Элементы конструкции котлов

МИНИСТЕРСТВО МОРСКОГО ФЛОТА СССР

ОДЕССКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ МОРСКОГО ФЛОТА

Кафедра "Двигатели внутреннего сгорания"

 

 

СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

И ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФЛОТА.

ТЕОРИЯ И УСТРОЙСТВО СУДНА

 

Методические указания

К практическим занятиям

И лабораторным работам.

 

Специализации: 2401 "Организация перевозок и

Управление на морском

транспорте"

0712 "Экономика и управление

на морском транспорте"

 

Одесса – 1983

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЗАНЯТИЙ

 

 

Пребывание студентов в дизельной лаборатории и котельном от­делении машинного зала связано с источниками повышенной опасности. Она вызвана вращающимися или движущимися деталями двигателей, на­личием токсичных продуктов сгорания в отработавших газах и продуктах сгорания котельного топлива, возможностью воспламенения горюче-смазочных материалов, высоким напряжением электрического тока на шинах генератора, наличием горячих трубопроводов.

Для обеспечения безопасности и исключения несчастных случаев во время испытаний двигателей студенты проходят обязательный инструк­таж по охране труда. Инструктаж проводится преподавателем, о чем делается отметка в журнале лабораторных работ. Студенты, не прошедшие инструктаж по охране труда, к лабораторным работам не до­пускаются.

Все студенты обязаны выполнять следующие правила охраны труда, отражающие специфику оборудования машинного зала:

- при изучении устройства, при испытании двигателей или котлов в помещении лаборатории должно быть не больше установленного ин­струкцией числа студентов (от 12 до 15 человек);

- во время испытаний студенты должны находиться на рабочих местах;

- запрещается самовольное включение кнопочных пускателей, тумблеров, приборов, открытие и закрытие вентилей, проворачивание рукояток регулирующих органов, прикосновение к токопроводам гене­ратора, облокачивание на двигатели и распределительные щиты;

- при передвижении с места на место по указанию преподавателя, при спуске по трапу и подъеме по нему необходимо особенно внима­тельно следить за тем, нет ли на пути движения каких-либо предметов или элементов оборудования, частично выступающего над настилом машинного отделения;

- при обнаружении утечки топлива необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю;

- в случае возникновения пожара необходимо принять меры для его тушения, используя имеющиеся в лаборатории противопожарные средства;

- в помещении, где проводятся занятия, запрещается задраивание дверей; перед проведением работ студенты должны быть ознакомлены с расположением всех аварийных выходов;

- при прогретом двигателе или при работающем котле запрещается прикасаться к трубопроводам выпускной системы, системы питания и охлаждения;

- при индицировании двигателя необходимо внимательно следить за движущимися деталями привода индикатора, при закрепления последнего и при открытии индикаторного крана необходимо пользоваться пер­чатками и специальным приспособлением;

- при легкой травме используются имеющиеся в лаборатории меди­цинские средства и аптечка;

- категорически запрещается курение в помещениях лаборатория.

 

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И

ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

 

 

Отчет по лабораторным работам и практическим занятиям оформляется на бланках установленного образца или на стандартных листах бу­маги. Оформление включает следующие пункты:

- краткую техническую характеристику двигателей или устройств;

- краткое изложение методики проведения испытаний или измерений

- заполненный бланк протокола испытаний или измерений;

- обработку результатов испытаний или замеров;

- графическое оформление результатов, воли оно требуется;

- краткое заключение по работе и анализ результатов.

 

Практическое занятие № 1

 

УСТРОЙСТВО ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ И ДВУХТАКТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

 

 

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) топливо сгорает не­посредственно в цилиндре. Газы, образующиеся при сгорании топлива, являются рабочим телом. Давление газов передается на поршень. Возвратно-поступательное движение поршня при помощи кривошипно-шатунного механизма превращается во вращательное движение коленчатого вала двигателя. Таким образом, в ДВС тепловая энергия газов превра­щается в механическую работу.

Комплекс последовательных процессов, периодически повторяющих­ся в каждом рабочем цилиндре и обеспечивающих работу двигателя, на­зывается рабочим циклом.

В двухтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или два такта (один оборот коленчатого вала), в четырехтактных двигателях – за четыре хода поршня (два оборота колен­чатого вала).

Двигатель внутреннего сгорания - сложный агрегат, состоящий из неподвижных и подвижных деталей, узлов, механизмов. Комплекс непо­движных деталей образует остов двигателя и включает в себя фундаментную раму, станину, блок цилиндров и крышки цилиндров.

Механизм движения преобразует поступательное движение поршня под действием газов во вращательное движение коленчатого вала, связанного с гребным винтом. Механизм движения состоит из поршневой группы, куда входят поршень, поршневы кольца и поршневой палец, и кривошипно-шатунного механизма, образованного коленчатый ва­лом, шатуном и крейцкопфным механизмом.

Механизм газораспределения служит для впуска воздуха в цилинд­р и выпуска отработавших газов. У четырехтактных двигателей он состоит из впускных и выпускных клапанов, установленных в крышке цилиндра и механизма, управляющего их открытием и закрытием. В двухтактных двигателях он состоит из продувочных и выпускных окон в нижней части цилиндровой втулки и поршня, управляющего открытием и закрытием окон. В отдельных типах двигателей вместо выпускных окон в крышке цилиндра установлены один или несколько выпускных клапанов.

Основные узлы, детали и механизмы четырехтактного тронкового двигателя показаны на рис.1. Механизм движения состоит из поршня 14,

который с помощью поршневого пальца 13 соединяется с шатуном 12, нижняя головка 10 шатуна соединяется с мотылевой шейкой криво­шипа коленчатого вала II.

Рис.1 Схема четырехтактного двигателя

 

Остов двигателя состоит из фундаментной рамы 9, на которой лежит коленчатый вал, станины 8, образующей вместе с рамок закры­тое пространство- картер, блока цилиндров, состоящего из рубашек 5 и цилиндровых втулок 6, и цилиндровых крышек 16. Для отвода тепла блок цилиндров и крышки имеют полосу охлаждения 15.

Механизм газораспределения состоит из впускных 2и выпускных

17 клапанов и клапанного привода, управляющего их открытием и за­крытием и состоящего из распределительного вала 7 с кулачными шай­бами; штанг 4 и клапанных рычагов 3. Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зубчатой передачи. Форсун­ка I, расположенная в центре цилиндровой крышки, служит для впрыска топлива в цилиндр.

Системы двигателя обеспечивают осуществление рабочих процессов в цилиндрах двигателя, продолжительную надежную его работу.

топливоподающая система служит для подачи топлива в цилиндры.

Система охлаждения служит для отвода тепла от рабочих втулок, крышек цилиндров, поршней.

Система смазки служит для подачи масла к трущимся деталям дви­гателя и их охлаждения.

Система управления двигателем служит для запуска двигателя и изменения направления работы вращения коленчатого вала (реверса).

По конструктивному выполнению кривошипно-шатунного механизма дизеля подразделяются на:

- тронковые, в которых роль направляющей выполняет тронковая поршня, передающая боковое (нормальное) давление поршня на стенки цилиндровой втулки (поршень с помощью пальца соединяется не­посредственно с шатуном);

- крейцкопфные, в которых роль направляющей вместо поршня выпол­няют ползуны крейцкопфа, скользящие по параллелям и передающие на них нормальное давление. Поршень соединяется со штоком, который через крейцкопф связан с шатуном.

 

ОСТОВ ДВИГАТЕЛЯ

 

 

Остов состоит из следующих основных частей: фундаментной рамы, картера (станины), блока цилиндров и цилиндровых крышек. Разные части остова связаны между собой в единую жесткую систему анкерными связями.

Наиболее распространенные схемы остова показаны на рис. 2.

У вертикального однородного тронкового двигателя (рис.2, а) остов состоит из фундаментной рамы 2и блок-картера I и имеет: плоскости разъема: I-I - между блоком и крышками цилиндров;

 

Рис.2 Схемы остова двигателя

 

П-П - между катером и фундаментной рамой. Остов крейцкопфного малооборотного двигателя (рис. 2, б), имеющий три плоскости разъе­ма, состоит из фундаментной рамы 2, станины 4 и отдельных цилиндров 3. Отдельные элементы остова соединяются между собой с помощью длинных анкерных связей 5. Наличие трех плоскостей разъе­ма (I-I - между крышками я цилиндрами П-П - между цилиндрами и станиной, Ш-Ш - между станиной и фундаментной рамой) упрощает его монтаж и изготовление.

 

ФУНДАМЕНТНАЯ РАМА

 

Основанием остова двигателя и опорой коленчатого вала слу­жит фундаментная рама (рис. 3). Она состоит из двух продоль­ных балок I, связанных между собой поперечными балками 2. На продольные балки устанавливается картер (станина) двигателя. В поперечных балках расточены гнезда 3 для установки рамовых подшипников в отсеках 4, между поперечными балками вращаются кривошипы коленчатого вала. Опорными полками 5 (лапами) рама устанавливается на судовой фундамент.

 

Рис. 3 Фундаментная рама двигателя

 

КАРТЕР ДВИГАТЕЛЯ

Основное назначение картера – связь блок-цилиндров с фундаментной рамой, и образовать для крейцкопфного и кривошипно-шатунного механизмов закрытую полость.

Рис. 4, а Остов малооборотного двигателя

 

форма картера малооборотного двухтактного двигателя выполняется в виде колонн I (рис. 4, а), установленных на поперечных балках фундаментной рамы 2. Анкерными связями колонны связывают в одну жесткую систему с блоком цилиндров 3 и рамой 2. К колоннам крепится направляющие для ползуна крейцкопфа. Промежутки между колоннами закрываются щитами. Картер крейцкопфных двигателей отделяется от блока цилиндров диафрагмами, в которых имеются отверстия для прохода штоков поршней.

Рис. 4, б Остов тронкового двигателя

 

В чугунном литом остове тронкового двигателя (рис. 4, б) блок цилиндров I и картер 4 отлиты заодно и соединены с фундаментной рамой 5 длинными анкерными связями 2. в приливах картера располагаются подшипники 6 распределительного вала, на полку 7 картера устанавливают топливные насосы топливного давления. Для доступа к деталям механизма движения картер имеет отверстия (лючки), закрытые крышками 3.

Анкерные связи служат для разгрузки деталей остова (картер, блок цилиндров) от растягивающих усилий.

 

ЦИЛИНДРЫ И ЦИЛИНДРОВЫЕ ВТУЛКИ

 

Цилиндр судового двигателя состоит из двух частей: наружной называемой рубашкой, и внутренней - вставной цилиндровой втулки. Пространство между втулкой И рубашкой называется зарубашечным; в ней циркулирует охлажденная вода.

Рубашка, предназначенная для нескольких цилиндров, называется цилиндровым блоком. Цилиндровый блок характерен для тронковых двигателей небольших размеров с диаметром цилиндра до 45 см

У больших малооборотных крейцкопфных двигателей рубашки отливаются в виде индивидуальных цилиндров, а затеи соединяются между собой болтами

.

Рис. 5 Блок четырехтактного двигателя

 

 

Блок цилиндров тронкового двигателя (рис. 5) состоит из верхней 2 и нижней 3 досок с отверстиями для рабочих втулок 5. для увеличения жесткости блок имеет вертикальные перегородки 1 между цилиндрами с отверстиями для перетекания воды, горизонтальную перегородку 4 и оребрение.

Цилиндровая втулка вместе с поршнем и цилиндровой крышкой образует полость рабочего цилиндра, в котором осуществляется рабочий процесс: в тронковых двигателях втулка служит направляющей для поршня.

Втулка испытывает при работе значительные тепловые в меха­нические напряжения. Во время работы двигателя на ее стенки дей­ствует сила давления газов, боковая сила давления поршня (в тронковых двигателях) и сила трения возникающая при движении поршня. Втулка нагревается горячими газами, а также от трения поршневых колец. Для того чтобы температура стенок втулки поддерживалась постоянной, от наружной ее стенки тепло отводится охлажденной водой. Вода подводится в нижнюю часть эарубашечного пространства, нагреваясь, поднимается вверх и через переходные патрубки отводит­ся в полость охлаждения крышки цилиндра.

Втулка верхнийфланцем (рис. 6,а) опирается на выступающий

Рис. 6 Цилиндр четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей

 

 

опорный буртик рубашки и свободно проходит внизу через отверс­тие в блоке. Такое крепление дает ей возможность при нагревании свободно расширяться в осевом направлении, Для обеспечения водонепроницаемости зарубашечного пространства верхний буртик блока покрывается особой замазкой, нижняя часть втулки может уплотнять­ся сальником или резиновыми кольцами 4, поставленными в коль­цевые канавки на поверхности втулки.

Втулки двухтактных двигателей (см. рис. 6,6) в средней части

 

имеют утолщенный пояс с продувочными 10 и выпускными 11 окнами. На этом поясе для предотвращения прорыва газов в зарубашечное пространство поставлены медные кольца 12, а для водонепроницаемости - резиновые 13.

С внутренней стороны втулки тронковых двигателей смазывают маслом, которое разбрызгивается вращающимися кривошипами из поддона картера. В крейцкопфных двигателях втулки смазывают цилиндровым маслом, которое насосами-лубрикаторами подается через штуцеры 14 на внутреннюю поверхность втулки. Штуцеры устанавливают в цилиндрах двухтактных двигателей над окнами или выше.

КРЫШКИ ЦИЛИНДРОВ

Рис. 7 Крышка четырехтактного двигателя

плоских днищ I, соединенных между совой вертикальными стенками; горизонтальная перегородка 4 увеличивает прочность и служит для увеличения скорости воды над нижним, огневым днищем. В крышке располагаются канал 2 для форсунки, два стакана (канала) 5 для впускных и два стакана 7 для выпускных клапанов и каналы для под­ вода воздуха и отвода газов, стакан 6 для пускового клапана, стакан 3 для предохранительного клапана с индикаторным краном. Крикса крепится к блоку четырьмя шпильками, которые проходят через приливы 8. Газоуплотнение между крышкой и втулкой осущест­вляется красномедной прокладкой, которая укладывается в кольцевую выточку на фланце втулки и выжимается круговым буртом крыш­ки при затяжке гаек.

Крышка охлаждается водой, которая поступает из зарубашечного пространства блока цилиндров, омывает огневую доску, затем пе­реходит в верхнюю полость над перегородкой и отводится из самой верхней точки во избежание образования пароводяных мешков. Для очистки полостей охлаждения от накипи сделаны лючки.

Крышки двухтактных крейцкопфных двигателей с диаметром ци­линдра выше 600 мм часто делают составными из двух частей, при этом нижнюю, наиболее напряженную часть, отливают из жаростойкой легированной стали, верхнюю, опорную - из чугуна. Для защиты утолщенной, верхней части втулки от перегрева, камеру сгорания стремятся разместить между поршнем и крышкой выше верхнего флан­ца втулки, применяя крышки полуколпачкового типа (рис. 8): они состоят из двух частей - нижней, охлаждаемой 5, и верхней, неохлаждаемой I. Нижнее днище выполнено с ребрами жесткости 6, кото­рые образуют в полости охлаждения спиральные каналы. Для обеспе­чения прочности всей конструкции служит верхняя крышка, которая воспринимает только механическую нагрузку от давления газов. Обе части соединены между собой четырьмя шпильками 2 и нажимным фланцем, который удерживает в стакане крышки форсунку 3.

Пусковой и предохранительный клапаны, и штуцер для индика­торного крапа расположены сбоку. Охлаждающая вода подводятся к нижней крышке из зарубашечного пространства, по спиральным кана­лам и в полости охлаждения вода направляется к центру, омывает стен­ки стакана корпуса форсунки и входит в общий отливной трубопро­вод.

 

Рис.8 Составная крышка двухтактного двигателя

КОНСТРУКЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ

Схема сил, действующих в механизме движения.

Механизмы движения служит для передачи смерти расширения газов на коленчатый вал, т.е. преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала. Он состоит из следующих узлов: у тронковых двигателей - портя, шатуна и коленчатого вала (рис. 9, а), у крейцкопфного - поршня, стока, крейцкопфа (поперечина с ползунами), шатуна и коленчатого вала (см. рис.9, б).

На поршень действует движущая сила Р, направленная по оси цилиндра. В каждом положении поршня сила Р раскладывается на две составляющие, одна из которых Рш, направлена вдоль оси шатуна, другая N – перпендикулярно стенке цилиндра. Сила N называется нормальной. В тронковых двигателях сила N передается поршнем на стенки цилиндра и стремится опрокинуть двигатель. В крйцкопфных двигателях ползун крейцкопфа передает силу N на параллель. Сила

 

 

Рис.9 Схема сил, действующих на механизмы движения тронкового (а) и крейцкопфного (б) двигателей

 

N меняет свое направление при переходе поршня через мертвые точки.

Силу рш можно перенести по лилии ее действия, приложить к мотылевой шейке кривошипа и разложить на две составляющие: касательную или тангенциальную силу Т и нормальную силу Z. Сила Т создает на коленчатой валу крутящий момент.

Механизм движения у тронковых двигателей проще, чем у крейцкопфных. Высота этих двигателей по сравнению с

крейцкопфными значительно меньше. В тронковых двигателях трущаяся пара поршень-втулка работает в зоне высоких температур при не­избежном коксовании смазочного масла, кроме того, нормальная сила N достигает значительной величины, что в сумме вызывает повышенный износ рабочих втулок.

При крейцкопфном механизме движения появляется возможность отделить картер от рабочих цилиндров перегородкой (диафрагмой), и за счет этого вынести крейцкопфный (головной) подшипник из зоны высоких температур, повысив надежность его работы, а так­же предотвратить возможность смешивания в картере грязного ци­линдрового масла с циркуляционным, что особенно важно при ра­боте двигателей на тяжелом сернистом топливе.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Какое рабочее тело используется в ДВС?

2. Что такое рабочий цикл ДВС?

3. Из чего состоит механизм движения ДВС?

4. Из чего состоит механизм газораспределения в четырехтактном ДВС? Как осуществляется газообмен в двухтактном ДВС?

5. Какие Вы знаете основные узлы, детали, механизмы у четырехтактных ДВС?

6. Как подразделяются ДВС по конструктивному исполнению кривошипно-шатунного механизма?

7. Из чего состоит остов двигателя?

8. Чем связываются между собой отдельные части остова?

9. Что служит основанием остова ДВС?

10. Каково назначение картера ДВС? П. Из чего состоит цилиндр ДВС?

12. Что представляет собой блок цилиндров?.

13. Какие нагрузки испытывает в работе втулка цилиндра?

14. Каким образом температура втулки цилиндра поддергивается постоянной?

15. Чем отличаются друг от друга втулки цилиндров четырехтактных и двухтактных ДВС?

16. Как смазываются втулки цилиндров?

17. Какие детали и узлы устанавливаются в крышках цилиндров?

18. В чем особенности конструктивного исполнения крышек цилиндров четырехтактных и двухтактных ДВС?

19. Чем обеспечивается газоуплотнение между крышкой и втулкой цилиндра?

20. Какие силы действуют в механизме движения ДВС?

21. Какая сила вращает коленчатый вал?

 

 

Практическое занятие № 2

 

УСТРОЙСТВО ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ И ДВУХТАКТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

ПОРШЕНЕВАЯ ГРУППА.

Поршневая группа состоит из следующих основных деталей (рис. I): порция целого или составного (головка I и направляющая поршня У), поршневых колец 2,4, поршневого пальца 6 (у тронковых

Рис. I Поршень и палец тронкового двигателя

 

двигателей). Поршень выполняет следующие функции: передает силу давления газов на шатун, передает нормальную силу N на стенку цилиндра (в тронковых двигателях), вместе с крышкой ци­линдра и цилиндровой втулкой образует камеру сгорания и обеспе­чивает за счет компрессионных колец 2 герметичность внутрицилиндрового пространства, управляет открытием и закрытием окон (в двухтактных двигателях).

Поршень тронкового двигателя (см. рис. 1) состоит из головки 1, на которой размещаются компрессионные (уплотнительные) ко­льца 2, и направляющей части 3, называемой тройкой, в которой размещены опорные гнезда для поршневого пальца, а также маслосъемные кольца 4. Тронк поршня передает нормальную силу на стенки рабочей втулки.

Поршни бывают с неохлаждаемым днищем (тронковые двигатели небольшой мощности) и с охлаждаемым днищем (тронковые двигатели большей мощности и крейцкопфные двигатели). У неохлаждаемых

поршней отвод тепла от головки к воде, охлаждающей втулку, осуществляется через компрессионные кольца (60-70%) и через тронк (25-40%).

Поршни крейцкопфных дизелей имеют следующие особенности:

- они разгружены от нормальной силы Nна стенку втулки, что позволяет уменьшать длину направляющей (тронка);

- головка поршня имеет фланец, к которому крепится поршневой шток;

-поршни, как правило, состоят из двух отдельных частей: головки

и направляющей;

- на поршне отсутствуют маслосъемные кольца, так как подача масла осуществляется лубрикаторами (поршневыми масляными на­сосами).

Головки поршней крейцкопфных дизелей охлаждаются маслом или водой. Эффективность отвода тепла водой значительно выше (примерно в два раза), чем маслом. Однако из-за трудности обес­печить полную герметичность охлаждающего устройства в отдельных случаях предпочитают масляное охлаждение.

Поршень крейцкопфного дизеля с укороченной направляющей (рис. 2) состоит из головки I и направляющей 3, которые крепятся

 

 

 

Рис. 2 Поршень крейцкопфного двигателя

 

к фланцу поршневого штока б с помощью шпилек 4.Головка имеет водяное охлаждение. Днище подкреплено литыми угловыми ребрами. На головке поршня размещено пять уплотнительных колец 7. Вода на охлаждение поршня подается по телескопическим трубам 5, одна из которых служит для подвода, другая - для отвода воды.

 

ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

 

Поршневые кольца подразделяются на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца служат для предотвращения прорыва газов из камеры сгорания в картер и для отвода части тепла от головки в охлаждающую воду, маслосъемные кольца снимают излишки масла со стенок цилиндра и сбрасывают его в картер.

Уплотняющее действие поршневых колец достигается за счет прижатия кольца к зеркалу цилиндра и их лабиринтного действия. Кольца прижимаются к втулке их упругостью, а также давлением газов в закольцевой полости.

Насосное действие уплотнительных колец состоит в перекач­ке масла, находящегося на зеркале цилиндра, в камеру сгорания. При работе двигателя (рис. 3, а) кольца перемещаются в канавках,

 

Рис. 3 Схемы действия уплотнительных (а) и маслосъемных (б) колец

 

попеременно прижимаясь, то к верхней, то к нижней кромке канавки – кольца работают как поршни насоса, постепенно перекачивая масло вверх.

Маслосъемные кольца (рис. 3, б) имеют режущую кромку или конусную фаску. Для удаления масла кольца могут иметь прорези или сверления в самом кольце, а также отверстия в стенке направляющей поршня.

 

КРЕЙЦКОПФНЫЙ МЕХАНИЗМ

 

Крейцкопфный механизм (рис. 4) служит для соединения поршня

 

Рис. 4 Детали движения крейцкопфного ДВС

 

I с шатуном 2 и для передачи нормальной силы на параллель станины. Он состоит из штока поршня 3, поперечины 4 и ползунов 5.

Шток поршня соединяет жестко поршень с поперечиной. Сечение штока может быть сплошным или полым; сверление штока уменьшает его массу и может быть использовано для подачи охлаждающей жидкости к головке поршня.

Шатун служит для передачи усилия давления газов от поршня на мотылевую шейку коленчатого вала и вместе с кривошипом преоб­разует поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Шатун состоит из верхней головки, в которой располагается головной подшипник стержня шатуна, и нижней кривошипной головки. Как правило, поперечное сечение стержня шатуна - круглого сечения. Конструкция верхних головок зависит от типа двигателя. В тронковых двигателях обычно применяется неразъемная верхняя головка, откованная заодно со стержнем. У шатунов крейцкопфных двигателей применяется верхние головки вильчатые и безвильчатые.

 

 

Рис. 5 Шатуны тронкового (а) и крейцкопфного (б) двигателя

 

в первом случае стержень шатуна заканчивается вилкой, на которой крепятся два головных подшипника, залитых баббитом. Конфигурация нижней головки зависит от типа двигателя. В малооборотных крейцкопфных двигателях (см. рис. 5, б) применяют отъемную нижнюю головку 7, состоящую из двух половин. Между верхней половиной 7 и пяткой шатуна 12 ставят стальную прокладку 4 для регулирования камеры сгорания. Прокладка 6 в плоскости разъема половин для регулирования масляного зазора в мотылевом подшипнике. Тело шатуна 12 заканчивается сверху, фланцем, к которому крепятся два головных подшипника I. Для обеспечения соосности тела шатуна и подшипников устанавливаются центрирующие проставки 3 и 8.

У шатуна тронкового двигателя (см. рис. 5, а) верхняя головка I откована заодно со стержнем 3, вкладыш головного подшипника 13 отлит из бронзы. Стержень 3 круглого сечения заканчивается пяткой 6, к которой двумя болтами крепится разъемная мотылевая головка, состоящая из верхней 8 и нижней 12 половин. Назначение прокладок 7 и 11 аналогично соответствующим прокладкам шатуна крейцкопфного двигателя.

 

 

КОЛЕНЧАТИЙ ВАЛ

 

 

Коленчатый вал состоит (рис. 6, а) из рамовых I и 2 шеек, щек 3 и соединительных фланцев 4 рамовые шейки, щеки и латунная шейка образуют колено или кривошип (мотыль) вала. Коленчатый вал - одна из наиболее ответственных деталей двигателя.

Коленчатые валы для небольших высокооборотных двигателей изготавливаются цельноскованными. Валы среднеоборотных двигателей делают составными из нескольких секций, соединенных с помощью фланцев. Коленчатые валы больших малооборотных двигателей составляются из отдельных колен, которые в свою очередь изготавливаются полусоставными или составными.

В полусоставных коленах (рис. 6, б)

Шатунные шейки 2 отковывают заодно со щеками 3, рамовые шейки I запрессовывают в щеки. В составных коленах рамовые и шатунные шейки запрессовывают в щеки.

Взаимное расположение колен в коленчатом валу зависит от

 

 

 

Рис 6 Полусоставной, (а) и цельнокованный (б) коленчатые валы

 

тактности двигателя и от числа цилиндров. Угол между кривошипами и их взаимное расположение должны обеспечивать равномерное вращение коленчатого вала, наиболее полное уравновешивание двигателя.

Шатунные и рамовые шейки могут иметь осевое сверление 3 (рис. 6, б). Полые шейки уменьшают массу вала, позволяют контролировать качество поковки и могут быть использованы для подвода смазки.

Щеки колена могут иметь различную форму. Наиболее простой в изготовлении является прямоугольная, а с точки зрения прочности – овальная форма щеки. Смазка шеек коленчатого вала – циркуляционная, под давлением. Масло подводится к рамовому подшипнику и смазывает рамовую шейку, оттуда оно по радиальным и осевым сверлениям в шейке и щеке поступает на смазку шатунной шейки

(см. рис. 6, б).

Фиксация вала в осевом направлении производится в одном из рамовых подшипников, который является упорно-опорным или установочным.

Рамовая шейка установочного подшипника имеет упорный гребень 7. Выходы коленчатого вала из картера тщательно уплотняют­ся во избежание утечки масла. Противовесы 14 крепят к щекам 3 вала со стороны противоположной мотылевой шейке для уравновешивания сил и моментов сил инерции деталей движения. Шестерня 8 при­вода распределительного вала крепится на кормовом фланце вала. Маховик 12, который служит для уменьшения колебаний угловой

скорости вала и обеспечивает его равномерное вращение, крепится к фланцу вала с помощью ступицы II. На его ободе отфрезерован зубчатый венец для соединения с валоповоротным устройством, нанесены отметки ВМТ всех цилиндров и риски от 0 до 1800, необходимые при проверке фаз газораспределения и топливоподачи.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Из каких деталей состоит поршневая группа ДВС?

2. Какие функции выполняет поршень?

3. Как устроен поршень тронкового ДВС?

4. Какие Вы знаете особенности крейцкопфных ДВС?

5. Чем охлаждаются головки порошей?

6. Как подразделяются поршневые кольца?

7. За счет чего осуществляется уплотняющее действие

поршневых колец?

8. Как устроены маслосъемные кольца?

9. Назовите детали, из которых состоит крейцкопфный механизм ДВС.

10. Для чего мажет использоваться сверление в теле штока

ДВС?

11. Для чего служит шатун ДВС?

12. Как устроен шатун ДВС?

13. В чем особенность шатунов крейцкопфных ДВС?

14. Из чего состоят колено коленчатого вала?

15. Как изготавливаются полусоставные и составные коленчатые валы?

16. От чего зависит взаимное расположение колен коленчато­го вала?

17. Чем фиксируется коленчатый вал в осевом направлении?

18. Для чего предназначен маховик коленчатого вала?

 

Практическое занятие № 3

 

ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ ДИЗЕЛЕЙ

 

Топливные системы могут быть классифицированы, в первую очередь, по роду топлива, сжигаемого в главных двигателях. По этому призна­ку различают системы легкого и тяжелого топлива. Переход двигате­лей на тяжелое топливо обусловлен более низкими ценами на него, причем сопутствующее этому увеличение расходов на эксплуатацию двигателей получается умеренным.

Топливные системы также подразделяются на системы, обслуживаю­щие главные двигатели, вспомогательные двигатели и вспомогательные котлы.

Применение тяжелого топлива усложнило систему. Появилась необ­ходимость в применении дополнительного оборудования: насосов, сепараторов, теплообменников, емкостей.

Исходя из задач, которые решает топливная система дизеля, она включает следующие подсистемы:

- призма, хранения и, перекачки (цистерны запаса тяжелого и лег­кого топлив, топливоприемные станции, фильтры, топливоперекачивающие насосы, трубопроводы;

- очистки (сепараторы легкого и тяжелого топлива, фильтры, по­догреватели, отстойные цистерны);

- подача топлива в главный двигатель (расходные цистерны тяже­лого, легкого и возвратного топлив, топливоподкачивающие насосы, подогреватели тяжелого топлива, фильтры тонкой очистки, расходоме­ры, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы).

Хранение топлива на судах производятся обычно в танках двойного дна, бортовых цистернах и диптанках. На ряде судов, где предусмат­ривается дополнительное увеличение длительности автономного плавания, под топливо используется часть балластных танков. Наличие замещаемых топливобалластных танков требует перевязки топливной системы с балластной с учетом мер, исключающих возможность обводнения топлива забортной водой.

Системы подачи топлива к двигателям выполняются в виде замкну­того контура с установкой подкачивающего насоса, производительность которого больше расхода топлива на главный двигатель. Это обеспечи­вает поступление топлива с постоянной температурой и давлением вне зависимости от изменения расхода. При этой схеме осуществляется быстрый прогрев системы перед переходом двигателя с легкого на тя­желое топливо и исключается образование газовых мешков.

В некоторых установках, преимущественно с малооборотными двигателями, топливо используется также для охлаждения форсунок. При этом топливо берется насосами либо из расходных, либо из специальных цистерн дизельного топлива и прокачивается через полости охлаждения форсунок, а нагретое топливо снова возвращается в те же цистерны.

На рис.1 показана принципиальная схема топливной системы средней мощности с малооборотным двигателем. Подача топлива на судно проводится посредством насосов, установленных на берегу или на специальном судне разведчике. Топливо поступает по гибким шлангам к приемной втулке I, расположенной на палубе, а затем идет через фильтр 2 грубой очистки (сетчатый или щелевой), задерживающий час­тицы более 50 мк, по трубопроводу 3 в междудонные отсеки 5 и в поперечную цистерну (диптанк) 4.

В связи с тем, что топливо обладает высокой проникающей способностью, топливные отсеки и цистерны отделяются от отсеков пресной воды коффердамами. Заполнение цистерн и отсеков можно контролировать с помощью измерительных труб, снабженных футштоками, переливных труб со смотровыми стеклами и дистанционных уровнемеров.

Все топливные отсеки и цистерны должны иметь воздушные трубы, данные на верхнюю открытую палубу с учетом противопожарных требований. Воздушные трубы должны быть снабжены огневыми предохранителями. Кроме воздушных труб, во многих случаях предусматриваются переливные трубы для перетекания топлива в переливной отсек случае переполнения цистерны. В небольших цистернах переливные трубы могут использоваться как воздушные.

В топливные отсеки и цистерны устанавливают змеевиковые подогреватели для подогрева топлива. К подогревателям подводится насыщенный пар давлением не выше 0,5 МПа. Температура подогрева топлива в цистернах должна быть не менее чем на 15°С ниже температуры его вспышки.

Топлива, имеющие высокую температуру застывания, подогревают при помощи параллельно проложенных паровых труб-спутников. Подогрев топлива газами или в электроподогревателях на судах не променяют. Если принимаемое на суда топливо может быть загрязнено или смешано с водой, то до подачи к двигателям оно должно быть очищено. Очистку топлива в дизе

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: