Коленчатый вал и маховик
Коленчатый вал и маховик Коленчатый вал является самой сложной, напряженной и дорогой деталью кривошипно-шатунного механизма. Вес вала составляет около 10% веса двигателя, а стоимость его изготовления иногда достигает 25-30% стоимости изготовления двигателя. Вал воспринимает периодические нагрузки от давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся частей, поэтому он подвергается значительным изгибающим и скручивающим усилиям. Эти силы вызывают трение и износ рамовых и шатунных шеек вала и подшипников, усталостные трещины в местах переходов шеек в щеки и выходов масляных каналов. Коленчатый вал должен иметь достаточную прочность, жесткость и износостойкость при небольшом весе. Коренные и шатунные шейки его должны быть изготовлены с высокой степенью точности; поверхность шеек должна быть достаточно твердой и обработана с высокой степенью чистоты. Коленчатые валы двигателей малой и средней мощности выполняют обычно цельными, а крупных двигателей - чаще всего составными. Соединительные фланцы отдельных частей вала скрепляют болтами или шпильками. Валы изготовляют чаще всего из качественной углеродистой или легированной стали ковкой и штамповкой. В некоторых случаях применяют литые коленчатые валы из специального модифицированного чугуна с шаровидным графитом и из стали. Литые валы значительно дешевле, кроме того, на них расходуется меньше металла и времени на обработку, чем на кованые валы. Коленчатый вал (рис. 23) имеет коренные шейки 1, шатунные шейки 2, охватываемые нижними головками шатунов, и щеки (колена) 3, связывающие шатунные шейки с коренными. У многих дизелей коленчатые валы снабжаются противовесами (на рисунке их нет), которые устанавливаются на щеки и способствуют разгрузке коренных подшипников от центробежных сил шатунной шейки, шатуна и неуравновешенной части щек. Рис. 23. Коленчатый вал дизеля малой мощности с маховиком:.1 и 2-коренная и шатунная шейки, 3-щека, 4-шестерня, 5, 6 и 17- маслоотражатели, 7-шкив, 8-храповик, 9-дистанционная втулка, 10-заглушка, 11 - стяжной болт, 12 - маслопроводный канал, 13 - трубка, 14 - маховик, 15 - зубчатый венец, 16 - палец Коренные и шатунные шейки для уменьшения веса часто делают полыми. Полости внутри шеек используют как каналы для подвода смазки, с торцов их закрывают заглушками 10, стянутыми болтами 11. Наружную поверхность шеек вала шлифуют и полируют. Переходы от щек к шейкам, так называемые галтели, также тщательно шлифуют и полируют до полного выведения рисок. В некоторых дизелях применяют нерегулируемые взаимозаменяемые подшипники, поэтому к соблюдению точных размеров всех шеек вала предъявляют очень высокие требования. Чтобы повысить твердость и износостойкость поверхности шеек, их закаливают токами высокой частоты. Это особенно необходимо, если в дизеле применены подшипники скольжения, залитые свинцовистой бронзой. Маховик крепят к фланцу коленчатого вала (хвостовику). Свободный конец вала со стороны, противоположной маховику, - носок служит для монтажа шестерни 4, приводящей в действие масляный и топливный насосы, а также другие механизмы и вспомогательные агрегаты дизеля. На носке установлены маслоотражатели 5, 6 и шкив 7 клиноременной передачи для привода водяного насоса и других агрегатов. Шкив прижимается к дистанционной втулке 9 храповиком 8, ввернутым в торец вала. Храповик предназначен для проворачивания коленчатого вала при техническом обслуживании двигателя. Масло на смазку коренных и шатунных подшипников подается по каналам в перегородках картера. По косым сверленым каналам 12 в коленчатом валу масло поступает в полости шатунных шеек и оттуда по завальцованным медным трубкам 13 направляется на смазку поверхностей шатунных шеек. Маховик 14 предназначен для обеспечения равномерности хода дизеля. Он накапливает кинетическую энергию в течение рабочего хода, когда давление газов на поршень значительно превышает атмосферное, и отдает часть кинетической энергии кривошипно-шатунному механизму, когда крутящий момент двигателя оказывается меньше момента сопротивления вращению вала двигателя, т. е. в момент прекращения расширения газов в цилиндре. Маховик также выводит коленчатый вал из мертвых точек и значительно облегчает пуск, особенно двигателей с малым числом цилиндров. Если окружная скорость маховика 30-32 м/сек, его отливают из чугуна, при окружной скорости 40-60 м/сек маховик изготовляют из стального литья. Маховик присоединяют к фланцу на конце коленчатого вала болтами, которые контрят проволокой. На ободе маховика закреплен зубчатый венец 15, предназначенный для проворачивания дизеля от стартера. К диску маховика крепят пальцы 16 с резиновыми втулками, на которые надевают муфту для соединения двигателя с приводимыми агрегатами. На маховик наносят различные метки. Они служат для установки кривошипно-шатунного механизма в мертвых точках, для проверки фаз газораспределения и угла впрыска топлива. Таблица 3 Порядок работы цилиндров двигателей
Так как в четырехтактных двигателях все процессы рабочего цикла осуществляются за два оборота коленчатого вала, т. е. при угле поворота 720°, а в двухтактных - за один оборот и соответственно 360°, то при числе цилиндров z угол поворота вала между очередными вспышками α должен быть в четырехтактных двигателях 720°/z a, в двухтактных 360°/z. В табл. 3 приведено расположение колен вала для четырехтактных и двухтактных двигателей и указан порядок чередования вспышек. У шестицилиндрового четырехтактного двигателя колена вала располагаются под 720°/6= 120°. В этом случае рабочие ходы частично перекрывают один другой, что способствует равномерному ходу двигателя. Наивыгоднейший порядок работы цилиндров двигателя при вращении коленчатого вала против часовой стрелки 1-5-3-6-2-4 или 1-4-2-6-3-5. При таком порядке работы цилиндров не будет одновременно вспышек в двух соседних цилиндрах.
|
