Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Привет студент

Привет студент

Коленчатые валы

Коленчатые валы

Материал и конструкции кривошипов

Для судовых дизелей коленчатые валы изготавливают цельными ковкой или штамповкой из углеродистых сталей марок 35, 40, 45, 45Г2, 50 и 50Г, из легированных сталей марок 18ХНВА, 38XH3MA, 40ХНМА. Категория прочности легированных сталей должна быть КП-40, КП-50, КП-60, КП-80, т. е. предел текучести их 392— 785 МПа.

С целью повышения износоустойчивости, особенно, если подшипники бронзовые, поверхности кривошипных и рамовых шеек закаливают ТВЧ, азотируют или цементируют Так как стоимость коленчатого вала достигает 30% общей стоимости двигателя, для ее снижения применяют чугунные валы. Их изготавливают из чугуна с шаровидным графитом, модифицированного сферодозирующими добавками Рекомендуется легировать такой чугун никелем, медью и другими элементами. Временное сопротивление разрыву чугуна должно быть не менее 490 МПа. Для повышения эксплуатационных свойств чугунные коленчатые валы подвергают механическому наклепу, термической, химикотермической обработкам или сочетанию этих обработок. Особое внимание при изготовлении коленчатых валов обращают на точность и чистоту обработки шеек Валы также балансируют.

Коленчатый вал состоит из нескольких соосных рамовых или коренных шеек и кривошипов, а каждый кривошип — из шатунной шейки 2 (рис 78, а), двух щек 5, 3 и двух рамовых или коренных шеек 4, 6. Шейки 4, расположенные между двумя соседними кривошипами, являются для них общими. На задний конец вала насажен маховик 1, на передний — фланец 7

Шатунные и рамовые шейки обычно изготовляют одного диаметра. Но если шатунные шейки меньше рамовых, диаметр шатунных болтов может быть увеличен Места перехода шеек к щекам (галтели) выполняют плавными, их минимальный радиус допускается 0,05 диаметра шейки вала, но не менее 0,5 мм.

Внутреннюю полость коленчатого вала используют для подвода смазочного масла к рамовым подшипникам. В двигателях с фундаментными рамами оно поступает от смазочной магистрали к рамовому подшипнику, а от него — к кривошипному.

Рис. 78 Коленчатый вал с маховиком

Для этого предназначен канал а, соединяющий внутреннюю полость рамовой шейки 6 с полостью шатунной 2 (рис. 78, а, б а в). В данном случае масло выходит из канала лишь в одном месте шатунной шейки, в связи с чем нужны кольцевые канавки в рамовых и кривошипных подшипниках. Только при этом масло будет непрерывно поступать в канал а, а из него — в осевой канал шатуна и далее на смазывание подшипника верхней головки шатуна. Чтобы исключить полукольцевые канавки, предусматривают по два отверстия для входа масла в шейки и по два отверстия для выхода масла из них.

Так, у двигателей типа Ч18/22 (рис. 78,6) в рамовых 6 и шатунных 2 шейках просверлены диаметральные каналы а и б, соединенные наклонным каналом в. Так как с одного конца канал б всегда сообщен с полукольцевой канавкой верхнего вкладыша рамового подшипника, масло поступает в канал непрерывно. В данном случае наклонный канал в закончен сепарационным колодцем г. Под действием центробежных сил при вращении вала в колодец будут отбрасываться загрязнения, находящиеся в масле. При отсутствии такого колодца загрязнения попадают в подшипник. Пробка 8 закрывает отверстие для промывки колодца.

Чтобы облегчить вал и уменьшить центробежные силы инерции, шейки кривошипов высокооборотных двигателей выполняют полыми и закрывают заглушками.

На рис. 78, в изображен кривошип двигателей типа Д6. Полости в шейках закрыты заглушками 10, 12, 14, 16, стягиваемыми болтами 11, 13, 15.

Масло для смазывания поступает с торца вала и проходит из одной полости в другую по каналам а и б. Ввод его в подшипники предусмотрен в наименее нагруженные части шеек через сепарационные трубки 17 и 19.

Загрязнения, имеющиеся в масле, отбрасываются центробежной силой к Стенкам полостей В подшипники из центральной части поступает чистое масло. Периодически заглушки снимают и полости промывают.

Задние концы валов. Для соединения с валопроводом, валом генератора или грунтового насоса и для крепления маховика на заднем конце вала предусматривают фланец 2 (рис. 79,а). Чтобы предотвратить просачивание масла, на валу со стороны концевого подшипника 6 находится маслосбрасывающий гребень 5. У нереверсивных двигателей в месте выхода вала из кожуха 3 предусмотрена маслосгонная резьба 1. Направление резьбы должно быть такое, чтобы масло перемещалось к гребню 4, с которого оно сбрасывается в поддон фундаментной рамы.

У реверсивных двигателей вал на выходе из кожуха 16 (рис. 79,6) уплотнен войлочным кольцом 17, к которому изнутри примыкает маслосбрасывающий диск 9, крепящийся болтами 7. На шейке подшипника предусмотрен маслоотбойный гребень 10, Если у двигателей на задний конец вала будет насажена шестерня привода распределительного вала, то ее изготовляют составной из двух половин 20, 24 (рис. 79,в), соединенных шпильками, болтами или хомутами 19, 21. Шестерню фиксирует на шейке 22 вала шпонка 23.

На двигателях комбината СКЛ в кормовом отсеке фундаментной рамы установлен подшипник, воспринимающий упор гребного винта. В связи с этим на заднем конце вала предусматривают гребень И (см. рис. 79,6), через который упор винта передается подшипнику. Поскольку диаметр гребня 11 больше диаметра фланца 18, шестерню 12 привода распределительного вала изготавливает цельной и насаживают на гребень 11. Фиксирует ее шпонка 13, а стопорят от продольного смещения полукольца 14 и 15. Бурт 8 предназначен для центровки маховика.

Передние концы валов

Их обычно используют для привода навешенных вспомогательных механизмов (насосов, компрессоров), а иногда и для привода распределительного вала.

Наиболее проста конструкция переднего конца вала вспомогательных двигателей (рис. 79, г) На вале установлены шестерня 25 привода распределительного вала и шестерня 26 привода вспомогательных агрегатов Обе шестерни насажены на шпонках и закреплены концевой гайкой 27, навернутой на нарезанный хвостовик вала.

У тихоходных главных двигателей с переднего торца размещают обычно поршневые насосы и компрессор Для их привода к торцу коленчатого вала 28 (рис 79, д) крепят дополнительный кривошип 30, к шейке которого по каналу а вала поступает масло от рамового подшипника. Рядом с кривошипом насажена шестерня 29 привода других механизмов. В данном случае шестерня 29 зажата между фланцем коленчатого вала и фланцем 31 дополнительного кривошипа, причем она одновременно центрирует вал и кривошип (двигатели НФД48). На современных дизелях поршневые насосы не устанавливают, поэтому нет дополнительного кривошипа, а шестерня привода агрегатов остается. На носовой конец коленчатого вала у многих двигателей насажен демпфер крутильных колебаний.

Наиболее сложна конструкция переднего конца вала при торцовом подводе в него масла.

Например, у двигателя ЗД6 (рис. 79, е) масло поступает внутрь полого хвостовика 36, вставленного в расточку коренной шейки 34 коленчатого вала.

Рис 79 Конструктивное исполнение задних концов коленчатых валов

a, 6, в задних, г, д, е — передник

По каналам е оно проходит в кольцевую выточку д хвостовика и по каналам б поступает внутрь первой шатунной шейки 33. Далее масло проходит по валу уже известным путем, а для смазывания первой коренной шейки 34 оно направляется по сепарационной трубке 32 в кольцевую канавку г и затем через отверстие в, Шестерня 35 предназначена для привода вспомогательных агрегатов и одновременно является ведущей шестерней привода распределительного вала Вал дополнительного отбора мощности 37 позволяет приводить в движение любые вспомогательные механизмы машинного отделения. Подобные валы предусматривают на главных двигателях, устанавливаемых на небольших теплоходах

Читать еще:  Механическая обработка коленчатых валов

Расположение кривошипов. Кривошипы однорядного двигателя должны быть повернуты один относительно другого на угол ф=360°/z у двухтактного двигателя и ф=720°/z у четырехтактного (z — число цилиндров)

У многоцилиндрового двигателя последовательность (порядок) работы цилиндров может быть различной При ее выборе стремятся по возможности облегчить работу рамовых подшипников. Для этого рабочие ходы в цилиндрах, стоящих рядом, не должны следовать один за другим.

Например, если в цилиндре условно справа от подшипников будет вспышка, то в цилиндре слева от него будет вторая половина такта расширения Если в цилиндре слева будет, например, такт выписка или впуска то рамовый подшипник будет нагружен меньше. Это возможно тогда, когда цилиндры работа ют не подряд, а в последовательности 1-5-3-6-2-4

Выбирая порядок работы цилиндров, стремятся также достичь наиболее полной уравновешенности сил инерции деталей кривошипно-шатунного механизма. Иногда при выборе порядка работы цилиндров учитывают также вопросы повышения эффективности наддува и улучшения технологии изготовления вала.

В табл 2 приведены схемы расположения кривошипов двигателей серийного флота и дана оценка принятого порядка работы цилиндров по нагрузке на подшипники и уравновешенности сил инерции. При работе на задний ход реверсивные двигатели имеют обратный порядок работы цилиндров, приведенный в табл 2 в скобках. Поскольку условия работы подшипников и уравновешенность сил инерции при прямом и обратном порядках работы одинаковы, коленчатый вал аналогичной конструкции применяется для двигателей разного вращения Поэтому двигатель левого вращения при ходе вперед имеет такой порядок работы цилиндров, какой у двигателя правого вращения бывает при ходе назад, и наоборот.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Чугунный коленчатый вал двигателя ЗМЗ-53А

В табл. 1.1 приведены сведения о прочностных свойствах высокопрочного, серого, модифицированного, ковкого чугунов и стали 45 [1].

Из табл. 1.1. видно, что основные механические свойства перлитного высокопрочного чугуна примерно такие же, как и у стали 45 и значительно выше, чем у других чугунов. При этом себестоимость отливок из высокопрочного чугуна в 2-2,5 раза ниже по сравнению с себестоимостью отливок из ковкого чугуна и поковок стали 45 [3].

Применение высокопрочного чугуна взамен стали 45, для изготовления коленчатых валов стало возможным благодаря его высокой усталостной прочности. Соотношение по усталостной прочности для стальных и чугунных образцов гладких и коленчатых валов одинаковой формы представлены в табл. 1.2 [2].

По данным табл. 1.2. у образцов гладких валов, изготовленных из высокопрочного чугуна, предел усталостной прочности на 18% меньше, чем у образцов изготовленных из стали 45; у коленчатых валов, изготовленных из тех же металлов, эта разница равна всего 4%. Объясняется это тем, что усталостные трещины вызывающие разрушения чугунных коленчатых валов, возникают в местах концентрации напряжений на галтелях, а высокопрочный чугун сохраняет присущую всем чугунам малую чувствительность к концентрации напряжений.

Высокую износостойкость высокопрочного чугуна с перлитной основой, не уступающую закаленной стали 45, большинство исследователей [4] объясняют наличием на его поверхности вскрытых графитовых включений, которые служат смазкой, а освободившиеся полости являются накопителями дополнительной смазки, необходимой при пуске и остановке двигателя.

При сравнении стальных и чугунных коленчатых валов в опубликованных работах [5,7] указывается, что при твердости стальных шеек HRC 56 их износостойкость равна износостойкости шеек чугунного коленчатого вала, при твердости шеек менее HRC 56 – меньше и при твердости более HRC 56 – больше износостойкости шеек чугунного коленчатого вала.

Технические условия на ремонт.

1. У коленчатых валов, поступающих на сборку, масляные каналы и грязеуловители должны быть тщательно очищены от шлама.

2. Шатунные шейки должны иметь диаметр – 60,00-0,013 мм.

Коренные – 70,00-0,013 мм.

3. Овальность и конусность шеек коленчатого вала не должны превышать 0,01 мм.

4. Чистота поверхности шеек должна соответствовать 5 квалитету Ra 0,2-0,4

5. Длина передней коренной шейки должна быть в пределах 30,45-30,90 мм.

Длина шатунной шейки 52,0-52,2 мм.

6. Радиусы галтелей шатунных шеек должны быть в пределах 1,2-2,0 мм, коренных 1,2-2,5 мм.

7. При вращении вала, установленного в призмы на крайние коренные шейки, биение не должно превышать:

а) для средней коренной шейки – 0,02 мм.

б) для шейки под распределительную шестерню – 0,03 мм.

в) для шейки под ступицу шкива вентилятора – 0,04 мм.

г) для шейки под задний сальник – 0,04 мм.

д) фланца по торцу – 0,04 мм.

8. Не параллельность осей шатунных и коренных шеек – не более 0,012 мм на длине каждой шейки.

1.2 Дефекты и неисправности чугунного коленчатого вала

Коленчатый вал является высоконагруженной деталью двигателя. В процессе эксплуатации двигатель машины подвержен различным нагрузкам, в том числе и неблагоприятным, это пуск двигателя в холодных условиях, не качественное смазочное масло, работа в запыленных условиях и т. д.

Вследствие этих факторов трущиеся части коленчатого вала подвергаются повышенному износу, что в свою очередь приводит к появлению на этих поверхностях надиров, сколов, микротрещин, раковин показанных на Рис. 1.2., которые могут привести к поломке коленчатого вала и выходу из строя всего двигателя.

Дефекты чугунного коленчатого вала

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Коленчатые валы

Коленчатый вал в двигателе преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала.

Материалы. Коленчатые валы изготавливают из высокопрочного чугуна (двигатели семейства «ГАЗель», «Волга» ГЛЗ-31029, ВАЗ-2110, -2111, -2112, -1111, -11113) или высокоуглеродистой стали (двигатели ЯМЗ-740, -741, ЗИЛ-433100, -5301, ИЖ-2126 и др.). Чугунные коленчатые валы изготавливают литьем, стальные — ковкой.

Чугун дешевле стали, но он хрупкий, и изготовленные из него детали более массивны. Стоимость чугунного коленчатого вала, изготовленного отливкой в форму, ниже стоимости кованого из стали. Однако по причине большего расхода металла изготавливать коленчатые валы из чугуна для двигателей повышенной мощности нельзя. С такими валами тяжело работать при ремонте и обслуживании двигателей.

Конструкция. Основными частями коленчатого вала являются коренные шатунные шейки, которые соединяются щеками сопрягаются с ними переходными галтелями. По количеству коренных и шатунных шеек коленчатые валы подразделяются на полноопорные и неполноопорные. Полноопорными называются коленчатые валы, у которых каждая шатунная шейка имеет с обеих сторон коренные шейки. Неполноопорный — это вал, у которого хотя бы одна шатунная шейка не имеет с обеих сторон коренных

Рис. 3.5. Детали шатунной группы и коленчатого вала:

1— носок коленчатого вала; 2 — шкив; 3 — храповик; 4 — распорно-упорная шайба; 5 — биметаллические упорные шайбы переднего коренного подшипника; 6— вкладыш коренного подшипника; 7— вкладыш шатунного подшипника; 8 — стопорное кольцо; 9 — поршневой палец; 10— втулка; 11— отверстие для смазки поршневого пальца; 12 — верхняя головка шатуна; 13 — шатун; 14 — Болт крышки шатуна; 15 — бобышка шатуна; 16 — нижняя головка шатуна; 17 — крышка шатуна; 18 — шатунная шейка; 19 — противовес щеки; 20 — коренная шейка; 21 — поршень; 22 — дренажные канавки для слива масла; 23 — маслосбрасывающий гребень задней корешей шейки: 24 — маслоотгонные спиральные витки; 25 — сальник заднего коренного подшипника; 26 — маховик; 27 — зубчатый венец; 28 — деревянный боковой уплотнитель; 29 — резиновая уплотнительная прокладка; 30— крышка заднего коренного подшипника; 31 — канал для смазки шатунного подшипника; 32 — центробежная ловушка для очистки масла; 33 — пробка ловушки; 34— щека; 35— крышка среднего коренного подшипника: 36 — вкладыш; 37— медно-никелевый подслой; 38 — антифрикционный сплав СОС 6-6; 39 — крышка переднего коренного подшипника; 40 — шестерня.

Читать еще:  Замена датчика коленвала

У рядных двигателей количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров. У двигателей с У-образным расположением цилиндров количество шатунных шеек в два раза меньше, чем цилиндров, так как у них на каждую шатунную шейку устанавливается по два шатуна — один из правого, другой из левого рядов. Передний конец коленчатого вала называют еще носком. На носке коленчатою вала устанавливается при помощи шпонки шкив привода вспомогательных приборов (водяного насоса, генератора, компрессора, насоса гидроусилителя руля и др.). Там же на шпонке устанавливается шестерня привода газораспределительного механизма. Если распределительный вал установлен на головке блока цилиндров (ВАЗ-2110, -2111,-11113, ИЖ-2126), то на носке коленчатого вала устанавливают зубчатую звездочку, от которой при помощи зубчатого ремня (двигатели ВАЗ-2110, -2111, -2112, ВАЗ-1111, -11113) или цепи (двигатели ИЖ-2126) приводится в движение распределительный вал. В двигателях автомобилей «Ока» от шестерни коленчатого вала приводятся в работу уравновешиваю-

На носке коленчатого вала двигателя автомобиля «ГАЗель» на шпонках установлены стальная упорная шайба, шестерня привода распределительного вала, маслоотражатель и ступица шкива коленчатого вала. Все эти детали стянуты болтом, который вворачивается в передний торец вала. Шкив привода водяного насоса и вентилятора и шкив генератора болтами крепятся к ступице шкива коленчатого вала. На этом же шкиве смонтировано демпферное устройство для гашения крутильных колебаний коленчатого вала. У двигателей автомобиля ЗИЛ-5301 на носке коленчатого вала установлена шестерня, которая находится в зацеплении с промежуточной шестерней, а от промежуточной приводится в работу шестерня распределительного вала. Перед шестерней привода распределительного вала установлена ведущая шестерня привода масляного насоса и передний масло-отражатель, на шлицах установлен шкив коленчатого вала. Все эти детали стянуты болтом, ввернутым в передний конец вала.

На заднем конце коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика. Между фланцем и коренной шейкой устроен маслосбрасывающий гребень и маслоотгонные спиральные витки. Коленчатый вал в комплекте с маховиком подвергают динамической балансировке. Чтобы не нарушить балансировку и обеспечить правильное соединение маховика с коленчатым валом в случае разборки при ремонте, фланцы снабжают специальными установочными штифтами или одно из отверстий для болтов крепления маховика и фланца выполняют несимметрично остальным, т.е. смещают в сторону.

В заднем торце коленчатого вала имеется гнездо, в которое запрессовывается шариковый подшипник, являющийся передней опорой для ведущего вала коробки передач. В шатунных шейках коленчатого вала выполняют центробежные ловушки для очистки масла от механических частиц, закрываемые пробками. После затяжки пробки закерниваются для предотвращения самопроизвольного отворачивания.

При работе двигателя на шатунных шейках возникают центробежные силы, уводящие вал в сторону. Для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил на коленчатых валах выполняют противовесы щек вала. Центробежная сила, развиваемая на них, действует в направлении, противоположном направлению центробежных сил на шатунных шейках. Благодаря этому коренные шейки и их подшипники разгружаются от действия центробежных сил и создаваемых ими моментов.

Коленчатый и распределительный валы соединяются при помощи косозубых шестерен, и при их работе возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал в осевом направлении. Этому также способствует работа сцепления, установленного на маховике. Особенно большие силы, способствующие осевому перемещению вала, возникают в момент выключения или включения сцепления. Для удержания коленчатого вала один из коренных подшипников делают упорным. Коленчатые валы двигателей «ГАЗель», «Волга» ГАЗ-31029, ГАЗ-3307 удерживаются от осевого смешения биметаллическими упорными шайбами переднего коренного подшипника. У двигателей автомобилей «ГАЗель» эти шайбы ста-леалюминиевые, у «Волги» ГАЗ-31029 — сталебаббитовые. У двигателей автомобилей ЗИЛ-433100, а также ЗИЛ-5301 коленчатые валы удерживаются от осевого перемещения сталеалюминевыми полукольцами. Эти кольца установлены в гнездах торца опоры пятой коренной шейки и фиксированы от проворачивания выступами, входящими в пазы крышки опоры. Осевое перемещение коленчатого вала у двигателей автомобилей ВАЗ-2110, -2111. -2112 ограничивается двумя упорными полукольцами, которые ставятся по обе стороны среднего коренного подшипника. С задней стороны ставится металлокерамическое полукольцо, а с передней стороны — сталеалюминевое. Так же ограничивается смещение вала двигателя автомобиля «Ока», но только полукольца сталеалюминевые.

Для запуска двигателя пусковой рукояткой и для проворачивания коленчатого вала, например при установке зажигания, в передние торцы валов двигателей автомобилей «Волга» ГАЗ-31029, ГАЗ-3307, ИЖ-2126 и некоторых других ввернуты храповики. Коленчатые валы дизеля имеют противовесы. В двигателях ЯМЗ все противовесы съемные кроме 1-го.

В двигателях КАМАЗ 1-й и последний противовесы съемные.

Подшипники. Коренные и шатунные подшипники коленчатых валов представляют собой тонкостенные вкладыши. Они служат для уменьшения износа коренных шеек и опор.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников изготавливают из малоуглеродистой стальной ленты с тонким антифрикционным высокооловянистым алюминиевым слоем. В каждом подшипнике установлено по два вкладыша. Осевому перемещению и проворачиванию вкладышей в постелях блока цилиндра или в разъемных нижних головках шатунов препятствуют специальные усики, выштампованные на вкладышах, и соответствующие пазы в крышках подшипников блока цилиндров или нижней головки шатунов. Все коренные вкладыши имеют кольцевые проточки, по которым масло непрерывным потоком подается к шатунным подшипникам. Для прохода масла из масляных каналов в перегородках и стенках картера во вкладышах имеются специальные сверления. Эти сверления делаются на всех коренных вкладышах, что необходимо для предупреждения ошибок при установке вкладышей в постели. Вкладыши шатунных подшипников двигателей автомобилей семейства «ГАЗель», «Волга» ГАЗ-31029, ВАЗ-1111, -11113 и некоторых других имеют специальное сверление, через которое в момент совпадения этого отверстия с масляным каналом в шатунной шейке выбрасывается струя масла из отверстия нижней головки шатуна, направленная на цилиндры и распределительный вал.

У двигателей автомобилей ЗИЛ-433300 вкладыши коренных и шатунных подшипников трехслойные (триметаллические), включая антифрикционный слой из свинцовистой бронзы и приработочный слой. Верхние и нижние вкладыши не взаимозаменяемы, так как верхние вкладыши отличаются от нижних наличием отверстия для подвода масла и распределительной кольцевой канавкой.

Триметаллические вкладыши состоят из стальной ленты, на которой методом порошковой металлурги нанесен медно-никелевый подслой, поверх которого находится антифрикционный сплав типа СОС 6-6.

Читать еще:  Коленвал: главные элементы детали

На вкладышах нельзя производить никаких подгоночных операций. При наличии задиров, рисок, вкраплений механических частиц или отслоений вкладыши заменяют на новые.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Коленчатые валы

Коленчатый вал является наиболее ответственной дорогостоящей деталью дизеля. Он воспринимает усилия через шатуны от поршней и передает эти усилия потребителю (гребному винту).

На коленчатый вал при работе двигателя действуют скручивающие и изгибающие усилия, меняющиеся по величине и направлению.

В результате этого его приходится отливать, отковывать или отштамповывать из специальных сортов стали.

Для изготовления коленчатых валов используют высокосортные углеродистые стали. У среднеоборотных напряженных двигателей коленчатые валы изготовляют из легированных (никелевых или хромникелевых) сталей. Иногда их выполняют из высокопрочного или модифицированного чугуна.

В зависимости от мощности и размеров двигателей коленчатые валы бывают цельноковаными или составными . Цельнокованый коленчатый вал восьмицилиндрового двигателя состоит из рамовых шеек 2, расположенных на одной оси, шатунных шеек 4 и щек 3. Рамовые шейки уложены в рамовые подшипники, на шатунные шейки навешены нижние головки-шатунов (рис. 1, а).

Рис. 1. Коленчатые валы: а — составной вал восьмицилиндрового дизеля, б — общий вид вала шестицилиндрового дизеля

Для того чтобы повысить прочность коленчатого вала, его шейки подвергают поверхностной закалке и азотированию. Поверхность шеек после токарной обработки тщательно шлифуют. На кормовом конце коленчатого вала установлен фланец 1 для крепления маховика. Носовой конец вала используют для монтажа шестерни привода навешенных на дизель насосов (масляного, водяного, топливоподкачивающего) и других вспомогательных механизмов.

Количество шатунных шеек коленчатого вала всегда равно числу цилиндров двигателя. Количество рамовых шеек обычно на 3 — 2 больше, чем цилиндров двигателя. Все рамовые шейки лежат на оси коленчатого вала. От этой оси на одинаковом расстоянии (радиус кривошипа) располагаются шатунные шейки.

Составной коленчатый вал дизеля 8ДР 43/61 состоит из двух четырехколенчатых валов 1 и 2 и упорного вала 3. Отдельные части коленчатого вала соединены между собой при помощи фланцев 6 калиброванными болтами (рис. 1, б).

На шейке вала у кормового фланца устанавливается на шпонке 7 шестерня привода распределительного вала. К носовому фланцу вала крепятся успокоитель крутильных колебаний и ведущая часть упругой муфты привода воздуходувки. Кормовой фланец упорного вала 3 соединен с гребным валопроводом. Усилие упора гребного винта передается через гребень 5 упорного вала на упорный подшипник. На шейке у кормового фланца упорного вала проточены маслоотбойные гребни 4. Эти гребни совместно с сальниковым уплотнением в торцевой крышке корпуса упорного подшипника препятствуют утечке масла.

Конструкция коленчатого вала должна предусматривать возможность подачи масла для смазки рамовых и шатунных подшипников. Несмотря на различное конструктивное выполнение системы смазки коленчатых валов, эта схема у судовых дизелей построена по одинаковому принципу.

Масло из системы смазки дизеля по ответвлениям подается к рамовым подшипникам и смазывает их поверхность. Часть масла от рамовых шеек 8 через наклонные сверления «А» в шейках и щеках 9 подается к шатунным шейкам 10. Причем к каждой шатунной шейке подведены сверления от двух соседних рамовых шеек. В крайней носовой шейке коленчатого вала выполнено продольное сверление, по которому подводится масло к успокоителю крутильных колебаний и к упругой муфте привода воздухонагнетателя.

В тихоходных судовых двигателях, у которых радиус кривошипа более 500 мм, колена вала могут быть полусоставными или составными.

Стальные щеки полусоставного колена отковывают заодно с шатунной шейкой, а рамовые шейки изготовляют отдельно (рис. 2, а). Соединение щек с рамовыми шейками выполняется горячей посадкой. Составное колено двигателя «Бурмейстер и Вайн» получается, когда отдельно изготовленные рамовые и шатунные шейки запрессовываются в отверстия щек (рис. 2, б). В данной конструкции рамовые и шатунные шейки выполнены полыми. Полости в шейках закрыты заглушками 2 и заполнены маслом, которое в полость рамовой шейки поступает по радиальным сверлениям 1, откуда по сверлению 3 в щеке попадает в полость шатунной шейки. На смазку кривошипного подшипника масло подается через отверстие 4.

Рис. 2. Элементы коленчатых валов: а — полусоставное колено, б — составное колено, в, г, д — прямоугольная, овальная и круглая форма щёк.

Во время работы двигателя в результате вращения кривошипа и нижней головки шатуна возникает центробежная сила инерции FM, направленная всегда от центра вращения, стремящаяся оторвать кривошип и, следовательно, действующая на рамовые подшипники, увеличивая их износ.

В шести- и восьмицилиндровых двигателях эти силы оказываются уравновешенными, т. е. в любой момент на коленчатый вал действуют две силы FM (от разных кривошипов), но направлены они в противоположные стороны.

Если двигатель имеет нечетное число цилиндров или менее четырех, то центробежные силы инерции взаимно не уравновешиваются. В этом случае коленчатые валы снабжаются противовесами — массами, закрепленными на щеках колена со стороны, противоположной шатунной шейке. У двигателей «Бурмейстер и Вайн» противовесы 5 отковываются заодно со щеками колена. При вращении противовеса возникает центробежная сила Fпр которая равна по величине силе FM, но направлена в обратную сторону. В результате сила FM уравновешивается и ее влияние нейтрализуется.

Щеки кривошипа могут иметь различную конструктивную форму. Прямоугольные щеки просты в изготовлении, однако нерациональное использование материала увеличивает центробежные силы, которые дополнительно нагружают рамовые подшипники (рис. 20, в). Для устранения этого недостатка и уменьшения общей массы вала углы щек часто срезают.

Овальные щеки являются наиболее рациональными в отношении прочности и массы, но сложны в изготовлении (рис. 2, г). Круглые щеки менее рациональны по сравнению с овальными, но проще в изготовлении (рис. 2, д).

Фигурные щеки применяют в полусоставных и составных кривошипах. Их форма обусловлена необходимостью создания кольца для надежного обжатия шеек (см. рис. 2, а, б).

В многоцилиндровом двигателе для повышения равномерности работы необходимо, чтобы рабочие ходы поршней в отдельных цилиндрах чередовались через равные углы поворота вала или через равные промежутки времени. Чередование рабочих ходов в определенной последовательности называется порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров зависит от расположения кривошипов коленчатого вала один относительно другого. Угол установки соседних кривошипов определяют числом тактов двигателя и количеством его цилиндров, который равен углу поворота вала за весь цикл, разделенному на число цилиндров.

Следовательно, кривошипы двигателя должны быть повернуты друг относительно друга на угол α=360:z — у двухтактного двигателя и α=720:z — у четырехтактного (z — число цилиндров). Так, у восьмицилиндрового двухтактного двигателя кривошипы располагаются через 360°: 8 = 45°.

Последовательность (порядок) работы цилиндров бывает различной. При ее выборе по возможности стремятся облегчить работу рамовых подшипников. Для этого нужно, чтобы рабочие ходы в стоящих рядом цилиндрах не следовали друг за другом. Это может быть, например, у двухтактного восьмицилиндрового двигателя с порядком работы 1—8—3—5—2—7—4—6 или у четырехтактного шестицилиндрового с очень распространенной последовательностью 1—5—3—6—2—4.

При выборе порядка работы цилиндров стремятся достичь наиболее полной уравновешенности сил инерции деталей кривошипно-шатунного механизма.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector