ТОП 10:

Общие сведения о двигателях внутреннего сгорания (ДВС)



КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

«ДИЗЕЛЬ 10Д100»

учебный предмет
«Устройство и ремонт тепловозов»
раздел
«Двигатели внутреннего сгорания»

Ярославль


Кудряшов И.А. Конспект лекций по теме «Дизель 10Д100». Учебный предмет «Устройство и ремонт тепловоза» раздел «Двигатели внутреннего сгорания». Ярославль: Открытое акционерное общество «Российские железные дороги» Ярославское подразделение Северного учебного центра профессиональных квалификаций, 2016. – 82 стр.

 

 

Одобрено на заседании цикловой комиссии «Локомотивное хозяйство» Протокол № ___ от «___»___________ 2016 г. ___________ В.И. Тауш     Соответствуют требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки рабочих кадров ОАО «РЖД» по профессиям: 14241 «Машинист тепловоза», 16878 «Помощник машиниста тепловоза»

 

АННОТАЦИЯ

 

В конспекте лекций рассмотрены общие сведения о двигателях внутреннего сгорания, общее устройство дизеля 10Д100, назначение, конструкция и работа его основных систем и узлов. Конспект предназначен для проведения занятий в учебных группах машинистов и помощников машинистов тепловозов.

 

 

Рецензент: В.Н. Тупиков, преподаватель Ярославского подразделения Северного учебного центра профессиональных квалификаций

 

 

Северный учебный центр, 2016

И.А. Кудряшов

 

 

150033 г. Ярославль, Тутаевское ш., д.74

тел/факс (4852) 52-04-97

 


Содержание

Стр.

1. Общие сведения о двигателях внутреннего сгорания (ДВС)5

1.1 Классификация ДВС 5

1.2 Основные понятия 7

1.3 Мощность и КПД дизеля 8

1.4 Рабочий цикл дизелей 10

2. Дизель 10Д10013

2.1 Общий вид 13

2.2 Основные характеристики 14

2.3 Круговая диаграмма 15

2.4 Поддизельная рама 16

2.5 Блок цилиндров 17

2.6 Цилиндровая втулка (гильза) 19

2.7 Адаптеры 21

2.8Выпускная система 21

2.9Коленчатые валы 23

2.10 Коренные подшипники 24

2.11 Поршни 25

2.12 Шатуны 27

2.13 Вертикальная передача 28

2.14 Антивибратор 31

2.15 Дизель-генераторная муфта 32

2.16 Валоповоротный механизм 33

2.17 Кулачковые валы топливных насосов 35

3. Топливная система дизеля 10Д10036

3.1 Топливный бак 37

3.2 Топливоподкачивающий агрегат 38

3.3 Топливные фильтра 40

3.4 Подогреватель топлива 41

3.5 Циркуляция топлива 42

3.6 Топливный насос высокого давления 44

3.7 Форсунка 46

4. Объединенный регулятор дизеля (ОРД)47

4.1 Регулятор частоты вращения 48

4.2 Регулятор мощности 50

4.3 Механизм управления частотой вращения коленчатого вала 51

4.4 Ускоритель запуска (пусковой сервомотор) 53

4.5 Механизм управления дизелем 54

5. Масляная система57

5.1 Главный масляный насос 58

5.2 Фильтр грубой очистки 59

5.3 Фильтр тонкой очистки 62

5.4 Центробежный фильтр 62

6. Водяная система63

6.1 Водяные насосы 66

6.2 Водомасляный теплообменник 67

6.3 Холодильник 68

6.4 Гидропривод вентилятора 70

6.5 Система автоматического регулирования температуры 73

7. Передний и задний распределительные редукторы75

8. Турбокомпрессор ТК-3477

9. Система вентиляции картера79

10. Нагнетатель второй ступени81

11. Воздухоочиститель83

 

 

Общие сведения о двигателях внутреннего сгорания (ДВС)

Тепловые двигатели

Тепловые двигатели – это машины, в которых химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепловую, а затем в механическую. К ним относятся паровые машины, паровые турбины, поршневые ДВС, газотурбинные двигатели, комбинированные турбопоршневые двигатели, реактивные двигатели.

В поршневых ДВС преобразование химической энергии в тепловую происходит внутри рабочего цилиндра в течение очень короткого промежутка времени (тысячные доли секунды) при высоких температурах. Это определяет малые гидравлические и тепловые потери, высокий КПД и компактность.

ДВС имеют кривошипно-шатунный механизм, состоящий из поршня, шатуна, кривошипа и вала. Этот механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала.

 

Классификация ДВС

 

1. По способу воспламенения:

– карбюраторные (низкого сжатия) с принудительным воспламенением;

– дизельные (высокого сжатия) с самовоспламенением.

2. По числу тактов:

– 4-х тактные;

– 2-х тактные.

3. По расположению цилиндров:

– рядные;

– V-образные;

– Звездообразные.

4. По роду топлива:

– легкие топлива (бензин, керосин);

– средние топлива (соляра).

5. По быстроходности:

– тихоходные (300 – 500 об/мин);

– средней быстроходности (500 – 1000 об/мин);

– быстроходные (свыше 1000 об/мин).

6. По назначению:

– стационарные;

– специальные;

– транспортные (судовые, автомобильные, тепловозные, авиационные.

7. По способу охлаждения:

– с воздушным охлаждением;

– с жидкостным охлаждением.

8. По использованию наддува:

– с наддувом;

– без наддува.

 

Основные понятия

 

Цикл – ряд чередующихся процессов при работе двигателя.

Такт – часть цикла, протекающая при одном перемещении поршня между мертвыми точками.

Мертвая точка (МТ) – точка, в которой поршень изменяет направление движения.

ВМТ – положение поршня, когда он наиболее удален от оси коленчатого вала.

НМТ – положение поршня, когда он наиболее приближен к оси коленчатого вала.

Ход поршня – расстояние между мертвыми точками.

S = 2l, где l – длина кривошипа

Рабочий объем цилиндра – объем, освобождаемый поршнем при его движении от ВМТ к НМТ.

Объем камеры сжатия – объем между поршнем, находящимся в ВМТ и крышкой цилиндра.

Полный объем цилиндра – сумма объемов рабочего и камеры сжатия.

Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камера сжатия 9, 12 – 17).

Литраж – сумма рабочих объемов всех цилиндров в литрах.

Коэффициент избытка воздуха – отношение количества воздуха, фактически поданного в цилиндр, к теоретически необходимому для полного сгорания топлива.

 

1 кг дизельного топлива содержит С – 86%; Н – 13,9%, О – 0,1%). Для его полного сгорания теоретически необходимо 14,4 кг или 11 м3 воздуха.

 

Принцип работы ДВС

 

Поступивший в цилиндр двигателя воздух сжимается поршнем и нагревается до температуры 600°С. В нагретый воздух впрыскивается через форсунку топливо, которое воспламеняется и сгорает. В результате в цилиндре образуются газы с высокой температурой и давлением. Под давлением газов поршень перемещается и совершает работу. Во время расширения давление и температура газов понижаются. Отдав часть тепла на совершение работы, отработавшие газы выбрасываются в атмосферу, а свежий воздух вновь поступает в цилиндр. Затем все повторяется.

 

Наддув дизелей

 

Для повышения удельной мощности и тепловой экономичности на современных мощных дизелях применяется наддув. При этом воздух в цилиндры не засасывается из атмосферы, а нагнетается под давлением. Благодаря наддуву в цилиндр на каждый рабочий цикл подается больше воздуха. Это позволяет сжигать в единицу времени большее количество топлива и получить при тех же размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность. Мощность дизеля возрастает почти пропорционально возрастанию давления надувочного воздуха.

Способы наддува

1. Механический – нагнетатель воздуха приводится во вращение через редуктор от коленчатого вала.

Недостатки:

– количество подаваемого в цилиндры воздуха зависит от частоты вращения коленчатого вала и не зависит от нагрузки на дизель;

– на привод нагнетателя расходуется часть полезной мощности.

2. Газотурбинный – отработавшие газы поступают на газовое колесо турбины, на одном валу с которой находится рабочее колесо центробежного нагнетателя.

Достоинства:

– количество подаваемого в цилиндры воздуха соответствует внешней нагрузке на дизель;

– используется энергия отработавших газов, что повышает КПД.

Недостаток:

– не работает при пуске.

3. Комбинированный (двухступенчатый) – в качестве первой ступени ис пользуется газовая турбина. Вторая ступень – нагнетатель с механическим приводом.

 

Тепловой баланс ДВС

Это распределение тепла, получаемого при сжигании топлива в цилиндре, по составляющим его расхода.

1. Тепло, превращаемое в механическую энергию – 36-42%.

2. Тепло, уносимое с отработавшими газами – 32-38%.

3. Тепло, уносимое охлаждающей жидкостью – 12-20%.

4. Тепло, уносимое маслом – 4-10%.

5. Прочие потери (теплоотдача, теплоизлучение) – 4-6%.

 

Мощность и КПД дизеля

 

Индикаторная мощность – мощность, получаемая в цилиндрах дизеля (без учета потерь).

Pi – среднее индикаторное давление, кгс/см2;

D – диаметр поршня, см;

S – ход поршня, см;

n – частота вращения, об/мин;

i – число цилиндров;

60 – переводной коэффициент (1 мин = сек);

75 – переводной коэффициент (1 л.с. = 75 );

τ – тактность.

Эффективная мощность – мощность, получаемая на коленчатом валу дизеля (с учетом потерь на трение и привод вспомогательных агрегатов).

ηм – механический КПД (0,75…0,9)

Номинальная мощность (Nен) – эффективная мощность, развиваемая двигателем при наибольшей частоте вращения коленчатого вала и при нормальных атмосферных условиях (+20°С, 760 мм рт. ст., 70% влажности).

Механический КПД – отношение эффективной мощности к индикаторной.

Индикаторный КПД – отношение механической энергии, выработанной в цилиндрах дизеля, к теплу, внесенному в дизель с топливом за определенное время (1 час).

qi = – удельный индикаторный расход топлива, ;

- расход топлива дизелем, кг/ч;

– теплота сгорания топлива, Дж/кг;

632 – тепловой эквивалент механической энергии, ккал/(л.с.∙ч).

Эффективный КПД – отношение выработанной дизелем механической энергии к теплу, внесенному в дизель с топливом за определенное время

 

Рабочий цикл дизелей

 

Индикаторная диаграмма – графически выраженная зависимость давления газов в цилиндре от объема цилиндра (положения поршня).

 

Дизель 10Д100

 

Рис.3 Общий вид дизеля 10Д100:

1 – турбокомпрессоры; 2, 4, 8, 9 – люки; 3 – воздухопровод; 5 – воздухоохладитель; 6 – отсек топливной аппаратуры; 7 – тяговый генератор; 10 – поддизельная рама; 11, 12 – водяные насосы; 13 – главный масляный насос; 14 – объединенный регулятор дизеля; 15 – выпускные патрубки


 

Основные характеристики

Обозначение по ГОСТ
Расположение цилиндров Однорядное, вертикальное
Порядок нумерации цилиндров Со стороны, противоположной генератору
Порядок работы цилиндров 1-6-10-2-4-9-5-3-7-8
Направление вращения коленчатого вала По часовой стрелке, если смотреть со стороны генератора
Номинальная мощность 3000 л.с./2206 кВт
Номинальная частота вращения к/в об/мин
Минимально устойчивая частота вращения к/в на холстом ходу 400 15 об/мин
Рабочий объем цилиндров 170,9 л/0,1709 м3
Степень сжатия
Максимальное давление сгорания 105 кг/см2
Удельный расход топлива 160 г/э.л.с.ч.
Начальное давление впрыска топлива 210 5 кг/см2
Угол опережения подачи топлива 10
Давление надувочного воздуха (2,1…2,2) кг/см2
Габаритные размеры: – длина – ширина – высота (от оси НКВ)   6015 мм 2610 мм 2255 мм

 

Круговая диаграмма

Круговая диаграмма показывает распределение фаз рабочего цикла дизеля в зависимости от угла поворота кривошипа нижнего коленчатого вала (НКВ). Отсчет градусов ведется от ВМТ.

Рис.4 Диаграмма фаз газораспределения дизеля 10Д100

Фаза Продолжи-тельность Угол поворота НКВ
ВМТ  
Рабочий ход 124º  
Начало открытия выпускных окон нижним поршнем   124º
Свободный выпуск газов 16º  
Начало открытия продувочных окон верхним поршнем   140º
Продувка и заполнение цилиндра чистым воздухом 96º  
Закрытие выпускных окон   236º
Наддув  
Закрытие продувочных окон   244º
Сжатие воздуха 106º  
Начало подачи топлива   350º
Подача и воспламенение топлива 10º  
ВМТ   360º

Поддизельная рама

 

Рис.5 Поддизельная рама:

1 – забор масла; 2 – слив масла из фильтра тонкой очистки; 3 – забор масла насосом; 4 – слив масла из вспомогательных агрегатов; 5 – верхний лист для установки блока дизеля; 6 – сетки; 7 – трубка масломерной рейки; 8 – горловина для заливки масла; 9 – опоры для пружин; 10, 12 – отверстие и труба подачи воды к воздухоохладителям; 11 – платики установки рамы; 13 – поддон (маслосборник) рамы; 14 – забор масла маслопрокачивающим насосом

 

Служит для установки блока дизеля и тягового генератора.

К двум продольным вертикальным листам рамы сверху и снизу приварены горизонтальные листы. Нижние листы являются опорными для установки картера на настильный лист рамы тепловоза, а верхние – для установки блока дизеля. Со стороны генератора горизонтальные листы усилены накладками, а также к ним приварены опоры для пружин, которые служат амортизаторами для тягового генератора. Продольные вертикальные листы связаны между собой двумя сварными поперечными балками коробчатого сечения.

Снизу к раме приварен поддон, который служит маслосборником. В поддон вварен коллектор для подвода масла к масляному насосу. Для увеличение жесткости внутри поддона приварены поперечные перегородки, а спереди и сзади торцевые стенки. Масло в поддон заливают через горловину с фильтрующей сеткой и крышкой. Для слива масла в дне поддона имеется труба. Уровень масла измеряют рейкой, проходящей через трубку. Сверху поддона на уголках крепятся съемные сетки. Они предохраняют масло от засорения и служат пеногасителями.

Задняя часть рамы имеет форму вилки. На ней четырьмя болтами с каждой стороны укрепляют тяговый генератор.

Поддизельную раму со стороны управления через опорные лапы прикрепляют к раме тепловоза четырьмя болтами с мощными цилиндрическими пружинами. Со стороны генератора поддизельная рама прикреплена четырьмя болтами к настильному листу рамы тепловоза.

 

Блок цилиндров

Является основной частью дизеля – его остовом. В нем расположены все основные детали и узлы.

Блок представляет собой коробчатую конструкцию, сваренную из стальных вертикальных и горизонтальных листов. Вертикальные листы
(16 мм) разделяют его на 12 отсеков: отсек управления, 10 отсеков цилиндров и отсек вертикальной передачи. Горизонтальными листами ( 25 и 22 мм) блок делится на 5 отсеков: отсек верхнего коленчатого вала, отсек воздушного ресивера; отсек топливных насосов, отсек выпускных коллекторов и отсек нижнего коленчатого вала.

В отсеке управления расположены все механизмы управления топливными насосами и приводные шестерни кулачковых валов. Отсек закрыт крышкой.

На торце блока со стороны отсека управления в верхней части укреплен кронштейн для установки двух турбокомпрессоров. Внизу – выпускные патрубки и опорная плита для установки водяных и масляного насосов и их приводы.

На торце блока со стороны тягового генератора в верхней части установлен воздушный нагнетатель с редуктором и воздухоохладители. В нижней – корпус уплотнения коленчатого вала и валоповоротный механизм.

Отсек верхнего коленчатого вала сверху закрыт крышкой, которая крепится к блоку шпильками. В крышке имеется 10 люков для осмотра верхнего коленчатого вала, его подшипников и кулачковых валов.

Рис.6 Блок дизеля:

1 – ниши для выпускных коллекторов; 2 – отсек управления; 3 – отсек верхнего коленчатого вала; 4 – место установки воздухоохладителя; 5 – люк в отсеке вертикальной передачи; 6 – люки в отсеке топливной аппаратуры; 7 – люки в отсеке воздушного ресивера; 8 – люки в отсеке нижнего коленчатого вала; 9 – опоры нижних коренных подшипников

 

В отсеке воздушного ресивера с левой и правой стороны имеется по 5 люков, закрытых крышками. Через эти люки осматривают верхние поршни, кольца, втулки цилиндров, очищают продувочные окна. На двух крышках с обеих сторон установлены предохранительные клапаны на 2,5 кг/см2.

В отсеке топливных насосов имеются люки для монтажа и осмотра топливной аппаратуры.

Ниже справа и слева вдоль блока имеются ниши, в которые устанавливаются выпускные коллекторы. Через эти ниши перед монтажом выпускных коллекторов устанавливают выпускные коробки. Ниши для выпускных коллекторов закрыты плитами жесткости. В плитах вырезаны люки для постановки и снятия крышек люков выпускных коллекторов и термопар.

В отсеке нижнего коленчатого вала с обеих сторон расположены по 10 люков для осмотра нижнего коленчатого вала и его подшипников, а также для выемки нижних поршней. На всех крышках этих люков с левой стороны установлены предохранительные клапаны на 0,5 кг/см2.

 

Цилиндровая втулка (гильза)

Рис.7 Втулка цилиндра (гильза):

1 – выпускная коробка; 2 – адаптер; 3,4,; 5,6,8,9,10,11 – уплотнительные кольца; 7 – рубашка охлаждения; А – продувочные окна; Б – отверстие для отвода охлаждающей воды; В – отверстия для адаптеров; Г – отверстия для входа охлаждающей воды; Д – выпускные окна

 

Служит для направления движения поршней и образует камеру сгорания для сжигания топлива. Отлита из специального чугуна. Внутренняя поверхность подвергается хонингованию, а затем для лучшей прирабатываемости и защиты от коррозии фосфатированию.

Втулка в верхней части имеет прямоугольный фланец, которым четырьмя шпильками (по две с каждой стороны) ее прикрепляют к блоку. Между отверстиями для шпилек во фланце сделано по одному отверстию с резьбой под рымы для выпрессовки и выемки втулки.

Ниже равномерно по окружности расположены 16 продувочных (впускных) окон. Вход воздуха происходит под углом для получения завихрения.

Это улучшает очистку цилиндра от отработавших газов и смешивание топлива с воздухом.

В средней части втулки на ее наружной стороне отлиты продольные ребра, служащие для посадки рубашки охлаждения. В нижней части рубашка фиксируется стопорным кольцом. Для уплотнения между цилиндровой втулкой и рубашкой снизу и сверху ставят по два резиновых уплотнительных кольца в канавки, проточенные на посадочных поясках втулки. Для надежного уплотнения в этих местах на пояски наносят клей ГЭН-150. Во втулке и рубашке имеется два отверстия для адаптеров форсунок и одно отверстие для адаптера индикаторного крана. На наружной поверхности втулки и рубашки в верхней части проточены канавки для резиновых уплотнительных колец, предохраняющих от просачивания масла, попадающего от верхнего порщня.

В нижней части втулки имеется 10 выпускных окон по 5 с каждой стороны. Эта часть втулки входит в выпускную коробку, в которой она свободно перемещается при изменении температуры. Чтобы не допустить пропуска газов, на нижней части цилиндровой втулки проточены канавки для резиновых уплотнительных колец.

Сверху втулка охлаждается воздухом, поступающим из ресиверов. Средняя часть втулки нагревается наиболее интенсивно и поэтому охлаждается водой, которая подводится через два отверстия в нижней части рубашки, расположенные друг напротив друга, а отводится через одно отверстие в верхней части с левой стороны. Нижняя часть втулки охлаждается через стенку выпускной коробки циркулирующей там водой.

При работе дизеля внутренняя часть втулки смазывается масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла вращающимися частями дизеля.


Адаптеры

 

 

Рис.7 Адаптер:

1 –втулка нажимная; 2 – гайки; 3 – шпилька; 4 – фланец; 5 – корпус; 6 – кольцо резиновое; 7 – кольцо медное

 

Служат для установки форсунок и индикаторного крана.

Адаптер состоит из корпуса и фланца, соединенных шпильками. Полый корпус вворачивается в стенку цилиндровой втулки. Во втулке корпус уплотняется медным кольцом, а в рубашке – резиновым. Резиновое кольцо поджимается к бурту корпуса нажимной втулкой, гайкой и контргайкой.

Форсунки и индикаторные краны устанавливаются в центральную расточку корпуса адаптера и крепятся с помощью двух фланцев.

 

Выпускная система

 

Рис.8 Выпускная система:

1 – дренажное отверстие; 2 – ловушка; 3,5 – пробки; 4 – крышка смотрового люка; 6 – кран; 7 – компенсатор; 8 – кожух; 9 – выпускные патрубки; 10 – выпускные коллекторы

Служит для удаления отработавших газов. Включает выпускные коробки, выпускные коллекторы, выпускные патрубки и компенсаторы.

Выпускная коробка представляет собой отливку из чугуна прямоугольной формы, имеющую в середине цилиндрическое отверстие для цилиндровой втулки, а с боков наклонные каналы для выпуска газов.

Нижняя часть коробки имеет кольцевой установочный бурт с шестью отверстиями с резьбой для крепления к нижнему горизонтальному листу отсека выпускных коллекторов ( из отсека НКВ). Перед окончательным закреплением болтов выпускные коробки устанавливают по линейке так, чтобы их наружные боковые поверхности с левой и правой сторон находились в одной плоскости, так как плоскости коробок соединены с обеих сторон с плоскостями двух выпускных коллекторов.

Внутри стенок выпускной коробки внизу и вверху имеются полости, сообщающиеся между собой. В эти полости через нижние окна в боковых плоскостях коробок поступает вода из нижней части выпускных коллекторов. Она охлаждает стенки выпускной коробки и стенки нижней части цилиндровой втулки и выходит через верхние окна в верхнюю часть выпускных коллекторов.

Выпускные коллекторы образованы внутренними и наружными кожухами, между которыми проходит охлаждающая вода. Кожухи представляют собой прямоугольные коробки (листовая сталь 3 мм), приваренные к стальной плите (25 мм). В плите против каждого канала выпускной коробки прорезано прямоугольное отверстие, через которое газы проходят внутрь коллектора. Внутренний канал коллектора со стороны генератора закрыт торцовым листом, а со стороны отсека управления имеет прямоугольный фланец.

В плите над каждым отверстием для газов и под ним прорезаны прямоугольные отверстия, совпадающие с окнами для прохода воды в боковых стенках выпускных коробок. Наружный кожух соединен с внутренним фланцами крышек и распорками, предупреждающими деформацию.

Каждый коллектор соединен с боковыми плоскостями выпускных коробок шпильками через поронитовые прокладки, покрытые ГЭН-150. На шпильки навернуты закрытые гайки. Кроме отверстий для шпилек в плите имеется 12 отверстий с резьбой для пробок. При разборке эти пробки выворачивают и вворачивают болты, которыми отрывают пригоревший коллектор от выпускных коробок.

В наружном и внутреннем кожухах против окон плиты вырезаны люки, в которые вварены фланцы с отверстиями для болтов крышек. Крышки двойные с заложенным внутрь асбестом. В крышки люков с левой стороны по ходу тепловоза вварены гнезда термопар.

Сверху коллектора против каждого цилиндра вварены фланцы для подвода воды к рубашкам охлаждения цилиндровых втулок. В нижней части коллектора между люками девятого и десятого цилиндров приварены две бонки с отверстиями. Верхнее проходит в газовую полость. Нижнее – в водяную полость и служит для установки штуцера с вентилем (используется при спуске воды из коллектора).

Торцовые фланцы выпускных коллекторов соединены через поронитовые прокладки с фланцами выпускных патрубков. Во фланцах установлены термоболты для контроля за температурным режимом.

Выпускные патрубки имеют двойные стенки. Между стенками поступает охлажденная вода от водяного насоса. Внутренний канал патрубка служит для прохода отработавших газов. Снизу на выпускных патрубках имеется по два штуцера с пробками. Через один сливается вода, через другой – несгоревшее топливо. В верхней части приварены штуцера, к которым присоединены трубки для отвода воды или пара в коллектор горячей воды.

Компенсаторы представляют собой стальные сильфоны и служат для компенсации линейных размеров при изменении температуры. В них установлены решетки для предотвращения попадания в турбокомпрессоры осколков поршневых колец.

 

Коленчатые валы

 

 

Рис.9 Коленчатые валы:

а – верхний; б – нижний; 1 – шпилька; 2 – гайка; 3 – шестерня;
4,5,6 – фланцы; 7 – направляющее кольцо; С - каналы

 

Преобразуют возвратно-поступательное движение поршней во вращательное и являются наиболее нагруженной частью дизеля. На них действуют силы давления газов при сгорании топлива в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс и вращающих моментов.

На дизеле установлены два коленчатых вала, отлитых из высокопрочного чугуна, отличающихся друг от друга длиной и конструкцией концевых частей. На переднем конце НКВ крепится антивибратор с удлиненной ступицей, шестерня эластичного провода насосов (водяных и масляного) и вилка карданного соединения. На заднем конце расположены фланцы для крепления конической шестерни вертикальной передачи и ведущего диска дизель-генераторной муфты. На переднем конце ВКВ крепится шестерня привода кулачковых валов топливных насосов. На заднем конце расположены фланцы для крепления конической шестерни вертикальной передачи и муфты привода торсионного вала редуктора нагнетателя второй ступени. Нижний вал опережает верхний по углу поворота на 12º.

Каждый вал имеет 12 коренных и 10 шатунных шеек. Шатунные шейки смещены относительно друг друга на 36º в соответствии с порядком работы цилиндров и совместно со щеками образуют кривошипы. Для облегчения валов коренные и шатунные шейки выполнены полыми.

Смазка из системы поступает к коренным подшипникам через штуцеры в крышках ВКВ и в опорах НКВ, а затем по сверлениям в щеках кривошипов к шатунным подшипникам.

 

Коренные подшипники

 

Рис. Вкладыши коренных подшипников:

а -

Коленчатые валы имеют 12 коренных подшипников: 11 подшипников являются опорными (воспринимают радиальные нагрузки) и один опорно-упорный (воспринимает как радиальные, так и осевые нагрузки). Опорно-упорный подшипник стоит на 11-й шейке у фланца крепления конической шестерни вертикальной передачи.

Каждый подшипник состоит из двух половинок – вкладышей. Вкладыши изготавливают из бронзы и внутреннюю поверхность заливают баббитом (0,5 0,2 мм). С наружной стороны вкладышей имеется несквозное отверстие под штифт для правильной установки и фиксации от проворота. Между собой вкладыши также фиксируются штифтами. Один вкладыш опорно-упорного подшипника имеет бурты, которые охватывают опоры. Вкладыши в средней части несколько толще, поэтому с боков образуются зазоры (на масло) 0,15…0,23 мм, в котором находится масло для улучшения смазки подшипников.

Условно вкладыши разделяются на рабочие – бесканавочные (верхние у ВКВ и нижние у НКВ) и нерабочие – канавочные. Бесканавочные вкладыши НКВ и ВКВ конструктивно отличаются, что связано со способом подвода смазки. У рабочего вкладыша ВКВ с наружной стороны имеется дугообразная канавка, по краям которой просверлены два отверстия для прохода смазки внутрь подшипника.

Вкладыши маркируются со стороны управления НЧ10ВД(Г), где

НЧ – условное буквенное обозначение дизеля

10 – десятая опора

В – верхний коленчатый вал

Д – дно (нижний)

Г – гора (верхний

Вкладыши имеют восемь градаций – номинал (0) и семь ремонтных размеров. Толщина номинального вкладыша d0 = 19 мм. Каждая градация +0,25 мм.

 

Поршни

 

Образуют камеру сгорания и передают усилие от давления газов на шатуны. Нижние поршни передают коленчатому валу около 70% мощности.

Каждый поршень состоит из стакана, вставки и двух опорных плит (верхней и нижней).

 

Рис.10 Поршень:

1 – стакан; 2 – маслосъемные кольца с прорезями для прохода масла;3 – маслосъемное кольцо без прорезей; 4 – стопорное кольцо; 5 – нижняя опорная плита; 6,16 – комплекты прокладок; 7 – бронзовая втулка;8 – поршневой палец; 9 – вставка; 10 – ползушка; 11 – пружина; 12,17 – компрессионные кольца; 13 – верхняя опорная плита; 14 – винт; 15 – ступенчатый штифт; 18 – болт

 

Стакан отливается из специального чугуна. Сложная форма днища обеспечивает лучшее перемешивание топлива с воздухом. Форма днища верхнего поршня является зеркальным отражением нижнего. На внутренней поверхности днища имеются концентричные незамкнутые ребра, образующие каналы для прохода охлаждающего масла. Этими ребрами стакан опирается на вставку. Наружное кольцевое ребро соединено с цилиндрической частью стакана радиальными ребрами жесткости. На наружной поверхности стакана в верхней части выполнены четыре канавки, а в нижней части три канавки для установки уплотнительных (компрессионных) и маслосрезывающих колец.

Головка поршня имеет два конуса, что позволяет избежать задира поршней, и хромируются для повышения жаростойкости. Юбка поршня покрывается слоем полуды для лучшей прирабатываемости к зеркалу цилиндра. Юбка нижнего поршня удлинена за счет специальных козырьков.

Вставка отлита из чугуна и в сборе с плитами и регулировочными прокладками фиксируется в стакане стопорным кольцом. Верхняя плита крепится к вставке винтами и имеет запрессованный ступенчатый штифт, который фиксирует стакан, плиту и вставку в определенном положении. Под верхней плитой установлены прокладки для регулирования линейной величины камеры сжатия. Нижняя плита фиксируется штифтом и двумя болтами. Прокладки служат для регулирования зазора между плитой и стопорным кольцом.

В вертикальной расточке вставки установлена и поджата пружиной алюминиевая ползушка, которая притирается к сферической поверхности верхней головки шатуна. В двух расточках, выполненных перпендикулярно оси поршня, запрессованы бронзовые втулки, служащие опорой для поршневого пальца. Поршневой палец стальной пустотелый диаметром 82 мм свободно вращается во втулках, а его осевое смещение ограничено специальными приливами на внутренней стороне юбки.

Каждый поршень имеет четыре компрессионных и три маслосрезывающих кольца. Первое и третье компрессионные кольца на нижнем и первое на верхнем поршне имеют прямые замки, отлиты из высокопрочного чугуна и по наружной поверхности хромированы. На этой поверхности имеются канавки, заполненные дисульфидом молибдена для лучшей прирабатываемости. Второе и четвертое кольца на нижнем и три на верхнем поршне изготовлены из специального чугуна, покрыты слоем полуды, имеют косые замки, а для приработки скосы в 1º с двух сторон и запрессованный бронзовый поясок. Маслосрезывающие кольца изготавливают из специального чугуна и покрывают полудой. Два нижних кольца имеют 12 прорезей для прохода масла и косые замки. У верхнего замок ступенчатый, прорезей нет.

 

Шатуны

 

Рис.11 Шатун:

1 – стержень; 2 – корончатая гайка; 3 – болт; 4 – штифт; 5 – крышка;6,7 – вкладыши; 8 - втулка

 

Преобразуют возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и передают усилие от поршня на коленчатый вал.

Шатуны изготовлены из стали 40ХФА. Состоят из стержня двутаврового сечения и двух головок – верхней и нижней. Конструкция верхнего и нижнего шатунов одинакова, но стержень нижнего шатуна длиннее на 102,2 мм. В стержне шатуна просверлены два косых канала, которые соединены с продольным, совпадающим с кольцевой канавкой в средней части верхней головки шатуна. Диаметр продольного канала у нижнего шатуна больше. Это вызвано необходимостью подачи большего количества масла для охлаждения к нижнему поршню как к более нагруженному.

В верхнюю головку шатуна запрессована втулка, состоящая из двух втулок: внешней стальной и внутренней бронзовой, соединенных двумя горизонтальными штифтами. В обеих втулках просверлены восемь радиальных отверстий, совпадающих с кольцевой канавкой в бронзовой втулке, которая по внутренней поверхности имеет поперечные косые канавки для смазки пальца по всей длине. Сферическая поверхность верхней головки шатуна притерта совместно с ползушкой поршня.

Нижняя головка шатуна разъемная. В ней установлены два бронзовых вкладыша, залитые баббитом, - рабочий бесканавочный и нерабочий канавочный (в крышке). С обеих сторон рабочего вкладыша имеются небольшие канавки и косые каналы, совпадающие с соответствующими косыми каналами в шатуне. По краям вкладышей фрезеруются выемки для выхода масла на всю ширину подшипника. С наружной стороны нерабочего вкладыша имеется несквозное отверстие под штифт, фиксирующий вкладыш от проворота. Крышка крепится двумя болтами, которые в средней части имеют пояски, обеспечивающие точность сборки.

 

Вертикальная передача

 

Служит для передачи части мощности от верхнего коленчатого вала к нижнему, защиты при заклинивании одного из них и обеспечения опережения нижнего коленчатого вала по отношению к верхнему на 12º.

Состоит из двух больших и двух малых конических шестерен со спиральными зубьями, двух вертикальных валов, вращающихся в подшипниках верхнего и нижнего корпусов, торсионного вала, ступицы, шлицевой втулки и муфты.







Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.219.167.194 (0.037 с.)