Кривошипно-шатунный механизм

2.          Кривошипно-шатунный механизм.

Кривошипно-шатунный механизм служит для передачи усилий от давления газов на коленчатый вал. В крейцкопфных двигателях — из поршня, штока, поперечины, ползуна, шатуна и коленчатого вала.

При работе двигателя в кривошипно-шатунном механизме дей­ствует движущая сила Р, являющаяся суммой сил от давления газов, сил веса и сил инерции. Движущая сила Р_д направлена по оси цилиндра и совпадает по направлению с шатуном только при положении поршня в мертвых точках; в остальных положениях она раскладывается на две составляющие — силу Р_ш, на­правленную по шатуну, и силу Р_н, направленную перпендикулярно оси цилиндра. Силу Р_ш воспринимает коленчатый вал, передающий ее на стенки ци­линдра. В крейцкопфных двигателях ползун передает силу Р_н на параллель. Величина Р_н зависит от силы давления газов в цилиндре и от площади поршня. В двигателях с диаметром цилиндра 450— 500 мм Р_н достигает 120 кН.

В крейцкопфных двигателях головной подшипник шатуна и тру­щаяся пара ползун—параллель вынесены из зоны высоких темпера­тур в картер двигателя, где можно обеспечить надежную смазку. Трущаяся поверхность ползуна залита антифрикционным сплавом (баббитом). Поэтому при равной величине Р_н работа трения у пары ползун—параллель меньше, чем у пары поршень —втулка в трон­ковых двигателях, что при прочих равных условиях обеспечивает повышение механического КПД у крейцкопфных двигателей по сравнению с тронковыми на 2—4 % и большую надежность ра­боты головных подшипников.

Поршень двигателя (лист 105)—составной. Головка поршня 10 выполнена из жаростойкой легированной стали, а ко­роткая направляющая 13 — из легированного чугуна перлитной структуры. Верхние три уплотненных кольца 11 с косым зам­ком имеют высоту 16 мм и ширину 26 мм, а нижние три коль­ца 12 с замком внахлест имеют высоту 18 мм при ширине 26 мм. Коксами 23 относительно поршня фиксируются только три ниж­них кольца.

Для уменьшения износа колец в пазы поршня, как и у дви­гателей 76VTBF 160 (см. лист 97, поз. /), закатаны чугунные полукольца.

Сварная вставка 14 и отверстия в головке поршня, улучшая условия стока охлаждаемого масла и повышая скорость движе­ния последнего, способствуют более интенсивному охлаждению стенок.

Шток 16 с диаметром стержня 270 мм — полый, кованый, из углеродистой стали, с трубкой 15 для подвода масла. Он соединен через направляющую с головкой поршня шпильками. Положение сопрягаемых, деталей фиксируется болтом.

Со стальной кованой поперечиной 21 шток соединяется тор­цевой кольцевой поверхностью посредством направляющего хвостовика с гайкой.

Перенос радиальных сверлений для подвода и отвода охлаж­дающего масла со стержня штока в его хвостовик повышает прочность штока и упрощает конструкцию этого узла.

Крейцкопф двигателя — двусторонний. К концам попере­чины из углеродистой стали с полыми шейками диаметром 500 мм болтами крепятся четыре ползуна 30 из литой стали с заливкой рабочих поверхностей баббитом. Конструктивно за­крепление ползунов выполнено более надежно, чем у двигате­ля 74VTBF 160.

Стальные литые направляющие 31 крепятся к стойкам ста­нины шпильками. Планками 37 ограничивается поперечное сме­щение ползунов.

Стальные литые кронштейны 18 и 26 для охлаждения порш­ня крепятся к поперечине шпильками.

Масло на охлаждение поршня поступает по трубопроводу 20 к телескопическому устройству, состоящему из неподвижной трубы 9, подвижной трубы 5 и уплотпитслыюго устройства (см. разрез по В—В).

Фланец неподвижной трубы закрепляется к опорной пли­те 8 ресивера продувочного воздуха через проставку 7 болтами. Направляющая втулка 6, залитая баббитом, прижимается бол­тами к проставке обжимным фланцем.

Отвод масла от поршня осуществляется сливом через кронш­тейн 18, конец которого движется в продольной прорези колон­ки 17. Отсюда масло по патрубку 19 через воронку 1 с термо­метром 3 поступает в сливную магистраль (см. лист 103). Смот­ровое стекло 2 в кожухе 4 позволяет визуально контролировать систему охлаждения.

Шатун двигателя — с отъемными головными и мотылевым подшипниками. Стержень шатуна 28 диаметром 300 мм из угле­родистой стали, полый, с жесткой безвильчатой головкой.

Головные подшипники 22 диаметром 500 мм имеют ширину рабочей поверхности по 320 мм. Мотылевые подшипники 35 диа­метром 680 мм имеют ширину рабочей поверхности у верхней половины 380 мм и у нижней—300 мм. Нижние половины го­ловных подшипников имеют на рабочих поверхностях продоль­ные и поперечную смазочные канавки.

Коленчатый вал — с составными коленами из двух сек­ций при числе цилиндров больше пяти. Секции вала соединяют­ся при помощи фланцев прецизионными болтами.

Полые рамовые 33 и мотылевые 36 шейки из углеродистой стали имеют одинаковый диаметр по 680 мм и длину соответ­ственно 450 и 390 мм. По торцам шейки закрыты крышками 32 на болтах.

Щеки 34 из литой стали шириной 1500 мм имеют толщину 185 мм. По условиям уравновешивания и зависимости от числа цилиндров двигателя отдельные щеки отливают вместе с про­тивовесами, которые размещаются под разными углами к плос­кости соответствующего колена вала.

Рамовые подшипники имеют стальные вкладыши 29, залитые баббитом, с кольцевой маслоподводящеп канавкой в верхних половинках. Крышки 27 подшипника из стального литья. Они крепятся к фундаментной раме шпильками 25.

Подача масла через верхний вкладыш рамовых подшипни­ков к мотылевым и головным подшипникам показана стрел­ками.

Приводной отсек (лист 106) размещен в средней, а при пяти цилиндрах — в кормовой части двигателя. Привод проме­жуточного вала 35, соединенный с правой и левой частями рас­пределительного вала топливных насосов и выпускных клапа­нов, осуществляется двойной роликовой цепью 28 с шагом 112,5 мм.

Ведущее цепное колесо 29, состоящее из двух половин, за­креплено болтами на соединительном фланце коленчатого вала.

Ведомое цепное колесо 17, также состоящее из двух половин, свободно сидит па втулке, которая соединена с промежуточным валом 35 при помощи двух кривошипов 18, двух поперечин 16, зубчатой передачи и кулачковой муфты (см. лист 108).

Коленчатый вал состоит из рамовых и шатунных шеек, щек и соединительных фланцев. Рамовые шейки, щеки и шатунная шей­ка образуют колено, или кривошип (мотыль), вала (мотыль — старое название, имеющее широкое распространение). Расстояние от центра рамовой до центра шатунной шейки называется радиу­сом кривошипа. Коленчатый вал — одна из наиболее ответствен­ных и напряженных деталей. Стоимость коленчатого вала состав­ляет около 15% стоимости двигателя. Моторесурс двигателя обычно зависит от срока службы вала (до проточки или шли­фовки его шеек).

К коленчатым валам судовых дизелей предъявляют требова­ния обеспечения необходимой прочности, жесткости и износоус­тойчивости.

Вал нагружается силами давления газа и силами инерции поступательно движущихся и вращающихся масс и подвергается одновременному действию зна­копеременных изгибающих и крутящих моментов. В результате воздействия этих сил и моментов материал вала «работает» на усталость. Усталость металла объясняется возникновением в на­иболее слабом месте микроскопической трещины, которая под влиянием знакопеременной нагрузки растет, уменьшая расчетное сечение и вызывая рост напряжений. В итоге напряжения пре­вышают предел прочности материала, вызывая быстрое разру­шение деталей.

Похожие работы

Подбор газотурбонагнетателя для ДВС

Скачать

34160

4

6

... выхода газа из рабочих лопаток на режиме промывки w2 , м/с 320 Принимается w2 = 130 – 330 (большие значения относятся к более мощным ДВС) 3. Температура газа на выходе из турбины Т2т, К 3.1 Поправочный коэффициент ηпопр (см. рис.1 метод. указаний) 3.2 к.п.д. ...