Презентация на тему: "Конструкция ДВС. Остов двигателя."

ОСТОВ ДВИГАТЕЛЯ
Конструктивные схемы, анкерные связи.
Фундаментная рама. Рамовые подшипники. Станина.
Цилиндры, втулки цилиндра. Крышки цилиндров.



Составитель Мочалов Ю.Г.

1 – поршень; 2 – шатун; 3 – шток; 4 – крейцкопф; 5 – кривошип коленчатого вала
По конструктивному выполнению двигатели подразделяются на тронковые (а,в), крейцкопфные (б) и с противоположно движущимися поршнями (ПДП) в одном цилиндре.

2.1.Конструктивные схемы, анкерные связи

вертикальные; горизонтальные; однорядные; двухрядные (рис. а); многорядные (число рядов цилиндров более двух); V- образные (рис. б); W-образные (рис. 16.к); звездообразные (рис. 16.л); Δ-видные (рис. 16.и) и др.
В зависимости от расположения цилиндров двигатели бывают

Варианты остова
всё отдельно
станина заодно с блоком цилиндров
станина сделана заодно с фундаментной рамой
Схемы остова

возможно большая жесткость,
достаточная прочность
возможно меньшая масса (масса остова достигает 70 % об­щей массы дизеля).

Требования к конструкции остова

определяются
1)действием механических нагрузок,
2)общим тепловым состоянием дизеля и 3)способом соединения деталей остова.

Условия работы остова

а - длинные анкерные связи; б -короткие парные анкерные связи
Анкерные связи представляют собой длинные шпильки (болты), проходящие через фундаментную раму, станину и ру­башки цилиндров, связывая все элементы остова в единую жесткую конструкцию.

Анкерные связи
Для снятия разрывных усилий с корпуса цилиндра и передачи их на
фундаментную раму служат анкерные связи

усилие затяжки Р > Рz/4, действующее на одну связь. На неработающем дизеле детали остова испытывают напряжения сжатия от силы 4Р, а во время работы — от разности сил (4Р — Pz).
Затяжка анкерных связей

Из каких частей состоит остов двигателя?
Какие требования предъявляются к деталям остова?
Какие существуют варианты исполнения остова?
Назначение анкерных связей, технология их затяжки.
С каким усилием затягиваются анкерные связи?

Литература
Возницкий И.В. А.С.Пунда СДВС Том 1 2010 г.и.
Стр. 24-28, 31-35


Вопросы

2.2 Фундаментная рама. Рамовые подшипники. Станина.

Фундаментная рама, является основа­нием двигателя. К ней крепятся все ос­тальные детали, а она сама опорными пол­ками устанавливается и прикрепляется к судовому фундаменту.
Фундаментная рама

Для четырехтактных, а также малых двухтактных дизелей фундаментные рамы изготовляют преимущественно литыми. Материалом для таких рам чаще всего яв­ляется чугун, реже сталь. Для некоторых высокооборотных двигателей фундамент­ную раму изготавливают из алюминиевых сплавов.

Для мощных двухтактных дизелей фун­даментные рамы изготавливают цельно­сварными или составными, преимущественно закрытого типа. Сварные рамы по сравнению с литыми проще и дешевле в изготовлении к тому же имеют меньшую массу. В таких рамах только отдельные элементы сложной формы изготавливают­ся литьем или штамповкой, а остальные вырезаются из листового или фасонного проката. Все элементы конструкции свари­ваются между собой и далее рама обраба­тывается как одно целое.

Фундаментная рама МОД

На судовой фундамент рама опирается привалочными полками, в которых имеют­ся отверстия под болты крепления.

Амортизатор двигателя L16/24 фирмы MAN (а) и Wartsila L46 (б)
 

Дизель-генераторы и другие вспомога­тельные двигатели относительно
неболь­ших размеров крепят к судовому фунда­менту через специальные виброамортиза­торы , позволяющие значительно сократить вибрацию передаваемую на корпус судна.

1. Преимущества сварных фундаментных рам.
2. Крепление дизеля на судовом фундаменте.
3. Материал изготовления фундаментных рам.
4. Назначение амортизаторов.

Литература
Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 260 с. Стр. 28-30

Вопросы

В фундаментной раме выполняется рас­точка, называемая постелью коленчатого вала в которой устанавливаются разъем­ные рамовые подшипники для укладки в них коленчатого вала (вал вращается внутри подшипников).
Рамовые подшипники

Ис­пользование двух спаренных крышек уп­рощает их снятие и установку. К фунда­ментной раме крышки крепятся с помо­щью резьбовых шпилек, винтовых или гидровинтовых домкратов

Различают рамовые подшипники с толстостенными (обычно двухслойными) и тонкостенными (многослойными) вкладышами. Толстостенные вкладыши (верхний и нижний) плотно пригоняют к постели и крышке подшипника и между ними устанавливают прокладки б для регулирования масляного зазора. Тонкостенные вкладыши к гнездам не пригоняют, а устанавливают с натягом.
В судовых дизелях применяют подшипники скольжения. Подшипник состоит из двух вкладышей 1 и 2 ,залитых антифрикционным сплавом, и крышки 3.

1 - опора (постель) вкладыша; 2 - вкладыши опорных подшипников; 3 - крышка; 4 - шпилька крепления крышки; 5 - вкладыш опорно-упорного подшипника; а - отверстие для подвода масла; б - карман для захвата и равномерного распределения масла по трущимся поверхностям; в - канавка кольцевая; г - отверстие; д - выступ (замок); е - «усы»

Тонкостенные вкладыши

Структура вкладышей подшипников

Станина служит промежуточной частью между фундаментной рамой и блоком цилиндров. Для современных малооборотных двигате­лей станину изготавливают в виде сварных коробчатых конструкций из листовой ста­ли.
Станина

У современных четырехтактных двига­телей тронкового типа широко использу­ется блочная конструкция остова, при ко­торой фундаментная рама как таковая от­сутствует, а станина выполнена как одно целое с блоком цилиндров. Сни­зу такой остов закрывается легким поддо­ном для герметизации внутрикартерного пространства и сбора масла.

Назначение рамовых подшипников.
Масляный зазор, его влияние на работу подшипника.
Толсто- и тонкостенные вкладыши подшипников, область их применения.
Назначение станины.
Где применяются литые станины?
В чём преимущество сварных станин?

Литература
Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1.
И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА,
2010.- 260 с. Стр. 35-38

Вопросы

Рабочий цилиндр двигателя состоит из цилиндро­вой втулки 1 и рубашки 2, между которыми образовано зарубашечное пространство 4. В зарубашечном пространстве циркули­рует вода, охлаждающая цилиндровую втулку. Каналы 3 служат для перепуска воды на охлаждение крышки цилиндров.
Цилиндры, втулки цилиндра
Цилиндры могут быть изготовлены каждый отдельно или бло­ками. Блочная конструкция цилиндров характерна для двигателей средней и малой мощности. Она обеспечивает большую продольную жесткость двигателя в целом

Рубашки мощных двухтакт­ных двигателей заготавливают отдельно для каждого цилиндра и соединяют болта­ми.
В рубашках двухтактных дизе­лей для подвода наддувочного воздуха и отвода отработавших газов предусматри­вают воздушные и газовые полости.

При отсутствии анкерных связей рубашки работают на разрыв от силы действия газов на поршень и крышку цилиндра, а при наличии связей — нагружены сжимающими усилиями от их затяга.
Материалом для изготовления рубашек цилиндров служит серый чугун, модифицированный чугун, иногда Сталь 25.

Условия работы

У двухтактных двигателей в нижней части втулки прорезаются газораспредели­тельные окна.
Цилиндровые втулки обычно изготовляют из модифицирован­ных чугунов (СЧ28-48, СЧ32-52) или легированных сталей (35ХМЮА, 38ХМЮА). Вставные втулки позволяют производить их замену при износе, а также исключают напряжения в ци­линдре, вызываемые разностью температур втулки, соприкасаю­щейся с горячими газами, и рубашки, имеющей температуру охлаждающей воды. Учитывая возможность теплового удлинения втулки, ее нижний конец делают незакрепленным. Цилиндровые втулки для повышения твердости рабочей поверхности и уменьше­ния их износа шлифуют и подвергают нитрированию или хроми­рованию.

Рабочие втулки вместе с поршнем и крышкой цилиндра образуют замкнутый объем, в котором происходит рабочий процесс двигателя. При этом характерны:
воздействие на них горячих газов, вызывающих большие механические и тепловые нагрузки;
работа поршневых колец, приводящая к износу рабочей поверхности «зеркала»
дополнительный нагрев; коррозия и кавитационная эрозия со стороны охлаждающей воды.

Условия работы втулок

чугун, легированный титаном, хромом, никелем, ванадием, или серый чугун (для втулок МОД и СОД) или легированная сталь (для втулок ВОД).
Рабочую поверхность втулок, как правило, хонингуют, иногда наносят сетку микроштрихов «зебру» или производят винтовую нарезку с шагом 12-15 мм и глубиной 0,03-0,06 мм

Материал втулок

а - установка втулки цилиндра двигателя L46 фирмы Wartsila; б - установка проставки между блоком цилиндра и втулкой (двигатели серии RTA фирмы Wartsila); в - установка антиполи­ровочного кольца в малооборотных двигателях фирмы MAN; г - микрорельеф на рабочей поверхно­сти гильзы цилиндра; д - сечение и направление прорезки продувочных окон двигателей серий RTA фирмы Wartsila.
1 - рубашка цилиндра; 2 - втулка цилиндра; 3 - штуцер подвода масла; 4 - простав­ка; 5 - канавки для распределения масла; 6 - крышка цилиндра; 7 - антиполировочное кольцо; 8 - поршневые кольца; 9 - стальная прокладка

Особенности конструкции

1-втулка; 2-шпильки;
3-прокладка газового стыка; 4,5,6,7-кольца уплотнительные
А- верхний пояс
Б – средний пояс
В – нижний пояс
Д – кольцевые канавки на торце втулки
Е – вырезы для прохода стержня шатуна
В судовых ДВС в основном применяются мокрые втулки, омываемые водой со стороны зарубашечного пространства.

Назначение рубашки и втулки цилиндров.
Материал изготовления рубашки и втулки цилиндров.
Отличие втулок 2-х и 4-х тактных дизелей.
Уплотнение посадочного пояса цилиндровых втулок.
Зеркало цилиндра.
Охлаждение втулки цилиндра.

Литература
Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1.
/ И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА,
2010.- 260 с. Стр. 39-48

Вопросы

Крышки цилиндров вместе с днищем поршня образуют рабочую полость цилин­дра, а при положении поршня в ВМТ - ка­меру сгорания двигателя .Они воспринимают силу от давления газов и подвергаются действию высоких темпера­тур. По этому материал крышек должен обладать как высокой механической проч­ностью, так и быть жаростойким. Для изготовления крышек СОД и ВОД применяют чугун и легированную сталь. У ВОД небольшой мощности для изготовления крышек иногда используют алюминиевые сплавы. Конструктивно крышки цилинд­ров изготавливаются как индивидуально для каждого цилиндра, так и для группы цилиндров, как правило, собранных в один блок. В этом случае крышка называется головкой блока цилиндров.
Крышки цилиндров

Крышки цилиндров дизелей: а, б – четырехтактного; в, г, д – двухтактного
Крышка воспринимает значительные тепловые потоки, поэтому при ее конструировании особое внимание уделяется снижению температуры и перепадов температур в огневом днище.

Крышки четырехтактных СОД и ВОД имеют два или четыре рабочих клапана, в крышках помещают форсунку, индикаторный кран (в СОД и МОД), а в двигателях, запускаемых сжатым воздухом – пусковой клапан. На крышках двигателей с диаметром цилиндра более 300 мм должен быть установлен предохранительный клапан.
Крышка 4-х тактного дизеля

1-крышка цилиндра
2 – шпильки крепления выпускного клапана
3 – форсунка
4 – место установки индикаторного крана
5 – гайка крепления крышки
6 – место установки выпускного клапана

Крышка 2-х тактного дизеля(MAN)

Поверхность крышки, обращенная в полость рабочего цилиндра, и называемая огневым днищем, должна интенсивно охлаждаться, для чего внутри крышки преду­смотрены полости для циркуляции воды. Ко всему прочему столь насыщенная кон­струкция должна обладать достаточно вы­сокой механической прочностью, напри­мер в малооборотном двигателе MAN К98МС сила давления газов на крышку может достигать значений эквивалентных 1100 тоннам. Температура газов со сторо­ны огневого днища может превышать 2000° С.
Механические и тепловые нагрузки

повышение жесткости конструкции
снижение тепловой нагрузки верхнего пояса втулки
отказ от резьбовых сверлений в днище поршня
расположение пусковой, предохранительный и индикаторный клапаны на боковой поверхности колпака
Колпачковая крышка. Преимущества

возможно меньшие напряжения в огневом днище;
свободное расширение наиболее нагретых частей;
простая и симметричная форма
большие проходные сечения клапанов;
оптимальная форма камеры сгорания;
уменьшение тепловых нагрузок верхнего пояса цилиндровой втулки.

Требования к конструкции цилиндровой крышки:

МОД — легированная сталь (молибденовая или хромоникелевая),
СОД — легированный чугун с присадками молибдена, хрома, никеля или серый чугун. Огневую часть составных крышек изготавливают из легированной стали, верхнюю — из чугуна или углеродистой, а шпильки СОД — из легированной стали и др.

Материал

Назначение крышки цилиндров.
Нагрузки, возникающие при работе крышек.
Материалы для изготовления крышек цилиндров.
Требования к конструкции цилиндровой крышки.
Уплотнение огневого стыка (между крышкой и блоком).
Преимущества составных крышек цилиндров.

Литература
Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2.
/ И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА,
2010.- 260 с. Стр. 57-61


Вопросы