец поршня 2 следует калибровать, так как овальность отверстия превышает предельно допустимую величину 0,05 мм. По результатам измерения внутреннего диаметра отверстия в бобышке и наружного диаметра поршневого пальца определяют величину натяга. Допустимый натяг не должен превышать 0,03 мм. Используя данные измерений цилиндровой втулки и тронка поршня, определив зазор между ними, сопоставляют его с предельно допустимым зазором.
Зазоры установочные (У) и предельные (П) между цилиндровой втулкой и тронком поршня, мм
В период ТО дизеля очищают поршень от нагара при помощи шабера и наждачной шкурки. Удалив нагар с поршня и канавок под поршневые кольца, проверяют визуально состояние поверхности поршня. Затем шаблоном проверяют изнашивание (выгорание) днища головки поршня со стороны камеры сгорания. Риски, натиры и задиры на рабочей поверхности поршня зачищают шлифовальными брусками, а затем полируют пастой ГОИ. С канавки поршневого кольца шабером удаляют риски, забоины и наклёп, затем зачищают их наждачным полотном. Если овальность отверстий в бобышках поршня выше нормы, можно исправить шабрением по калибру, при наличии поршневого пальца большего размера. При замене поршня у тронковых дизелей проверяют его массу. Отклонение массы поршня допускают не более чем на 0,5-1% для четырёхтактных и 1,5-3% для двухтактных дизелей. После сборки дизеля проводят его обкатку. После каждого режима обкатки дизеля проверяют состояние зеркала цилиндровой втулки и температуру подшипника верхней головки шатуна. Если натиры на цилиндровой втулке появились после последних режимов, то причиной является посадка пальца в отверстия бобышек поршня с большим натягом. Необходимо разобрать шатунно-поршневой узел (ШПУ) и уменьшить натяг, откалибровав отверстия в бобышках поршня.

sudoremont.blogspot.com

Поршневая группа

Поршневая группа состоит из поршня в сборе, уплотнительных и маслосъемных колец, поршневого пальца. По конструктивным признакам различают поршни тронковые, для двигателей крейцкопфного типа и двустороннего действия.

Тронковые поршни соединяются с шатуном поршневым паль­цем. Для обеспечения газонепроницаемости полостей цилиндра поршень снабжают уплотнительными кольцами, а для предотвра­щения попадания масла в камеру сгорания — маслосъемными кольцами. Материалом для поршней служит чугун марок СЧ24-44 и СЧ28-48 и сталь. Поршни небольшого диаметра быстроходных двигателей можно изготовлять из алюминиевых сплавов (АЛ1, АЛ2, АК2, АК4). Такие поршни имеют малый вес и небольшие температурные напряжения в днище; недостатки поршней — не­значительная износостойкость и большой коэффициент теплового линейного расширения.

Поршень (рис. 139) состоит из нижней направляющей части — тройка или юбки 1 и верхней части — головки поршня 3 с поршне­выми кольцами 2. Конфигурация камеры сгорания двигателя, тип продувки, расположение в крышке клапанов и форсунки опреде­ляют форму днища поршня 4. Днище поршня может иметь вогну­тую, двояковогнутую, выпуклую и другую формы. Некоторые формы днищ поршней показаны на рис. 140. При диаметре поршня более 400 мм головку поршня выполняют съемной. Разъемная конструкция позволяет уменьшить стоимость поршня, так как только головку изготовляют из дорогостоящего жаропрочного ма­териала, и облегчает ремонт поршня. Головку крепят к тройку болтами или шпильками.

В некоторых конструкциях поршня внутреннюю поверхность днища для предохранения от нагарообразования и защиты голов­ного подшипника от теплового излучения закрывают мембраной; для увеличения жесткости днище снизу подкрепляют ребрами, ко­торые одновременно улучшают его охлаждение.

Поршневой палец 1 (рис. 141) размещен в приливах (бобыш­ках) 2 и фиксируется от осевого смещения пружинными кольцами

3. Пальцы закрепляются стопорным болтом 6 либо свободно вращаются — пальцы плавающего типа. Пальцы плавающего типа более распространены у быстроходных двигателей. Бронзовые втулки 4, запрессованные в бобышки чугунного поршня, являются подшипниками для поршневого пальца плавающего типа. Пальцы изготовляют из малоуглеродистой стали 15 или 20 с последующей цементацией и шлифованием или из легированной стали 15ХМА, 12МХ2А, 18ХНМА, 20Х и др. с последующей закалкой. В некото­рых конструкциях поршней с целью предотвращения соприкосно­вения пальца с зеркалом цилиндра ставят алюминиевые за­глушки 5 грибовидной формы.

Поршневые кольца располагают в канавках, проточенных в теле поршня. Поршневые кольца делятся на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца 2 (см. рис. 139) обеспечи­вают плотность поршня в цилиндре, предотвращают прорыв газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от головки поршня через втулку цилиндра охлаждающей воде. Маслосъемные кольца 6 и 7 (см. рис. 139) служат для удаления излишнего масла с зеркала цилиндра, что уменьшает нагарообразование в цилиндре, и не допускают проникновения масла в камеру сго­рания. Материалом для изготовления колец служит чугун СЧ24-44, реже сталь. Кольца изготовляют самопружинящими с разрезом-замком, обеспечивающим заводку кольца в канавку поршня и воз­можность теплового расширения кольца. Число уплотнительных колец шесть—три, маслосъемных три—одно. Уплотнительные кольца, как правило, прямоугольного сечения, рабочая поверхность кольца и поверхность зеркала цилиндра параллельны.

В от­личие от уплотнительных (компрессионных) маслосъемные кольца имеют скос (рис. 142, а), с помощью которого масло удаляется из зеркала цилиндра и через специальные каналы 5 (см. рис. 139) в поршне стекает в картер. Необходимо особо быть вниматель­ным при монтаже маслосъемных колец, не допуская установки кольца скосом вниз, так как тогда масло будет попадать в камеру сгорания. Зазоры между поршневыми кольцами и стенками ка­навки в радиальном направлении равны 0,5—1,0 мм, по высоте 0,15—0,066 мм.

Типы замков поршневых колец показаны на рис. 142, б. При установке колец на поршень необходимо стыки (замки) распола­гать в разных положениях по окружности во избежание утечки газов. Поршневые кольца поршней двухтактных двигателей для предохранения от проворачивания и попадания замка в район рас­положения окоп стопорят фиксаторами.

Поршень крейцкопфного двигателя соединяется с шатуном, штоком и крейцкопфом. В этом случае поршень крепят к штоку жестко специальным фланцевым соединением (рис. 143). Поршень крейцкопфного двигателя разгружен от боковых усилий и не имеет тронка.

На рис. 144 показан составной охлаждаемый поршень крейц­копфного двигателя, имеющего штампованную вставку из алюми­ниевого сплава АК6. Поршень состоит из трех основных частей: головки 1, отлитой из высокопрочного жаростойкого чугуна, кор­пуса 3 из перлитного чугуна и вставки 2. В поршнях новейшей конструкции пазы (канавки) под уплотнительные кольца хроми­руют или завальцовывают чугунными противоизносными коль­цами. Общий вид поршня, крейцкопфа и шатуна с подшипником приведен на рис. 145.

Для достижения нормальных условий работы поршня необхо­димо обеспечить его охлаждение и прежде всего головки. Наибо­лее надежным средством снижения температуры головки яв­ляется искусственное охлаждение. При диаметрах цилиндра в двухтактных двигателях свыше 250 мм, а в четырехтактных свыше 400 мм применяют масляное охлаждение поршня. Охлаждение во­дой используют редко, так как требуется тщательное герметизи­рующее устройство, предотвращающее попадание воды в масло картера. Наиболее распространена телескопическая и шарнирная системы подачи охлаждающей жидкости под давлением в закры­тую полость поршня.

Штоки крейцкопфных двигателей выполняют стальными ко­ваными, круглого сечения, часто пустотелыми. В верхней части они имеют фланцы для крепления с поршнем, а нижней пяткой или хвостовиком 4 (рис. 146) соединяются с поперечиной 7 и фик­сируются гайкой 2. В состав крейцкопфа входят: стальной или чугунный ползун, опорные рабочие поверхности а и б которого покрыты тонким слоем антифрикционного сплава. Ползун, скользя по параллели картера, передает последней боковые усилия и та­ким образом разгружает поршень. Поверхность а передает боко­вые усилия при работе двигателя на передний ход, поверхность б, значительно меньшая по площади,— на задний ход. Ползун кре­пят болтами к стальной поперечине 3. Поперечина имеет цапфы 1, которые охватываются головным подшипником шатуна. В двига­телях, длительное время работающих на задний ход (буксиры, ле­доколы), ползуны выполняют двусторонними. По каналу 5 масло поступает на охлаждение поршня, а по каналу 6 — на смазку ра­бочих поверхностей ползуна.

На рис. 147 показана параллель крейцкопфного двигателя.


vdvizhke.ru

MirMarine — Детали судовых паровых машин

Цилиндры, золотниковые коробки и крышки

Цилиндры паровых машин изготавливаются индивидуально и блочно. В первом случае они отливаются отдельно для каждой ступени расширения, во втором —общей отливкой нескольких цилиндров. Совместно с цилиндрами изготавливаются обычно и золотниковые коробки. При работе машины паром нормальных параметров цилиндры изготавливаются из высоко качественного серого чугуна марок СЧ21-40 и СЧ24-44; при повышенных параметрах пара — из СЧ28-48, СЧ32-52 или из модицифированного серого чугуна этих же марок. Из такого же материала изготавливаются цилиндровые и золотниковые втулки. Цилиндры низкого давления и цилиндры среднего и высокого давления, снабжаемые втулками, изготавливаются из чугуна марок СЧ18-36 и СЧ21-40.

На рис. 44 показан цилиндр индивидуального исполнения. Цилиндр и золотниковая коробка снабжены втулками, имеющими паровые окна. Втулки запрессованы на плотной посадке, и положение их зафиксировано упорными буртами. Такая конструкция не препятствует удлинению втулок при нагревании. Диаметр верхней и нижней нерабочих частей втулок больше диаметра рабочей части для того, чтобы не допускать образования наработков в концах хода поршня.

Между втулкой и цилиндром находится свободное пространство, называемое паровой рубашкой или зарубашечным пространством. В это пространство подводится свежий пар для обогрева стенок цилиндра в период прогревания машины.

Днище цилиндра отлито заодно с ним и имеет набивочную коробку для размещения в ней уплотнительного сальника штока. Съемные днища применяются в клапанных и работающих паром высоких параметров машинах.

Цилиндр и золотниковая коробка закрыты сверху крышками с одинарными стенками. К средней части крышки присоединяется предохранительный клапан, а через боковое отверстие подается масло от лубрикатора на смазку цилиндра. Присоединяются крышки к цилиндру при помощи шпилек с гайками и во фланцевом соединении ставится прографиченная паронитовая или клингеритовая прокладка для герметичности соединения.

Помимо крышек с одинарными стенками, применяются крышки с двойными стенками при больших диаметрах цилиндров. Такие крышки имеют смотровые лючки и обогреваются паром.

Цилиндры, днища и крышки изолируются асбестом, кизельгуром или другим изоляционным материалом для уменьшения потерь тепла во внешнюю среду.

Сальники

В паровых машинах применяются сальники с мягкими, металлическими и металлографитовыми уплотнительными материалами.

Сальники с мягкой набивкой ограничены в применении и встречаются лишь в паровых машинах, работающих насыщенным паром. В качестве набивки применяется наиболее часто прографиченный асбестовый шнур круглого или прямоугольного сечения. Для увеличения температуростойкости и срока службы часто применяются шнуры со вставленными внутрь их металлическими сердечниками.

В машинах, работающих перегретым паром, применяются сальники с металлической набивкой (рис. 45, а). Набивка сальника состоит из ряда двойных разрезных чугунных колец, стянутых спиральными лентами по окружности. Ленты прижимают кольца к штоку поршня. В сальник подается масло через специальное отверстие для уменьшения трения. Просачиваемый пар конденсируется в сальнике и стекает в карманы, из которых отводится через боковое отверстие. Весь комплект сальника стягивается четырьмя болтами и вставляется в набивочную коробку в днище цилиндра.

На рис. 45, б показан сальник золотникового штока. Металлическая набивка его состоит из уплотнительных и нажимных колец. Материал колец соответственно баббит марки Б-83 и алюминиево-марганцевая бронза АМц9-2. Между нажимной втулкой и стаканом вставлена дополнительно мягкая набивка, предназначенная для уменьшения пропусков пара наружу.

У паровых машин с закрытым картером и с центральной смазкой попадание конденсата в машинные колодцы недопустимо. Такие машины снабжаются дополнительными сальниками с мягкой набивкой, устанавливаемыми ниже основных сальников штоков.

Сальники с металлографитовыми уплотнительными кольцами имеют большой срок службы и способны работать без смазки, что исключает загрязнение конденсата маслом. В настоящее время известно много марок металлографитовых материалов, но наибольшее применение в нашей стране нашли материалы марок АО-Б83-1500, АО-СО5-1500, АГ-Б83-1500 и АГ-С05-1500.

Арматура

Один из вариантов размещения арматуры на цилиндрах паровой машины показан на рис. 46.

На пути движения свежего пара установлен главный стопорный (маневровый) клапан с разгрузочным клапаном. Главный стопорный клапан служит для пуска и остановки машины, разгрузочный — для облегчения открытия главного стопорного клапана. В одном корпусе с главным стопор ным клапаном устанавливается дроссельная (штормовая) заслонка, предназначенная для быстрого перекрытия доступа пара в машину и уменьшения числа оборотов ее при оголениях винта в штормовую погоду. Главный стопорный клапан и дроссельная заслонка управляются с поста управления вручную. Часто применяется автоматическое управление дроссельной заслонкой при помощи регулятора предельного числа оборотов.

Перед главным стопорным клапаном отводится паропровод с клапанами для впуска пара в зарубашечное пространство цилиндров при прогревании машины. На днищах цилиндров и золотниковых коробок установлены краны продувания, предназначенные для удаления воды, образующейся при конденсации пара внутри цилиндров, золотниковых коробок, паровых рубашек и в паропроводах при прогревании, пуске в ход, работе на малых нагрузках и остановке машины.

На цилиндре среднего давления (ЦСД) установлен клапан добавочного впуска пара, производимого в одну из полостей ЦСД для страгивания машины, когда поршень ЦСД находится около мертвой точки или золотник перекрыл паровпускные окна и машина не страгивается с места. Добавочный впуск пара используется часто для ускорения прогревания машины перед пуском.

Для осуществления индицирования машины паровые полости цилиндров сообщаются трубкой, на которой установлен трехходовой индикаторный клапан (кран).

Чрезмерное повышение давления пара в паровых полостях машины предотвращается постановкой предохранительных клапанов, натяжение пружин которых регулируется на давление на 0,2 кГ/см2 больше предельного допустимого давления пара в полости. Помимо предохранительных, на ресиверах устанавливаются также клапаны отбора пара на подогрев питательной воды или для других целей.

На смазываемых цилиндрах устанавливаются невозвратные клапаны для подачи смазки в цилиндры.

Кроме арматуры, паровая машина оборудуется контрольно-измерительными приборами для наблюдения за состоянием пара. На золотниковых коробках устанавливаются манометры, а при работе перегретым паром и термометры.

Машинная рама

Основанием паровой машины является машинная рама, отливаемая цельной или из нескольких частей. Материал литых рам — серый чугун марки СЧ18-36. В последних конструкциях машин встречаются сварные рамы из стали.

На рис. 47, а показана цельнолитая чугунная машинная рама, состоящая из поперечных балок двутаврового и продольных балок коробчатого сечения. На приливах продольных балок укрепляются колонны. Машинная рама крепится к судовому фундаменту болтами на прокладках (клиньях).

Колонны (рис. 47, б) предназначены для поддержания паровых цилиндров и восприятия давления кривошипных механизмов на параллели, изготавливаемые одно- и двусторонними. Колонны, расположенные со стороны фронта машины, называют передними, а с противоположной стороны — задними. Передние колонны отковываются обычно из стали, задние отливаются из серого чугуна марки СЧ18-36. Паровые цилиндры машин открытого типа устанавливаются на колоннах, а в машинах закрытого типа — на картере, устанавливаемом также на машинной раме.

Поршни и штоки

Поршни паровых машин изготавливаются цельными и составными плоской, конической и сферической формы. Цельнолитые поршни изготавливаются из обычного или модифицированного серого чугуна марки МСЧ32-52, а при большом диаметре — из стали с целью уменьшения веса. Некоторые конструкции поршней показаны на рис. 48.

Наружный диаметр поршня делается меньше внутреннего диаметра цилиндра или втулки, чтобы избежать заклинивания поршня при температурном расширении. Пропуски пара из одной полости цилиндра в другую предотвращаются уплотнительными кольцами. Кольца вытачиваются из чугуна и разрезаются с выполнением стыкового соединения (замка).

Держащая способность колец обеспечивается прижиманием их к стенке цилиндра под действием собственной упругости или при помощи распорных пружин. Пружинами прижимаются обычно несамопружинящиеся кольца поршней цилиндров низкого давления большого диаметра.

Поршни укрепляются на поршневых штоках, которые отко-вываются из стали марок Ст. 45 или Ст. 50 и имеют круглое сечение. Концы штока, которыми он вставляется в тело поршня и крейцкопфа, делаются более тонкими, коническими. Кониче¬ские поверхности деталей притираются одна к другой плотно. Конус штока делается с уклоном не более 1:3, так как слиш¬ком острый конус сильно вдавливается в тело ступицы и вынуть его при разборке нелегко.

Поршень и крейцкопф закрепляется на штоке прочно при помощи обычной или корончатой гайки со шплинтом. Гайка затягивается до отказа и стопорится.

Крейцкопфы и параллели

Крейцкопф предназначен для шарнирного соединения поршневого штока с шатуном и для препятствия изгибу штока поперечными усилиями, возникающими при работе машины.

Конструктивное исполнение крейцкопфов разнообразно. На рис. 49 показаны два вида крейцкопфов: крестовинная поперечина с двумя ползунами и поперечина с одним ползуном.

Крестовинный крейцкопф с двумя ползунами применяется в паровых машинах, у которых предусматривается длительная работа на задний ход (на буксирах, ледокольных судах и т. п.). Односторонние крейцкопфы применяются в машинах с кратко-временной работой на задний ход.

Ползуны изготавливаются пустотелыми и облицовываются баббитом со стороны трения о параллели. Иногда встречаются одноползуновые крейцкопфы с поперечиной, откованной заодно со штоком. Ползун такого крейцкопфа имеет стальной башмак, облицовываемый баббитом со стороны трения и присоединяемый к ползуну при помощи болтов.

На нижней части ползуна обычно укрепляется медная пластинка (гребенка) или полоска из кожи, которая размазывает равномерно по параллели масло, находящееся в подвешенной ванночке.

У машин с двусторонними параллелями предусматривается постановка тепловых прокладок между ползуном и телом крестовины. Прокладки предназначены для выборки зазора, образующегося при расширении цилиндра и смещении верхней части колонн в процессе прогревания машины. Тепловые прокладки ставятся после прогрева машины и убираются с остановкой ее во избежание заклинивания ползунов при остывании цилиндров.

Параллели представляют собой чугунные доски, отливаемые из чугуна марки СЧ18-36 и присоединяемые к колоннам. Иногда параллели отливаются заодно с колоннами.

В главных машинах судов, редко и кратковременно работающих на задний ход, применяются односторонние параллели с нащечинами (рис. 49, в). Нащечины воспринимают усилия от ползуна при работе машины на задний ход.

Параллели главных машин значительно нагреваются при трении ползунов о них и поэтому охлаждаются циркуляционной забортной водой, имея для ее прохода специальные полости.

Шатуны

Шатун предназначен для преобразования прямолинейно-возвратного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала машины.

Шатуны изготавливаются цельноковаными из стали марок Ст. 45 и Ст. 50. Форма выполнения их обычно стержневая, внутренняя часть часто высверливается для облегчения веса. Реже встречаются шатуны овального или двутаврового сечения. Верхней частью шатун соединяется с поперечиной (крейцкопфом) подшипником, называемым головным; нижней — с шейкой мотыля мотылевым подшипником.

По конструктивному исполнению шатуны делят на обычные (с одним головным подшипником) и вильчатые. Первые применяются в маломощных и вспомогательных машинах, вторые — в машинах большой мощности.

На рис. 50 показан вильчатый шатун круглого сечения. К пяткам головок и нижней части присоединяются подшипники стяжными болтами. Болты отковываются из углеродистой или легированной стали и для облегчения пригонки по отверстию снабжаются выточками.

Вкладыши головных подшипников изготавливаются из бронзы или стали. При стальных вкладышах производится заливка их баббитом. В местах разъема подшипников устанавливается набор металлических прокладок для регулировки величины масляного зазора.

Коленчатые валы и рамовые подшипники

Коленчатый вал предназначен для передачи вращения от главной машины гребному винту при помощи валопровода. Вал состоит из нескольких колен, что и определяет его название. Число колен определяется количеством паровых цилиндров. Изготавливаются коленчатые валы из сталей марки Ст. 5 и реже Ст. 6 цельноковаными или составными.

Валы быстроходных машин изготавливаются из стали марки Ст. 35 или из легированных сталей. Цельнокованые валы применяются обычно в машинах небольшой мощности.

На рис. 51 показан цельнокованый коленчатый вал трехцилиндровой паровой машины. Рамовыми шейками вал укладывается на раме в подшипниках, называемых рамовыми. К мотылевым шейкам подшипниками присоединяются шатуны. К фланцу коленчатого вала на болтах присоединяется упорный вал. Колена вала расположены под углом 120° друг к другу. Если колен два или четыре, их располагают под углом 90°.

Составные коленчатые валы применяются обычно в средних и крупных паровых машинах и изготавливаются разборными (секционными) и неразборными. У первых отдельные части соединяются между собой фланцевыми муфтами или иным разборным соединением, у вторых соединение жесткое с применением горячей посадки деталей. Фланцевое соединение секций вала центрируется при помощи выступа на одном фланце, входящего в выточку второго фланца, либо при помощи центровочной шайбы, вставляемой в выточки в обоих фланцах.

В некоторых машинах к щекам мотылей прикрепляются уравновешивающие грузы, называемые противовесами. Противовесы изготавливаются из чугуна или стали отдельно от щек или заодно с ними у небольших машин.

Рамовые подшипники устанавливаются непосредственно на машинной раме и имеют различные конструкции. Одна из конструкций подшипника показана на рис. 52.

Исполнение верхнего вкладыша прямоугольным, а нижнего полукруглым исключает возможность проворачивания последнего при вращении вала. Нижний вкладыш пригоняется наружной поверхностью по месту посадки и может выниматься для осмотра или ремонта без подъема коленчатого вала.

Упорный вал присоединяется к коленчатому валу и снабжается упорным подшипником, воспринимающим осевые усилия при работе гребного винта.

Похожие статьи

mirmarine.net

MirMarine — Детали судовых поршневых насосов

Цилиндры насосов отливаются из чугуна или стали, а для насосов высокого давления изготавливаются из стальных поковок. Блок цилиндров часто представляет одно целое с корпусом насоса. Для облегчения ремонта и увеличения срока службы цилиндровые блоки снабжаются часто съемными цилиндровыми втулками, изготавливаемыми из чугуна или бронзы.

Поршни насосов различаются между собой по конструкции и подразделяются на дисковые и скальчатые. Дисковые поршни делаются составными или цельными, а скальчатые — закрытыми или открытыми. Паровые поршни бывают только дисковые и изготавливаются из чугуна или стали, гидравлические поршни — из чугуна, бронзы, стали и из пластмасс. Герметичность между полостями цилиндра обеспечивается применением уплотнительных устройств на поршне.

На рис. 11 приведены наиболее характерные конструкции поршней. Дисковый составной поршень (рис. 11, а) применяется для перекачки холодной воды. Поршни (рис. 11,6 и в) применяются для перекачки холодных и горячих жидкостей, а также в паровых цилиндрах. Уплотнительные кольца самораспирающиеся, чугунные, текстолитовые, бронзовые или металло-графитовые. Поршни с лабиринтовым уплотнением применяются для перекачки вязких жидкостей с напором до 50 м вод. ст.

Скалки применяются при небольших диаметрах цилиндров и изготавливаются литыми из стали, чугуна и бронзы, а при больших диаметрах — сварными из стали. Стальные скалки облицовываются бронзовыми втулками (рис. 11,6) для защиты от коррозии.

Сальники — устройства, предназначенные для уплотнения штоков и скалок насосов в местах выхода их из цилиндровых крышек и для предотвращения утечек пара или жидкости из цилиндра наружу. Некоторые конструкции сальников приведены на рис. 12.

Сальники без грундбуксы с однородной мягкой набивкой применяются при небольших скоростях движения поршня. При больших скоростях движения поршня набивка в сальнике делится разделительным кольцом на две части (рис. 12,а). Кольцо имеет отверстия для подвода смазки непосредственно к штоку.

Мягкая набивка применяется в виде плетеных шнуров и колец, изготавливаемых из хлопчатобумажных тканей, пеньки или асбеста, пропитанных графитожировой смазкой.

Повышенная герметичность уплотнения при скорости движения штока до 1 м/сек и температуре перекачиваемой жидкости до 85° С обеспечивается манжетными уплотнениями (рис. 12,6). Манжеты и воротники изготавливаются из кожи, резины и прорезиненных тканей. Манжетные уплотнения более устойчивые и требуют меньшего ухода.

При небольших скоростях движения поршня, высоких температурах и давлениях жидкости применяются сальники с металлической (рис. 12, в) и металло-графитовой набивкой. Иногда применяются полуметаллические кольца, имеющие оболочку из мягкого металла с сердцевиной (асбестовые волокна с графитом) внутри.

Клапанные коробки служат для размещения клапанов и для присоединения всасывающего или нагнетательного трубопровода. Изготавливаются заодно с блоком цилиндров или отдельно от него.

Клапаны насоса предназначены для сообщения и разобщения в нужные моменты полостей цилиндра со всасывающим и нагнетательным трубопроводом и подразделяются на самодействующие и принудительного действия. Самодействующие клапаны применяются почти во всех насосах, кроме некоторых специальных, и работают автоматически под напором жидкости при соответствующих положениях поршня. В конструктивном отношении клапаны разнообразны, некоторые конструкции их приведены на рис. 13.

Клапаны и их седла изготавливаются наиболее часто из бронзы, реже из стали. Пластинчатые и откидные клапаны изготавливаются из резины или кожи.

Похожие статьи

mirmarine.net

Кривошипно-шатунный механизм | Конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания

Основные подвижные детали ДВС входят в состав кривошипно-шатунного механизма, назначением которого является преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В зависимости от конструкции кривошипно-шатунного механизма двигатели, как и их поршни, бывают тронковые и крейцкопфные, простого и двойного действия. В отличие от тронковых крейцкопфные двигатели имеют наряду с поршнем, шатуном и коленчатым валом поршневой шток и ползун (крейцкопф), перемещающийся вдоль поперечины.

Тронковый поршень одновременно является как бы ползуном, поэтому он имеет длинную направляющую часть, называемую юбкой или тронком. Примером такого поршня может служить поршень четырехтактного дизеля, изображенный на рис. 43. Поршень состоит из головки 1 и тронка 7, имеющего внутри камеру. Головка поршня включает в себя донышко и боковую поверхность, на которой расположены канавки для поршневых уплотнительных 2 и маслосъемных 3 колец. Такая же. канавка для маслосъемных колец расположена на нижней части тронка.

Направляющая часть поршня имеет устройство для соединения его с шатуном, состоящее из поршневого пальца 5, втулок 6 и заглушек 4. В практике распространены два способа установки поршневого пальца в бобышках направляющей части поршня: палец закрепляется в бобышках жестко, шатун посажен на него неподвижно; палец не закрепляется в бобышках, шатун также имеет возможность поворота вокруг него (так называемый плавающий палец). В последнем случае конструкция пальца (рис. 43, поз. 5) имеет несомненные преимущества, так как износ пальца уменьшается и происходит более равномерно, улучшаются условия работы пальца.


Рис. 43. Тронковый поршень четырехтактного двигателя.

При диаметре цилиндра более 400 мм поршни тронковых двигателей изготовляют разъемными.

Поршни крейцкопфных двигателей отличаются от тронковых тем, что имеют жесткое соединение поршня со штоком. Поршневой шток обычно заканчивается фланцем, который соединяется с поршнем посредством шпилек.

Во избежание перегрева донышка поршня у двигателей с ползунами, как и у тронковых двигателей с цилиндрами больших диаметров, применяют искусственное охлаждение донышек. Для этой цели используют пресную или забортную воду и масло.

На рис. 44 показан укороченный поршень современного двухтактного дизеля с наддувом. В таких дизелях нижняя полость цилиндра используется в качестве продувочного насоса, поэтому направляющая часть поршня значительно сокращается (короткий или укороченный поршень). Кованая стальная головка поршня 4 имеет снаружи канавки для уплотнительных колец 3, а внутри головки поршня расположен вытеснитель 5, предназначенный для ускорения движения охлаждающего масла. В направляющей части поршня 1, изготовленной из чугуна, предусмотрены канавки для направляющих колец 2. Внутри направляющей части находятся шпильки 7 для крепления штока поршня 8 с головкой поршня через отверстия в направляющей части. Донышко поршня охлаждается маслом, которое подводится по каналу 9 в штоке поршня, а отводится из верхней полости по трубе 6. Наиболее нагруженная часть поршней всех видов — головка поршня. На донышко головки в процессе работы двигателя давят горячие газы, которые нагревают его и, кроме того, стремятся прорваться внутрь двигателя. Вследствие этого донышко головки поршня имеет особую конфигурацию, обусловленную требуемой формой камеры сгорания, и охлаждаемую внутреннюю поверхность.


Рис. 44. Укороченный поршень двухтактного дизеля с наддувом.

Высота боковой поверхности головки поршня зависит от размеров и числа поршневых уплотнительных колец. Поршневые кольца обеспечивают не только уплотнения цилиндра от прорыва газов, но и передачу тепла от головки поршня к стенкам рабочей втулки цилиндра. Эти функции обычно выполняют два-три верхних кольца, а остальные являются как бы вспомогательными, повышая надежность их работы. В тихоходных двигателях обычно ставят пять — семь поршневых колец, а в быстроходных, благодаря уменьшению времени протекания газа через неплотности между поршнем и стенками цилиндра, достаточно трех— пяти.

Поршневые кольца изготовляют прямоугольного или реже трапециевидного сечения из более мягкого металла, чем втулка цилиндра. Для возможности установки колец в пазы поршня их делают разрезными, а место стыка, называемое замком, выполняют с косым, ступенчатым (внахлестку) или прямым срезом. Благодаря разрезной конструкции и пружинящим свойствам материала поршневые кольца плотно прижимаются к стенкам втулки цилиндра, предотвращая трение о них поршня. Тем самым улучшаются условия работы поршня и уменьшается износ втулки.

В отличие от уплотнительных маслосъемные кольца служат для предотвращения попадания масла в камеру сгорания и снятие его излишка со стенок цилиндровой втулки.

Шатун двигателя предназначен для передачи усилия от поршня коленчатому валу. Он состоит из трех основных частей (рис. 45): нижней головки I, стержня II и верхней головки III. Шатуны, как и поршни, бывают тронковые и крейцкопфные. Их различие определяется в основном конструкцией верхней головки и расположением шатуна по отношению к поршню.


Рис. 45. Шатун тронкового двигателя.

Верхняя головка шатуна тронковых двигателей (двигатели малой и средней мощности) выполняется неразъемной. В отверстие головки 1 (рис. 45) запрессовывают бронзовую втулку 2, которая выполняет роль головного подшипника и служит для соединения шатуна с поршнем при помощи поршневого пальца. Втулка 2 имеет по внутренней поверхности кольцевую канавку 3 и отверстия 4 для подвода смазки из центрального канала 5, просверленного в стержне.

Шатуны крейцкопфных двигателей, к которым относятся в основном двигатели большой мощности (как правило, двухтактные дизели с цилиндровой мощностью более 300 э.л.с.), изготовляют с разъемной верхней головкой. Такая головка крепится болтами к верхней части шатуна, имеющей форму развилки или прямоугольного фланца. Стержень 6 шатуна выполняют круглого сечения с центральным каналом 5, что характерно для тихоходных двигателей.

Стержни шатунов быстроходных двигателей имеют обычно кольцевую или двутавровую форму сечений, часто изготовляются заодно с верхней половиной нижней головки, что способствует уменьшению веса шатуна. Нижняя головка шатуна служит для расположения в ней мотылевого подшипника, посредством которого шатун соединяется с мотылевой шейкой коленчатого вала. Головка состоит из двух половин, снабженных бронзовыми или стальными взаимозаменяемыми вкладышами, внутренняя поверхность которых заливается слоем баббита.

В тихоходных двигателях шатун выполняют с отъемной нижней головкой 9, состоящей из двух стальных половин — отливок без вкладышей. В этом случае слоем баббита заливают рабочую поверхность каждой половины головки. Такая конструкция нижней головки позволяет быстро ее заменять в случае выхода из строя и дает возможность регулировать высоту камеры сжатия цилиндра двигателя путем изменения толщины компрессионной прокладки 7 между пяткой шатуна и верхней частью головки. Для центровки нижней головки со стержнем шатуна на верхней ее части предусмотрен выступ 11.

Обе половины мотылевого подшипника стягиваются двумя шатунными болтами 8, которые имеют по два посадочных пояска, крепятся с помощью корончатых гаек и шплинтуются. Набор прокладок 10 в разъеме подшипника необходим для регулирования масляного зазора между мотылевой шейкой коленчатого вала и антифрикционной заливкой. Прокладки фиксируются в разъеме шпильками и винтами.

Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных, сложных в изготовлении и дорогостоящих деталей двигателя. Коленчатый вал при работе испытывает значительные нагрузки, поэтому для его изготовления применяют качественные углеродистые и легированные стали, а также модифицированный и легированный чугуны. Ввиду сложности конструкции изготовление коленчатого вала связано с выполнением трудоемких и сложных процессов, а его стоимость, включая материал, ковку и механическую обработку, составляет иногда более 10% стоимости всего двигателя.

Коленчатые валы быстроходных двигателей малой и средней мощности изготовляют цельноковаными или цельноштампованными, валы двигателей средней и большой мощности — составными из двух и более частей, соединенных фланцами. При большом диаметре шеек валы изготовляют с составными кривошипами.

В зависимости от конструкции и числа цилиндров двигателя коленчатый вал может иметь разное число колен (кривошипов): в однорядных двигателях — равное числу цилиндров, а в двухрядных (V-образных)— равное половине числа цилиндров. Колена вала развертывают по отношению друг к другу на определенный угол, величина которого зависит от числа цилиндров и порядка их работы (порядка вспышки у двигателей с числом цилиндров четыре, шесть и более).

Основными элементами коленчатого вала (рис. 46, а) являются: мотылевые (или шатунные) шейки 2, рамовые (или коренные) шейки I и щеки 3, соединяющие шейки между собой.

Иногда для уравновешивания центробежных сил колена к щекам 1 крепят противовес 2 (рис. 46,6). Мотылевые шейки охватываются подшипником нижней головки шатуна, а рамовые шейки лежат в рамовых подшипниках, размещенных в фундаментной раме или картере двигателя и являющихся опорами коленчатого вала. Смазка шеек осуществляется следующим образом. К рамовым шейкам масло подается под давлением через сверления в крышке и в верхнем вкладыше рамового подшипника, затем через сверления в щеке (рис. 46, в) подводится к мотылевой шейке. В пустотелых коленчатых валах быстроходных двигателей масло поступает в полость вала и попадает на рабочие поверхности шеек через полости и радиальные отверстия, выполненные в них.


Рис. 46. Коленчатый вал двигателя.

Рамовые подшипники воспринимают все нагрузки, передающиеся на коленчатый вал. Каждый рамовый подшипник состоит из двух половин: корпуса, отлитого заодно с рамой, и крышки, закрепленной на корпусе болтами. Внутри подшипника закрепляется стальной вкладыш, состоящий из двух взаимозаменяемых половин (верхней и нижней), залитых по рабочей поверхности антифрикционным сплавом — баббитом. Длина вкладыша выбирается обычно меньше длины рамовой шейки вала. Один из рамовых подшипников (первый от передачи вращения распределительному валу) выполняется как установочный (рис. 47).


Рис. 47. Установочный рамовый подшипник коленчатого вала.

Длина вкладыша 7 установочного подшипника равна длине шейки вала; он имеет антифрикционную заливку 1 не только внутри, но и с торцевой поверхности. В свою очередь рамовая шейка вала в месте посадки этого подшипника имеет выступающие кольцевые бурты. Таким образом, установочный подшипник обеспечивает вполне определенное положение коленчатого вала относительно фундаментной рамы. Вкладыш 7 подшипника стопорится от проворачивания и осевого перемещения вставкой 5, расположенной между крышкой 3 подшипника и верхней половиной вкладыша. Плоскость разъема вкладыша совпадает с плоскостью, проходящей через ось вала, которая находится ниже плоскости соединения рамы со станиной двигателя. В плоскости разъема устанавливают на двух контрольных штифтах прокладки 6, предназначенные для регулирования масляного зазора между вкладышем и шейкой вала.

Крышка 3 подшипника выполняется стальной литой. Она имеет в центре сквозное вертикальное отверстие для подвода смазки к шейке вала. В верхней половине вкладыша расположено такое же соосное отверстие, из которого масло попадает в кольцевую масляную канавку 4 на поверхность антифрикционной заливки, а затем — в масляный холодильник 2.

На кормовом конце коленчатого вала обычно крепится маховик, предназначенный для уменьшения и выравнивания угловой скорости вращения вала. Кроме того, инерция маховика облегчает переход шатуна с поршнем через мертвые точки. Размер и вес маховика находятся в обратной зависимости от числа цилиндров двигателя: чем больше число цилиндров, тем меньше должен быть вес Маховика. Нередко маховик, в частности его диск, используют для соединения с гребным валом, валом редуктора или валом электрогенератора при помощи эластичной муфты.

www.stroitelstvo-new.ru

Износ поршней и поршневых колец

В процессе эксплуатации поршни могут получить следующие повреждения: трещины наружные и сквозные на головках и тронках; задиры рабочих поверхностей тронков; деформации тронков; износ, превосходящий допустимые пределы.
Дефекты перечислены по степени вероятности их возникновения. Так, в практике крайне редки случаи такого износа поршня,, который превзошел бы допустимые пределы. Чаще поршень выходит из строя по какой-либо из первых трех причин, а то и по всем трем сразу. Тем не менее, поршень хотя и медленно, но изнашивается. Заранее оговоримся, что у больших поршней изнашивается только тронк, так как стальная головка, изготовленная отдельно, имеет диаметр меньший, чем у тронка, стенки втулки не касается и не изнашивается. Согласно Правилам, поршни подлежат обмеру одновременно с обмером втулок.
Обмер поршней. Поршни дизеля обмеряют микрометром больших размеров, который называют микрометрической скобой.
Обмер крупных поршней главных дизелей сопряжен с некоторыми трудностями, и для того, чтобы свести погрешности до минимума, обмер следует производить вдвоем. Замеры должны быть сделаны через каждые 100—200 мм по высоте тронка. Для больших поршней (высотой до 2 м) нет необходимости в таком количестве замеров и на практике чаще производят обмеры в трех поясах: в верхней части (непосредственно под головкой), в средней и нижней. Головки поршней не обмеряют.
Если поршень не имеет съемной головки, верхний замер делают на 15—20 мм ниже кромки нижней канавки для поршневого кольца. Чаще всего большие поршни обмеряют в то время, когда они находятся в вертикальном положении. Перед тем как начать обмер, поршень очищают от нагара, обмывают керосином или дизельным топливом и насухо вытирают. Затем при помощи большой линейки и мела размечают точки обмера.
Рис. 62. Схема обмеров поршня дизеля
Поршни, так же как и втулки, в горизонтальной плоскости обмеряют в двух положениях (рис. 62): в направлении оси коленчатого вала (по оси) и в направлении плоскости движения шатуна (по ходу).
При обмере большого поршня один из обмеряющих держит конец микрометра с неподвижной губкой так, чтобы он был постоянно прижат к намеченной точке. Так как измерительные поверхности микрометра представляют собой плоскости, второй, его конец нельзя двигать в любом направлении, как конец штихмаса, а можно только слегка покачивать в направлении, перпендикулярном оси поршня и параллельно измерительным плоскостям.
Подвижную губку микрометра один из работающих ставит на заведомо больший размер, чем измеряемый, и, убедившись в том, что его помощник держит конец микрометра с неподвижной губкой в намеченной точке, слегка покачивает свой конец в горизонтальной плоскости и поворачивает микрометрический винт в сторону уменьшения размера до тех пор, пока измерительная плоскость не коснется поверхности тронка. При этом подвижная измерительная плоскость должна проходить по поверхности тронка без всякого усилия, только касаться ее. Всякое усилие искажает результат измерения в сторону уменьшения, так как большие скобы обладают значительной упругостью и пружинят на несколько сотых миллиметра.
Результаты измерений сводят в таблицу (табл. 8).
В таблице ставят номер поршня, дату измерения, порт, в котором производилось измерение, температуру в МО при обмере, фамилии и должности производивших обмеры.
При анализе результатов обмера следует принимать во внимание температуры, при которых производились данный и предыдущий обмеры, и вносить в результаты измерения температурную поправку.
Правилами установлены нормы на предельный износ тронков поршней. Лимитируются эллиптичность и конусность тронка, т. е. разность диаметров по его высоте. Так, для поршня крейцкопфного дизеля с диаметром поршня 700—750 мм допускаются предельная эллиптичность и конусность тронка по 1,6 мм. Автор не знает ни одного случая, чтобы поршень такого диаметра износился до предельной величины. Обычно следы механической обработки на тронке сохраняются несколько лет и при правильно отцентрованном механизме движения крейцкопфного дизеля износа тронка вообще не должно быть. Значительно раньше тронки выходят из строя вследствие трещин, задиров и деформаций.
Отметим то обстоятельство, что сам по себе износ тронка даже сверх предела практического значения не имеет. Прочности его никакой износ не угрожает и, за исключением тронка поршня дизелей Зульцер SD72, не имеющих штока, тронк не воспринимает на себя нагрузок вдоль своей оси. Но дело в том, что одним из очень важных контролируемых параметров является круговой зазор между тронком и втулкой, который устанавливает завод-строитель, и допуски на его увеличение весьма невелики. Этот параметр и заставляет контролировать износ тронка поршня.
Рис 63 Нормальная (а) н   изношенная   (б) канавки поршня
Что касается головки поршня, то на ней изнашиваются только горизонтальные стенки канавок для поршневых колец, которые со временем или принимают форму, показанную на рис. 63, или нижняя плоскость их вырабатывается ступенькой.
По некоторым сведениям, средняя высота канавки поршня увеличивается на 0,01 мм за 1000 ч работы. Верхние канавки обычно изнашиваются больше нижних. И в данном случае предел устанавливается не на абсолютное увеличение высоты канавки, а на величину зазора между горизонтальными плоскостями кольца и канавки.
Как известно, кольцо во время работы находится под воздействием опрокидывающего момента, направленного против часовой стрелки и стремящегося как бы вывернуть кольцо из канавки. Чем больше будет зазор между плоскостями кольца и канавки, тем больше величина поворота кольца в сторону опрокидывания. Обычно завод-строитель указывает в инструкции по обслуживанию установочные зазоры между кольцом и канавкой и предельно допустимые их величины. Установочные и предельно допустимые зазоры не одинаковы для всех колец, для двух верхних колец они больше.
Рис. 64. Шаблон для замера выработки поршневых канавок
Контролировать форму канавок и величины их износа можно при помощи шаблона (рис. 64). Такие шаблоны фирмы представляют не всегда, но его можно легко изготовить по канавке запасного поршня. Величины износов удобно замерять в зазоре между шаблоном и стенкой канавки.
Восстановить геометрические размеры поршневых канавок можно только путем проточки. Но проточка канавок увеличивает высоту канавок, поэтому к ней прибегают только в тех случаях, если после проточки и установки в канавку нового кольца зазор между кольцом и канавкой не достигает предельного размера. В тех случаях, когда проточка невозможна, канавки у стальных головок поршней наплавляют и протачивают снова на номинальный размер. Чугунные поршни, не имеющие съемной головки, никаким наплавкам не подвергают, а просто заменяют.
К наплавке канавок стальных головок прибегают крайне редко, так как это изменяет структуру в самом напряженном месте головки, и только общий отжиг головки, который не всегда возможен, может восстановить нужную структуру
Во избежание восстановления изношенных канавок поршней некоторые фирмы, строящие мощные малооборотные дизели, применяют специальные противоизносные сдвоенные кольца из легированных сортов чугуна с высокой механической прочностью при повышенных температурах. В частности, такие поршневые кольца применяют в крейцкопфных дизелях фирма «Бурмецтер и Вайн» и ее лицензиаты.
Рис. 65. Противоизносные кольца дизеля Бурмейстер и Вайн
На рис. 65 показаны конструкции таких колец 1. В одном варианте верхнюю часть кольца расчеканивают и закатывают в поршневой канавке (рис. 65, а, б). Во втором варианте нижнюю часть противоизносных колец 1 слегка приваривают к головке поршня 2 (рис. 65, в).
При нормальной центровке поршней и регулярных профилактических осмотрах такие кольца работают свыше 20 ООО ч. В случае необходимости кольца можно сменить, восстановив этим номинальные размеры канавки.
Поршневые кольца. Не будет преувеличением сказать, что больше всего беспокойства судовым механикам приносят поршневые кольца. Осматривают и обмеряют кольца во время профилактических переборок цилиндров, и, если поршень и втулка чаще всего не требуют никакого ремонта, то комплект колец после переборки редко возвращается в цилиндр в полном составе. Иногда из-за состояния колец приходится вскрывать цилиндр и вынимать поршень раньше профилактического осмотра.
После того, как кольца сняты с поршня и очищены от нагара и масла, осматривают их рабочую поверхность. Очень важно установить, всей ли рабочей поверхностью прилегает кольцо к стенкам втулки. Поверхность, не прилегающая к втулке, имеет темный цвет, и кольца с таким дефектом ни в коем случае нельзя оставлять на месте первого и второго. Какую опасность представляют такие кольца, сказано выше. Если износ такого кольца по всем параметрам не достигает предельно допустимого, его можно поставить вниз, на место последнего или предпоследнего.
Заводы-строители, в частности, «Зульцер», определяют пригодность кольца по трем параметрам: зазору в замке, зазору между кольцом и канавкой и толщине кольца. Правила толщину кольца не лимитируют.
Первым из параметров определяют зазор в замке кольца. Для этого кольцо вставляют в цилиндр и продвигают до того места, где цилиндр имеет наибольший диаметр. В этом месте выравнивают кольцо так, чтобы оно лежало в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, и замеряют зазор.
Рис. 66. Потеря массы поршневыми кольцами дизеля Зульцер 9RD90 при смазке маслом «Кастрол» RM/DZ
Зазоры в замках колец сравнивают с зазорами предыдущих замеров, и, если величины зазоров превосходят допускаемые, кольца подлежат безусловной замене. Обычно верхние кольца, работающие в наиболее тяжелых условиях, изнашиваются быстрее. Об этом можно судить по рис. 66, где показана потеря массы кольцами в зависимости от их расположения. На рисунке римские цифры указывают номер колец; / и 2 — кривые износа колец цилиндров № 1 и 9.
Вернемся к замерам зазоров в замке кольца. Выше было сказано о том, что зазор замеряют в кольце, когда оно вставлено в наиболее изношенную часть втулки.
Рис. 67. Замер   теплового   зазора в поршневом кольце
Но заводы-строители снабжают свои дизели кольцом-калибром (рис. 67), внутренний диаметр которого равен номинальному диаметру втулки, и многие судовые механики определяют зазор в замке кольца 2, устанавливая его в этот калибр /. Такой прием нельзя считать правильным, если дтулка давно потеряла номинальные размеры. При замере зазора в кольце получают заведомо меньший зазор против того, что будет получен при замере зазора во втулке. Кольцо работает во втулке при ее действительном диаметре, следовательно, и зазор замка нужно замерять во втулке, так как это будет действительным зазором, с которым работает кольцо.
Такое разноречивое представление о методике замера зазора в замке кольца существует потому, что в инструкциях заводов-строителей об этом или ничего не говорится, или рекомендуется кольцо-калибр, а в Правилах судовых дизелей рекомендуется замерять зазор в замке при установке кольца в наименее изношенной части втулки.
Также нет единого мнения и о предельно допустимых зазорах в замках колец. Согласно   Правилам, для втулок диаметром 700—750 мм предельно допустимый зазор не должен превышать 8 мм, а монтажный зазор должен быть не менее 4.5 мм. Эти нормы, надо сказать, очень жесткие, ближе всего совпадают с нормами, устанавливаемыми фирмой МАН. Так, для дизеля K9Z70/120A5 с диаметром 700 мм монтажный зазор в замках колец установлен в 4, а предельно допустимый 10 мм.
Но совершенно не увязываются с Правилами допуски, применяемые фирмой «Зульцер». Для примера возьмем дизель SD72. Фирма устанавливает монтажный зазор 6, а предельно допустимый —31 мм для колец с простым замком (косым или прямым), и 24 мм — для колец с герметическим замком.
Поэтому следует прежде всего руководствоваться нормами, устанавливаемыми заводами-строителями, и только если такие нормы отсутствуют — Правилами.
Следующий контролируемый параметр — зазор между горизонтальными плоскостями кольца и канавки. Согласно Правилам для втулки диаметром 700—750 мм предельно допустимым установлен зазор 0,3 мм. Если допуски, применяемые фирмой МАН, довольно близки к допускам Правил, но с несколько более широким диапазоном, то фирма «Зульцер» допускает предельный зазор между кольцом и канавкой для трех верхних колец — до 0,8 мм и для остальных — до 0,7 мм, т. е. более чем в два раза.
Минимальные зазоры для трех верхних колец с простым замком установлены 0,28 мм, а с герметическим — в 0,13 мм. По Инструкции фирмы «Зульцер» на место трех нижних колец следует ставить кольца с герметическим замком Таким образом, предписываемый для нижних колец зазор связан и с конструкцией, и с положением колец И в этом случае следует руководствоваться нормами, установленными фирмой.
Автору, долго работавшему с дизелями Зульцер 9SD72, не встретилось случая, чтобы допускаемый фирмой зазор между кольцом и канавкой достиг хотя бы 0,6 мм. У этих дизелей, отработавших с постройки более 20 000 ч, указанные зазоры для верхних колец были 0,42—0,48 мм, а для двух нижних колец 0,1— 0,18 мм.
Размер колец по высоте не лимитируется ни Правилами, ни инструкциями фирм. Однако не составляет большого труда при обмере колец замерить их по высоте. Это позволяет установить, что же изнашивается при увеличении зазора между кольцом и канавкой: кольцо или стенки канавки. Длительное наблюдение за дизелями 9SD72 позволило установить, что изнашиваются в основном кольца, так как при номинальной высоте кольца 17 мм после 20 000 ч работы дизелей у верхних колец высота уменьшилась до 16,8—16,85 мм. Износ нижних колец за это время не превышал 0,05 мм.
И, наконец, последний из контролируемых параметров — толщина кольца. Как сказано выше, Правилами этот параметр не лимитируется. Его устанавливают только фирмы-строители дизелей. Толщина колец дизеля SD72 — 22 мм. Фирма «Зульцер» допускает износ колец по толщине до 18 мм для колец с простым замком и до 19,3 мм для колец с герметическим замком. При износе втулки, близком к предельному, уменьшение толщины простого кольца допускается до 20,5 мм.
В отличие от зазора между кольцом и канавкой, предельных
величин которого кольца дизеля SD72 почти никогда не достигают, по толщине они изнашиваются до предела довольно часто. Это происходит почти всегда одновременно с предельным увеличением зазора в замке кольца.
Одним из важных параметров является фаска на кромках поршневых колец. При работе поршневых колец и втулки наблюдаются два вида износа: пластический и хрупкий. Наиболее опасный износ — пластический, характеризуется тем, что на нижней кромке кольца появляются заусенцы, а на поверхности втулки и даже поршня — задиры, искажающие кристаллическую структуру поверхности. При появлении задиров износ начинает резко прогрессировать.
Пластический износ наблюдается у мягких втулок и колец. Особенно склонны к образованию заусенцев кольца, в структуре которых содержится феррит и крупные пластинки графита. Испытания показали, что своевременное закругление кромок поршневых колец уменьшает износ втулки на 46%, а верхних колец—на 34%.
Таким образом, наблюдения за фасками колец и восстановление их геометрической формы при осмотрах совершенно необходимы. Формы и размеры фасок на кольцах, как правило, указаны в инструкциях по эксплуатации, представляемых фирмами.
Для более тщательного анализа характера износа колец необходимо сохранить порядок их установки (как они стояли на поршне). Для этого надо иметь металлические бирки с порядковыми номерами, снабженные кольцами, и надевать их на поршневые кольца при снятии с поршня. Постоянной маркировки делать нельзя, так как кольца иногда приходится менять местами в целях увеличения срока их службы. Более изношенные верхние кольца ставят на место нижних, а нижние — на место верхних. Надо сказать, что это мероприятие мало эффективно, так как за короткий срок и те и другие кольца ослабнут и вероятность прорыва газов между кольцами и  втулкой значительно возрастет.
Новые кольца проверяют следующим образом. Обмеряют их по высоте. Высота колец должна быть ±0,05% номинальной, указанной в чертеже и в инструкции. Вставляют кольца во втулку, в наименее изношенную ее часть, и замеряют зазор в замке, который должен быть не меньше указанного в инструкции.
Некоторые фирмы, в частности, «Зульцер», снабжают свои дизели кольцом-калибром, внутренний диаметр которого расточен с таким расчетом, что если в него вставить новое кольцо в холодном состоянии, имеющее минимальный зазор в замке, то зазор станет равным нулю. Если новое кольцо имеет зазор меньше минимального, вставить его в кольцо-калибр не удастся.
Затем решают, в какую канавку будут устанавливать новое кольцо. На этот счет также нет единого мнения и Правилами место постановки нового кольца не оговаривается. Чаще новое кольцо ставят на место нижнего, а остальные передвигают соответственно кверху. Если комплект колец состоит из двух разновидностей, например три с простым замком и три с герметичным, то новое кольцо с простым замком ставят на место третьего, а новое кольцо с герметичным замком — на место шестого.
Когда вопрос о канавке, в которой будет установлено новое кольцо, решен, его обкатывают снаружи по канавке, наблюдая за тем, чтобы оно проходило по канавке свободно.
Если на судне есть шабровочная плита соответствующих размеров, то проверяют на ней щупом, не покороблено ли кольцо. Нормальное кольцо должно лежать на плите всей плоскостью, и, если между плоскостью и плитой окажется просвет более 0,08 мм для больших колец или 0,05 мм для колец диаметром до 200 мм, кольцо следует шабрить до уменьшения зазора в пределах допустимого
Правила предусматривают проверку возможного зазора между втулкой и кольцом. Для этого вставляют новое кольцо во втулку и подсвечивают его снизу. Если по свету зазор обнаруживается, замеряют его щупом: щуп толщиной 0,03 мм может проходить не более чем на 1/3 длины окружности кольца при условии плотного прилегания кольца на остальных 2/3 окружности.
Целесообразность такой проверки сомнительна, так как во время работы кольца оно плотно прижимается к стенкам втулки давлением газов в заколечном пространстве, и сила упругости кольца относительно этого давления очень невелика. Однако проделать указанную операцию нетрудно, только браковать кольцо по этому параметру не следует.
Рис 68 Приспособление для проверки упругости  поршневых колец
Что касается предписаний проверять перед постановкой упругость поршневых колец, то проверять ее в судовых условиях нечем. СРЗ располагают для этой цели специальными приспособлениями, одно из которых показано на рис. 68 (1 — замок; 2 — кольцо).
В судовых условиях единственным способом такой проверки является следующий. Замеряют зазор в замке, находящемся в свободном состоянии, сжимают кольцо так, чтобы концы его сошлись, отпускают его и снова замеряют зазор. Если зазор значительно уменьшился, кольцо к работе не пригодно.
При посадке колец большого диаметра на головку поршня не следует применять случайных средств в виде стальных полосок, шпагата и т. д. Такие средства грозят травмами, а также могут способствовать пластической деформации кольца. Для постановки колец существуют различные приспособления, одно из которых показано на рис 69, а.
Рис. 69  Разжимные приспособления для поршневых колец
Приспособление состоит из винта 2 с правой и левой резьбами, маховичка 5 и двух кулачков 3, каждый из которых шарнирно укреплен на гайке 4. Для  установки и снятия поршневое кольцо закрепляют в кулачках болтами L При вращении маховичка 5 кулачки раздвигаются и разжимают кольцо до требуемого диаметра. Масса приспособления 1,5 кг.
Однако значительно удобнее приспособление (рис. 69,6), которым снабжает свои дизели фирма «Зульцер». Здесь кулачки не крепятся к кольцу, а упираются в торцы замка. Одна губка приспособления неподвижна, а другая двигается по винту с обычной резьбой, который вращают при помощи рукоятки. Масса приспособления менее 1 кг. Оно применяется для колец диаметром 700 мм и более. Основным преимуществом этого приспособления является то, что не нужно прижимать чугунное кольцо стальными болтами.
Вместе с компрессионными кольцами осматривают и обмеряют также и маслосъемные кольца: зазор в замках и высоту рабочей поверхности. Если высота рабочей поверхности кольца увеличилась более чем в два раза против установленной, кольцо запиливают вручную или обрабатывают наждачным кругом до восстановления первоначальной высоты.
Рис 70  Сечение маслосъемного кольца дизеля Зульцер SD72
На рис. 70 показано сечение маслосъемного кольца, его рабочая поверхность 1 и поверхность 2, подлежащая спиливанию Для дизеля SD72 фирма устанавливает нормальную высоту рабочей части маслосъемного кольца 2 мм и предельно допустимую высоту 4 мм.
Рис  71. Приспособление для ввода поршня с кольцами в цилиндр
При заводке поршня с кольцами в цидиндр пользуются различными приспособлениями, одно из которых представляет собой неразрезное кольцо, расточенное на конце (рис 71).
Если для главных дизелей нельзя изготовить при помощи судового оборудования поршневые кольца, то для вспомогательных дизелей эта задача не представляет особой трудности, только нужно иметь соответствующую заготовку и сделать несложное приспособление.
Не все способы изготовления поршневых колец можно применить в судовой обстановке. На СРЗ существуют следующие способы.
из заготовок цилиндрической формы —одной проточкой с последующей термофиксацией;
из заготовок цилиндрической формы — двумя проточками с последующей термофиксацией;
то же, без термофиксации;
из индивидуальных заготовок эллиптической формы.
Из перечисленных способов в судовой обстановке может быть применено только изготовление из заготовок цилиндрической формы без термофиксации, так как при этом не требуется оборудования для термообработки. Последовательность изготовления колец таким способом следующая.
1. Установленную на станок заготовку обрабатывают по наружному и внутреннему диаметрам D1 и d1 которые определяют из соотношений:
при вырезке замка размером А = 0,1D диаметры  D1=D+О,5A;     d1 = 1,01D—2t;
при вырезке замка размером A>0,1D диаметры D1=D + 0,5A; d1=d+0.15A. Здесь D и d — соответственно наружный диаметр кольца, равный диаметру цилиндра, и внутренний диаметр кольца d=D-2t (причем t — радиальная толщина кольца).
2. Из обработанной заготовки нарезают кольца с припуском 0,1 мм по высоте на шабровку.
3. Вырезают замок в кольце размером ~3,7t. После этого кольца поодиночке или все вместе обрабатывают в чистовой размер. При второй проточке применяют различные приспособления: хомуты, цилиндры, планшайбы и т. д. Для судовой обстановки наиболее удобным и простым будет приспособление Я. Я. Вевериса (Рижский СРЗ).
Рис 72 Приспособление для изготовления поршневых колец в судовой обстановке
Приспособление (рис. 72) состоит из диска с хвостовиком, конус которого входит в шпиндель станка, нескольких специальных скоб для крепления колец на диске и хомуте.
На судне даже не обязательно иметь специальный диск, так как изготовление поршневых колец в судовой обстановке— сравнительно редкое явление. Можно использовать для этой цели план-шайбу токарного станка, даже если придется высверлить в ней несколько лишних отверстий.
4. Прижимают кольцо к планшайбе скобами таким образом, чтобы они находились с внешней стороны кольца (рис. 72, а). При установке кольцо сжимают хомутом так, чтобы его разрез был несколько меньше необходимого зазора в замке. Между кольцом и планшайбой ставят прокладки для прохода резца.
5. Растачивают внутренний диаметр кольца до номинального размера.
6. Не снимая крепления, обжимают заготовку хомутом снаружи и ставят крепежные планки изнутри кольца (рис. 72,6).
7. Снимают хомут и обрабатывают наружный диаметр кольца до номинального размера (рис. 72, в).
8. Снимают фаску, переворачивают кольцо, применяя хомут, крепят кольцо и снимают фаску с другой стороны.
9. Проверяют кольцо по цилиндру или по кольцу, имеющему внутренний диаметр, равный диаметру цилиндра, и подгоняют окончательно зазор в замке.
10. Пришабривают кольца по плите, одновременно подгоняя
их в чистовой размер по высоте.
Применяемые допуски в зависимости от размеров кольца даны в Правилах.

sudoremont.blogspot.com

Судовые двигатели внутреннего сгорания | Слесарь-судоремонтник

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) относятся к классу тепловых двигателей, в которых процесс сгорания топлива и превращения полученной при этом теплоты в механическую работу происходит в рабочем цилиндре самого двигателя. Рабочим телом здесь являются продукты сгорания топлива, чем и обусловлено название «двигатели внутреннего сгорания». Газообразные продукты сгорания топлива характеризуются высоким давлением и температурой. Силы давления продуктов сгорания действуют на расположенный в цилиндре поршень, вызывая его перемещение вдоль оси цилиндра. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя при помощи кривошипно-шатунного механизма и передается валу приводного механизма или валопроводу. Рабочим циклом двигателя называется комплекс процессов по превращению энергии топлива в механическую работу.

Рассмотрим принципы классификации двигателей.

По назначению судовые двигатели разделяются на главные и вспомогательные. Первые обеспечивают движение судна, а вторые приводят в движение вспомогательные механизмы энергетической установки (насосы, компрессоры, генераторы судовой электростанции и т. д.).

По способу осуществления рабочего цикла различают двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, соответствующих одному обороту коленчатого вала, и четырехтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Таким образом, тактом называется часть рабочего цикла двигателя, соответствующая одному ходу поршня. Ходом поршня называется расстояние между мертвыми точками поршня; мертвыми точками поршня называются его крайние положения при движении в цилиндре.

По способу действия различают двигатели простого и двойного действия. У первых рабочий цикл совершается только в одной полости рабочего цилиндра — над поршнем, а у вторых — в обеих полостях рабочего цилиндра.

По способу наполнения рабочего цилиндра свежим зарядом различают двигатели без наддува, у которых всасывание рабочей смеси или воздуха производится поршнем (у четырехтактных ДВС) или за счет незначительного избыточного давления, создаваемого продувочным насосом (у двухтактных ДВС), и двигатели с наддувом, у которых рабочая смесь или воздух подается в цилиндр под повышенным давлением при помощи специального нагнетателя.

По способу воспламенения рабочей смеси можно выделить двигатели с принудительным воспламенением, у которых воспламенение рабочей смеси происходит от электрической искры, и двигатели с самовоспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели), в цилиндре которых воздух сжимается и нагревается настолько, что впрыскиваемое в него жидкое топливо самовоспламеняется.

По способу образования рабочей смеси различаются двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых рабочая смесь приготовляется вне цилиндра, а зажигание ее в цилиндре осуществляется от электрической искры, и двигатели с внутренним смесеобразованием (компрессорные и бескомпрессорные дизели), у которых рабочая смесь приготовляется внутри цилиндра и самовоспламеняется от сжатия воздуха. В настоящее время наибольшее распространение на морских судах получили бескомпрессорные двигатели, как наиболее экономичные. Карбюраторные и газовые двигатели встречаются на легких речных и озерных катерах, а компрессорные дизели сняты с производства. Бескомпрессорным называется такой дизель, у которого распыливание топлива в цилиндре через форсунку осуществляется под высоким давлением подачи самого топлива. Иногда такие дизели еще называют дизелями с механическим распыливанием топлива. У компрессорных дизелей распыливание топлива производилось через форсунку при помощи сжатого воздуха, а для этого требовалось иметь постоянно действующий компрессор.

Быстроходность дизеля оценивается частотой вращения его коленчатого вала или средней скоростью поршня

где s — ход поршня, м, а n — частота вращения вала, об/мин. В соответствии с ГОСТ 4393—74 у тихоходных дизелей 4,5< ст<7 м/с, у дизелей средней быстроходности 7<ст<10 м/с, а у быстроходных ст>10 м/с. Малооборотными считают дизели, у которых 100<n<350 об/мин; у среднеоборотных дизелей 350< n <750 об/мин, а у высокооборотных n >750 об/мин.

Схема работы четырехтактного бескомпрессорного дизеля показана на рис. 52. Открытие впускного 1 и выпускного 3 клапанов осуществляется кулачковыми шайбами распределительного вала двигателя.


Рис. 52. Схема работы четырехтактного бескомпрессорного дизеля.

Первый такт — всасывание (зарядка цилиндра). При движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) в рабочий цилиндр двигателя засасывается воздух из окружающей среды через впускной клапан 1 (выпускной клапан 3 закрыт). Для максимального наполнения рабочего цилиндра свежим воздухом клапан 1 открывается при нахождении кривошипа в точке 5 (до прихода поршня в ВМТ) и закрывается при нахождении его в точке 4, после того как кривошип перейдет НМТ. При всасывании давление в цилиндре несколько меньше атмосферного.

Второй такт — сжатие. При обратном движении поршня снизу вверх впускной и выпускной клапаны закрыты; происходит сжатие воздуха, в результате чего давление его повышается до 2800—4500 Н/м2 (28—45 кгс/см2), а температура до 600—700°С (873—973 К).

Третий такт — рабочий ход (горение и расширение). Выпускной и впускной клапаны продолжают оставаться закрытыми. Форсункой 2 топливо впрыскивается в цилиндр (камеру сжатия) в распыленном виде в момент, когда кривошип, находясь в точке 6, еще не дошел на несколько градусов до ВМТ, т. е. с некоторым предварением впрыска, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспламенению. Под действием высокой температуры топливо воспламеняется и образуется большое количество газа. При этом за короткое время, измеряемое долями секунды, давление в цилиндре возрастает до 5000—12 500 кН/м2 (50—125 кгс/см2), а температура газа до 1600—2200°С (1873—2473 К). Под действием расширяющихся газов поршень перемещается вниз от ВМТ к НМТ.

Четвертый такт — выпуск. Когда кривошип, находясь в точке 8, еще не доходит до НМТ, открывается выпускной клапан, а поршень, перемещаясь от НМТ к ВМТ, вытесняет из рабочего цилиндра отработавшие газы. В это время выпускной клапан полностью открыт, а впускной закрыт. Давление в цилиндре снижается до 105—110 кН/м2 (1—1,1 кгс/см2), а температура газов до 350—400°С (623—673 К). Конец выпуска, т. е. закрытие выпускного клапана, происходит после того, как кривошип пройдет ВМТ (в точке 7). Это способствует лучшей очистке цилиндра от продуктов сгорания топлива.

Для осуществления тактов всасывания (зарядки), сжатия и выпуска требуется затрата некоторой механической энергии двигателя. Эта энергия накапливается в период рабочего хода в маховике и во всех движущихся частях двигателя, а затем расходуется за счет инерции их движения в течение трех указанных тактов. Поэтому двигатели снабжают маховиком, который является как бы аккумулятором кинетической энергии. У многоцилиндровых двигателей подготовительные такты в одном цилиндре осуществляются также за счет рабочих ходов в других цилиндрах, так как у таких двигателей цилиндры работают не одновременно, а через равные промежутки времени. Это же обеспечивает большую равномерность вращения вала двигателя.

Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за два хода поршня, или один оборот коленчатого вала. Двухтактные двигатели, в отличие от четырехтактных, либо вообще не имеют клапанов, либо имеют только выпускные клапаны. В обоих случаях продувка рабочего цилиндра свежим воздухом производится через специальные щели в его стенках — продувочные окна. В качестве продувочных насосов (нагнетателей) для двухтактных двигателей применяют поршневые, трехлопастные ротативные и центробежные насосы, приводимые в движение от коленчатого вала двигателя. Воздух от нагнетателя подается в кольцевой короб — ресивер, расположенный по окружности цилиндра, а из него через продувочные окна — в цилиндр.

На рис. 53 показана схема работы двухтактного дизеля с наиболее простой бесклапанной щелевой контурной продувкой цилиндра. Принцип работы двигателя целесообразно рассматривать с того момента, когда в результате воспламенения топлива и последующего за этим повышения давления и расширения газов поршень начинает перемещаться от ВМТ к НМТ (положение I) и совершается рабочий ход до момента открытия поршнем выпускных окон 3 (положение II). При дальнейшем перемещении поршня к НМТ, когда давление в цилиндре падает до 120—140 кН/м2 (1,2—1,4 кгс/см2), открываются продувочные окна 2 и начинается продувка цилиндров свежим воздухом, поступающим из нагнетателя в ресивер, а из него в продувочные окна (положение III) под давлением 1300—1500 кН/м2 (1,3—1,5 кгс/см2).


Рис. 53. Схема работы двухтактного дизеля.

После этого поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ (положение III), и до момента закрытия им продувочных окон 2 процесс продувки цилиндра продолжается. Выпускные окна остаются некоторое время открытыми для обеспечения более полной очистки цилиндра от газов. При дальнейшем движении поршня к ВМТ выпускные окна закрываются, и происходит сжатие воздуха (положение IV). При подходе поршня к ВМТ через форсунку 1 впрыскивается топливо, которое вследствие высокой температуры сжатого воздуха самовоспламеняется, и цикл повторяется. Таким образом, здесь можно выделить два основных такта — сжатие и расширение (рабочий ход), а такты впуска и выпуска как отдельные самостоятельные такты отсутствуют. Процессы очистки цилиндра от газов и наполнения его воздухом происходят наряду с основными тактами, как бы накладываясь на них. Можно также сделать вывод, что работа двухтактного двигателя без (продувочного насоса невозможна.

Основным способом повышения мощности современных четырехтактных и двухтактных дизелей является наддув — принудительная подача воздух в цилиндры. Это позволяет сжечь в том же объеме камеры сгорания большее количество топлива и получить соответствующий прирост мощности. Различают механический и газотурбинный наддув. При механическом способе наддува воздушный нагнетатель приводится в действие от коленчатого вала дизеля с затратой части его мощности. Более совершенным является газотурбинный наддув, когда нагнетатель приводится в действие газовой турбиной, работающей на выпускных газах дизеля.

Конструкция четырехтактного дизеля и общая компоновка его основных узлов и деталей показаны на рис. 54. В состав неподвижных деталей, образующих остов двигателя, входят фундаментная рама 1, станина (картер) 2, блок цилиндров 3 и крышки цилиндров 4. Полость, образованная станиной 2 и фундаментной рамой 1, называется картерным пространством, а сама станина, присоединенная болтами к фундаментной раме, образует картер.


Рис. 54. Устройство двигателя внутреннего сгорания.

В состав подвижных деталей, образующих кривошипно-шатунный механизм, входят поршень 9, поршневые кольца 8, поршневой палец 10, шатун 11, коленчатый вал 16 (поршневые штоки у крейцкопфных двигателей), маховик и др.

Механизм газораспределения состоит из впускных и выпускных клапанов 6 с пружинами, деталей привода клапанов (штанг толкателей) 7, роликов 12 толкателей, распределительного вала 13 с ведомой шестерней 18, кулачковых шайб 14 и шестерен 15 и 17 привода распределительного вала клапанных рычагов 5.

www.stroitelstvo-new.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о