Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Блок-картер, головка цилиндров

30.09.2014

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Детали КШМ участвуют в совершении рабочего процесса и воспринимают механические и тепловые нагрузки. Они нагружены в результате действия сил давления газов, инерции, трения, моментов сил; появления колебательных процессов. Дополнительные напряжения в деталях КШМ возникают от температуры и технологических факторов, например, при сборке. Детали КШМ должны обладать механической прочностью, высокой надежностью и др.
Условно элементы КШМ можно разделить на две группы: неподвижные и подвижные. К неподвижным элементам относятся блок цилиндров, головка блока цилиндров, картер с подшипниками коленчатого вала и поддоном, соединяющие их детали. Все это образует остов двигателя. Подвижными элементами механизма являются поршень, поршневые кольца, поршневой палец, шатун с подшипниками, коленчатый вал с маховиком и гасителем крутильных колебаний, соединяющие их детали.
Блок-картер поршневого двигателя может выполняться по различным схемам, например в виде блока, к которому крепятся отдельные цилиндры, или блока цилиндров, в котором все элементы отлиты как одно целое. Первую схему применяют для двигателей воздушного охлаждения. Для двигателей лесных машин распространена вторая схема, которая обладает повышенной жесткостью.
В блок-картере размещают подвижные детали всех механизмов и систем двигателя, а также крепят различные агрегаты и приборы. Элементы блок-картера воспринимают в процессе работы двигателя силы давления газов, неуравновешенные инерционные нагрузки, неравномерное воздействие температуры, а отдельные части блока, соприкасающиеся с подвижными деталями, подвергаются износу.
Форма блок-картера определяется принятой компоновкой двигателя и зависит от числа и расположения цилиндров относительно коленчатого вала. Для двигателей лесных машин наибольшее применение имеют блоки с рядной и V-образной компоновкой (рис. 6.1).
Блок-картер, головка цилиндров

Однорядную (вертикальную, наклонную) компоновку имеют двигатели, у которых оси цилиндров расположены в один ряд (двигатели СМД-18Н, А-01Т, Д-240 и др.). У V-образных двигателей цилиндры расположены в два ряда с учетом угла развала (72...90°) и оси их пересекаются на оси коленчатого вала (двигатели ЗИЛ-181, СМД-68, ЯМЗ, КамАЗ). V-образные двигатели в сравнении с однорядными имеют преимущества, например повышенную жесткость, меньшую длину и массу.
Конструктивно блок-картеры могут быть выполнены с зеркалом цилиндра в теле блока или со сменными гильзами цилиндров. Для двигателей с воздушным охлаждением цилиндры отливают отдельно (рис. 6.2). Сменные гильзы изготавливают из материала более высокого качества в сравнении с материалом блока, что значительно упрощает ремонтные работы. Гильзы цилиндров могут быть сухими или мокрыми (cv/ рис. 6.3). Сухие гильзы не имеют контакта с охлаждающей жидкостью. Они запрессовываются в расточенные отверстия цилиндров. Используют также сухие неполные гильзы, увеличивающие износостойкость верхней части цилиндра.
Блок-картер, головка цилиндров

Наибольшее применение для двигателей лесных машин находят блок-картеры с мокрыми гильзами, которые вставлены в кольцевые приливы блока и омываются охлаждающей жидкостью. Использование мокрых гильз упрощает изготовление блок-картеров, обеспечивает лучшую теплоотдачу, уменьшает неравномерность нагрева, снижает трудоемкость ремонта. Недостатком является снижение жесткости блок-картера, необходимость дополнительного уплотнения жидкостной рубашки, вероятность появления кавитационного разрушения.
Нижняя половина блок-картера — поддон — закрывает кривошипно-шатунный механизм и является резервуаром для масла. В нем размещают маслоприемные устройства, а также успокоители против разбрызгивания. Поддон должен обладать необходимой жесткостью. Чаще всего его изготавливают из тонкой листовой стали штамповкой, но могут отливать из алюминиевых сплавов или из чугуна.
Блок-картер, головка цилиндров

Разъем верхней и нижней частей блок-картера может осуществляться по оси коленчатого вала или ниже этой оси. Во втором варианте обеспечивается большая жесткость конструкции. Верхняя часть блок-картера имеет приливы для коренных подшипников, которые работают в тяжелых условиях, воспринимая значительные динамические нагрузки. Коренные шейки и щеки коленчатого вала вращаются с высокой угловой скоростью. В результате трения сопряженных поверхностей выделяется значительное количество тепла, а трущиеся поверхности подшипников механически изнашиваются. В автотракторных двигателях лесных машин применяют коренные подшипники скольжения, изготовленные в виде сменных тонкостенных вкладышей, устанавливаемых в точно обработанные гнезда картера. Конструктивно тонкостенный вкладыш представляет собой полукольцо из стальной ленты, на внутренней поверхности которой нанесен антифрикционный слой. Толщина коренных вкладышей составляет 2...3 мм для карбюраторных и 3...5 мм для дизельных двигателей. Толщина слоя залитого антифрикционного материала колеблется от 0,25 до 0,5 мм. Для заливки вкладышей дизельных двигателей применяют сплавы на медной основе (свинцовистые бронзы) и алюминиевые сплавы (системы «сталь-алюминий», «алюминий-олово»). Преимуществами данных подшипников являются взаимозаменяемость, повышенная прочность, небольшая масса, значительный срок службы, меньшая стоимость, простота монтажа и ремонта.
Головки цилиндров воспринимают максимальные динамические усилия от давления газов, значительные тепловые нагрузки от горячего рабочего тела, а также испытывают нагрузку от затяжки болтов или шпилек крепления. Головки блока цилиндров образуют верхнюю часть камеры сгорания двигателя. В ней размещены детали механизма газораспределения, впускные и выпускные клапаны и коллекторы системы газообмена, водяная рубашка при жидкостном охлаждении, отверстия для свечей зажигания или форсунок. Конструкция головки цилиндра зависит от формы камеры сгорания, способа охлаждения двигателя, расположения клапанов, наружных трубопроводов, свечей зажигания или форсунок. Головки цилиндров могут выполняться для каждого цилиндра или общими для ряда цилиндров. Индивидуальные головки, как правило, применяют в двигателях с воздушным охлаждением. Форма и размеры камеры сгорания оказывают большое влияние на протекание рабочего процесса. Камера должна обеспечить хорошее наполнение цилиндра свежим зарядом, смесеобразование и сгорание смеси, хорошую очистку цилиндров от продуктов сгорания, иметь наименьшие тепловые потери. Сгорание смеси в камере должно происходить с умеренной скоростью нарастания давления, обеспечивая наиболее высокий индикаторный КПД.
У карбюраторных двигателей форма камеры сгорания оказывает существенное влияние на допустимую степень сжатия, величину относительной поверхности теплоотдачи, степень турбулизации смеси. Форма камеры сгорания также влияет на возникновение детонации как за счет скорости и времени распространения основного фронта пламени, так и за счет условий образования очагов самовоспламенения перед ним. При конструировании камер сгорания карбюраторных двигателей обычно стремятся выбрать такую форму, которая обеспечивала бы наибольшую компактность и возможность располагать свечу зажигания вблизи от центра. Последнее условие обеспечивает уменьшение пути, проходимого фронтом пламени от свечи зажигания до наиболее удаленных частей камеры сгорания. Широко применяют карбюраторные двигатели с верхним расположением клапанов, имеющим полусферические или клиновидные камеры сгорания (рис. 6.4). Полусферические камеры сгорания имеют относительно небольшие тепловые потери, повышенный коэффициент наполнения, высокие антидетонационные свойства и значения индикаторного КПД, так как путь пламени от свечи зажигания до любой отдаленной части камеры наикратчайший.
Блок-картер, головка цилиндров

Клиновидные камеры по своим очертаниям близки к полусферическим, но они менее компактны. При обеспечении большей турбулизации заряда клиновидные камеры обладают высокими антидетонационными свойствами. Они проще в изготовлении и в техническом обслуживании.
Головки блока с нижним расположением клапанов имеют относительно невысокие энергетические и экономические показатели из-за больших поверхностей охлаждения камеры сгорания, гидравлических потерь при перетекании газа из камеры в цилиндр, худших антидетонационных свойств, вследствие значительного расстояния от свечи зажигания до наиболее удаленных стенок. У дизельных двигателей конструкция головки цилиндров зависит от способа смесеобразования и формы камеры сгорания. В некоторых двигателях камера сгорания размещается в поршне (двигатели ЯМЗ, КамАЗ, A-01M и др.). Описание различных способов смесеобразования и форм камеры сгорания дизельных двигателей рассмотрены ранее.
Впускные и выпускные каналы в головке цилиндров могут располагаться как с одной, так и по обе стороны. Имеются модели дизельных однорядных и особенно V-образных двигателей, у которых каналы расположены с разных сторон головки.
Такое расположение дает возможность увеличить поперечное сечение каналов и уменьшить подогрев свежего заряда. В многоцилиндровых двигателях применяют каналы для каждого клапана.
У двигателей с воздушным охлаждением головки цилиндров имеют оребрения для отвода необходимого количества тепла, при этом охлаждающий воздух подводится со стороны наиболее нагретых элементов головки.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: