Задания для студентов на 18.09.20. СВ310 МДК01.03. СЭУ и электрооборудование судов

СВ 310 МДК 01.03. Судовые энергетические установки и электрооборудование судов.

Преподаватель; В. П. Шкитенков. Электронный адрес почты schkitenkoff@yandex.ru.

Задание выдано 18.09.2020г. Задание выполнить до 23.09.2020г

Раздел: Устройство судовых ДВС

Тема: ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3 (6ч)

КОНСТРУКЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ

СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Цель занятия. Закрепление знаний, полученных в ходе изучения кон-

струкции деталей кривошипно-шатунного механизма.

Задание. Составить с натуры и при помощи чертежей и плакатов эски-

зы и схемы основных узлов кривошипно-шатунного механизма:

1. Шатуна и шатунного болта. 2. Поршня в сборе. 3. Поршневых уплотни-

тельных и маслосъемных колец. 4. Коленчатого вала.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобра-

зования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное

коленчатого вала. Различают следующие виды КШМ (рис. 3.1): тронко-

вый (рис. 3.1а), с прицепным шатуном (для V-образных дизелей), пока-

занный на рис. 3.1б, крейцкопфный (рис. 3.1в). В КШМ тронкового дизе-

ля нормальное усилие Рн, вызывающее горизонтальную перекладку

поршня, действует непосредственно на цилиндровую втулку, вызывая ее

износ в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. Интенсив-

ность износа возрастает с ухудшением условий смазки и уменьшением

длины шатуна. В крейцкопфных КШМ нормальное усилие передается

ползунами крейцкопфа на параллели, расположенные в картере. Это по-

зволяет уменьшить потери на трение и износ за счет улучшения смазки.

Поршневая группа состоит из поршня, поршневых колец, пальца

(в тронковых дизелях), устройств для охлаждения.

Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее на шатун.

Поршень состоит из головки, имеющей канавки для установки поршне-

вых колец, и направляющей (тронка или юбки). Головка поршня замыкает

камеру сгорания и воспринимает давление газов и воспринимает давление

газов, тронк передает нормальное усилие на втулку. Диаметр поршня

меньше, чем диаметр втулки на величину теплового зазора. Так как в

процессе работы температура верхней части поршня выше, чем нижней,

то для сохранения постоянной величины теплового зазора поршень обра-

батывается на конус или ступенчато. При работе поршень испытывает

высокие тепловые и механические нагрузки, подвергается действию сил

инерции, агрессивной среды. Значительный нагрев поршня снижает его

надежность, поэтому форсированные дизели имеют охлаждаемые порш-

ни. Охлаждение поршня в тронковых двигателях производится циркуля-

ционным маслом, подаваемым через каналы в шатуне, в крейцкопфных —

маслом или пресной водой, подаваемой через телескопические трубы.

Материалами для изготовления поршней служат чугуны СЧ28-38, СЧ32-

52, ВЧ45, сплавы АЛ1, АЛ5, АК5. Головки поршней мощных дизелей

могут выполняться как цельными, так и составными, крейцкопфных

МОД — только составными. Части поршней соединяются между шпиль-

ками и фланцами.

Поршень дизеля 4Ч17,5/24 показан на рис. 3.3.

маслосъемное кольцо

Поршневые кольца бывают нескольких типов: компрессионные (уп-

лотнительные), маслосъемные, противозадирные. Уплотнительные кольца

предотвращают протечки заряда из камеры сгорания в картер, отводят

тепло от поршня в охлаждаемые стенки втулки. Маслосъемные служат

для подачи масла на зеркало трения и удаления его излишков в картер или

подпоршневое пространство. В наиболее тяжелых условиях находятся

верхние уплотнительные кольца, подвергающиеся непосредственному

воздействию газов и высокой температуры. Эти кольца теряют упругость,

изнашиваются, залегают в канавках и ломаются в первую очередь. На

надежность работы колец влияют как их конструкция и материалы, так

техническое состояние дизеля и качество его регулировки. Кольцо долж-

но длительно сохранять упругость, его материал должен иметь малый

коэффициент трения и быть жаропрочным. Чаще всего кольца изготавли-

вают из чугуна СЧ21-40, СЧ24-454. Компрессионные кольца имеют пря-

моугольную форму, они бывают трапециидальные и биметаллические.

Маслосъемные кольца имеют более сложную форму, они снабжаются

режущими кромками, служащими для сброса масла. Замки колец выпол-

няются прямыми, косыми, газонепроницаемыми. В двухтактных дизелях

принимают специальные меры, предотвращающие попадание замков

колец в окна цилиндровой втулки.

Поршневой палец образует головной подшипник, служит для соедине-

ния поршня с шатуном, он подвергается механическим нагрузкам от силы

давления газов и термическим из-за нагрева от головки поршня и трения.

Палец должен обеспечивать высокую жесткость, износостойкость, сопро-

тивляемость ударным нагрузкам. Он может иметь каналы для подвода

масла в полость охлаждения поршня. Все пальцы современных дизелей

выполнены плавающего типа, от осевого смещения они фиксируются

стопорными кольцами или заглушками. Изготавливаются пальцы из ста-

лей 10, 15, 15ХМА и им подобных.

Шатунная группа преобразует прямолинейное движение поршня во

вращательное коленчатого вала. Она состоит из шатуна с разборными

головками и шатунных болтов.

Шатун подвергается изгибающему усилию от сил давления газов,

действию сил инерции. Шатун тронкового дизеля состоит из верхней

головки (чаще всего неразборной), стержня и разборной нижней головки.

В верхнюю головку запрессован вкладыш головного подшипника в виде

втулки, смазка к нему подводится по каналу в стержне шатуна. В нижней

головке устанавливается мотылевый подшипник, состоящий из двух по-

лувкладышей, залитых антифрикционным сплавом. В качестве материала

для изготовления стержня шатуна используются углеродистые стали 35,

40, 45, легированную сталь 40ХН, 18Х2Н4ВА, втулки головных подшип-

ников — сталь 10, 15, которую заливают бронзой Бр.ОС-8-12. Вкладыши

мотылевых подшипников изготавливают из стали15, 20 и заливают баб-

битом или бронзой (в СОД), на которую гальваническим методом наносят

покрытие.

Шатуны крупных крейцкопфных МОД имеют более сложное устрой-

ство. Верхняя головка такого шатуна выполнена разборной и имеет виль-

чатую или безвильчатую конструкцию. Масло для смазки может подво-

диться как непосредственно в подшипник от шарнирных или телескопи-

ческих труб, так и по каналу в стержне шатуна. Верхняя половинка ниж-

ней головки шатуна выполняется отъемной, между ней и телом шатуна

устанавливается прокладка, толщиной которой можно изменять длину

шатуна.

Шатунные болты нагружены значительными инерционными и растя-

гивающими усилиями и являются ответственными деталями. Они предна-

значены для скрепления половинок нижней головки шатуна. Для преду-

преждения проворачивания болта его головку фиксируют штифтом или

выступом на головке. Затягивают болт контролируемым усилием специ-

альным инструментом, корончатую гайку стопорят шплинтами и специ-

альными шайбами. Запрещается использование болтов, не имеющих сер-

тификата, с повреждениями поверхности резьбы, имеющих повышенное

удлинение. По истечение определенного срока работы болты должны

заменяться. Их замена производится также после того, как дизель «пошел

вразнос», то есть после неконтролируемого увеличения частоты его вра-

щения выше номинальной. Материалами для шатунных болтов являются

стали 25, 35, 40ХН, 40ХНМА, 40ХНВА.

Коленчатые валы состоят из рамовых и мотылевых шеек, щек, обра-

зующих колена (кривошипы) вала и соединительных фланцев. Коленча-

тый вал является наиболее сложной, ответственной, напряженной и доро-

гостоящей деталью дизеля. Моторесурс дизеля определяется сроком

службы коленчатого вала, стоимость которого достигает 15 % и более

стоимости дизеля

Конструктивные формы коленчатых валов весьма разнообразны и оп-

ределяются типом, мощностью и назначением дизеля. Валы маломощных

ВОД изготавливают штамповкой из сталей, для мощных дизелей их полу-

чают ковкой или отливкой. Коленчатые валы могут быть цельными, со-

ставными или полусоставными. Шейки имеют сверления, уменьшающие

их массу и служащие для подвода смазки к узлам трения. Щеки кривоши-

пов могут быть круглыми, овальными, прямоугольными, фигурными.

Рабочие поверхности вала тщательно обрабатываются, полируются, уп-

рочняются. Выходы отверстий на поверхность шеек должны быть закруг-

лены, сами сверления — отполированы. К шейкам вала могут присоеди-

няться противовесы для уравновешивания сил инерции, их закрепляют

болтами, замками или шпонками.

В месте выхода вала из картера устанавливаются маслоудерживающее

уплотнение или маслосгонная резьба. Свободный конец вала используют

для привода вспомогательных механизмов. К выходному валу крепиться

из стали или чугуна маховик, выполняющий роль венца валоповоротного

устройства и служащий для уменьшения неравномерности вращения.

Коленчатые валы и изготавливают из углеродистой стали 35, 40, 45,

50, 35Г, 45Г, легированной стали 40ХН, 40ХНВА, высокопрочного чугуна

ВЧ45-5, ВЧ50-2. Конструкция вала должна удовлетворять следующим

требованиям: иметь наибольшую жесткость при минимальной массе,

высокую износостойкость шеек, динамическую уравновешенность.

При работе дизеля вал удлиняется из-за нагрева. Для возможности те-

плового расширения предусмотрен осевой зазор между щеками кривоши-

па и торцами рамовых подшипников. От осевого смещения вал фиксиру-

ется в упорном подшипнике, установленном со стороны отбора мощно-

сти.

2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

По имеющимся описаниям, чертежам, литературе, реальному дизелю

ознакомиться с устройством и взаимодействием деталей движения дизеля.

Отчет по работе должен содержать следующие эскизы и схемы с поясни-

тельными надписями, отражающими составные части изучаемых узлов:

— одного колена коленчатого вала с рамовыми подшипниками;

— шатуна с подробным изображениями нижней и верхней головок;

— шатунного болта с элементами крепления;

— поршня (общий вид с разрезом);

— сечения уплотнительных и поршневых колец, формы замков.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие виды кривошипно-шатунных механизмов применяются в судовых ди-

зелях? Назовите их состав и особенности работы.

2. Охарактеризуйте условия работы, материалы, способы охлаждения порш-

ней судовых дизелей.

3. Поясните, какие существую разновидности поршневых колец. Каков меха-

низм действия колец, из каких материалов их изготавливают?

4. Как смазываются детали движения тронковых дизелей?

5. Охарактеризуйте условия работы шатунных болтов, их конструктивные

формы и материалы для изготовления. Какие требования предъявляют к шатун-

ным болтам?

6. В чем заключается отличие конструкций шатунов тронковых и крейцкопф-

ных дизелей?

7. Какие конструктивные формы коленчатых валов применяют в судовых ди-

зелях?

8. Для чего на коленчатом вале устанавливают маховик и противовесы?

Литература:

1.Г.И.Сенков «Судовые энергетические установки их эксплуатация и ремонт» Л Судостроение