Блок цилиндров судового дизеля (7 видео)

Современный дизельный двигатель представляет собой сложный агрегат, состоящий из ряда отдельных механизмов, систем и устройств. Конструкция дизельного двигателя зависит от его назначения, мощности, области применения и т.д. В любом двигателе можно выделить следующие основные узлы: остов, кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения и продувочные и наддувочные устройства (рис. 23).

Остов двигателя поддерживает и направляет движущиеся детали, воспринимает все усилия при работе двигателя; представляет собой совокупность неподвижных деталей двигателя – фундаментной рамы, картера, цилиндров, крышек цилиндров, анкерных связей, шпилек и болтов, стягивающих эти детали.

Фундаментная рама является основанием остова, предназначена для укладки коленчатого вала и служит емкостью для сбора масла, вытекающего из узлов смазывания двигателя. Рама нагружена массой двигателя, силами давления газов, силами инерции поступательного движения и вращающихся масс; Если двигатель оборудован навешенными механизмами (водяными, масляными, топливоподкачивающими насосами), то они монтируются на переднем конце рамы; Рамовые подшипники являются опорой для шеек коленчатого вала;

Картер служит для соединения цилиндров с фундаментной рамой, образует закрытое пространство для размещения кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Детали картера подвергаются растяжению от действия максимальной силы давления газов и сжатию усилием предварительной затяжки, а также изгибающим усилиям в крейцкопфных двигателях;

Рабочие цилиндры – это часть двигателя, где осуществляется рабочий цикл. Цилиндр состоит из рубашки и вставной втулки. Во втулке движется поршень и протекают рабочие процессы. Рубашка является опорой для втулки и образует полости для ее охлаждения. Цилиндры устанавливают на верхнюю обработанную плоскость станины или картера и закрепляют шпильками или анкерными связями.

Крышка рабочего цилиндра закрывает и уплотняет рабочий цилиндр и образует вместе с поршнем и втулкой камеру сгорания; на крышку действуют усилия от затяжки крышечных шпилек и переменного давления газов, а также высокая тепловая нагрузка; крышки двухтактных дизелей имеют более простую конструкцию из-за отсутствия клапанов;

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает усилие от давления газов и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основными деталями КШМ в крейцкопфных двигателях являются поршень, шток поршня, крейцкопф, шатун, коленчатый вал; в тронковых двигателях – поршень, поршневой палец, шатун, коленчатый вал.

Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее через шатун на коленчатый вал. В тронковых двигателях он выполняет роль ползуна, управляет газообменом в двухтактных дизелях; днище поршня воспринимает давление и теплоту горячих газов, ограничивает и формирует камеру сгорания. Форма днища поршня зависит от примененного способа смесеобразования, расположения камеры сгорания и типа продувки. Поршень уплотняется в цилиндре поршневыми кольцами – компрессионными и маслосъемными. Компрессионные кольца уплотняют рабочий зазор, отводят теплоту от поршня к стенкам цилиндра, маслосъемные кольца регулируют количество масла, удаляя его излишки с зеркала цилиндра;

Шатун соединяет поршень или поперечину крейцкопфа с коленчатым валом, обеспечивает перемещение поршня при совершении вспомогательных ходов; шатун подвергается действию силы от давления газов, сил инерции поступательно движущихся масс и сил инерции, возникающих при качании шатуна;

Видео:Блок цилиндров судового дизеля 3VD\4VD 14,5 / 12 - Шенибек. Мини-обзор.Скачать

$Блок цилиндров судового дизеля 3VD\\4VD 14,5 / 12 - Шенибек. Мини-обзор.$

Группа коленчатого вала – сюда входят следующие узлы двигателя: коленчатый вал, противовесы, распределительная шестерня или звездочка, шестерни привода навешенных вспомогательных механизмов, узел осевой фиксации, демпфер, маховик. Коленчатый вал относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей. При работе двигателя вал нагружается силами давления газов, силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей. Для уравновешивания центробежных сил коленчатые валы снабжаются противовесами. Если вспомогательные механизмы, обеспечивающие работу дизеля, приводятся во вращение от коленчатого вала самого двигателя, то раздача мощности на механизмы производится от коробки приводов. Отбор мощности производится на механизмы газораспределения, топливные, масляные насосы и насосы системы охлаждения. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала двигателя применяются маховики.

Механизм газораспределения открывает и закрывает впускные и выпускные органы в соответствии с принятыми фазами газообмена. Механизм газораспределения состоит из рабочих клапанов и деталей, передающих им движение от коленчатого вала двигателя – шестерен, распределительных валов, толкателей, штанг, рычагов. Конструкция механизма газораспределения зависит от конструкции самого дизельного двигателя. Как правило, применяются следующие типы газораспределения: клапанное, золотниковое и комбинированное.

Клапанное газораспределение применяется в четырехтактных дизелях всех типов и в качестве привода выпускных клапанов в двухтактных дизелях при клапанно-щелевой схеме газообмена (рис. 24).

Читайте также: Цилиндры минераловатные кашированные алюминиевой фольгой cutwool

Привод верхних клапанов может осуществляться непосредственно от распределительного вала или через промежуточные детали в виде толкателей, штанг, коромысел, рычагов, траверс. Расположение распределительного вала при этом может быть как верхним над крышкой блока цилиндров (рис. 24.а – г), так и нижним – вдоль блока цилиндров (рис. 24.д). Верхние клапаны дают возможность получить компактную камеру сгорания цилиндрической, конической или сферической формы, благоприятной для смесеобразования и сгорания топлива. Верхнее расположение клапанов типично для различного рода дизельных двигателей. При нижнем расположении клапанов (рис. 24.е) упрощается устройство головки цилиндров и механизма привода клапанов, уменьшается число деталей механизма газораспределения и высота самого двигателя. При этом клапаны могут располагаться как с одной, так и с обеих сторон блока цилиндров.

Золотниковое (бесклапанное) газораспределение осуществляется поступательно движущимися или вращающимися золотниками, а также золотниками, совершающими одновременно поступательное и угловое перемещения. При золотниковом газораспределении можно обеспечить большие проходные сечения для газов и бесшумную работу двигателя. В двухтактных дизелях в роли золотниковой пары выступает сам поршень и окна во втулках цилиндра.

К продувочным и наддувочным устройствам для зарядки цилиндров двигателя относятся: продувочные насосы (в двухтактных дизелях), наддувочные агрегаты, детали приводов, ресиверы продувочного и наддувочного воздуха, охладители воздуха, воздушные фильтры.

Литература

Судовые энергетические установки. Дизельные и газотурбинные установки. Болдырев О.Н. [2003]

Основные неподвижные детали судового дизеля

К основным неподвижным деталям судового дизеля относятся:

Видео:Выход поршня из блока цилиндров дизельного двигателяСкачать

фундаментная рама
рамовые подшипники
станина
цилиндры
цилиндровые втулки
анкерные связи
параллели

Фундаментная рама служит для монтажа остальных неподвижных деталей дизеля, а также коленчатого вала. (У некоторых дизелей к кормовой части фундаментной рамы крепится также упорный подшипник.)

Во время работы дизеля фундаментная рама испытывает статические и динамические нагрузки и, кроме того, нагрузки, обусловленные недостаточной жесткостью корпуса судна. Для нормальной эксплуатации двигателя, а также для предотвращения неравномерного износа трущихся деталей фундаментная рама должна обладать достаточной поперечной и продольной жесткостью. Для выполнения этих условий фундаментные рамы небольших и средних судовых дизелей выполняют из чугуна цельнолитыми, реже — из двух частей, жестко скрепленных болтами.

Фундаментные рамы крупных судовых дизелей для уменьшения массы и увеличения прочности в настоящее время изготовляют сварными из стальных листов или балок сложного профиля.

Фундаментные рамы очень крупных судовых дизелей, для удобства транспортировки и монтажа, изготавливают стальными, сваривая из нескольких частей, которые крепят между собой жестко, при помощи болтов.

У чугунных фундаментных рам нижняя часть выполняется с уклоном — чаще в носовую часть двигателя — и с колодцем для сбора масла, стекающего со смазываемых деталей двигателя.

У крупных дизелей со стальными фундаментными рамами для сбора масла к нижней части рамы крепится легкий стальной поддон. Для предотвращения возникновения пены в картере над поддоном устанавливается пеногасительная сетка.

Цельнолитая фундаментная рама тронкового дизеля (рис. 21) имеет продольные балки 3, поперечные перегородки 1, в которых размещены гнезда (постели) 2 для монтажа рамовых подшипников 4. Для повышения прочности поперечные балки 1 имеют дополнительные ребра жесткости. Для крепления к судовому фундаменту рама имеет продольные полки 5.

Фундаментные рамы судовых дизелей типа ДКРН 70/120 (рис. 22) изготавливают из двух частей, жестко связанных между собой болтами.

Каждая из продольных балок 4 сварена из двух вертикально установленных стальных листов 5, между которыми проходят горизонтальные ребра жесткости 6. Продольные балки 4 соединены между собой двумя горизонтальными листами 3. Для монтажа рамовых подшипников имеются поперечные стальные балки 1, в которые вварены стальные литые стулья 2. Для сбора масла к нижней части рамы приварен стальной поддон 7.

Материалом для изготовления литых фундаментных рам служит серый чугун марок СЧ 18-36, СЧ 21-40, СЧ 24-44; для изготовления сварных фундаментных рам применяют конструкционные стали марок сталь 25, сталь 35. (Для изготовления фундаментных рам, а иногда всех деталей остова у некоторых быстроходных дизелей применяют алюминиевые сплавы АЛ1.)

Видео:Устройство двигателя - Блок цилиндровСкачать

Рамовые подшипники служат для поддержания коленчатого вала; монтируются в поперечных балках фундаментной рамы и состоят из следующих частей: нижнего и верхнего вкладышей, прокладок между ними и крышки. (У крупных дизелей для удобства монтажа и демонтажа крышки рамовых подшипников выполняются из двух частей.) Для предотвращения аксиального смещения коленчатого вала один из подшипников, обычно кормовой, выполняется упорным (установочным).

Рамовый подшипник судового дизеля ДР 30/50-3 (рис. 23) имеет вкладыши 1 и 3 стальные, залитые баббитом (вкладыш упорного подшипника имеет заливку и со стороны торцевых поверхностей). Смазка к подшипнику подводится по каналу 4. Для регулировки масляного зазора в рамовом подшипнике предусмотрен набор прокладок 2. Конструкция рамовых подшипников позволяет вынимать вкладыши без подъема коленчатого вала.

Читайте также: Как снять главный цилиндр сцепления опель вектра с

Материалом для изготовления вкладышей рамовых подшипников служит чугун СЧ 28-48 (тихоходные дизели) и сталь 15Л, 25Л (быстроходные дизели). Для заливки вкладышей рамовых подшипников тихоходных дизелей применяют баббиты марок Б83, БН; подшипники быстроходных дизелей заливают свинцовистой бронзой марки БрС-30. Крышки рамовых подшипников изготавливают из чугуна СЧ 21-40 и стали 24Л.

Крепят крышки подшипников к фундаментной раме при помощи шпилек, ввернутых в поперечные балки. Некоторые конструкции предусматривают установку специальных шпилек — с гайками сверху и снизу.

Станина — деталь дизеля, которая устанавливается на фундаментную раму и служит для поддержания цилиндров дизеля. Между фундаментной рамой и станиной образуется закрытая полость (картер), где совершают сложные движения детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

У крейцкопфных дизелей к станине крепят параллели, которые воспринимают через ползуны крейцкопфа давления газов. Для небольших дизелей станину отливают из чугуна в виде целой отливки, иногда из двух-трех частей. Для крупных судовых двухтактных дизелей станину обычно набирают из специальных сварных, реже литых, колонн.

На рис. 24 изображена цельнолитая чугунная станина судового четырехтактного тронкового дизеля небольшой мощности. Полки 3 станины служат для крепления ее к фундаментной раме. Люки 2, которые во время работы закрывают специальными крышками на прокладках, служат для осмотра, разборки, сборки рамовых и мотылевых подшипников дизеля. На верхнюю плоскость 1 станины устанавливают цилиндры дизеля.

Станина крупного судового крейцкопфного дизеля, набранная из отдельных А-образных колонн, показана на рис. 25. А-образные колонны — стальные сварные, реже чугунные литые, имеют двутавровое или коробчатое, иногда более сложное, сечение. Устанавливают колонны на фундаментные рамы и крепят при помощи шпилек.

Видео:0+ Гильзовка двигателя. Последний шанс на жизнь блока цилиндров.Скачать

После установки всех колонн промежутки между ними закрывают крышками. При снятых крышках открывается свободный доступ в картер для осмотра, демонтажа и монтажа рамовых, мотылевых, головных подшипников, а также крейцкопфного узла двигателя.

Цилиндры, цилиндровые втулки

Цилиндром или цилиндровой рубашкой называется деталь, которая устанавливается на станину двигателя и служит для запрессовки цилиндровой втулки. У двигателей малой мощности цилиндры отливают целой деталью — блоком. У двигателей средней мощности отливают в блок по 2—4 цилиндра. У двигателей большой мощности цилиндры отливают раздельно.

Рубашка цилиндра вместе с цилиндровой втулкой двигателя ДКРН 76/155 («Зульцер») показана на рис. 26. У этого двигателя каждый цилиндр выполнен раздельно, а крепят отдельные рубашки между собой болтами. Цилиндр имеет съемные щитки для осмотра подпоршневой полости и лючки, чтобы контролировать состояние полостей охлаждения. Втулка цилиндра изготовлена из специального чугуна, для охлаждения перемычек между выпускными окнами имеются специальные отверстия для циркуляции воды. Характерным для двигателей фирмы «Зульцер» является специальное чугунное кольцо, на которое устанавливается цилиндровая втулка. Кольцо облегчает демонтаж цилиндровой втулки и снимает тепловые напряжения с верхней части цилиндра.

Втулку уплотняют по рубашке с водяной стороны резиновыми кольцами, со стороны выпускных и продувочных окон — красномедными поясками.

Для подачи смазки во втулке имеются отверстия, в которые ввертывают специальные штуцеры, а со стороны зеркала втулки — специальные фигурные канавки. Для предотвращения поломки штуцеров они связаны жестко только с цилиндровой втулкой (рис. 27).

У дизелей большой мощности цилиндровые втулки выполняют из двух частей (рис. 28). Фигурные разъемы между двумя частями втулки служат для расширения верхней части втулки при нагреве.

Блок цилиндров без цилиндровых втулок двигателя 6ЧН 31,8/33 (Д-50) показан на рис. 29.

Материалом для изготовления цилиндровых рубашек служит серый чугун марок СЧ 21-40, СЧ 24-44, цилиндровые втулки судовых дизелей изготовляют из легированного хромом, никелем и ванадием перлитного чугуна марки СЧ 28-48. У напряженных быстроходных дизелей для изготовления цилиндровых втулок (гильз) применяют легированную сталь ЗОХМА.

Цилиндровые крышки служат для закрытия цилиндров и для размещения различной арматуры.Во время работы дизеля цилиндровая крышка испытывает высокие механические и тепловые нагрузки из-за неравномерного нагрева отдельных ее частей.

У двухтактных дизелей с контурной продувкой конструкция крышки наиболее проста, крышки двухтактных дизелей с прямоточноклапанной продувкой устроены сложнее из-за наличия в них выпускного клапана. Самой сложной является крышка четырехтактного дизеля, где, кроме отверстий для форсунки и клапанов, размещают каналы для подвода воздуха к впускному клапану и для отвода отработавших газов от выпускного клапана.

Видео:Устройство дизеля Д 49Скачать

Читайте также: Измерительный цилиндр мензурка 250 мл

У небольших дизелей крышки выполняют блоками в виде целых отливок (головок).

У крупных дизелей крышки выполняют отдельно для каждого цилиндра и очень часто — из двух частей.

Крышка двигателя ДР 30/50 (рис. 30, а) имеет кольцевой бурт 1, при помощи которого она опирается на цилиндровую втулку. Между крышкой и цилиндровой втулкой установлена красномедная прокладка. Крепится крышка к блоку цилиндров при помощи восьми шпилек. Вода для охлаждения крышки поступает из зарубашечного пространства цилиндра по специальному патрубку 2 и отводится через сливное отверстие 3. Для осмотра и очистки зарубашечного пространства в крышке имеются специальные лючки, закрытые крышками 4 на прокладке из паронита.

Конструкция крышки, состоящей из двух частей, двигателя ДКРН 70/120 (МАН) представлена на рис. 30, б. Характерной особенностью ее является устройство камеры сгорания в нижней части 9 цилиндровой крышки, выполненной из жаропрочной стали; верхняя часть 8 крышки чугунная, имеет отверстия для шпилек, при помощи которых крышка крепится к цилиндру. Плотность между крышкой и втулкой достигается притиркой. Зарубашечное пространство в крышке образуется за счет концентрических каналов 5 в нижней части крышки. Форсунка монтируется в специальный стакан 7, выполненный заодно с нижней частью крышки и имеющий сальниковое уплотнение 6. Такая конструкция не вызывает в крышке тепловых напряжений из-за разности температур верхней и нижней частей крышки.

На рис. 30, в, показан поперечный разрез (относительно двигателя) цилиндровой крышки двигателя 6ЧР 32/48. В крышке смонтированы впускной и выпускной, пусковой и предохранительный клапаны, форсунка, индикаторный кран. Крепится крышка к блоку шестью шпильками. Уплотнение достигается за счет красномедного кольца, установленного между крышкой и втулкой.

Материалом для изготовления крышек судовых дизелей служит чугун марки СЧ 28-48; для верхней части разъемных крышек — СЧ 21-40, для нижней части крышек двухтактных дизелей и напряженных четырехтактных дизелей применяют сталь 35Л.

Для некоторых быстроходных дизелей общая крышка (головка) отливается из алюминиевого сплава АЛ1.

Во время сгорания топлива в цилиндре двигателя происходит резкое нарастание давления, которое действует равномерно на стенки цилиндровой втулки, цилиндровой крышки и на поршень.

Видео:Как делают блок двигателяСкачать

Усилие, действующее на поршень и крышку у крупных дизелей, в момент максимального давления создает разрывающую нагрузку, исчисляемую десятками и даже сотнями тонн. Понятно, что чугунные стенки цилиндра не могут выдержать таких нагрузок. Для снятия разрывных усилий с корпуса цилиндра и передачи их на фундаментную раму служат анкерные связи (рис. 31); связи 1 проходят через-цилиндр 2, станину 3 и фундаментную раму 4. При сборке дизеля анкерные связи затягивают с усилием, превышающим максимальное давление газов в цилиндре на 25—50%, что заставляет работать все детали остова на сжатие. Затяжку анкерных связей осуществляют при помощи специальных гидравлических домкратов. Очень длинные анкерные связи изготовляют из двух частей и соединяют их специальными муфтами. Материал для изготовления анкерных связей — конструкционная сталь 35 или легированная 18 ХНВА.

Параллелью называется деталь, которая воспринимает через крейцкопф и ползуны боковые усилия, возникающие в головном соединении крейцкопфных дизелей и передает эти усилия на остов двигателя.

Параллели крепятся обычно к колоннам станины, имеют зарубашечное пространство для охлаждения и устройство для подвода смазки к ползунам. С тыльной стороны параллели имеют продольные и поперечные ребра жесткости.

Количество параллелей зависит от конструкции дизеля и его цилиндровой мощности и может быть 1, 2, 4. При установке одной параллели для передачи усилий на станину при заднем ходе к параллели крепят специальные нащечины (рис. 32): параллель 5 крепится к колоннам станины 1 болтами 4. Стальные нащечины 3 крепят к параллели болтами 2. Материалом для изготовления параллелей служит чугун СЧ 28-48, СЧ 24-44; для нащечин применяется сталь 35.

В данном параграфе рассмотрены конструкции наиболее типичных неподвижных деталей судовых дизелей. В некоторых судовых дизелях детали остова выполняются с отклонениями от принятых норм. Так, у двигателей ряда ДР 30/50 цилиндры отлиты по два-три в блок, причем блок цилиндров переходит в станину. Очень часто у небольших дизелей для получения жесткой конструкции фундаментную раму отливают заодно со станиной (двигатель 6ЧР31.8/33—Д-50).