Остов СДВС изучается в рамках практического занятия.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. За последние десятилетия в конструкцию КШМ внесены существенные изменения

 

Состав элементов КШМ

  В состав КШМ тронковых двигателей входят поршень 3, шатун 2 и коленчатый вал 1. (рис 1, а), крейцкопфных – поршень 2, шток 3, крейцкопф 4, шатун 5 и коленчатый вал 1 (рис 1, б).

Через крейцкопф 4, состоящий из поперечины и ползуна, на параллели 6 передается нормальная сила.

 

 

Рисунок 1 – Кривошипно-шатунный механихм двигателей:

а – тронкового, б- крейцкопфного.

 

Конструкция деталей поршневой группы

 

К деталям поршневой группы относят поршень, поршневой палец и детали его крепления, поршневые кольца, поршневой шток.

Поршни бывают цельные и составные, охлаждаемые и неохлаждаемые. Они снабжены канавками для компрессионных и маслосъемных колец.

С обеих сторон юбки приливы (бабышки) с отверстиями под поршневой палец.

Число компрессионных колец от 2 до 5. Маслосъемных колец как правило бывает 2.

Число колец может быть от 3 до 5 и зависит от быстроходности двигателя.

Верхнее кольцо располагают, как правило, ниже кромки поршня на расстоянии приблизительно 0,2 D, что бы оно находилось в охлаждаемой части втулки при положении поршня в ВМТ.

В современных дизелях применяется принудительное охлаждение поршня: в тронковых - маслом, у крейцкопфных - водой и маслом.

В форсированных дизелях работающих на тяжелом топливе применяются охлаждаемые составные поршни с отъемной головкой из жаропрочной стали и тронком из чугуна или алюминиевого сплава, соединенные шпильками.

Палец поршня полый. Поверхность пальца шлифуется. В некоторых конструциях есть радиальные сверления для подачи масла на смазывание бобышек. В современных дизелях – плавающие пальца, которые во время работы свободно проворачиваются, обеспечивая равномерный износ, и снижают опасность заедания.

Масло (реже вода) для охлаждения поршня приводится через шток поршня или при помощи телескопического механизма. Водой охлаждается поршень двигателя RTA 58.

При охлаждении водой телескопический механизм должен быть выведен из картера из-за возможности протечек воды через уплотнения.

Трубы телескопического устройства крепятся кронштейном к поперечине крейцкопфа.

 

 

              а)

Рисунок 2 – Поршень среднеоборотного двигателя РС-2 Pielstick и его схема охлаждения.

 

На рис. 2а изображен поршень двигателя РС-2 Pielstick. Он изготовлен из алюминиевого сплава.

Для обеспечения достаточной прочности головка поршня выполнена толстостенной. Спиральные каналы внутри головки (полученные при отливке) используются для подвода охлаждающего масла (рис 2б); они расположены против канавок для поршневых колец. Толщина стенки, через которую передается теплота от горячих газов к маслу, сравнително невелика, что позволило улучшить теплоотвод, понизить температурные напряжения и получить сравнительно низкую температуру днища поршня – около 300°С (573К) и стенок канавок поршневых колец 150-170°С (423-443К). При таких температурах механическая прочность алюминиевого сплава снижается незначительно, масло не окисляется и не образуется лаковых отложений в закольцевых пространствах; кольца сохраняют подвижность, обеспечивая хорошее газоуплотнение.

На головке расположены четыре уплотнительных кольца и одно маслосъемное; второе маслосъемное кольцо установлено на нижней части тронка.

 

Конструкция поршней двигателей крейцкопфного типа (рис. 5) имеет ряд особенностей.

Поршень двигателя с прямоточно-клапанной продувкой (рис 5, а) состоит из головки 6, которая крепится шпильками к верхнему фланцу 4 штока поршня 3 и короткой направляющей части 5. Охлаждающая жидкость (вода или масло) подводиться к поршню по кольцевому каналу между трубой 2 и штоком 3, а сливается – по трубе 2.

Этот метод подвода масла по сравнению с традиционными методами обеспечивает:

- меньшее замасливание канавок компрессионных колец и исключение образования в них нагара;

- уменьшение износов благодаря созданию эффективной смазки зоны колец;

- гарантированное сохранение масляной пленки в зазоре поршень-втулка, что повышает эффективность борьбы щелочных присадок мала по сравнению с сернистой электро-химической коррозией.

В целях повышения износостойкости поршневых колец, включая и маслосъемное, на их рабочую поверхность нанесен слой пористо-хромового покрытия.

 

 

Рисунок 5 – Поршни крейцкопфных двигателей: а – с прямоточно клапанной продувкой; б – с контурной продувкой

В двигателях с контурной продувкой поршень имеет длинную, перекрывающую окна, направляющую часть 2 (рис 5,б). В этой конструкции охлаждающая жидкость подается в поршень и отводится из него по телескопическим устройствам 3.

.

 

Коленчатый вал состоит из коренных, шатунных шеек, щек, соединительных фланцев.

Бывают: цельные, составные, полусоставные.

Расположение колен зависит от тактности и числа цилиндров. Обеспечивает наибольшую равномерность крутящего момента, наиболее полное уравновешивание дизеля. Угол заклинки у 4х_тактн.α= 720/i; 2x_тактн.α=360/i.

Неравномерная заклинка колен применяется иногда как исключение для уравновешивания дизеля.

Противовесы (Countee balance) для уравновешивания неуравновешенных сил и моментов инерции деталей движения, уменьшения удельных давлений на коренные подшипники. Крепятся к щекам.

На конус вала со стороны отбора мощности обычно устанавливают маховик, ВПУ, привод газораспределения.

На свободном конце устанавливают шестерни масляного насоса, водяного насоса.

.

Шатуны.

Шатуны крейцкопфных двигателей соединяются верхней головкой с поперечной, а нижней с кривошипной шейкой коленвала. Верхняя и нижняя головки всегда снабжены разъемом. Они могут быть отъемными (рис 1) или откованы за одно целое со стержнем шатуна.

 

                                             

Рис. 1.

Длина стержня и высота камеры сжатия регулируется стальной прокладкой.

Верхнюю головку шатуна выполняют с двумя или одной сплошной опорной поверхностью для поперечены крейцкопфа.

–В первом случае опорой для поперечины является две крейцкопфные головки, которые крепятся к подошве стержня болтами.

–Во втором случае поперечина по всей длине опирается на сплошную нижнюю часть крейцкопфного подшипника, что снижает дельные давления на нее.

Нижняя головка шатуна съемная и крепят ее к подошве стержня шатунными болтами.

 

 

Крейцкопфы.

Они соединяют поршневой шток с шатуном и передают боковые (нормальные) усилия через ползуны на параллели.

Количество ползунов зависит от типа и цилиндровой мощности дизеля.

Крейцкопфы бывают двух и односторонние. К поперечине с полыми шейками крепятся кронштейны (bracket [brəkət]) и четыре (два, один) ползуна. Трущееся поверхности ползунов залиты баббитом. Пары ползун-параллель находятся вне зоны высоких температур.

 

Поперечина представляет собой стальную поковку. В центре отверстие для прохода штока поршня, который крепится гайкой.

 

                                                                                      1.Поперечина

 2.Шток поршня

(Piston rod)

 3.Шейка поперечины

(Grosshead pin)

 4.Кронштейн

(Bracket [brəkət])

 5.Ползун

(Quidshoe)

 6.Параллели, направляющая

крейцкопфа.

(Grosshead quide Guidrails)

  

                      Рис. 6.                                                              

Крейцкопфные узлы с четырьмя ползунами изображены на рисунке 7.

 

 

Механизмы газораспределения рассматриваются в рамках практического занятия, которое обеспечено соответствующим методическим указанием.

В современных четырёхтактных ДВС (МАК М20) изменяются фазы открытия и закрытия впускного клапана. Осуществляется путём перемещения рычагов привода относительно кулачковых шайб (см на рис.)

При переходе на малые нагрузки обеспечивается более позднее открытие и закрытие впускного клапана. В результате более эффективное сжатие воздуха в цилиндрах.

Одновременно ролик толкателя ТНВД перемещается на более крутой участок кулачной шайбы. Увеличивается скорость плунжера ТНВД, а, следовательно и давление впрыска топлива. Лучше распыл, следовательно более полное сгорание (уменьшение удельного расхода топлива).Снижается эмиссия  (на M43 на 35% при2÷10% Ne)

Угол опережения впрыска в современном ДВС уменьшен. Например, в Wärtsilä 46 с 10÷12° до 2÷3° до ВМТ, при этом ε увеличивается до 15, что необходимо для сжигания тяжёлого топлива.

Современные двухтактные высокоэкономичные (КПД до 50,5%) имеют высокую агрегатную мощность до 80000 кВт, низкие обороты 50÷90 , высокий, высокий моторесурс  до 1,9 МПа. Электронное управление.

26÷98 см;

=3÷4,2 155;

Исключительно прямоточной схема продувки. На режимах частичных нагрузок применяют раннее закрытие выхлопного клапана при этом давление в цилиндре повышается (двигатели с электронным управлением КЕ FLEX).

VEC – variable Exhaust valve Closing. В двигателе RT FLEX электроне, управление, аккумулятивная система впрыска.

 

Общее конструктивное исполнение СДВС, изображено на нижеприведенных рисунках.