Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 56
Текст из файла (страница 56)
7.1, б –штриховая линия).Вкладыши подшипников коленчатого вала изготовляют из269Рис. 7.1. Эпюры гидродинамического давления в подшипнике:а – по окружности; б – по длинедвух половин в виде тонкого антифрикционного слоя, наплавленного, как правило, на стальную основу. В массовом производствевкладыши штампуют из ленты, накоторую нанесен антифрикционный материал (с помощью заливкиили спеканием порошков). Современное двигателестроение ориентируется на вкладыши, изготовленные на специализированныхпредприятиях.Вкладыши устанавливают в корпуса подшипников с натягом, чтообеспечивает необходимый теплоотвод и препятствует проворачиванию вкладыша в опоре. Во избежание проворачивания устанавливают штифты.На работоспособность подшипника существенное влияние оказывает отношение длины подшипника l к диаметру вала d.
При увеличении l уменьшается средняяудельная нагрузка, но возрастаетдавление на концах подшипника.При уменьшении l/d ниже некоторого значения усиливается вытекание масла по торцам подшипникаи уменьшается его несущая способность. Со снижением l/d уменьшаются осевые габаритные размерыколенчатого вала. В условиях повышения частоты вращения современных двигателей имеется тенденция уменьшения l/d. В подшипниках скольжения двигателей внутреннего сгорания l/d изменяется впределах 0,5–0,9. При l/d = 0,3–0,4длина подшипника скольженияприближается к размеру подшипника качения.Подшипники скольжения приработе должны иметь гарантированный зазор.
Разъемные подшипники при необходимости регулируют с помощью прокладок, а такжеснятием металла с поверхностейкрышки и корпуса по плоскостиразъема.Обычно форма рабочей поверхности вкладыша цилиндрическая,что является наиболее простым решением при изготовлении.
Однакотакая форма не является оптимальной. Нецилиндрическая расточкавкладышей также способствуетснижению кромочного давления270приданием рабочей поверхностиформы гиперболоида вращения снебольшой разностью диаметровпо торцам и в середине подшипника. Снижение кромочного давления достигается также скашиванием кромок вкладышей.СлойСтальная основа0,25–0,50Никелевый подслой0,001Оловянный слой (слойдля приработки)Подшипники скольжения автомобильных и тракторных двигателейимеют тонкостенные вкладыши.Вкладыши коренных подшипниковпо сравнению с шатунными выполнены большей толщины, так как ониимеют канавки глубиной 1,0–1,2 мми шириной 3,0–4,5 мм для подачимасла через каналы в коленчатом валу к шатунным подшипникам. Канавки часто выполняют только наверхних коренных вкладышах.Вкладыши подшипников изготовляют многослойными. В зависимости от применяемых материалов вкладыши бывают двух, трех,четырех и даже пятислойными сучетом стальной основы.
Так, двухслойные вкладыши, применяющиеся в быстроходных двигателях спринудительным воспламенением,выполняют из алюминиевого сплава с содержанием свинца 5 % с добавками олова и кремния или изалюминиевого сплава при содержании олова 20 % и меди около 1 %. Вмногослойных вкладышах предлагается следующая толщина составляющих слоев.>0,9АнтифрикционныйОловянносвинцовистыйсплав7.1.1.
Анализ конструкцийподшипников скольженияТолщина, мм0,02–0,040,003–0,005С уменьшением толщины слояпокрытия возрастает сопротивление усталости вкладыша. Вкладыши подшипников автомобильныхдизелей выполняют многослойными, в частности, трехслойными изсвинцовооловянистой бронзы сосвинцовооловянным покрытиемтолщиной 0,03 мм, а также из алюминиевого сплава с содержаниемолова 20 %. В среднем толщинавкладышей коренных подшипников составляет 1,8–2,0 мм, а шатунных – 1,4–1,5 мм. Более тонкиевкладыши плотнее прилегают к постели опоры, благодаря этому улучшается теплоотвод, допускаетсяменьший зазор и обеспечиваетсяснижение уровня шума.На рис.
7.2 показаны вкладыши шатунного и коренного подшипников. На вкладышах выполняют замок в виде усика шириной 2,5–4,5 мм, отогнутого приштамповке на 0,8–1,2 мм. В месте расположения усиков у плоскости разъема вкладыши имеютна протяжении 5–6 мм толщинустенок приблизительно меньшеРис. 7.2. Вкладыши шатунного и коренного подшипников271на 0,005–0,010 мм по сравнениюс остальной частью.При действии растягивающей нагрузки указанное уменьшение толщины компенсирует появляющиесяпоперечные деформации постеливкладыша. Следует заметить, что замок в виде усика выполняет главнымобразом установочную роль, так какпри нормальной работе подшипников вкладыши должны удерживатьсяот проворачивания в постелях силойтрения за счет натяга при установкевкладышей.
Ранее в подшипникахавтомобильных и тракторных двигателей при установке толстостенныхвкладышей с толщиной более 4 мм вкачестве замка применялись фиксирующие штифты.Основными параметрами вкладыша являются распрямление 2Drп всвободном состоянии (рис. 7.3, а),выступание Dh над плоскостью(рис. 7.3, б) и форма расточки. Распрямление 2Drп обеспечивает прилегание вкладыша к постели при сборке. По мере работы двигателя распрямление уменьшается, что можетпрепятствовать повторной установкевкладышей при переборке двигателя. Вкладыш изготовляют с наружным диаметром, большим диаметрапостели dп.
При установке в постельвкладыш должен как можно плотнееприлегать к поверхности расточки.Для того, чтобы этого добиться, приштамповке обеспечивают изменениерадиуса кривизны вкладыша в свободном состоянии по определенному закону, например:Dr = Drп (1 - 2j p)cos j,где j – угол по окружности вкладыша, изменяющийся от 0 до p.Выступание вкладыша Dh соответствуетдеформациисжатиявкладыша по полуокружности присборке подшипника.
Значение Dhизмеряют при приложении усилияР (рис. 7.3, б), обеспечивающегоприлегание вкладыша к постелипри отсутствии зазоров. Выступание вкладышей автомобильныхбыстроходных двигателей составляет от 0,03–0,05 до 0,06–0,08 ммпри диаметре шейки вала соответственно от 40 до 70 мм, а в отечественных тракторных двигателях –0,05–0,10 мм. При выборе Dh следует избегать перегрузки вкладышапри сборке подшипника, в частности, появления пластических деформаций и выпучивания. Напряжение на торцах вкладышей sтор идавление р0 вкладыша на расточкурассчитывают по формулам:s тор = DhE prj;Рис.
7.3. Схемы определения параметров вкладыша272p0 = Dh2 EF prdп l,где Е – модуль упругости основания вкладыша; F – площадь поперечного сечения вкладыша; r –средний радиус вкладыша; j – коэффициент уменьшения площадиторца ввиду наличия выточек.Давление р0 должно быть не менее 4,9 МПа, а напряжение sтор неменее 100 МПа, но не более предела текучести материала вкладыша.Зазоры в подшипниках коленчатых валов двигателей легковых автомобилей составляют 0,03–0,08 мм.Уменьшение зазора при сборке до0,02 мм чревато повреждением антифрикционного слоя и снижениемресурса.
В тракторных дизельныхдвигателях значения диаметральныхзазоров между валом и вкладышемколеблются от 0,055 до 0,140 мм. Зазоры в коренных подшипниках, какправило, несколько больше по сравнению с зазорами шатунных подшипников.При работе сцепления транспортного средства, а также ввидуналичия косозубых шестеренчатыхпередач, инерционных воздействийи других факторов коленчатый валдвигателя испытывает воздействияв осевом направлении. В связи сэтим один из коренных подшипников коленчатого вала является упорным, удерживающим вал от осевогосмещения. Упорный подшипникчасто располагают на средней коренной опоре, хотя встречаются ииные места расположения упорногоподшипника, в том числе передняяи задняя опоры. Так, расположениеупорного подшипника на заднейкоренной опоре разгружает коленчатый вал от осевых усилий.
Наибольшее распространение получилиупорные подшипники в виде полуколец, снабженных выступами дляфиксации колец от проворачиванияи входящих в пазы корпуса (опоры)подшипника. Толщина полуколецблизка толщине вкладышей, на рабочей стороне полукольца имеютсяпо две–три канавки для смазывания.
Иногда упорные полукольцавыполняются как одно целое свкладышем коренного подшипника, что упрощает сборку. Исходныйзазор в упорном подшипнике назначают в пределах 0,05–0,10 мм.Упорные подшипникиполукольцавыполняют из бронзы или сталеалюминиевыми.Подшипники скольжения современных тепловозных двигателей имеют тонкостенные вкладыши толщиной (0,025–0,050) наружного диаметра. При применении подвесногоколенчатого вала конструкция разъемного подшипникового узла с тонкостенными вкладышами обеспечивает их взаимозаменяемость, простоту обработки и сборки подшипника, а также экономию дорогостоящих цветных металлов.
При этом посравнению с толстостенными вкладышами улучшается контактирование с постелью, а следовательно, теплоотвод с рабочей поверхностивкладыша. Разъемные подшипникис тонкостенными вкладышами имеют два замыкаемых стыка вкладышей и постели при общем разъеме.Поэтому затяжка подшипника присборке должна быть такой, чтобыобеспечить как упругое обжатиевкладышей, так и замыкание стыковпостели с полной замкнутостьюконтактирующих поверхностей придействии рабочей нагрузки на подшипник. Надежность работы подшипников тепловозных двигателейзависит от свойств материалов вкладышей, условий циркуляции и качества масла, зазоров и шероховатоститрущихся поверхностей, жесткостиколенчатого вала и постелей подвкладыши, а также нагрузки на подшипники.
Большое значение имеетсоосность расточки постелей под273шипников и биение шеек коленчатого вала.Как и в случае подшипников автомобильных и тракторных двигателей, несущая способность динамически нагруженных подшипников тепловозных двигателей оценивается минимальной толщиноймасляного слоя, изменяющейся всоответствии с углом поворота коленчатого вала. В табл. 7.1 приведены некоторые показатели работыподшипников ряда отечественныхтепловозных двигателей.На рис. 7.4 показан вкладыш шатунного подшипника тепловозногодвигателя типа ЧН26/26.
Вкладышиподшипников – трехслойные состальной основой толщиной 7,5 ммпри толщине 1,0–1,3 мм слоя заливаемой свинцовистой бронзы. Длязащиты от контактной коррозии наружная поверхность вкладышей покрыта слоем бронзы толщиной0,01 мм. Износостойкость прирабоРис. 7.4. Вкладыш шатунного подшипника тепловозного двигателяточного слоя обеспечивается применением трехкомпонентного (олово,медь, свинец) гальванического покрытия толщиной 21–30 мкм с подслоем никеля толщиной 1–2 мкм.Работоспособность подшипников тепловозных двигателей вомногом зависит от технологии икачества изготовления. Повышение качества вкладышей в условияхдальнейшего форсирования тепловозных двигателей обеспечиваетсяизготовлением вкладышей на специализированных производствах.Подшипники скольжения крупных малооборотных и среднеоборотных судовых двигателей характеризуются высокими механическими итепловыми нагрузками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
