Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Весьма эффективна установка поперечных болтов, фиксирующих коренные опоры в горизонтальном направлении. Следует отметить, что поперечныестяжки в области коренных опорбыли применены еще в известномдвигателе В2 (см. рис. 9.3). В рядеконструкций автомобильных двигателей для повышения жесткостикрышки коренных опор коленчатого вала объединяются в единуюраму, что также улучшает и виб348роакустическиехарактеристикидвигателя.Наконец, жесткость можетбыть увеличена применением туннельного картера без разъема покоренным подшипникам. В этомслучае в качестве коренных опорприменяются, как правило, роликовые подшипники, что позволяет уменьшить межцилиндровоерасстояние L0.
Последнее способствовало применению туннельных картеров в двигателях специального назначения.Коренные опоры коленчатоговала образуются с помощью подвесок 1 (рис. 9.6, б), представляющихсобой съемные крышки коренныхподшипников, крепящиеся к картеру двигателя с помощью шпилекили болтов 2. Подвеска вместе срасточкой в картере образует гнездо, в которое устанавливают вкладыши подшипника. Применениеподвесок дает возможность использовать легкий поддон вместо тяжелого нижнего картера, обеспечивает удобство конвейерной сборки,легкость контроля состояния любого подшипника и коленчатоговала.Подвески выполняются достаточно массивными, часто двутаврового сечения, как правило, изодинакового с картером материала. Основным требованием к конструкции подвески является обеспечение малых деформаций вкладышей коренных подшипниковпри работе двигателя.
Высота подвески Нпод (см. рис. 9.5) часто превышает диаметр коренной шейкиd1 коленчатого вала, расстояниемежду осями отверстий под крепежные болты следует по возможности уменьшать ориентировочнодо Lпод = (1,0–1,01)D. Установка ификсация крышек подшипников(подвесок) обеспечивается установочными штифтами, направляющими втулками, призонными болтами и стенками пазов в картере,препятствующими боковым перемещениям подвески. С увеличением нагрузок на подшипниковыеузлы в Vобразных автомобильныхи тракторных дизелях крышки коренных подшипников закрепляются не только в вертикальном направлении, но и в горизонтальномс помощью дополнительных болтов 3 (рис.
9.6, б), которые зажимают крышку между боковыми вертикальными направляющими картера. Стык в сопряжении подвескис картером выполняется плоскимили с применением треугольныхшлиц, которые могут воспринимать значительные горизонтальные усилия. Однако в сочетании сдополнительными горизонтальными болтами предпочтение отдаетсяплоскому стыку. Подвески (крышки) крепят к картеру двумя или четырьмя (при относительно длинных подшипниках) шпилькамиили болтами.
Для предотвращенияослабления резьбы при повторныхввертываниях особенно при выполнении картера из алюминиевого сплава предпочтительно применение шпилек. Для обеспеченияплотности посадки по стыковойповерхности резьбу следует заглублять, так как наличие витков уопорной поверхности может нарушить ее плоскостность.Дальнейшее повышение жесткости коренных опор коленчатоговала и всего картера достигаетсяобъединением отдельных подвесок в одну литую раму (рис.
9.7, а)или введением дополнительнойрамы, соединяемой с подвескамии картером общими болтами(рис. 9.7, б). Высокая жесткостьдостигается при разъемном картере, когда его нижняя часть пред349Рис. 9.7. Коренные опоры коленчатого вала:а – в виде литой рамы; б – в виде дополнительной рамы, соединенной с подвесками и картеромставляет собой одно целое с коренными опорами коленчатоговала. Снизу устанавливается легкий поддон.9.1.3. Картеры, блоки цилиндрови блоккартеры тепловозныхи судовых среднеоборотныхдвигателейВ современных двигателях этогокласса отсутствуют, как правило,анкерные связи и предусматривается полная замкнутость сил от давления газов в пределах одной детали,как правило, картера или блоккартера.
Таким образом, корпус является несущим, будучи нагруженнымвесьма значительными растягивающими усилиями, обусловленнымизначительными размерами цилиндра и все возрастающим максимальным давлением газов, достигающим18–20 МПа. Здесь также важнымтребованием к конструкции является жесткость, во многом определяющая работоспособность двигателя в целом. Недостаточная жесткость корпуса нарушает нормальную работу кривошипношатунногои других механизмов, вызывает повышенные кромочные давления вподшипниках, приводит к возникновению очагов полусухого тренияс возможностью перегрева и заедания элементов подвижных сопряжений, создает опасность нарушения герметичности стыков, появления фретингкоррозии и др.Блоккартеры тепловозных исреднеоборотных судовых двигателей изготавливают в виде отливок (восновном чугунных) или в видесварнолитой (сварной) конструкции.
В последнем случае технологический процесс сварки предъявляетособые требования к конструкции:обеспечение возможности применения листовых элементов и связанные с этим ограничения в выбореформы. К недостаткам сварной конструкции относится необходимостьрасположения сварных швов в местах изменения формы детали, чтоможет привести к увеличению напряжений в связи с ростом неравномерности их распределения. К преимуществам сварнолитой конструкции относятся меньшая масса в связи с уменьшением толщины стенок,б\льшая прочность вследствие пре350вышения предела выносливости стали по сравнению с пределом выносливости чугуна. Так, предел выносливости при растяжении s-1p спокойной стали 20 равен 120–160 МПа, тогда как серый чугунимеет s-1p = 70–90 МПа.
Правда, длялитых корпусов современных тепловозных дизелей применяют высокопрочный чугун с более высокимимеханическими свойствами. Пристальном картере появилась возможность применения подвесного коленчатого вала, что позволило отказаться от применения тяжелой фундаментной рамы, хотя и повышающей прочность и жесткость корпусадвигателя, но одновременно существенно увеличивающей его массу.В качестве примера на рис.
9.8показан блоккартер современногоРис. 9.8. Блоккартер тепловозного двигателя16ЧН 26/26:1 – подвеска; 2 – болт крепления подвески;3 – горизонтальные болты фиксации подвески; 4 – шпилькатепловозного дизеля 16 ЧН26/26.Использована схема несущих длинных шпилек, установленных в плите картера и разгружающих стенкии верхнюю плиту блока цилиндровот переменных растягивающихусилий давления газов. Расположенный в развале корпус механизма газораспределения (лоток), образуя ресивер наддувочного воздуха, замыкает силовую схему сверху.Двигатели типа ЧН26/26 имеютподвесные втулки цилиндров с напрессованными рубашками охлаждения, что делает блок цилиндровсухим и повышает его прочность.Сварные картеры получилираспространение на многих тепловозных и других среднеоборотныхдвигателях. Это известные отечественные двухтактные двигателиДН23/30, ДН20,7/2´24,5, тепловозные и судовые двигатели фирмы SEMT Пильстик серий РА иРС и др.
Отличительной особенностью двигателей серии РС является применение стального картераи отдельных цилиндров, крепящихся вместе с крышками цилиндров к картеру анкерами. Сварнолитая конструкция позволила получить удельную массу блоккартера ниже 1,5 кг/кВт на двигателяхтипа ЧН26/26.При использовании высокопрочного чугуна в качестве материала блоккартера оказываетсявозможным получение достаточнопрочной литой конструкции корпуса при отсутствии фундаментной рамы с приемлемыми массогабаритными показателями. Литыеконструкции корпуса получилиширокое применение в двигателяхряда европейских фирм.Так как при отсутствии фундаментной рамы конструкция корпуса в целом оказывается менее жесткой, значительное внимание долж351но быть уделено форме подвескиколенчатого вала и способу ее соединения с картером.
Подвески(съемные крышки или бугели) выполняют достаточно массивными,двутаврового сечения, что обеспечивает малые деформации вкладышей коренных подшипников коленчатого вала. Изложенное ранееприменительно к блоккартерам иподвескам автомобильных и тракторных двигателей в полной мереотносится к подвескам тепловозных и среднеоборотных дизелей.При этом в связи с весьма значительными усилиями затяжки врезьбовом соединении, достигающими 600 кН, предпочтение отдается болтовым соединениям, чтоустраняет необходимость нарезания резьбы в зоне расположениякоренных подшипников.На рис. 9.8 показана подвеска 1тепловозного дизеля 16 ЧН26/26.Видно, что материал подвески иприлегающей области картера находится под действием сжимающихмонтажных нагрузок, что должноблагоприятно влиять на прочностную надежность этой напряженнойзоны корпуса двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
