Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Часто в головках из алюминиевых сплавов свечи зажигания устанавливаютна резьбе в промежуточные втулки,ввернутые с натягом в головку. Вэтом случае сохраняется резьба в головке при замене и установке свечей. В автомобильных двигателяхиспользуют в основном свечи зажигания диаметром 10 и 14 мм.Устройство головок газовых двигателей в основном зависит от конструкции бензинового двигателя илидизеля, на базе которого выполненсоответствующий газовый двигатель.Высота головки определяетсяразмерами поперечного сечениявпускного канала, высотой проходов для охлаждающей жидкости между впускным каналом, днищем иверхней стенкой головки, а такжеконструкцией опор распределительного вала при его расположении наголовке.
Высота большинства головок двигателей с принудительнымвоспламенением составляет (1,5–2,0)D. Жесткость головки в значительной степени зависит от ее высоты. Ширина головки обычно совпадает с шириной блока. Толщинаднища головки tг (см. рис. 9.47) возрастает с увеличением диаметра цилиндра D, причем эта зависимостьимеет линейный характер. Для головок из чугуна и из алюминиевыхсплавов рекомендуются соответственно следующие соотношения, полученные на основании обработкистатистических материалов: tг == 0,05D + 2 мм; tг = 0,07D + 2 мм.Рис.
9.50. Индивидуальная головка цилиндра стангенциальным впускным каналом:1 – канал под форсунку; 2 – впускной каналБоковые стенки и стенки газовоздушных каналов имеют по сравнению с днищем головки меньшуютолщину tк (рис. 9.50). Последняяопределяется обычно возможностями технологии изготовления исоставляет 4–6 мм. Головка крепится к блоку шпильками или болтами, число которых на один цилиндр зависит от диаметра последнего и составляет четырешесть.Головки автомобильных и тракторных дизелей более массивны, чтосвязано с б\льшими нагрузками,действующими на них. Кроме высоких давлений, возникающих присжатии и сгорании, головки икрышки дизелей воспринимают,395Рис.
9.51. Блочная головка цилиндров автомобильного дизеля при расположении камеры сгорания впоршненесмотря на более низкую температуру рабочего процесса, повышенную тепловую нагрузку по сравнению с головками двигателей с принудительным воспламенением, обусловленную б\льшей теплоотдачейот газа и неравномерным нагреванием днища вследствие наличия отдельных факелов горящего топлива.Конструкция головки дизеля также зависит от типа камеры сгорания.В двигателях с неразделенной и полуразделенной камерами днище головки имеет сравнительно простую форму (рис. 9.51) и является в большинстве случаев плоским. При этом место расположения форсунки зависитот числа клапанов на один цилиндр.При наличии двух клапанов в четырехтактном дизеле трудно разместить форсунку и клапаны в однойплоскости без чрезмерного уменьше396ния диаметра последних.
Поэтомуфорсунку смещают относительноклапанов (см. рис. 9.50) и часто располагают ее наклонно. В блочныхдвухклапанных головках четырехтактных дизелей впускные и выпускные газовоздушные каналы выводятся в разные стороны. Однако некоторые конструкции головок имеют односторонний вывод. При парномрасположении одинаковых клапановв смежных секциях головки стремятся использовать индивидуальные газовоздушные каналы без их объединения. При чередующемся расположении одинаковых клапанов в смежных секциях головки применяюттолько индивидуальные патрубки.При этом возможно более равномерное распределение температуры подлине головки. При четырех клапанах форсунку удается разместить вцентре днища (см. рис.
9.43 и 9.52).Центральное вертикальное расположение форсунки способствует созданию симметрии в конструкции головки, что благоприятно сказывается на распределении деформаций какот механических, так и от тепловыхнагрузок и уменьшает короблениеднища.Для улучшения процесса смесеобразования значительное вниманиедолжно уделяться геометрическимформам газовоздушных каналов, расположенных в головке. Для получения необходимого вихревого движения впускным каналам придают тангенциальное или винтовое направление. Используются и другие впускные каналы, например, заширмленные. Тангенциальный канал имеетсуживающееся по длине поперечноесечение (см.
рис. 9.50), достигающееперед горловиной клапана (0,5–0,8)площади горловины клапана. Вследствие взаимодействия прямого и обратного движений потоков в цилиндре формируется суммарное вращательное движение с умеренной интенсивностью. При использованиивинтового впускного канала обратные воздушные потоки, как правило,отсутствуют и имеет место организованное вращательное движение заряда с большим значением коэффициента расхода. Это часто способствуетширокому использованию винтовойформы впускного канала.Более сложными по конструкцииявляются блочные головки с разделенными камерами сгорания. В этомслучае в головке цилиндров, помимовсех прочих необходимых элементов, приходится размещать дополнительную камеру сгорания. Головки сРис. 9.52.
Фрагмент индивидуальной четырехклапанной головки автомобильного дизеля с камерой сгорания в поршне397Рис. 9.53. Головка цилиндров вихрекамерного дизеляразделенными камерами сгоранияхарактеризуются повышенной теплонапряженностью, связанной со сложностью геометрической формы, наличием в головке дополнительногоисточника теплоты в виде дополнительной камеры и трудностью организации эффективного охлажденияцентральной зоны перемычек днищавследствие "стесненности" каналов,подводящих охлаждающую жидкость.Наиболее распространеннымитипами дополнительных камер вдизелях являются вихревая камера ипредкамера. Объем вихревой камеры обычно составляет 60–80 % общего объема сжатия. Вихревые камеры имеют форму усеченной сферы или цилиндра.
Верхняя часть камеры с отверстием под форсункуобычно составляет одно целое с головкой, а нижнюю часть в видевставки выполняют отдельно из жаропрочного материала (рис. 9.53).Вихревая камера в головке смещенаотносительно оси цилиндра, что дает возможность увеличить диаметрыклапанов. При этом канал, соединяющий вихревую камеру с пространством цилиндра, располагаюттангенциально относительно нее.Предкамеры размещают наклонно или смещают в сторону отоси цилиндра. Центральное расположение предкамеры, предпочтительное с точки зрения прочностиголовки цилиндров, обеспечивается при числе клапанов более двух, апри двух клапанах связано с трудностями их размещения.Габаритные размеры блочныхголовок дизелей определяются в основном теми же соображениями,что и в случае двигателей с принудительным воспламенением. Убольшинства дизелей высота головки Нг = (1,0–1,25)D.
Б\льшую высоту Нг = (1,5–1,6)D имеют головки сверхним расположением распределительных валиков. Толщина днища головок современных дизелей398превышает толщину днища головокдвигателей с принудительным воспламенением в среднем на 2 мм приодинаковом диаметре цилиндра.Повышение жесткости днища связано со стремлением уменьшить егокоробление в зоне расположенияклапанов вследствие повышенныхнагрузок от давления газов и силпредварительной затяжки шпилек.Головка крепится к корпусу двигателя короткими шпильками, числокоторых на один цилиндр составляет от четырехшести и более.Крышки цилиндров тепловозных,стационарных и судовых среднеоборотных дизелей разнообразны по конструкции. Наиболее сложны по устройству крышки четырех и двухтактных двигателей с клапаннощелевойсхемой газообмена, а также двухтактных двигателей двойного действия.Проще крышки двухтактных двигателей с петлевой схемой газообмена,так как в крышке отсутствуют клапаны и газовоздушные каналы.Крышки по форме могут быть выполнены прямоугольными, круглыми, в виде шести или восьмигранника.
При круглой форме возможноравномерное размещение по ее периферии значительного числа крепежных шпилек, что обеспечивает наилучшее уплотнение газового стыка иравномерное деформирование крышки под действием сил предварительной затяжки. Однако в транспортныхмногоцилиндровых двигателях приограниченной длине прямоугольнаяформа крышки является вынужденной. В этом случае крышка крепитсяк корпусу обычно четырьмя шпильками, расположенными по углам.Для улучшения наполнения цилиндра число клапанов увеличиваютдо четырех и более.
В четырехтактныхдвигателях два впускных и два выпускных клапана располагают вокруг форсунки, установленной в центре днищакрышки (см. рис. 9.43). В некоторыхкрышках при наличии четырех клапанов форсунку устанавливают наклонно, что облегчает обслуживание приэксплуатации, однако нарушаетсясимметрия и увеличивается напряженность центральной зоны днища.В составной крышке двухтактного дизеля (рис. 9.54) верхняя частьзначительной высоты обеспечиваетдополнительный теплоотвод от нижней теплонапряженной части и воспринимает нагрузку от сил давления,Рис.
9.54. Составная крышка цилиндра двухтактного дизеля с клапаннощелевой схемой газообмена:а – разрез по клапанам; б – разрез по форсунке; 1 – нижняя часть крышки; 2 – верхняячасть крышки; 3 – шпилька399выполняются коробчатой формы сдвойным днищем. Часто применяются съемные охлаждаемые корпусадля клапанов. В связи с увеличениемфорсирования СОД разрабатываются составные конструкции крышек сприменением стали.Крышки цилиндров малооборотныхдвухтактных судовых двигателей сдиаметрами цилиндров до 1000 мм иболее характеризуются высокой тепловой и механической напряженностью, возрастающей с увеличениемдиаметра цилиндра. Несмотря навозрастающее давление сгораниявследствие повышения давления наддува, днища крышек МОД стремятсявыполнять по возможности тоньшедля понижения перепада температурпо толщине и средней температурыднища.
Высокие напряжения рz итемпература днища на большинстведвигателей большой размерностиобусловливают применение стальныхкрышек, а также комбинированныхконструкций, нижняя часть которыхвыполняется из жаростойкого материала, а верхняя – из чугуна. Для защиты от перегревафланца втулки крышкупогружали в полость цилиндра (рис. 9.55, а).Ранее для защиты отперегрева верхней части втулки использовали крышки колпачковой формы, благодарячему обеспечивалисьповышенная жесткостьи пониженная температура стенок камерысгорания, омываемойводой по верхней и боковым поверхностям.Крышки цилиндровсовременных МОД выполняют в виде масРис. 9.55. Составная крышка цилиндра двухтактного дизеля с класивной кованой плитыпаннощелевой схемой газообмена:1 – клапан; 2 – шпилька; 3 – крышка; 4 – блок; 5 – втулкаиз стали (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
