Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 50
Текст из файла (страница 50)
С такой целью в маслоподводящие отверстия ставятся специальные трубки, завальцованные илиприкрепленные какимлибо инымспособом к стенке шатунной шейки; трубки опущены на значительную глубину в полость шатунныхшеек (рис. 6.5, г, ж), забирая чистоемасло из центральной области.Заглушки имеют конические фаски и притираются к валу (рис. 6.5, г–е). Способ резьбового крепления заглушек, а также способ их завальцовки имеет серьезные недостатки.
Прирезьбовом креплении предел выносливости понижается, завальцовка заглушек (см. рис. 6.5, ж) затрудняетосмотр и очистку масляных полостей. Часто ставят плоские заглушкина прокладках (см. рис. 6.5, в); такаяконструкция отличается сравнительной простотой.Для уменьшения потерь масла,находящегося в картере, вал выполняют с гребнем, а иногда и смаслосгонной резьбой. Масло, попадающее на гребень, центробежной силой отбрасывается на стенкикартера или на специальный отражатель.Существуют конструкции колен, в которых полости шеек снабжены алюминиевыми вставками(см. рис.
6.5, з); по спиралям последних циркулирует масло, отводящее теплоту от шеек.Для уменьшения концентрациинапряжений с помощью радиуснойфаски поверхности вывода смазочного отверстия придается специальная форма. При наличии отверстий в шейках вала прямая подачамасла обеспечивается с помощьютрубки, установленной в сквознойнаклонный канал.При осевом подводе смазочноемасло подается к крайней опоре и,циркулируя по валу, последовательно поступает к коренным ишатунным подшипникам.
Описанная схема компактна и применяется в форсированных двигателяхспециального назначения, однакотребует увеличения давления масла в системе для компенсации потерь при прохождении масла подлине вала.На переднем свободном концевала (носке) устанавливают шкивыдля привода вспомогательных агрегатов, шестерню или звездочку дляпривода распределительного вала,демпфер крутильных колебаний(при его наличии). На рис.
6.6представлена конструкция носка содним из вариантов устройства упРис. 6.6. Свободный конец коленчатого вала238лотнения коленчатого вала тракторного двигателя.На носке вала могут быть установлены сегментные или призматические шпонки, которые частовыполняют роль установочных элементов. При этом передача крутящего момента осуществляется с помощью натяга при установке элементов привода на валу. Расположенные на носке вала детали, какправило, стягиваются болтом.
Вдвигателях легковых автомобилеймомент затяжки болта составляет150–250 Н×м, при требовании большего момента болт заменяют нагайку, закручиваемую на резьбовоеокончание носка вала.Конец вала со стороны отборамощности для соединения с генератором, муфтой, маховиком, винтом, упругим элементом и т.д. имеет участок со шлицами или фланцем. В хвостовой части коленчатого вала, как правило, находитсяузел крутильных колебаний. Поэтому в некоторых форсированныхдвигателях на хвостовике устанавливают шестерни привода механизма газораспределения и топливного насоса. Хвостовик коленчатого вала также тщательно уплотняется с помощью различного типаманжет, например, самоподвижных резиновых в комбинации смаслоотражателем и маслоотводящей канавкой. Иногда наряду смаслоотражательным буртиком наповерхности хвостовика делаетсямаслосгонная нарезка в виде спиральной канавки с двумя – тремявитками, обеспечивающая отводмасла от манжеты.На рис.
6.7 представлена конструкция хвостовика и один из вариантов уплотнения коленчатого валатранспортного двигателя.Коренные и шатунные шейки, атакже носок и хвостовик коленчаРис. 6.7. Хвостовик коленчатого вала в сборе смаховиком и уплотнение хвостовика:1 – маховик; 2 – вкладыш упорного подшипника; 3 – хвостовик; 4 – манжетатого вала изготавливаются с высокой точностью. Так, в транспортных форсированных дизелях допуск на диаметр шеек не превышает 0,02 мм. У быстроходных двигателей с принудительным воспламенением диаметры шеек и хвостовика коленчатого вала выдерживаются с точностью до 0,015 мм.Несмотря на общность ряда принципиальных требований, предъявляемых к коленчатому валу поршневых двигателей, конструкция этойбазовой детали в значительной степени определяется типом и назначением двигателя.6.1.1. Анализ конструкцийколенчатых валовКоленчатые валы автомобильных двигателей выполняются каккованными из высокопрочной легированной стали, так и литыми извысокопрочного чугуна.
На рис. 6.8представлен коленчатый вал четырехцилиндрового четырехтактногодвигателя.239Рис. 6.8. Коленчатый вал с большим перекрытием шеекПри высоких частотах вращенияколенчатых валов современных автомобильных двигателей следует добиваться как можно более полногоуравновешивания всех сил инерциии их моментов.
Последние зависятот числа и схемы взаимного расположения колен вала. Здесь можноотметить рядные четырехтактныедвигатели с четным числом цилиндров, которые свободны от неуравновешенных моментов. Такие валы называются зеркальными, их применение способствует обеспечению низкой виброактивности двигателя. Вотличие от коленчатых валов рядныхчетырехтактных двигателей с четным числом цилиндров, валы трехи пятицилиндровых двигателейплоскости симметрии не имеют. Дляуравновешивания моментов от силинерции требуется установка балансировочных устройств.Коленчатые валы Vобразныхдвигателей выполняют с удлиненными шатунными шейками с целью установки на каждой из них двух шатунов, соединенных с поршнями левого и правого рядов цилиндров.
В данном случае в шатунных шейках выполняются по два отверстия для подачи масла к шатунным подшипникам. На рис. 6.9 представлен коленчатый вал Vобразного восьмицилиндрового автомобильного дизеля, имеющий крестообразную форму расположения кривошипов, что при угле развала цилиндров 90° обеспечивает равномерное чередование вспышек.В валах некоторых Vобразныхдвигателей между коренными опорами располагают шатунные шейки, сдвинутые друг относительнодруга на угол, обеспечивающий равномерность чередования вспышек(рис.
6.10).Рис. 6.9. Коленчатый вал автомобильного дизеля240Рис. 6.10. Колено вала со смещенными шатунными шейкамиВ коленчатых валах некоторыхбыстроходных двигателей дляпривода вспомогательных валиков, уравновешивающих силыинерции 2го порядка, используется одна из щек вала, несущаязубчатый венец.В табл. 6.1 приведены соотношения между основными геометрическими размерами коленчатых валовразличных двигателей.В большинстве автотракторныхдвигателей применяются подшипники скольжения. Для надежной работы вала и подшипников биениекоренных шеек не должно превышать 0,005–0,008 мм.Размеры шеек коленчатых валовтранспортных дизелей специального назначения близки к размерамвалов автомобильных дизелей: d == (0,6 – 0,8)D; d1 = (0,65 – 0,85)D;b = (0,25 – 0,3)D; D = (0,2 – 0,25)d;радиус галтелей не менее 3 мм. Некоторые, главным образом, Vобразные быстроходные транспортные дизели имеют коленчатые валы на подшипниках качения (см.рис.
6.3). В данном случае уменьшается длина вала.Коленчатые валы тепловозных,среднеоборотных стационарных исудовых двигателей (СОД) выполняются, главным образом, кованнымииз легированной стали, хотя встречаются и литые валы из высокопрочного чугуна. По мере роста форсирования среднеоборотных двигателей по давлению наддува и с увеличением максимального давленияцикла предпочтение отдается валам,выполненным из стали.Конструкция и формы элементов коленчатых валов СОД зависятот материала, технологических возможностей получения заготовки(ковка, штамповка, литье), выполнения отверстий в шейках вала.Причем одна из задач конструирования – уменьшение массы и сил6.1. Относительные размеры элементов колена вала автомобильных и тракторных двигателейДвигательdDd1Dlшшdlкшd1bDhDrbС принудительнымвоспламенением:рядныйVобразный0,6–0,70,65–0,8 0,45–0,65 0,5–0,60,57–0,66 0,63–0,75 0,8–1,00,4–0,70,2–0,22 1,0–1,25 0,15–0,20,2–0,22 1,0–1,25 0,15–0,2Дизель:рядный0,64–0,75 0,72–0,9 0,5–0,65 0,45–0,6 0,24–0,27 1,05–1,3 0,15–0,23Vобразный0,65–0,72 0,7–0,750,8–1,00,4–0,55 0,24–0,27 1,05–1,3 0,15–0,23П р и м е ч а н и е: lшш – длина шатунной шейки; lкш – длина коренной шейки; r – радиусгалтели.241Рис.
6.11. Колено литого чугунного вала тепловозного двигателяинерции вращающихся масс приобеспечении необходимой прочности и жесткости вала.В стальных коленчатых валахвнутренние полости получают высверливанием материала в шейкахвала. В литых валах имеется возможность придать внутренним полостям более рациональную конфигурацию. На рис. 6.11 приведеноколено литого чугунного вала тепловозного двигателя.При этом расход металла в стружку при обработке литых коленчатыхвалов снижается в 3 раза и более посравнению с кованым валом, существенно снижается и время изготовления вала. В литых коленчатых валах противовесы могут отливатьсявместе с валом.На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
