Общие сведения о конструкции остовов и механизмов двигателей

Основные определения

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - это тепловая машина, внутри которой происходит сгорание топлива и преобразование выделившейся тепловой энергии в механическую работу.

Силовая установка (СУ) - комплекс взаимосвязанных механизмов, систем, а также дополнительных агрегатов, обеспечивающих энерговооруженность машины во всех условиях ее пользования.

Рисунок 2.14. Принципиальная схема компоновки силовых установок базовых машин, которые используют под монтаж МИВ

Основу силовых установок ВИТ составляют: двигатель В-401, двигатель В-46 семейства В-2, в которых применены передовые технические решения, позволившие путем модернизации, начиная с 1935 года, поддерживать характеристики двигателя на уровне требований войск.

Поршневой двигатель имеет следующие основные детали и механизмы:

- детали остова двигателя;

- кривошипно-шатунный механизм;

- механизм газораспределения;

- механизм передач.

- К деталям остова двигателя относятся:

- картер;

- блок цилиндров;

- головка блока цилиндров;

- соединяющие их детали.

- Основные схемы выполнения остова двигателя:

- картер, к которому крепятся отдельные цилиндры (УД-25г);

- картер, к которому крепятся цилиндры, объединенные в один блок (В-46);

- блок-картер, в котором все элементы отлиты, как одно целое (ЯМЗ).

Блок-картер – это наиболее сложная, дорогая и металлоемкая деталь

двигателя. Благодаря пространственному исполнению эта деталь обладает большой жесткостью и является несущей основой, к которой крепятся остальные детали двигателя. Для расположения коленчатого вала, головок блока, гильз поршней и других деталей посадочные поверхности блок-картера должны быть обработаны с большой точностью и чистотой, несоблюдение которых ведет к быстрому выходу двигателей из строя. Изготовление деталей такого класса возможно только на специализированном производстве.

	Рисунок 2.16. Картер двигателя А-401: 1 - нижняя половина картера; 2 - маслопрнемники; 3 - крышка коренного подшипника; 4 - вкладыши коренного подшипника; 5 - лапа двигателя; 6 - верхняя половина картера; 7 - силовые шпильки; 8 - кронштейн ТНВД; 9 - поперечные силовые шпильки; 10 - крышка седьмого и восьмого коренных подшипников; 11 - кольцо

В зависимости от того, какие элементы остова воспринимают основную нагрузку, различают несколько основных силовых схем:

- с несущими цилиндрами;

- с несущим блоком цилиндров;

- с несущими силовыми шпильками.

Наиболее распространена вторая схема. Блок-картер служит базовой деталью, на нем размещаются все навесные агрегаты, механизмы и системы двигателя. Форма блок-картера определяется принятой компоновкой двигателя и зависит, прежде всего, от числа и расположения цилиндров. В большинстве случаев применяются блоки с однорядной и V - образной компоновкой. Конструктивно блок-картеры могут быть:

- с зеркалом цилиндра, выполненным в теле блока;

- со сменными гильзами цилиндров.

В свою очередь гильзы цилиндров могут выполняться мокрыми или сухими. Наиболее широко распространены мокрые гильзы.

Головки блока цилиндров образуют верхнюю часть камеры сгорания двигателя, служат для размещения деталей механизма газообмена.

Для изготовления блок картеров и головок цилиндров используют серые или легированные чугуны марок СЧ 15-32, СЧ 21-40 и алюминиевые сплавы. Чугуны содержат 3...4% углерода и легированы марганцем, хромом, никелем титаном, медью и др. элементами.

К важным деталям конструкции относятся прокладка головки блока цилиндров и поддон. Поддоном называется нижняя часть картера. Поддон не является несущей частью картера и обычно служит ванной для масла.

Кривошипно-шатунный механизм включает в себя 3 группы деталей:

- группу поршня;

- группу шатуна;

- группу коленчатого вала.

К деталям группы поршня относятся: собственно поршень, поршневые кольца - компрессионные и масляные, поршневой палец, стопорные кольца, заглушки. Поршни изготавливают из чугуна или алюминиевого сплава с содержанием кремния до 22%. В конструкции поршня выделяют верхнюю часть - головку, в которой размещаются поршневые кольца, и нижнюю юбку.

Днище поршня непосредственно воспринимает давление газов. В днище обычно располагается камера сгорания. Днище и бобышки, в которых размещается поршневой палец, составляют главный силовой элемент поршня, воспринимающий сжатие от сил давления газов. На боковой поверхности поршня прорезаны канавки для поршневых колец (компрессионных и маслосъемных).

При монтаже поршни одного комплекта подгоняют по массе во избежание повышенных вибраций. Профиль поршня бочкообразный, что предопределено стремлением снизить потери от трения в паре поршень-гильза цилиндра.

Компрессионные кольца уплотняют зазор цилиндропоршневой группы и во многом определяют ресурс двигателя, его энергетические показатели и пусковые качества. Маслосъемные кольца определяют угар масла, дымность отработавших газов за счет удаления масла из зеркала гильз цилиндров. Кольца изготавливаются из стали и чугуна.

Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение шатуна с поршнем. Он представляет собой гладкий цилиндрический полый стержень, изготовленный из цементируемых углеродистых или легированных сталей.

Наиболее распространен плавающий тип пальца, имеющий зазор между пальцем и втулкой, пальцем и заглушками (кольцами) поршня.

Осевая фиксация пальца осуществляется с помощью стопорных колец или заглушек мягкого металла.

К группе шатуна относятся: шатун, втулка, шатунные вкладыши, шатунные болты, крышка шатуна. Шатун воспринимает от поршня и передает коленчатому валу силу давления газов. Шатуны изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей. Конструктивно шатуны имеют верхнюю головку, стержень, нижнюю головку.

Стержень имеет двутавровое сечение. Иногда шатуны имеют вертикальный канал от нижней головки к верхней для обеспечения подвода масла.

Втулки верхней головки шатуна делают из бронзы. В нижней головке шатуна может быть прямой или косой разъем. Шатунные болты выполняют по типу болта с гайками, шпильки с гайками или болта, ввертываемого в тело шатуна. Во всех случаях используются стопорные шайбы, или мелкая резьба.

Шатунные вкладыши изготавливаются из стальной ленты с антифрикционным покрытием или свинцовистой бронзы. Во вкладышах выполняются сверления и пазы для транспортирования масла.

К группе коленчатого вала относятся: коленчатый вал, противовесы, маховик, распределительная шестерня, шкив, узел осевой фиксации вала, уплотняющие устройства.

Коленчатый вал воспринимает усилия со стороны шатунов и трансформирует их в крутящий момент. Основными элементами конструкции коленчатого вала являются:

- шатунные и коренные шейки;

- щеки;

- носок вала;

- хвостовой фланец.

Иногда к валу крепятся или изготавливаются вместе с ним противовесы. Внутри вала имеется сеть масляных каналов. Изготавливаются валы из среднеуглеродистых или легированных сталей, а иногда - из высокопрочного ковкого чугуна.

В рядных двигателях число шатунных шеек соответствует числу цилиндров, а в V - образных двигателях число шатунных шеек может быть меньше вдвое. Число коренных опор в рядных двигателях может быть на одну больше, чем число цилиндров (полноопорный вал), или меньше числа цилиндров (неполноопорный вал). Валы бывают плоские (все кривошипы лежат в одной плоскости) и неплоские (кривошипы лежат в разных плоскостях). На носке коленчатого вала, как правило, устанавливаются шкив

и распределительная шестерня с маслоотражательной шайбой. На хвостовом фланце крепится маховик. Фиксируется в продольном направлении коленчатый вал с помощью упорных подшипников скольжения или неподвижных упорных колец.

Механизм газораспределения. В настоящее время в поршневых двигателях используют механизмы газораспределения только с верхним расположением клапанов. Посредством механизма газораспределения камера сгорания тела на тактах выпуска и впуска и герметичность камеры сгорания в остальные фазы рабочего цикла.

Механизм газораспределения включает в себя: кулачковый вал, привод к нему от коленчатого вала, коромысло со стойками и узлом крепления, клапанную пружину, клапан, седло клапана, толкатель и штангу.

В наиболее тяжелых условиях работают клапаны, поэтому их изготавливают из жаропрочных сталей. Клапаны имеют стержень и головку. Выпускные клапаны требуют интенсивного охлаждения, поэтому их иногда делают с внутренним охлаждением. Для этого клапаны делают полыми и помещают в полость натрий. Клапаны иногда снабжают поворотными устройствами для исключения отложения нагара на них, перегрева и прогорания.

Механизм передач. Механизм используется для связи между собой подвижных узлов и деталей двигателя. В состав этого механизма обычно входят шестеренные, ременные, цепные или гидравлические передачи.

Дизель В-401 - четырехтактный, 12-цилиндровый с V-образным (под углом 60 град.) расположением цилиндров, жидкостного охлаждения, с непосредственным впрыском топлива. Рабочий объем всех цилиндров - 38,88 Дм, степень сжатия -14-15. Максимальная мощность двигателя при частоте вращения коленчатого вала n=1600 мин^-1, Рн=305 кВт (415л.с.). Максимальный крутящий момент, равный 2000 Н*м, соответствует частоте вращения n= 1000-1200 мин^-1.

Основу дизеля В-401 составляют следующие механизмы:

- кривошипно-шатунный;

- газораспределительный;

- передач

Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух групп деталей: подвижных и неподвижных.

Неподвижные детали (остов) образуют основу несущей конструкции, своеобразным скелетом которой являются силовые шпильки цилиндров и перегородки картера. К неподвижным деталям относятся:

- картер;

- два блока цилиндров;

- головки блоков;

- коренные подшипники;

- детали крепления и уплотнения;

- гильзы цилиндров

Подвижные детали кривошипно-шатунного механизма воспринимают давление газов, преобразуя его в крутящий момент. К подвижным деталям относятся:

- коленчатый вал;

- маховик;

- детали поршневой и шатунной групп;

- элементы крепления и уплотнения.

Механизм газораспределения обеспечивает своевременный, в точном соответствии с рабочим циклом и порядком работы цилиндров впуск в надпоршневое пространство чистого воздуха и выпуск отработанных газов. Механизм - верхнеклапанный, с двумя впускными и выпускными клапанами на каждый цилиндр и верхним расположением распределительных валов. Основные элементы механизма газораспределения:

- распределительные валы;

- клапанные механизмы;

- шестерни привода;

- детали крепления.

Механизм передач обеспечивает передачу крутящего момента на газораспределительный механизм и навесные агрегаты: воздухораспределитель, водяной, масляный и топливоподкачивающий насосы, генератор, датчик тахометра, ТНВД. Привод механизма передач осуществляется от конической шестерни, установленной на хвостовике коленчатого вала. Механизм передач состоит из:

- верхнего вертикального валика;

- верхнего горизонтального валика;

- верхнего наклонного валика;

- наклонного валика привода генератора;

- нижнего вертикального валика;

- нижнего горизонтального валика.

Системы обслуживания дизеля следующие: питания топливом; охлаждения и подогрева; смазки; пуска сжатым воздухом и выпуска отработанных газов.

Дата добавления: 2014-11-16