книги из ГПНТБ / Пособие мотористу рыбопромыслового судна [практическое руководство] Е. М. Соловьев. 1960- 14 Мб

газов в цилиндре хотя и уменьшает сжатие конструкции, созда­ ваемое анкерными связями, однако чугунный блок цилиндров продолжает испытывать только сжатие, не подвергаясь растяги­

вающим усилиям. Это дает возможность делать блок цилиндров из тонкого литья более легким.

§ 11. РАМОВЫЕ ПОДШИПНИКИ

Рамовые подшипники являются опорой для коленчатого вала.

Их устанавливают в гнездах поперечных балок фундаментных

рам. Рамовые (коренные) подшипники воспринимают силы, пе-

Рис. 28. Рамовый подшипник дизеля

редаваемые шатуном фундаментной раме или картеру двига­ теля. В судовых двигателях внутреннего сгорания, как правило, в качестве рамовых подшипников служат подшипники скольже­

ваемых вкладышами. Вкладыши рамовых подшипников отли­ вают из чугуна или отковывают из стали. Сверху вкладыши прижимаются чугунной или стальной крышкой 2, которая кре­ пится при помощи шпилек 7 с гайками к фундаментной раме 9. Рабочая часть вкладышей заливается антифрикционным спла­ вом — баббитом 3. Толщина слоя заливки 3—5 мм. Вкладыши имеют заплечики 5, исключающие возможность продольного.пе-

39

ремещения их в корпусе или гнезде рамы. Для того чтобы вкла­ дыши не могли вращаться, их снабжают специальными шипами,

или стопорами. Штуцер с трубкой 1 в крышке подшипника слу­ жит для подвода смазочного масла. Между нижним и верхним вкладышами подшипников устанавливают латунные прокладки 4 разной толщины. Величина зазора между вкладышами подшип­ ника и шейкой вала изменяется в зависимости от количества и толщины прокладок. Зазор, величина которого определяет тол­ щину слоя смазки, должен быть выдержан в определенных раз­ мерах. При слишком малом зазоре увеличивается трение, под­ шипник нагревается и возможно выплавление заливки вкла­

дыша. Если зазор велик, не

оси, вкладыши подшипников делают короче рамовых шеек, благодаря чему создается осевой зазор. Один из рамовых подшипников, обычно ближайший к ма­ ховику, не имеет осевых зазоров. Вкладыши этого подшипника снабжаются торцовыми опорными поверхностями, покрытыми антифрикционным сплавом. Такой подшипник выполняется в виде упорного и называется установочным.

Верхний вкладыш установочного подшипника (рис. 29) для

подвода и распределения смазки по рабочей поверхности имеет канавки 1. Места стыка половин вкладышей срезаны в виде фа­ сок 2, называемых холодильниками, являющимися как бы резер­

вуаром, из которого масло распределяется по поверхности шей­ ки. Края холодильников не должны быть острыми, иначе они будут нарушать масляную пленку. Масло подводится к рамовым подшипникам через отверстие в верхнем вкладыше или пря­ мо к холодильнику. Делать канавки для подвода масла нужно

втом месте, где подшипник испытывает меньшую нагрузку.

Всовременных быстроходных двигателях применяют корен­ ные подшипники с тонкостенными стальными вкладышами, на рабочую поверхность которых нанесен тонкий слой (0,5—1,25жж)

специального антифрикционного сплава—свинцовистой или оловянистой бронзы. Этот сплав хорошо противостоит истиранию и способен выдерживать высокие давления. Такие подшипники

40

ГЛАВА III.

КОНСТРУКЦИИ ГЛАВНЫХ подвижных ДЕТАЛЕЙ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

§ 12. ПОРШНИ

Поршень двигателя воспринимает давление газов во время сгорания топлива в цилиндре и передает это давление через

шатун коленчатому валу двигателя.

Устройство поршня зависит от типа и мощности двигателя. По конструкции поршни судовых двигателей могут быть разде­ лены на три типа: поршни тронковых, крейцкопфных двигателей и двигателей двойного действия.

Поршень тронкового двигателя, кроме передачи усилия на коленчатый вал, должен выполнять также роль ползуна, пере­ давая стенкам цилиндра боковые усилия, создаваемые шатуном

вмоменты, когда последний находится под углом к оси цилиндра.

Всвязи с тем, что тронковый поршень воспринимает допол­ нительно боковое усилие, он имеет удлиненную направляющую часть, называемую юбкой, или тронком.

Тронковый поршень судового двигателя (рис. 30) имеет ста­ канообразную форму и состоит из верхней цилиндрической ча­ сти 1, называемой головкой поршня, и юбки 4. В головке поршня имеются канавки, в которых устанавливаются уплотнительные кольца 2. С обеих сторон внутри поршня имеются приливы — бо­ бышки 3, в которые вставляется поршневой палец 8. Отверстия 5, расположенные по окружности, служат для стока в картер излишнего масла, удаляемого со стенок цилиндра маслосъем­ ными кольцами, установленным на юбке поршня.

Во время работы двигателя поршень нагревается и, следова­ тельно, расширяется. Головка поршня нагревается и расши­ ряется больше, чем юбка, поэтому во избежание заклинивания поршня в цилиндре диаметр головки делают несколько меньше диаметра юбки. Кроме того, для предотвращения чрезмерного

расширения головки внутренняя поверхность днища поршня охлаждается маслом, поступающим через разбрызгиватель 10,

42

К разбрызгивателю масло подается по сверлению в стержне шатуна 6 и внутренней кольцевой канавке 7 в верхней головке шатуна. Против канавки во втулке 9 игольчатого подшипника имеется отверстие, через которое подается масло для смазки по­ верхности пальца.

Материалом для изготовления поршней служит чугун и алю­

миниевый сплав. Поршни из алюминиевого сплава применяют,

главным образом, в быстро­ ходных двигателях, так как

в связи с чем уменьшаются силы инерции, возникающие во время движения и вызы­ вающие в деталях двигате­ лей дополнительные напря­ жения. Кроме того, поршни из алюминиевого сплава лучше отводят тепло.

На рис. 31 изображен поршень быстроходного дизеля ЗД6 из

алюминиевого сплава. Днище 1 поршня имеет специальную фор­ му — выпуклость в центре и поднятые кромки. Это делается для

лучшего перемешивания впрыскиваемого топлива с воздухом.

С внутренней стороны днище имеет ребристую поверхность для

прочности и лучшего охлаждения. На кромке сделаны вырезы 2

для того, чтобы поршень, находясь в в. м. т., не касался впуск­ ных и выпускных клапанов, когда они открыты. В бобышках 3 имеются отверстия, в которые вставляется поршневой палец 4.

Продольному перемещению пальца препятствуют заглушки 5

грибовидной формы; во время работы двигателя они касаются

43

стенок цилиндра. В канавках поршня размещаются пять уплот­ нительных колец.

Поршень калоризаторного двигателя (рис. 32) в отличие от рассмотренных выше типов поршней имеет днище с наклонной поверхностью и характерный для калоризаторных двигателей

козырек, служащий для направления потока

продувочного воздуха.

Поршни карбюраторных двигателей изго­ товляют преимущественно из легкого алюми­ ниевого сплава. По конструкции они принци­ пиально не отличаются от поршней тронкового

типа других двигателей. В связи с тем, что

алюминиевый сплав имеет большой коэффи­

циент теплового расширения, а температура сгорания в карбюраторных двигателях очень

Поршень двигателя двойного действия имеет две головки — верхнюю и нижнюю. Охлаждение поршня осуществляется через

полый шток.

§ 13. ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

Для уплотнения поршня в цилиндре, предотвращения про­ рыва газов из камеры сгорания в картер двигателя и распре­ деления масла по стенкам цилиндра на поршне в специальных канавках устанавливают уплотнительные и маслосъемные порш­ невые кольца.

Количество поршневых колец колеблется в пределах от трех

до семи. Поршневые кольца изготавливают из высококаче­ ственного мелкозернистого чугуна, обладающего твердостью не­ сколько большей, чем рабочие втулки.

Для лучшего уплотнения кольца делают обычно самопружи-

44

нящими. Для этого их вытачивают из полой болванки большего

диаметра, чем рабочая втулка. Таким образом, поршневое коль­ цо в свободном состоянии будет большего диаметра, чем ци­

линдр. Каждое кольцо имеет разрез — замок (рис. 33), который может быть прямым, косым и ступенчатым. На рис. 34 показаны

типы замков поршневых колец. Для предупреждения прорыва

Рис. 33. Поршневые кольца: а—маслосъемное; б — компрес­ сионное.

газов при установке колец в поршне замки располагают не по одной линии, а в разных положениях по окружности поршня (вразмет).

В четырехтактных двигателях положение колец в поршне обычно не фиксируется, и кольца во время работы могут про-

Рис. 34. Замки поршневых колец: а — косой; б — косой со сто­ пором; в — прямой; г — ступенчатый.

ворачиваться в канавках, что предохраняет их от «пригорания».

В двухтактных двигателях поршневые кольца закрепляют сто­ порами (рис. 34, б), чтобы кольца во время работы не прово­ рачивались; следовательно, замок кольца уже не попадет в про­ лет продувочного или выпускного окна и поломки кольца не произойдет.

Поршневое кольцо вставляют в канавку с небольшим зазо­ ром по высоте так, чтобы оно свободно проворачивалось от руки. Недостаточный зазор обычно вызывает заедание колец, а при

увеличенных зазорах ускоряется разработка поршневых кана­

вок. Зазор в замке должен иметь строго определенную величину,

45

причем у верхних сильно нагретых колец зазор должен быть больше, а у ниже расположенных, имеющих более низкую темпе­ ратуру,— меньше. Форма сечений поршневых колец различна

(рис. 35).

При работе двигателя часть смазочного масла попадает че­ рез уплотнительные кольца в камеру сгорания. Попеременно при­

(рис. 36), уплотнительное кольцо действует как перекачивающий насос, подавая часть масла со стенок цилиндра в камеру сжа­

тия. Наиболее заметно это в том случае, когда кольца сильно изношены, т. е. увеличен зазор между кольцом и плоскостью

канавки.

Чтобы масло не попадало в камеру сгорания, в нижней части поршня устанавливаются одно-два маслосъемных кольца. Масло­ съемные кольца служат для удаления (соскабливания) с рабо­ чей поверхности цилиндра при ходе поршня вниз излишков сма­ зочного масла, что исключает возможность попадания его в ка­ меру сгорания двигателя. Маслосъемное кольцо отличается от

46

уплотнительного тем, что его боковая поверхность, обращенная

к стенке цилиндра, сделана наклонной.

На рис. 37 изображена схема работы маслосъемного кольца.

При движении кольца вверх маело, находящееся в клиновом за­ зоре, образующемся между цилиндром и кольцом, равномерно распределяется по трущейся поверхности цилиндра. Когда пор­

шень движется вниз, нижняя острая кромка кольца снимает со стенок цилиндра лишнее масло, которое удаляется через отвер­ стия в поршне в картер двигателя.

Поршневые кольца прижимаются к стенкам цилиндра не только силой упругости, но и, главным образом, давлением газов

в рабочем цилиндре. Газы, проникая через зазор между коль­ цом и торцовой поверхностью канавки в поршне, прижимают кольцо к поверхности рабочего цилиндра. При этом наибольшее давление газы оказывают на первое сверху кольцо; давление на второе, третье и остальные кольца, расположенные ниже, резко снижается. Так, по опытным данным, при давлении в цилиндре 60 кг/см2 удельное давление первого кольца на стенку цилиндра достигает 60 кг/см2, а второго кольца — 8 кг/см2 (удельное дав­ ление от упругости колец обычно 0,25—1 кг/см2'). Наибольшему износу подвергается цилиндрическая поверхность первого, а за­

тем второго поршневого кольца.

В настоящее время цилиндрические поверхности двух верх­ них поршневых колец покрывают пористым хромом. Пористый хром, который наносится на поверхность колец гальваническим способом слоем 0,1—0,2 мм, обладает способностью впитывать в себя масло и разносить его по всей поверхности трения, что

обеспечивает хорошие условия работы трущихся деталей. Прак­ тика эксплуатации показала, что это мероприятие увеличиваег износостойкость колец в 2,5—3 раза и одновременно повышает износостойкость рабочей поверхности цилиндра в два раза.

§14. ПОРШНЕВЫЕ ПАЛЬЦЫ

Удвигателей тронкового типа поршень соединяется с шату­ ном при помощи поршневого пальца. В связи с тем, что на порш­ невой палец действуют большие усилия, его изготавливают из мягкой, хорошо работающей на изгиб, малоуглеродистой стали.

Цементация и закаливание рабочей поверхности пальца повы­ шают ее твердость. Для уменьшения веса палец обычно делают

пустотелым в виде трубы.

Существуют несколько способов закрепления пальца в порш­

не. В некоторых двигателях палец закрепляют в бобышках бол­

тами (рис. 38, а). В этом случае палец неподвижен, и к нему под­ вешивается шатун.

В быстроходных двигателях и в двигателях средней мощно­

сти палец в бобышках не закрепляется и имеет возможность свободно проворачиваться в верхней головке шатуна и в бобыш­

47

ках. Такой палец называется плавающим. Чтобы удержать пла­ вающий палец от осевого перемещения и связанного с этим воз­ можного задирания рабочей поверхности цилиндра, применяют

различного рода стопорные устройства: пружинные стопор­ ные кольца (рис. 38, в), которые вставляют в канавку, выфрезерованную в бобышках, и алюминиевые или бронзовые

пробки (рис. 38, г).

Плавающий поршневой палец изнашивается равномернее и меньше, чем закрепленный в поршне.

Внекоторых карбюраторных двигателях палец закрепляют

вверхней головке шатуна специальным болтом (рис. 38, б). Го-

Рис. 38. Методы крепления поршневых пальцев,

ловка шатуна в этом случае имеет разрез, палец же в месте со­ прикосновения с болтом имеет канавку для стопорения.

Поршни быстроходных двигателей, изготовленных из алю­ миниевого сплава, имеют по сравнению со сталью больший ко­ эффициент расширения при нагревании, поэтому во время ра­ боты двигателя зазор между поршневым пальцем и бобышкой может оказаться чрезмерно большим. В этом случае поршневые пальцы в бобышках устанавливают с натягом (диаметр пальца

больше диаметра отверстия в бобышках при обычной темпера­ туре окружающего воздуха). Чтобы установить или демонтиро­

вать такой поршневой палец, поршень нагревают до 100° в ки­ пящей воде или масле.

Смазка к поршневому пальцу подводится по сверлению в ша­ туне от мотылевого подшипника. Иногда смазка подается со

стенок цилиндра внутрь пальца при помощи специального скребка — маслоуловителя, а затем по сверлениям — на его по­ верхность.

48