Коленчатые валы
Материал и конструкции кривошипов
Для судовых дизелей коленчатые валы изготавливают цельными ковкой или штамповкой из углеродистых сталей марок 35, 40, 45, 45Г2, 50 и 50Г, из легированных сталей марок 18ХНВА, 38XH3MA, 40ХНМА. Категория прочности легированных сталей должна быть КП-40, КП-50, КП-60, КП-80, т. е. предел текучести их 392— 785 МПа.
С целью повышения износоустойчивости, особенно, если подшипники бронзовые, поверхности кривошипных и рамовых шеек закаливают ТВЧ, азотируют или цементируют Так как стоимость коленчатого вала достигает 30% общей стоимости двигателя, для ее снижения применяют чугунные валы. Их изготавливают из чугуна с шаровидным графитом, модифицированного сферодозирующими добавками Рекомендуется легировать такой чугун никелем, медью и другими элементами. Временное сопротивление разрыву чугуна должно быть не менее 490 МПа. Для повышения эксплуатационных свойств чугунные коленчатые валы подвергают механическому наклепу, термической, химикотермической обработкам или сочетанию этих обработок. Особое внимание при изготовлении коленчатых валов обращают на точность и чистоту обработки шеек Валы также балансируют.
Коленчатый вал состоит из нескольких соосных рамовых или коренных шеек и кривошипов, а каждый кривошип — из шатунной шейки 2 (рис 78, а), двух щек 5, 3 и двух рамовых или коренных шеек 4, 6. Шейки 4, расположенные между двумя соседними кривошипами, являются для них общими. На задний конец вала насажен маховик 1, на передний — фланец 7
Шатунные и рамовые шейки обычно изготовляют одного диаметра. Но если шатунные шейки меньше рамовых, диаметр шатунных болтов может быть увеличен Места перехода шеек к щекам (галтели) выполняют плавными, их минимальный радиус допускается 0,05 диаметра шейки вала, но не менее 0,5 мм.
Внутреннюю полость коленчатого вала используют для подвода смазочного масла к рамовым подшипникам. В двигателях с фундаментными рамами оно поступает от смазочной магистрали к рамовому подшипнику, а от него — к кривошипному.
Рис. 78 Коленчатый вал с маховиком
Для этого предназначен канал а, соединяющий внутреннюю полость рамовой шейки 6 с полостью шатунной 2 (рис. 78, а, б а в). В данном случае масло выходит из канала лишь в одном месте шатунной шейки, в связи с чем нужны кольцевые канавки в рамовых и кривошипных подшипниках. Только при этом масло будет непрерывно поступать в канал а, а из него — в осевой канал шатуна и далее на смазывание подшипника верхней головки шатуна. Чтобы исключить полукольцевые канавки, предусматривают по два отверстия для входа масла в шейки и по два отверстия для выхода масла из них.
Так, у двигателей типа Ч18/22 (рис. 78,6) в рамовых 6 и шатунных 2 шейках просверлены диаметральные каналы а и б, соединенные наклонным каналом в. Так как с одного конца канал б всегда сообщен с полукольцевой канавкой верхнего вкладыша рамового подшипника, масло поступает в канал непрерывно. В данном случае наклонный канал в закончен сепарационным колодцем г. Под действием центробежных сил при вращении вала в колодец будут отбрасываться загрязнения, находящиеся в масле. При отсутствии такого колодца загрязнения попадают в подшипник. Пробка 8 закрывает отверстие для промывки колодца.
Чтобы облегчить вал и уменьшить центробежные силы инерции, шейки кривошипов высокооборотных двигателей выполняют полыми и закрывают заглушками.
На рис. 78, в изображен кривошип двигателей типа Д6. Полости в шейках закрыты заглушками 10, 12, 14, 16, стягиваемыми болтами 11, 13, 15.
Масло для смазывания поступает с торца вала и проходит из одной полости в другую по каналам а и б. Ввод его в подшипники предусмотрен в наименее нагруженные части шеек через сепарационные трубки 17 и 19.
Загрязнения, имеющиеся в масле, отбрасываются центробежной силой к Стенкам полостей В подшипники из центральной части поступает чистое масло. Периодически заглушки снимают и полости промывают.
Задние концы валов. Для соединения с валопроводом, валом генератора или грунтового насоса и для крепления маховика на заднем конце вала предусматривают фланец 2 (рис. 79,а). Чтобы предотвратить просачивание масла, на валу со стороны концевого подшипника 6 находится маслосбрасывающий гребень 5. У нереверсивных двигателей в месте выхода вала из кожуха 3 предусмотрена маслосгонная резьба 1. Направление резьбы должно быть такое, чтобы масло перемещалось к гребню 4, с которого оно сбрасывается в поддон фундаментной рамы.
У реверсивных двигателей вал на выходе из кожуха 16 (рис. 79,6) уплотнен войлочным кольцом 17, к которому изнутри примыкает маслосбрасывающий диск 9, крепящийся болтами 7. На шейке подшипника предусмотрен маслоотбойный гребень 10, Если у двигателей на задний конец вала будет насажена шестерня привода распределительного вала, то ее изготовляют составной из двух половин 20, 24 (рис. 79,в), соединенных шпильками, болтами или хомутами 19, 21. Шестерню фиксирует на шейке 22 вала шпонка 23.
На двигателях комбината СКЛ в кормовом отсеке фундаментной рамы установлен подшипник, воспринимающий упор гребного винта. В связи с этим на заднем конце вала предусматривают гребень И (см. рис. 79,6), через который упор винта передается подшипнику. Поскольку диаметр гребня 11 больше диаметра фланца 18, шестерню 12 привода распределительного вала изготавливает цельной и насаживают на гребень 11. Фиксирует ее шпонка 13, а стопорят от продольного смещения полукольца 14 и 15. Бурт 8 предназначен для центровки маховика.
Передние концы валов
Их обычно используют для привода навешенных вспомогательных механизмов (насосов, компрессоров), а иногда и для привода распределительного вала.
Наиболее проста конструкция переднего конца вала вспомогательных двигателей (рис. 79, г) На вале установлены шестерня 25 привода распределительного вала и шестерня 26 привода вспомогательных агрегатов Обе шестерни насажены на шпонках и закреплены концевой гайкой 27, навернутой на нарезанный хвостовик вала.
У тихоходных главных двигателей с переднего торца размещают обычно поршневые насосы и компрессор Для их привода к торцу коленчатого вала 28 (рис 79, д) крепят дополнительный кривошип 30, к шейке которого по каналу а вала поступает масло от рамового подшипника. Рядом с кривошипом насажена шестерня 29 привода других механизмов. В данном случае шестерня 29 зажата между фланцем коленчатого вала и фланцем 31 дополнительного кривошипа, причем она одновременно центрирует вал и кривошип (двигатели НФД48). На современных дизелях поршневые насосы не устанавливают, поэтому нет дополнительного кривошипа, а шестерня привода агрегатов остается. На носовой конец коленчатого вала у многих двигателей насажен демпфер крутильных колебаний.
Наиболее сложна конструкция переднего конца вала при торцовом подводе в него масла.
Например, у двигателя ЗД6 (рис. 79, е) масло поступает внутрь полого хвостовика 36, вставленного в расточку коренной шейки 34 коленчатого вала.
Рис 79 Конструктивное исполнение задних концов коленчатых валов
a, 6, в задних, г, д, е — передник
По каналам е оно проходит в кольцевую выточку д хвостовика и по каналам б поступает внутрь первой шатунной шейки 33. Далее масло проходит по валу уже известным путем, а для смазывания первой коренной шейки 34 оно направляется по сепарационной трубке 32 в кольцевую канавку г и затем через отверстие в, Шестерня 35 предназначена для привода вспомогательных агрегатов и одновременно является ведущей шестерней привода распределительного вала Вал дополнительного отбора мощности 37 позволяет приводить в движение любые вспомогательные механизмы машинного отделения. Подобные валы предусматривают на главных двигателях, устанавливаемых на небольших теплоходах
Расположение кривошипов. Кривошипы однорядного двигателя должны быть повернуты один относительно другого на угол ф=360°/z у двухтактного двигателя и ф=720°/z у четырехтактного (z — число цилиндров)
У многоцилиндрового двигателя последовательность (порядок) работы цилиндров может быть различной При ее выборе стремятся по возможности облегчить работу рамовых подшипников. Для этого рабочие ходы в цилиндрах, стоящих рядом, не должны следовать один за другим.
Например, если в цилиндре условно справа от подшипников будет вспышка, то в цилиндре слева от него будет вторая половина такта расширения Если в цилиндре слева будет, например, такт выписка или впуска то рамовый подшипник будет нагружен меньше. Это возможно тогда, когда цилиндры работа ют не подряд, а в последовательности 1-5-3-6-2-4
Выбирая порядок работы цилиндров, стремятся также достичь наиболее полной уравновешенности сил инерции деталей кривошипно-шатунного механизма. Иногда при выборе порядка работы цилиндров учитывают также вопросы повышения эффективности наддува и улучшения технологии изготовления вала.
В табл 2 приведены схемы расположения кривошипов двигателей серийного флота и дана оценка принятого порядка работы цилиндров по нагрузке на подшипники и уравновешенности сил инерции. При работе на задний ход реверсивные двигатели имеют обратный порядок работы цилиндров, приведенный в табл 2 в скобках. Поскольку условия работы подшипников и уравновешенность сил инерции при прямом и обратном порядках работы одинаковы, коленчатый вал аналогичной конструкции применяется для двигателей разного вращения Поэтому двигатель левого вращения при ходе вперед имеет такой порядок работы цилиндров, какой у двигателя правого вращения бывает при ходе назад, и наоборот.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com