|
Арк.
ХДМА.6.070104.КР.00.ПЗ
Дата
Підпис
Ткаченко В.В.
№ докум.
Арк.
Змн.
Раздел №1
-
Цилиндры Дизеля. Особенности конструкции.
Общие сведения. Цилиндры являются одним из силовых элементов остова и служат для образования полостей (вместе с поршнями и крышками), в которых осуществляется рабочий цикл дизеля.
Цилиндр состоит из рубашки (отдельной или в виде блока) и вставной втулки. Полость а между рубашкой и втулкой, в которой циркулирует охлаждающая рода, называется зарубашечным пространством. Вода поступает в нижнюю часть этой полости, омывает цилиндровую втулку, поднимается вверх и по перепускным патрубкам перетекает в полость охлаждения цилиндровой крышки.
Рубашки (блок) цилиндров. Для посадки цилиндровых втулок у рубашек цилиндров имеются опорные и направляющие бурты. В рубашках двухтактных дизелей с контурной продувкой для подвода наддувочного воздуха и отвода газов предусматривают воздушные и газовые полости. Условия работы рубашек цилиндров определяются конструктивной схемой остова дизеля; при отсутствии анкерных связей работают на разрыв от силы действия газов на поршень и крышку цилиндра, а при наличии связей — нагружены сжимающими усилиями от их затяга:
Материалом для изготовления рубашек цилиндров служит серый чугун СЧ 18-36, СЧ 24-44, СЧ 28-48, модифицированный чугун, иногда Сталь 25.
По конструкции различают индивидуальные для каждого цилиндра рубашки и блоки цилиндров. Отдельные рубашки более просты в изготовлении, их применение значительно уменьшает влияние деформации остова дизеля вследствие деформации корпуса судна на положение осей цилиндровых втулок, а при необходимости можно заменить цилиндр в сборе во время эксплуатации.
Необходимая жесткость рубашек обеспечивается: значительной толщиной их стенок; массивными литыми ребрами; анкерными связями индивидуальных рубашек, установленных на станине независимо друг от друга; соединением рубашек между собой болтами в единый блок цилиндров. Отдельный цельнолитой блок цилиндров, выполненный за одно со станиной. Такая конструкция имеет высокую жесткость, позволяет уменьшить длину и массу дизеля, но технология его изготовления сложная. Для упрощения изготовления блоков их часто делают составными.
Цилиндровые втулки. В судовых дизелях применяют вставные «мокрые» втулки. Имеются нижний 3 и верхний 2 утолщенные круговые пояса и фланец, опирающийся на опорный бурт рубашки или блока цилиндров. Сверху фланец втулки прижимается буртом крышки цилиндра.
1.2 Условия работы
Условия работы цилиндровой втулки определяются воздействием больших механических и термических нагрузок, трением поршневых колец, вызывающим износ и дополнительный нагрев рабочей поверхности («зеркала»), воздействием коррозии н кавитационной эрозии на охлаждаемую поверхность.
Механические нагрузки возникают под действием сил газов, силы действия поршня (в тронковых дизелях) и силы затяга крепежных шпилек цилиндровой крышки.
Давление газов вызывает в стенке втулки напряжения растяжения и сжатия, а нормальное давление—напряжения изгиба (наибольший изгибающий момент) и вибрацию втулки (вследствие изменения момента по значению и направлению).
От силы затяжки крепежных шпилек (рис. 1) в опасном сечении опорного фланца втулки возникают следующие сложные напряжения: растяжение от силы, сдвига от силы. Подобное напряженное состояние будет и в сечении у опорного бурта блока.
Для уменьшения изгибающих напряжений во фланце втулки (наиболее опасных для чугуна) следует уменьшать плечо, т. е. кольцевую выточку располагать над опорной частью фланца втулки. При в опасном сечении действуют только напряжения сдвига, однако зозрастают напряжения в опорном бурте блока, цилиндровой крышке и ее крепежных шпильках. Поэтому положение кольцевой выточки выбирают из условия обеспечения минимальных напряжений во всех элементах этого узла.
Термические нагрузки на втулку обусловлены воздействием горячих газов. Высокая температура зеркала в верхнем поясе втулки (до 200 °С) ухудшает условия смазывания и способствует изнашиванию втулки и колец, а перепад температур по толщине стенки втулки вызывает в ней термические напряжения.
Рис. 1. Механические нагрузки на цилиндровую втулку (внутренним и внешним радиусами) и ее тепловые деформации
Суммарные напряжения складываются из механических и тер мических напряжений в стенке втулки. С увеличе нием толщины стенки снижается напряжение ам, но возрастает. Для каждого диаметра цилиндра определяют оптимальную толщину, которой соответствует минимальное напряжение от.
Значительная температурная асимметрия по длине втулки (температура в верхнем поясе втулки выше температур нижерас положенных поясов) и по окружности (особенно в двухтактных дизелях с контурной продувкой, где температура со стороны вы пускных окон всегда выше температуры со стороны продувочных окон) вызывает неравномерные осевые и радиальные деформации втулки. В результате искривляется ось втулки и искажается фор ма ее зеркала.
На рис. 1 показаны схемы осевых деформаций втулки на ее развертке по осям и радиальных деформаций по этим же осям в сечениях.
К конструкции цилиндровой втулки предъявляют следующие основные требования: высокая прочность и жесткость; хорошее охлаждение верхнего пояса при возможно меньших пере падах температур в стенке (температура зеркала втулки против верхнего компрессионного кольца при положении поршня в ВМТ из условия сохранения масляной пленки и обеспечения нормаль ных условий смазки не должна превышать 180 °С);
наименьшая неравномерность радиальных и осевых деформаций; герметич ность поверхностей; сопряженных с рубашкой и крышкой цилинд ра; свободные радиальные и осевые расширения втулки; материал втулки должен быть жароупорным (жаропрочным и жаростойким), износостойким, иметь хорошие антифрикционные качества.
Материалом для изготовления втулок МОД и СОД слу жит чугун, легированный титаном, хромом, никелем и ванадием,
или серый чугун СЧ 28-48, СЧ 32-52.
Для повышения износостойкости втулки СОД иногда покры вают пористым хромом. Для улучшения приработки втулки и поршневых колец и поддержания нормальных условий их смазки в современных форсированных дизелях зеркало втулки хонингуют (наносят сетку микроштрихов), а в МОД делают винтовую нарез ку с шагом 12—15 мм, глубиной 0,03—0,06 мм.
По конструкции различают цилиндровые втулки че тырех- и двухтактных дизелей, цельные и составные.
В тронковом дизеле втулку делают выступающей в картер, что уменьшает высоту дизеля и расстояние между опорами втулки. Для обеспечения свободного качания шатуна в нижней части втул ки часто делают вырезы е (рис. 2.).
Поделитесь с Вашими друзьями: | 