Материал: 2466
Короткоходные двигатели имеют следующие преимущества:
1)понижение средней скорости поршня при увеличении числа оборотов без ухудшения механического КПД;
2)увеличение срока службы деталей цилиндропоршневой груп-
пы;
3)повышение коэффициента наполнения цилиндров из-за уменьшения скорости впуска, пропорциональной скорости перемещения поршня;
4)понижение тепловых потерь в систему охлаждения во время процесса сгорания из-за уменьшения отношения поверхности охлаждения к объёму цилиндра.
Кроме того, снижается высота двигателя и повышается жёсткость отдельных элементов.
Одной из причин, ограничивающих минимальную величину этого отношения, является прохождение противовесов в нижней мёртвой точке под кромкой поршня.
У автомобильных четырёхтактных бензиновых двигателей от-
ношение хода поршня к диаметру цилиндра изменяется в пределах |
|
|
И |
0,85…1,0. У автотракторных четырёхтактных дизелей значение этого |
|
параметра равняется 1,0…1,35. |
Д |
|
|
Увеличение отношения у дизелей обеспечивает качественное |
|
протекание рабочих процессов. |
|
Отношение радиуса кривошипаАк длине шатуна влияет на высо- |
|
ту и вес двигателя. В дв гателях с короткими шатунами высота и вес |
|
уменьшаются. У автотракторныхбдвигателей это отношение изменя- |
|
ется в пределах 0,25…0,3. |
|
и |
|
1. |
КомпоновочныеСсхемы двигателей. |
2. |
Общие принципы и этапы конструирования ДВС. |
3. |
По каким признакам различают компоновочные схемы поршневых |
ДВС?
4. Какие факторы определяют число и взаимное расположение цилинд-
ров?
5.Назовите показатели, определяющие выбор типа двигателя.
6.Достоинства короткоходных ДВС. Выбор числа и диаметра цилиндров.
7.В чём заключаются достоинства ДВС с V-образным и горизонтальным расположением цилиндров?
11
2. КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ
Корпусные детали двигателя являются элементами, на которые устанавливаются все основные механизмы и системы двигателя, устройства крепления двигателя на раме транспортного средства или фундамента. Эти детали воспринимают все нагрузки, возникающие при работе двигателя.
При необходимых размерах, жёсткости и прочности масса современных корпусных деталей составляет 30…80 % общей массы двигателя. У современных автотракторных двигателей масса корпусных деталей колеблется в пределах 23…36 % от массы всего двигателя.
В двигателях различного назначения корпусные детали могут иметь различную конструкцию в зависимости от количества, размеров, способов компоновки цилиндров, а также типов системы охлаж-
дения двигателя. |
|
|
|
|
На конструкцию корпусных деталей большое влияние оказыва- |
||
ют условия его работы: |
И |
||
|
|
|
|
|
большие циклические нагрузки от газовых и инерционных |
||
сил; |
|
|
Д |
|
|
|
|
|
высокие температуры, давление и скорость движения рабоче- |
||
го тела, содержащего коррозионно-активные элементы; |
|||
|
значительные относительныеАскорости перемещения сопря- |
||
жённых деталей ц л ндропоршневой группы и подшипниковых уз- |
|||
лов при больших удельныхбдавлениях; |
|||
|
большие град енты температур по объёму деталей при высо- |
||
кой температуре; |
и |
|
|
|
|
||
|
воздействие окружающей среды на наружные поверхности |
||
корпусных деталей. |
|
|
|
|
С |
|
|
|
Исходя из назначения корпусных деталей двигателя и условий |
||
их работы, формируются два основных требования к их конструкции:
•максимальная жёсткость для предотвращения деформации корпусных деталей, в результате которых может произойти либо повышенный износ сопряжённых подвижных деталей, либо полный выход из строя двигателя из-за заклинивания или поломки;
•минимально возможная масса.
12
2.1. Фундаментные рамы, стойки и станины |
|||
Фундаментные рамы используются для судовых и стационарных |
|||
однорядных дизелей, где они используются в качестве основания. |
|||
При этом получают наиболее простую конструкцию двигателя, в ко- |
|||
торой упрощается установка и обслуживание коленчатого вала. |
|||
Изготавливают рамы литьём из чугунов марок СЧ18…СЧ30, ле- |
|||
гированных сталей 15Л, 30Л или сваривают из проката углеродистой |
|||
стали 20, 25 и литых стальных элементов сложной формы (рис. 2.1). |
|||
При этом сварные рамы на 20…30 % легче литых. Рамы больших |
|||
размеров могут изготавливать из нескольких секций, соединяемых |
|||
перед окончательной обработкой болтами. |
|
||
Продольная и поперечная жёсткости рамы обеспечиваются ко- |
|||
робчатой конструкцией, образуемой продольными балками, попереч- |
|||
ными перегородками и боковыми стенками с рёбрами жёсткости. На |
|||
верхние полки балок рам устанавливают станины или стойки двига- |
|||
теля. При помощи опорных полок рама крепится к фундаменту. В по- |
|||
перечных перегородках устанавливают коренные рамовые подшип- |
|||
|
|
|
И |
ники коленчатого вала, число которых на единицу превышает число |
|||
цилиндров. Перегородки имеют окна для перетекания масла вдоль |
|||
рамы и выравнивания давления в картереД, а также колодцы для ан- |
|||
керных болтов крепления к раме других корпусных деталей. |
|||
|
|
А |
|
|
б |
|
|
и |
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 2.1. Рама [4, 5] |
|
|
Рамовые подшипники имеют разъёмы обычно ниже верхней плоскости установочных полок, что увеличивает жёсткость рамы.
13
Крышки подшипников изготавливают из тех же материалов, что и рамы. Их затягивают шпильками, ввёрнутыми в поперечные стенки рамы, а так же болтами или домкратами. Домкраты обеспечивают более простой демонтаж крышек, уменьшают напряжение изгиба в них. В донной части рамы часто делают проёмы для упрощения изготовления, закрываемые стальными щитами или литыми поддонами. На торцовых стенках рам монтируют масляные, водяные, топливоподкачивающие насосы и их приводы, детали приводов распределительных валов, регуляторов и уплотнения концов валов.
Зазоры между стенками рамы и деталями кривошипношатунного механизма должны быть не менее 5…50 мм. При выборе толщины стенок рам учитывают технологические возможности изготовления. Стенки в литых деталях, поверхности которых обрабатываются для установки других деталей, в 1,2…2,0 раза толще необрабатываемых.
В сварных конструкциях обрабатываемые части стенок утол- |
||||||
|
|
|
|
|
И |
|
щают на 15…25 %. |
|
|
Д |
|
||
|
|
|
|
|
||
В табл. 2.1 указаны размеры фундаментных рам. |
|
|||||
|
Размеры элементов фундаментных рам [5] |
Таблица 2.1 |
||||
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
А |
Двигатель |
||
|
|
крейцкопфный |
тронковый |
|||
|
|
|
||||
Ширина |
|
|
|
|
(2,4…2,8)·S |
(2,4…2,5)·S |
Высота |
|
б |
|
(1,1…1,4)·S |
(0,6…0,9)·S |
|
Длина |
|
|
|
|
(1,05…1,20) ·L |
|
Толщина горизонтальных стенок: |
|
|
|
|
||
−литых |
и |
|
|
(0,04…0,07)·D |
(0,025…0,08)·D |
|
|
|
|
|
|||
−сварных |
|
|
|
|
(0,03…0,06)·D |
(0,025…0,07)·D |
Толщина вертикальных стенок: |
|
|
|
|
||
– литых |
С |
|
|
|
(0,03…0,065)·D |
(0,025…0,06)·D |
|
|
|
|
|||
– сварных |
|
|
|
|
(0,025…0,04)·D |
|
Толщина подшипников |
|
|
|
(0,10…0,18) dк |
||
Расстояние между анкерными связями |
|
(1,2…2,0)·D |
(0,9…2,0)·D |
|||
Диаметр анкерных связей |
|
|
|
(0,13…0,18)·D |
||
Диметр шпилек крепления крышек подшип- |
(0,08…0,1)·D |
|||||
ников |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние между элементами: |
|
|
(1,00…1,13)·D |
|||
−шпильками |
|
|
|
|
||
−домкратами |
|
|
|
≈ 0,43·D |
||
14
Вкрейцкопфных двигателях цилиндры опираются на станины, состоящие из отдельных стоек, устанавливаемых на раму в плоскостях, проходящих через середины рамовых подшипников. Стойки отливают из серых чугунов или сваривают из стальных профилей. Для увеличения жёсткости их выполняют А-образной формы с коробчатой или двутавровой конструкцией всех элементов.
На раме стойки закрепляют анкерными связями, для которых в стойках имеются трубчатые колодцы, или к ороткими шпильками за опорные фланцы. В верхней части стойки скрепляют цилиндрами.
С боков промежутки между стойками закрывают съёмными листами с дверцами и смотровыми люками с крышками, обеспечивающими доступ к крейцкопфам, подшипникам шатунов и коленчатого
вала.
На стойках устанавливают направляющиеИползунов, отливаемые из серых чугунов или сталей. Направляющие имеют съёмные планки или выступы, предотвращающие смещениеДползунов с направляющих.
Втронковых двигателях с D ≥ 200 мм станины имеют форму цельной коробчатой детали, закрывающейА раму сверху и образующей картерное пространство. При больших размерах станина может быть составлена из отдельныхбсекций, скрепляемых болтами. Станины от-подшипников. Еслиив свод проёма упираются домкраты, то он усили-
С |
|
|
|
вается рёбрами. |
|
Таблица 2.2 |
|
Размеры элементов стоек и станин [5] |
|||
|
|||
|
|
|
|
Показатель |
Двигатель |
||
крейцкопфный |
тронковый |
||
|
|||
Ширина: |
(1,6…1,8)·D |
(1,5…1,6)·D |
|
−вверху |
|||
−внизу |
(2,0…2,3)·D |
(1,7…2,0)·D |
|
Высота |
(2,80…3,05)·S |
(1,5…1,7)·S |
|
Толщина стенок: |
(0,030…0,064)·D |
||
−литых |
|||
−сварных |
(0,015…0,060)·D |
||
Расстояние между анкерными связями |
(1,2…2,0)·D |
(0,9…2,0)·D |
|
15