Для чего предназначена крышка цилиндра (7 видео)

Крышки цилиндров. Конструкция зависит от типа двигателя, его размеров, камеры сгорания, органов газораспределения и других факторов. В мощных дизелях тепловозов крышки выполняются индивидуальными для каждого цилиндра. В быстроходных двигателях (типа М750, 1Д12 и др.) крышки каждого ряда цилиндров объединяются в одну деталь, называемую головкой.

Крышки цилиндров предназначены для образования камеры сгорания в цилиндре, а также для размещения клапанного механизма газораспределения и форсунки. К конструкции цилиндровых крышек предъявляются следующие требования: они должны иметь возможно меньшие термические напряжения и местные перегревы отдельных частей; иметь хороший и равномерный тепло-отвод потоками охлаждающей жидкости; иметь хороший доступ к полостям охлаждения для удаления накипи; обладать достаточной жесткостью и прочностью от действия давления газов в цилиндре; обеспечивать максимальные проходные сечения впускных и выпускных клапанов; должны быть удобны и просты в ремонте и обслуживании.

На крышку действуют термическое напряжение и давление газов и монтажных усилий. Температурное состояние днища крышки цилиндра характеризуется максимальной температурой в рай-

Рис. 7.9. Крышка цилиндра (14Д40, 11Д45): 1 — днище; 2 — клапан; 3, 7, 14 — втулки; 4 ■- тарелка; 5, 6 — пружины; 8, 15 — крышки; 9 — прокладка; 10 — шайба; /1 — траверса; 12 — колпак; /.? — шпилька; 16 — рычаг; 17 — головка; /5 — стойка; 19, 21 — трубки; 20, 22 — кольца оне перемычек между окнами впускных и выпускных клапанов (у четырехтактного ДВС).

В процессе эксплуатации, даже при тщательном соблюдении режимов водоподготовки, на днище крышки происходит отложение накипи, что может привести к значительному увеличению температур и соответственно теплонапряженности днища.

Литая чугунная крышка цилиндра дизелей ПД1М и Д50 отличается длительной и надежной работой. Вода поступает из водяных полостей блока через 8 втулок, уплотненных кольцами из маслостойкой резины. В дизелях типа Д49 введена промежуточная диафрагма в крышке, которая, находясь на небольшом расстоянии от днища, увеличивает путь воде, охлаждающей крышку цилиндра. Подобное разделение потока воды имеется и в составной крышке дизелей 11Д45 (тепловозы ТЭП60) и 14Д40 (рис. 7.9) (тепловозы 2М62), у которой днище чугунное (плита), а остальные детали изготовлены из алюминиевого сплава.

Головки цилиндров двигателей типов 1Д12, М750, изготавливают из алюминиевых сплавов, а крышки цилиндров дизелей типа Д49 — из высокопрочного чугуна. Для выпускных клапанов в крышке устанавливают «плавающие» седла из жаростойкого сплава. В верхней части чугунных направляющих втулок клапанов имеются металлокерамические втулки, уплотняющие стержень клапана фторопластовыми кольцами и скребками. Острые кромки скребков снижают расход масла через направляющие втулки.

С конструкцией крышки двигателя тесно связано расположение и устройство газораспределительного механизма.

Видео:Демонтаж крышки цилиндра для замены выхлопного клапана/Полезные советы для судового механикаСкачать

Газораспределительный механизм. Он предназначен для управления процессами впуска и выпуска газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Газораспределительные органы (рис. 7.10) должны обеспечивать хорошую очистку цилиндра и наполнение его свежим зарядом при высокой надежности в работе. Совершенство очистки цилиндра от отработавших газов и наполнение его свежим зарядом воздуха зависят, в основном, от величины проходного сечения и продолжительности его открытия. Величина проходного сечения ограничивается размерами цилиндра, а время открытия его зависит от частоты вращения коленчатого вала. Надежность работы клапанов и золотников в основном зависит от условий смазки, охлаждения, применяемых материалов и величины сил инерции деталей механизма.

По конструкции газораспределительные механизмы бывают следующих типов: клапанные, золотниковые и комбинированные.

Клапанный газораспределительный механизм применяется в четырехтактных двигателях типов Д49, ПД1М, М750, 1Д12, ЗЮБЯ и др. Клапаны располагаются в крышке цилиндров и называются подвесными или верхними. Это дает возможность получить компактную камеру сгорания, благоприятную для смесеобразования и сгорания топлива. Привод верхних клапанов осуществляется или непосредственно от распределительного вала (кулачкового) (дизеля типа М750, 1Д12), или от него же через промежуточные детали — толкатели, штанги, коромысла, траверсы.

Читайте также: Расположение цилиндров камаз 6520 евро 3

Рис. 7.10. Механизм газораспределения: 1 — ударник; 2 — стопорный болт; 3 — кольцо; 4 — колпачок ударника; 5 — колпачок клапана; 6 — пружина клапана; 7 — фибровое кольцо; 8 — сухарь клапана

Золотниковый (бесклапанный) газораспределительный механизм может осуществлять свою деятельность поступательно движущимися или вращающимися золотниками.

Созданы следующие схемы золотниковых газораспределителей (рис. 7.11):

с вращающимся плоским золотником;

с вращающимся цилиндрическим золотником;

прямоточно-щелевое с поступательно движущимися поршнями.

Видео:353 ) СУДОРЕМОНТ ремонт цилиндровой крышкиСкачать

В двухтактных дизелях (типа Д100) с щелевой схемой газообмена золотниками служат поршни и окна во втулках цилиндра.

Комбинированный газораспределительный механизм в двухтактных двигателях с прямоточной клапан-но-щелевой схемой газообмена осуществляется поршнем и клапанами выпуска (дизеля Д40 — Д45). Клапанный механизм и крышки цилиндров (четырехтактных и двухтактных двигателей) во время работы подвергаются термодинамическим нагрузкам, особенно в момент посадки клапана на седло. Выпускные клапаны находятся в более тяжелых условиях, так как их головки во время выпуска омываются со всех сторон горячими газами. Температура впускных клапанов во время работы достигает 450 °С, а выпускных — до 950 °С. Высокие температуры отрицательно влияют на механические свойства материала, способствуют эрозии и газовой коррозии клапана, короблению его головки. Все это может вызвать неплотное прилегание головки клапана к седлу, заедание стержня в направляющей втулке и появление трещин в крышке цилиндра.

Наиболее часто встречающимися неисправностями механизма газораспределения дизелей являются: разрегулирование зазоров между бойками рычагов и колпачками толкателей; износ бронзовых подшипников в рычагах рабочих клапанов и рычагах толкателей из-за недостатка смазки; пропуск масла через сальники в рычагах клапанов; выбоины и трещины на поверхности катания роликов; трещины и погнутость рычагов толкателей, рычагов клапанов и штанг; ослабление креплений в соединениях; выкрашивание цементированного слоя или трещины в головках штанг и кулачках распределительного вала.

Рис. 7.11. Типы газораспределения: а — золотниковое с вращающимся плоским золотником; б — золотниковое с вращающимся цилиндрическим золотником; в — прямоточно-щелевое; 1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 — золотник

При проведении ТО-3 проверяют поступление масла к рычагам привода клапанов; исправность трубок, подводящих масло к подшипникам распределительного вала; исправность механизма газораспределения. В случае обнаружения пропуска воды или газов цилиндровую крышку снимают, заменяют резиновые уплотнения, притирают посадочные места.

При проведении ТР-1 выполняют объем работ ТО-3, проверяют крепления механизма привода клапанов и регулируют зазоры между клапанами и толкателями.

При проведении ТР-2 и ТР-3 проверяют величину зазора между крышкой и блоком; снимают форсунку и специальным приспособлением измеряют линейную величину камеры сжатия, которую при необходимости регулируют на дизелях ПД1М и Д50 подрезкой торца или бурта крышки цилиндра, а на дизелях типа Д40, Д45 и Д49 — изменением величины прокладки между втулкой и крышкой цилиндра (газовый стык).

Демонтаж крышки цилиндра дизелей Д50 и ПД1М начинают с отсоединения трубки высокого давления, клапанной коробки, штанг и патрубков выпускного, наддувочного, водяного коллекторов. Затем отворачивают гайки крепления крышки и разбирают клапанный механизм.

Крышку цилиндра дизелей типа Д40, Д45, Д49 отсоединяют от плиты блока и вынимают вместе со втулкой цилиндра, поршнем и шатуном (комплект).

После разборки детали крышки цилиндра очищают от грязи, нагара и масла. Внутренние полости крышки опрессовывают водой под давлением 0,75. 1 МПа в течение 3.5 мин.

Видео:ваз 8 кл замена прокладки клапанной крышки и причины основных течейСкачать

Крышка цилиндра дизеля типа Д40, Д45 (см. рис. 7.9) состоит из чугунного днища и верхней части из алюминиевого сплава. Нарушение герметичности стыка не допускается. Зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой должен быть не более 0,30 мм, при большей величине зазора втулку меняют. Проверяют биение стержня клапана, которое должно быть не более 0,15 мм, овальность клапана не должна превышать 0,1 мм. Клапаны проверяют на наличие трещин цветовой дефектоскопией. Ширина притирочного пояска на крышке и клапане должна быть 0,5.2 мм. Корпус крышки заменяют при обнаружении трещин. Износ рабочих поверхностей стержня и хвостовика толкателя восстанавливают хромированием с последующей шлифовкой и полировкой. Упругость пружин оценивают по высоте в свободном состоянии. Перпендикулярность торцовых поверхностей пружины ее оси контролируется на поверочной плите с помощью угольника и щупа. Восстанавливают перпендикулярность шлифованием концов пружины.

Читайте также: Давление в цилиндре в конце такта сжатия измеряется

Рычаги толкателей клапанной коробки промывают струей керосина. Изношенные оси рычагов толкателей восстанавливают хромированием или вибродутовой наплавкой с последующей механической обработкой; допускается также восстановление зазоров путем шлифовки осей и постановки новых втулок. В случае изгиба рычагов толкателей и штанг их выправляют с предварительным нагревом до 100 °С. Самоуплотняющиеся сальники клапанных рычагов проверяют опрессовкой воздухом давлением 0,05.0,1 МПа. При значительной утечке воздуха через сальник его заменяют. В процессе сборки клапанной коробки контролируют совпадение и проходимость масляных каналов, целостность резиновых уплотнительных колец. По окончании сборки коробку опрессовывают на стенде нагретым до температуры 75 °С маслом давлением 0,03 МПа. Утечка масла не должна превышать 30 капель в 1 мин. Плотность гидротолкателей проверяют опрессовкой — собранный без пружины гидротолкатель заливают керосином и нагружают по оси грузом, силой 100 Н (10 кгс). Толкатель должен опуститься на 5 мм в течение 2.6 с.

Выкрашивание цементированного слоя на сферической поверхности головки рычага не допускается — головку заменяют. Прилегание новой головки к сферической поверхности сухаря проверяют по краске, площадь прилегания должна быть более 50 % поверхности. Зазор между толкателем и направляющей втулкой (0,06.0,5 мм) обеспечивают за счет подбора втулки. Уплотняющую резину заменяют при каждом ремонте независимо от ее состояния.

Крышки рабочих цилиндров

Крышка цилиндра, являющаяся одним из элементов остова дизеля, служит для плотного закрытия цилиндра, образования камеры сгорания (вместе с днищем поршня и стенками втулки), размещения клапанов и форсунки.

У четырехтактного дизеля крышка состоит из днищ нижнего огневого 1 (рис. 5.1а) и верхнего 3, соединенных вертикальными стенками и стаканами для форсунки 5, клапанов впускных 4, выпускных 6, пускового и предохранительного. В крышке имеются воздушные и газовые каналы и полость охлаждения.

Крышки четырех- и двухтактных дизелей с прямоточно-клапанной продувкой конструктивно подобны. Конструкции крышек двухтактных дизелей с контурной продувкой более простые, так как в них отсутствуют впускные и выпускные клапаны.

Условия работы крышки — она подвергается воздействию больших механических и термических нагрузок.

Видео:Крышка цилиндра ЦС75 передняя 75-111021-БСкачать

Механические нагрузки возникают под давлением газов и силы затяга крепежных шпилек. Под действием этих сил крышка изгибается. Опасным, как правило, является сечение, проходящее через отверстия для клапанов.

Термические нагрузки обусловлены непосредственным соприкосновением огневого днища крышки с горячими газами. Нагрев днища снижает его прочность, а температурный перепад по толщине вызывает термические напряжения.

К конструкции цилиндровой крышки предъявляются следующие основные требования:

возможно меньшие напряжения в огневом днище;
свободное расширение наиболее нагретых частей;
простая и симметричная форма для обеспечения равномерного распределения температур и снижения напряжений от неодинаковой скорости нагрева и остывания отдельных стенок;
большие проходные сечения газораспределительных клапанов;
оптимальная форма камеры сгорания в соответствии с принятой системой смесеобразования и схемой газообмена;
должна способствовать уменьшению тепловых нагрузок верхнего пояса цилиндровой втулки.

Материал для изготовления крышек МОД (малооборотные) — легированная сталь (молибденовая или хромоникелевая), крышек СОД(среднеоборотные) — легированный чугун с присадками молибдена, хрома, никеля или серый чугун. Огневую часть составных крышек изготавливают из легированной стали, верхнюю — из чугуна или углеродистой, а шпильки СОД — из легированной стали и др.

По конструкции различают цилиндровые крышки цельные и составные. Крышка может быть четырех-, шести-, восьмигранной или круглой. Многогранная и круглая формы крышки дают возможность расположить крепежные шпильки по окружности, увеличить их число и уменьшить диаметр, а, следовательно, уменьшить прогиб участков крышки между шпильками и усилие затяга шпилек.

Форму огневого днища выбирают из условия обеспечения качественных процессов смесеобразования и газообмена с учетом возникающих в нем напряжений (напряжения растяжения нежелательны).

Читайте также: Цилиндр защита от бампинга

Охлаждается крышка водой, подводимой из фланцевой части цилиндровой втулки или из зарубашечного пространства у дизелей ранней постройки. Поток воды последовательно охлаждает огневое днище, стаканы форсунки и клапанов (часто непосредственно седла клапанов), каналы для газа и воздуха (см. рис. 5.1 а). Для улучшения охлаждения наиболее нагретых поверхностей отливают в крышке направляющие стенки, устанавливают специальные патрубки или сопла. Вода из крышки отводится из наиболее высокой точки полости охлаждения, что предотвращает образование застойных зон, воздушных и паровых мешков.

Видео:Минусы алюминиевой клапанной крышки Chevrolet Lacetti (F16D3)Скачать

Конструктивные способы снижения механической и тепловой напряженности цилиндровой крышки.

В крышке СОД «Зульцер» Z40/48 (см. рис. 5.1 а) толстое промежуточное днище 2 является опорой для тонкостенного огневого днища 1 и принимает на себя механические нагрузки (через стенки, ребра и стаканы клапанов). Снижение механических напряжений в огневом днище достигнуто приближением к нему нейтральной оси крышки.

Снижение термических напряжений достигается уменьшением толщины тепловоспринимающей стенки огневого днища и его интенсивного охлаждения. Вода в крышку поступает по круговому кожуху 7. Часть воды поступает в полость между огневым и промежуточным днищами, часть — на охлаждение седел клапанов. Затем вода в верхнюю полость крышки проходит по каналу вокруг стакана форсунки.

В конструкции крышек современных форсированных двигателей в связи с ростом тепловых нагрузок промежуточное днище устранено, и огневое днище воспринимает все механические и тепловые нагрузки. Поэтому его толщина увеличена, но для снижения тепловых напряжений близко к тепловоспринимающей поверхности просверлены охлаждающие каналы (см. рис. 5.16). Охлаждающая вода циркулирует в наклонных а, радиальных б и вертикальных с сверлениях. Вследствие близкого расположения охлаждающих каналов к огневой поверхности обеспечивается ее хорошее охлаждение, а температурные перепады концентрируются между каналами и огневой поверхностью. Температура основной массы днища (выше каналов) в крышке двигателя ZA40S остается приблизительно постоянной и относительно невысокой. Несмотря на возросший уровень нагрузок на огневое днище, его теплонапряженность осталась приблизительно на прежнем уровне (как в дизеле Z40/48), а максимальные механические напряжения снижены почти на 70%.

Увеличение толщины стенок и сверление в них охлаждающих каналов — основной способ снижения механической и тепловой напряженности тепловоспринимающих деталей в современных дизелях. Эффективное снижение напряженности крышек цилиндров в большинстве форсированных дизелей достигнуто их изготовлением в виде стальной кованой плиты с выточкой для камеры сгорания и интенсивным охлаждением с помощью системы сверленых каналов.

Так, в крышке дизеля «Зульцер» RTA (рис. 5.2) вода подводится по сверлениям для охлаждения не только корпуса, но и непосредственно седла выпускного клапана. Низкая температура крышки за сверлениями и интенсивное охлаждение нижней части стакана форсунки позволили применить для ее охлаждения топливо (вместо воды), что значительно удобнее в эксплуатации.

Важно отметить, что крышка имеет колпачковую форму. Это повышает жесткость конструкции, а главное, в ней размещается камера сгорания. Верхняя часть цилиндра перекрывается поршнем при его положении в ВМТ. В результате существенно снижается тепловая нагрузка верхнего пояса втулки, так как он подвергается воздействию газов на ходе расширения, когда их давление и температура сравнительно низкие. Для охлаждения бурта крышки (толстой вертикальной стенки колпака) ближе к огневой поверхности сделаны тангенциальные каналы — сверления, подобные сверлениям в бурте втулки.

Видео:Гидроцилиндр - устройство и принцип работыСкачать

Подобная конструкция крышки применена и в новейших, сверхдлинноходных форсированных дизелях «МАН-Бурмейстер и Вайи» типа L-MC/MCC (см. рис. 5.3). Использование колпачковых крышек наряду с отмеченными преимуществами дает возможность отказаться от резьбовых сверлений (для подъемных рымов) в днище поршня, являющихся концентраторами напряжений, а иногда расположить пусковой, предохранительный и индикаторный клапаны на боковой поверхности колпака, в итоге уменьшается количество отверстий в огневом днище.