Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой: Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой

Содержание

Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой?

Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой?
а)для соединения шатуна с поршнем
б)для соединения шатуна с коленчатым валом
в)для соединения шатуна с поршневым пальцем.

спросил

от
аноним

в категории Авто-Мото

Ваш ответ

Отображаемое имя (по желанию):

Отправить мне письмо на это адрес если мой ответ выбран или прокомментирован:Отправить мне письмо если мой ответ выбран или прокомментирован

Конфиденциальность: Ваш электронный адрес будет использоваться только для отправки уведомлений.

Анти-спам проверка:

Чтобы избежать проверки в будущем, пожалуйста войдите или зарегистрируйтесь.

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Конструкция шатуна

Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.

Шатун поршня состоит из следующих элементов.

Поршневая головка

Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.

В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.

Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.

Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.

Кривошипная головка

Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.

На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.

По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.

В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме «сухого трения» очень быстро истирается.

Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C

Повышает КПД двигателя

Снижает трение и износ

Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания

Снижает расход топлива

Отверждается при комнатной температуре

Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.

Силовой стержень

Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.

Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.

Из чего изготавливают шатуны?

Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.

При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.

В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.

В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.

Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.

Почему шатуны выходят из строя?

Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.

Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.

Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.

К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.

Ремонт шатунов

Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:

Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.

Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.

После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.

Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.

Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.

Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.

Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

Шатун двигателя

Шатун двигателя

Шатун передает усилие от поршня на коленчатый вал и вместе с валом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Основными элементами шатуна (рис. 39, а) являются стержень, верхняя и нижняя головки.

Шатун изготовляют из углеродистой или специальной стали путем штамповки нагретых заготовок, после чего подвергают его механической и термической обработке (закалке и отпуску).

Стержень шатуна для увеличения прочности имеет двутавровое сечение. В случае принудительной смазки поршневого пальца в стержне шатуна высверливают канал.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Верхняя головка шатуна предназначена для установки поршневого пальца, соединяющего шатун с поршнем. При плавающем пальце головку изготовляют цельной и в нее запрессовывают одну или две бронзовые втулки. Для смазки трущейся поверхности в головке и втулках сделаны отверстия.

Нижняя головка шатуна служит для соединения его с шатунной шейкой коленчатого вала. Для возможности сборки с валом нижнюю головку шатуна делают разъемной. Крышку крепят к шатуну двумя шатунными болтами, изготовленными из специальной стали. Чтобы избежать ослабления крепления, гайки шатунных болтов стопорят при помощи шплинтов или стопорными шайбами.

Для уменьшения трения в соединении и износа шейки коленчатого вала в нижнюю головку шатуна устанавливают шатунный подшипник, выполненный в виде двух тонкостенных стальных вкладышей, залитых особым, снижающим трение антифрикционным сплавом — баббитом. Внутренняя поверхность вкладышей очень точно подогнана по шейкам вала и плотно охватывает их по всей поверхности.

От проворачивания и сдвигания вкладыши фиксируются в головке шатуна отогнутыми усиками 8, входящими в соответствующие пазы головки.

В случае применения тонкостенных вкладышей, точно охватывающих шейки вала с необходимым зазором и имеющих незначительную усадку антифрикционного слоя при длительной работе вследствие очень малой его толщины, обеспечивается высокая долговечность подшипника и шейки вала без существенных износов. Кроме того, при наличии вкладышей упрощается ремонт шатунных подшипников.

При небольшом износе шатунной шейки вала вкладыши заменяют вкладышами несколько большего размера без перешлифовки шейки вала, что облегчает и ускоряет ремонт; при большом износе шейки вала шлифуют и ставят в шатуны вкладыши соответствующего ремонтного размера.

Основание вкладышей изготовляют из малоуглеродистой стальной ленты толщиной 1—2 мм, на которую наплавляют тонкий слой баббита толщиной 0,2-0,4 мм.

Наибольшее применение имеет баббит на свинцовой основе с добавлением примесей, повышающих его качества. Так, широко применяется баббит марки СОС-6-6, содержащий5,5—-6,5% сурьмы, 5,5—6,5% олова, остальное свинец.

Такие вкладыши получили название биметаллических.

В целях дальнейшего повышения долговечности подшипников за последние годы стали применять триметаллические тонкостенные вкладыши. В таких вкладышах между стальным основанием и наружным слоем баббита имеется металлокерамический подслой, полученный путем спекания со стальным основанием медно-никелевого порошка при высокой температуре. В качестве антифрикционного сплава также применяют баббит СОС-6-6, который при заливке такой ленты проникает в поры ме-таллокерамического подслоя и очень прочно соединяется с основанием вкладыша. Это позволяет применять еще более тонкий слой баббита (0,1 мм), не опасаясь его выкрашивания под действием повышенной нагрузки, что значительно повысило долговечность таких подшипников.

В двигателях с V-об-разным расположением цилиндров нижние головки шатунов двух цилиндров, расположенных в одной поперечной плоскости, соединяют с одной общей шатунной шейкой вала. Это ограничивает ширину вкладышей шатунного подшипника, вследствие чего нагрузка на него возрастает. Для получения необходимой долговечности шатунных подшипников в V-образных двигателях начинают применять антифрикционные сплавы, обладающие еще большей нагрузочной способностью. Так, в двигателях ГАЗ для этой цели применяют алюминиевый сплав, содержащий 20% олова и 1% меди. Этот сплав наносится на стальную ленту основания вкладыша путем раскатки.

В дизелях шатуны делают особенно прочными и жесткими, так как они передают значительно большие усилия, чем шатуны в карбюраторных двигателях. Ввиду увеличения размеров нижней головки шатуна для возможности его выемки через цилиндр, нижняя головка в некоторых дизелях (четырехтактные дизели ЯМЗ) имеет косой разъем с ребристой поверхностью соприкосновения крышки с шатуном, что разгружает шатунные болты от возникающего на крышке бокового усилия. Стальные вкладыши шатунных подшипников у дизелей заливают свинцовистой бронзой, выдерживающей без разрушения большие нагрузки, чем баббит. Применяют также стале-алюминиевые вкладыши, изготовленные из биметаллической ленты, у которой со стальным основанием прочно соединен антифрикционный слой из алюминиево-сурмянисто-медного сплава АСМ.

Для обеспечения хорошей уравновешенности двигателя шатуны, так же как и поршневую группу, для данного двигателя подбирают одинакового веса и с соответствующим распределением веса между нижней и верхней головками. Чтобы правильно собрать шатун с поршнем и установить его в двигателе в надлежащем положении, на шатуне делают соответствующие метки. На нижней головке шатуна и на крышке обычно выбивают порядковый номер шатуна.

Рис. 1. Конструкция шатунов

—

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом.

Основными частями шатуна являются верхняя головка, стержень и нижняя головка.

Шатун испытывает большие нагрузки, меняющиеся по величине и направлению. Он подвергается сжатию, изгибу и растяжению. Чтобы выдержать такие нагрузки, шатун должен быть прочным и жестким, а также легким для уменьшения сил инерции.

Шатун штампуется из стали; стержень его имеет двутавровое сечение для увеличения прочности.

Шатун совершает сложное движение: верхняя головка вместе с поршнем движется возвратно-поступательно, поворачиваясь на некоторый угол относительно, пальца или вместе с пальцем относительно бобышек поршня; нижняя головка вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала, а стержень шатуна совершает колебательное движение. В верхнюю головку шатуна запрессовывают одну или две бронзовые втулки шатуны дизелей ЯАЗ-М204 и ЯМЗ-236). Масло для смазки пальца подается через отверстие (шатуны двигателей М-21) или в кольцевое пространство между втулками. Подачу масла по каналу к поршневому пальцу дозирует втулка, запрессованная в нижнюю головку шатуна.

Длина верхней головки шатуна должна быть несколько меньше, чем расстояние между бобышками, чтобы верхняя головка не терлась о бобышки.

Нижняя головка шатуна шарнирно соединяет шатун с кривошипом коленчатого вала. В большинстве случаев ее делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. Иногда плоскость разъема располагают под углом к оси шатуна. Необходимость в разъеме ниягаей головки шатуна под углом возникает тогда, когда шатунные шейки коленчатого вала имеют большой диаметр. В этом случае нижняя головка шатуна получается значительных размеров, что затрудняет или делает невозможным монтаж и демонтаж поршня вместе с шатуном через цилиндр двигателя.

У V-образных двигателей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 шатуны установлены попарно на одной шатунной шейке коленчатого вала.

Крышка нижней головки присоединяется к шатуну двумя болтами с корончатыми (двигатели М-21 и ЗИЛ-130) или обыкновенными гайками, которые шплинтуют. Самоотвертыванию гайки препятствует специальная штампованная контргайка (двигатель ГАЗ-53А).

Нижнюю головку шатуна и крышку растачивают вместе для получения отверстия правильной цилиндрической формы; в полученное отверстие устанавливают подшипник скольжения. Поэтому крышку нельзя перевертывать или переставлять на другие шатуны. На шатунах и крышках с одной стороны ставят соответственно номера и метки (двигатель ГАЗ-53А).

Обычно нижнюю головку шатуна делают симметричной по отношению к оси стержня; при этом износ шатунных шеек коленчатого вала получается более равномерным. На двигателях ГАЗ-53А и ГАЗ-13 нижняя головка шатуна несимметрична относительно оси стержня, вследствие чего шатунные шейки коленчатого вала изнашиваются несколько неравномерно по длине. Применение на двигателе несимметричных шатунов позволяет уменьшить длину коленчатого вала, так как при этом сокращается расстояние между цилиндрами и, следовательно, уменьшается общая длина двигателя.

В нижней головке шатуна всех двигателей ГАЗ и двигателя ЗИЛ-130 имеется отверстие диаметром 1,5 мм для прохода масла.

На большинстве автомобильных двигателей в нижние головки шатунов устанавливаются подшипники скольжения, состоящие из двух накладышей — верхнего и нижнего. Взаимозаменяемые тонкостенные вкладыши изготовляют из стальной ленты, залитой антифрикционным сплавом (свинцовистой бронзой или баббитом СОС-6-6). Антифрикционные сплавы уменьшают потери на трение и износ шатунных шеек коленчатого вала.

Если шатунные подшипники работают при высокой температуре и испытывают большие нагрузки, то в качестве антифрикционного сплава применяют свинцовистую бронзу (дизели ЯАЗ-М204, ЯМЗ-236 и др.). Свинцовистая бронза хуже прирабатывается к шейкам вала; кроме того, она окисляется при применении обычных масел без присадок.

Рис. 1. Шатун двигателя ГАЗ-бЗА:
1 — нижний вкладыш; 2 — верхний вкладыш; 3 — отверстие для масла; 4 — усик

Рис. 2. Шатунные вкладыши:
1 — гайка; 2 — болт; 3 — отверстие для масла; 4 — стержень шатуна; о — бронзовая втулка; 6 — отверстие для подачи масла к поршневому пальцу; 7 — верхняя головка шатуна; 8 — номер шатуна. 9 — нижняя головка шатуна; 10 — крышка нижней головки шатуна; 11 — контр-гайка; 12 — метка

Шатунные подшипники у большинства современных карбюраторных двигателей заливают баббитом СОС-6-6, содержащим 6% сурьмы, 6% олова и остальное свинец.

В последнее время стали применяться трехслойные вкладыши (например, на двигателях ГАЗ-53А и ЗИЛ-130), представляющие собой стальную ленту, на которую нанесен медно-никелевый подслой, а затем баббит СОС-6-6.

Во время эксплуатации двигателя вкладыши изнашиваются, их заменяют новыми следующего ремонтного размера.

Шатунный вкладыш имеет отверстие. При совпадении этого отверстия с отверстиями в шатунной шейке вала и в нижней головке шатуна на кулачки распределительного вала и зеркало цилиндра подается пульсирующий поток масла.

От осевого смещения и проворачивания шатунные подшипники удерживаются в своих гнездах усиками, которые входят в специальные пазы, расположенные на одной стороне шатуна.

Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизма

04.10.2017
#Шатун

Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизма

В работе кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей одну из ключевых ролей играют детали, соединяющие поршни и коленчатый вал — шатуны. О том, что такое шатун, каких типов бывают эти детали и как они устроены, а также о правильном выборе, ремонте и замене шатунов — читайте в данной статье.

Что такое шатун и какое место он занимает в двигателе?

Шатун — компонент кривошипно-шатунного механизма поршневых ДВС всех типов; разъемная деталь, предназначенная для соединения поршня с соответствующей шейкой коленчатого вала.

Эта деталь выполняет несколько функций в двигателе:

Механическое соединение поршня и коленвала;

Передача от поршня на коленчатый вал моментов, возникающих во время рабочего хода;

Преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленвала;

Подача смазочного материала на поршневой палец, стенки поршня (для дополнительного охлаждения) и цилиндра, а также на детали ГРМ в силовых агрегатах с нижним расположением распределительного вала.

В моторах число шатунов равно числу поршней, каждый шатун верхней частью соединен с поршнем (через бронзовую втулку и палец), а нижней — с соответствующей шейкой коленвала (через подшипники скольжения). В результате образуется шарнирная конструкция, обеспечивающая свободное движение поршня в вертикальной плоскости.

Шатуны играют важную роль в работе силового агрегата, и их поломка зачастую полностью выводит мотор из строя. Но для верного выбора и замены этой детали необходимо разобраться в ее конструкции и особенностях.

Типы и конструкция шатунов

Конструкция шатуна

Сегодня существует два основных конструктивных типа шатунов:

Стандартные — обычные шатуны, используемые во всех типах поршневых двигателей;

Спаренные (сочлененные) — узел, состоящий из обычного шатуна и шарнирно соединенного с ним шатуна без кривошипной головки, такие узлы находят применение в V-образных моторах.

Конструкция шатунов ДВС устоялась и практически доведена до совершенства (насколько это возможно при современном развитии техники), поэтому, несмотря на огромное разнообразие двигателей, все эти детали устроены принципиально одинаково.

Шатун — разборная (составная) деталь, в которой выделяются три части:

Стержень;

Поршневая (верхняя) головка;

Кривошипная (нижняя) головка со съемной (отъемной) крышкой.

Стержень, верхняя головка и половина нижней головки являются одной деталью, все эти части формируются сразу при изготовлении шатуна. Крышка нижней головки является отдельной деталью, которая тем или иным способом соединяется с шатуном. Каждая из частей шатуна имеет свои конструктивные особенности и функционал.

Стержень. Это основа шатуна, соединяющая головки и обеспечивающая передачу усилия от поршневой головки на кривошипную. От длины стержня зависит высота поршней и их ход, а также и общая высота двигателя. Стержням для достижения необходимой жесткости придаются различные профили:

Двутавровый с расположением полок перпендикулярно или параллельно осям головок;

Крестообразный.

Наиболее часто стержню придается двутавровый профиль с продольным расположением полок (справа и слева, если смотреть на шатун вдоль осей головок), остальные профили используются реже.

Внутри стержня высверлен канал для подачи масла от нижней головки на верхнюю, в некоторых шатунах выполняются боковые отводы от центрального канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали. На двутавровых стержнях вместо высверленного канала может использоваться металлическая маслоподводящая трубка, соединенная со стержнем металлическими скобами.

Обычно на стержень наносится маркировка и метки для верного монтажа детали.

Поршневая головка. В головке выточено отверстие, в которое запрессована бронзовая втулка, играющая роль подшипника скольжения. Во втулку с небольшим зазором устанавливается поршневой палец. Для смазки поверхностей трения пальца и втулки в последней выполнено отверстие, обеспечивающее поступление масла из канала внутри стержня шатуна.

Кривошипная головка. Эта головка — разъемная, ее нижняя часть изготовлена в виде съемной крышки, монтируемой на шатун. Разъем может быть:

Прямой — плоскость разъема находится под прямым углом к стержню;

Косой — плоскость разъема выполнена под некоторым углом.


Шатун с прямым разъемом крышки	Шатун с косым разъемом крышки

Конструкция шатунов различных типов

Наиболее широко распространены детали с прямым разъемом, шатуны с косым разъемом чаще используются на V-образных силовых агрегатах и на дизелях, они более удобны для монтажа и снижают размеры силового агрегата. Крышка может крепиться к шатуну с помощью болтов и шпилек, реже используется штифтовое и иные соединения. Болтов может быть два или четыре (по два на каждую сторону), их гайки фиксируются специальными стопорными шайбами или шплинтами. Болты для обеспечения максимальной надежности соединения могут иметь сложный профиль и дополняться вспомогательными деталями (центрирующими втулками) поэтому крепеж шатунов различных типов не взаимозаменяем.

Крышка может изготавливаться заодно с шатуном или отдельно. В первом случае после формирования шатуна нижняя головка раскалывается на две части для изготовления крышки. Для обеспечения надежного соединения и обеспечения устойчивости соединения при возникновении поперечных моментов поверхности стыкования шатуна и крышки выполняются профилированными (зубчатыми, с прямоугольным замком и т.д.). Независимо от технологии изготовления шатуна, отверстие в нижней головке растачивается в сборе с крышкой, поэтому данные детали должны использоваться только в паре, они не взаимозаменяемы. Для предотвращения распаривания шатуна и крышки на них выполняются маркеры в виде меток различной формы или цифр.

Внутрь кривошипной головки устанавливается коренной подшипник (вкладыш), выполненный в виде двух полуколец. Для фиксации вкладышей внутри головки имеются две или четыре выточки (пазы), в которые входят соответствующие усы на вкладышах. На внешней поверхности головки может быть предусмотрен выход масляного канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали.

У сочлененных шатунов над головкой выполняется выступ с расточенным отверстием, в который вставляется палец нижней головки прицепного шатуна. Сам прицепной шатун имеет аналогичное обычному шатуну устройство, однако его нижняя головка имеет малый диаметр и неразборная.

Шатуны изготавливаются штамповкой или ковкой, однако крышка нижней головки может быть литой. Для изготовления этих деталей используются различные марки углеродистых и легированных сталей, которые могут нормально работать под высокими механическими и тепловыми нагрузками.

Вопросы обслуживания, ремонта и замены шатунов

Шатуны во время работы двигателя подвергаются незначительному износу (так как основные нагрузки воспринимают вкладыши в нижней головке и втулка в верхней), а деформации и поломки в них возникают либо при серьезных неисправностях двигателя или в результате его длительной интенсивной эксплуатации. Однако при выполнении некоторых ремонтных работ приходится демонтировать и разбирать шатуны, а капитальный ремонт силового агрегата зачастую сопровождается заменой шатунов и сопряженных с ними деталей.

Разборка, демонтаж и последующий монтаж шатунов требует соблюдения некоторых правил:

Крышки нижних головок должны устанавливаться только на «родные» шатуны, поломка крышки требует полной замены шатуна;

При монтаже шатунов необходимо соблюдать их порядок установки — каждый шатун должен занимать свое место и иметь правильную пространственную ориентацию;

Затяжка гаек или болтов должна выполняться с определенным усилием (с применением динамометрического ключа).

Особое внимание необходимо уделять ориентации шатуна в пространстве. На стержне обычно имеется метка, которая при монтаже на рядный мотор должна быть обращена к его передней части и совпадать с направлением стрелки на поршне. В V-образных моторах в одном ряду метка и стрелка должны смотреть в одну сторону (обычно это левый ряд), а на втором ряду — в разные. Таким расположением обеспечивается балансировка КШМ и мотора в целом.

При поломке крышки, в случае возникновения кручений, прогибов и других деформаций, а также при разрушении шатуны полностью заменяются. Новый шатун должны быть того же типа и каталожного номера, что и установленный на моторе ранее, однако эту деталь еще необходимо подбирать по весу для сохранения балансировки двигателя. В идеальном случае все шатунно-поршневые группы двигателя должны иметь одинаковый вес, однако в реальности все шатуны, поршни, пальцы и вкладыши имеют неодинаковые массы (особенно, если используются детали ремонтных размеров), поэтому детали приходится взвешивать и комплектовать по весу. Вес шатунов определяется с учетом веса каждой из его головок.

Разборку, замену и сборку шатунов и шатунно-поршневых групп необходимо выполнять в строгом соответствии с инструкцией по ремонту и ТО транспортного средства. В дальнейшем шатуны не нуждаются в специальном обслуживании. При правильном подборе и монтаже шатунов двигатель будет обеспечивать необходимые рабочие характеристики в любых условиях эксплуатации.

Другие статьи

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора

Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем

31. 08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

3.2.2. Шатунная группа

Шатунная группа
(рис. 3.19) обеспечивает кинематическую
связь возвратно-поступательно движущейся
поршневой группы с коленчатым валом,
совершающим вращательное движение. В
эту группу входят шатун с втулкой-подшипником
его верхней (поршневой) головки, комплект
вкладышей подшипников его нижней
(кривошипной) головки, крышка шатуна и
детали ее крепления к телу шатуна (болты
и гайки).

Под действием сил
давления газов шатун подвергается
сжатию и продольному изгибу, под действием
силы инерции комплекта поршня — растяжению
и сжатию, а под действием силы инерции
массы самого шатуна — знакопеременному
поперечному изгибу. В отдельных случаях
эти силы создают ударные нагрузки.
Поэтому шатуны изготовляют горячей
штамповкой с последующей механической
и термической обработками – нормализацией,
закалкой и отпуском. Материалом служат
марганцовистые, хромистые, хромоникелевые
стали с содержанием углерода 0,30 — 0,45%.
Для повышения усталостной прочности
при достаточной вязкости и пластичности
стальные шатуны подвергают в процессе
штамповки промежуточной термообработке,
а после штамповки — полированию, обдувке
дробью, нормализации, закалке и отпуску.

Рис. 3.19. Детали
шатунной группы:

I
– верхняя головка шатуна; II
– стержень шатуна; III
– нижняя головка шатуна; 1 – втулка;
2 – шатунный болт; 3 – крышка
нижней головки шатуна; 4 – гайки; 5
– вкладыши; 6 – шатун

Возможно изготовления
шатунов из композиционных материалов.
Основой таких шатунов служат металлические
вкладыши с антифрикционным покрытием
или керамика, обмотанные предварительно
натянутым, очень прочным волокном и
залитые полимерным материалом —
матрицей. Соединение разъемной нижней
головки шатуна осуществляется с помощью
хомутов и стяжных болтов, не нарушающих
структуры материала шатуна и нижней
крышки.

Шатун состоит из
трех конструктивных элементов: верхней
(поршневой) головки I,
стержня II и нижней
(кривошипной) головки III.

Верхняя головка
шатуна (рис. 3.20.) предназначена для
его сочленения с поршневым пальцем и
имеет форму, близкую к цилиндрической.
Для уменьшения потерь на трение и износов
сопрягаемых деталей в верхнюю головку
запрессовывают подшипник скольжения
— втулку, изготовленную из бронзы или
биметаллическую (сталебронзовую). Втулки
верхних головок смазываются, как правило,
масляным туманом, проникающим к их
трущимся поверхностям через сверления.
Иногда масло подводится к втулке из
полости в шатунной шейке коленчатого
вала по сверлению в стержне шатуна. Для
лучшего распределения масла в зазоре
внутри втулок нарезают канавки, а с
наружной стороны — маслораспределительные
проточки.

Рис. 3.20. Верхние
головки шатунов:

1 – сверление
для смазки поршневого пальца; 2 –
сверление для подвода масла из системы
смазывания; 3 – насечка для равномерного
распределения масла; 4 – втулка; 5
– прилив для снятия металла при
подгонке по массе

Двигатели, работающие
со струйным охлаждением днища поршней,
имеют на верхней головке шатуна
специальные форсунки для подачи и
распыливания масла. Дозирование масла
осуществляют с помощью калиброванного
отверстия.

С целью снижения
массы поршневой головки ей иногда
придают трапецеидальную форму,
соответствующую скошенным торцам
бобышек поршня. Такая форма позволяет
одновременно уравнять давления на
нижнюю, наиболее нагруженную, и верхнюю
поверхности втулки. Приливы 5 служат
для съема металла при подгонке поршневой
головки по массе.

Стержень шатуна
имеет, как правило, сечение двутавра,
наиболее хорошо сопротивляющегося
изгибу (рис. 3.21). При подаче масла под
давлением к подшипнику верхней головки
шатуна в стержне выполняют сверление.

Рис. 3.21. Поперечные
сечения стержня шатуна

Переходы стержня
к головкам делаются плавными, что
обеспечивает необходимую жесткость и
сопротивление усталости всей конструкции.

Нижняя
(кривошипная) головка шатуна образует
корпус шатунного подшипника коленчатого
вала. Кривошипная головка делается
разъемной, а нижняя часть ее (крышка)
крепится к шатуну специальными болтами.
В нижней части крышки имеется прилив,
служащий для съема металла при подгонке
кривошипной головки шатуна по массе.

Рис. 3.22. Нижние
головки шатуна:

а) – головка
с прямым разъёмом; б) – головка с
косым разъёмом; в) – фиксация крышки
при помощи шлицов; г) – фиксация
крышки уступом; д) – фиксация крышки
при помощи чистого болта; 1 – шлици
на поверхности стыка

На автотракторных
двигателях применяются шатуны как с
прямым, так и с косым разъемом
кривошипной головки. Применение косого
разъема головки позволяет уменьшить
размер А и увеличить диаметр d
его расточки под вкладыши шатунного
подшипника. Это снижает давления как
на подшипник, так и на шейку вала и,
следовательно, интенсивность их
изнашивания. Недостатком такого разъема
является работа шатунных болтов не
только на растяжение, но и на знакопеременный
изгиб.

Крышка нижней
головки и тело шатуна обрабатываются
совместно, поэтому они должны быть
жестко зафиксированы друг относительно
друга. Это достигается следующими
мероприятиями: путем использования
«чистых» болтов, которые имеют в средней
части шлифованный поясок и устанавливаются
в сопрягаемые части с натягом; шлицевыми
и ступенчатыми соединениями; соединительными
штифтами; методом разрыва головки без
последующей обработки поверхностей.
Такая обработка не допускает замены
крышки одного шатуна на крышку другого.
Во избежание этого на совместно
обрабатываемых деталях ударным клеймением
наносится порядковый номер цилиндра.

Шатунные болты,
стягивающие половинки кривошипной
головки шатуна, подвергаются растяжению
от действия сил инерции поступательно
движущихся масс поршня и шатуна и
вращающихся масс, расположенных над
плоскостью разъема кривошипной головки.
Кроме того, болты испытывают растяжение
от предварительной затяжки. Поэтому
они должны обладать высокой механической
прочностью и надежностью.

Изготовляют
шатунные болты из стали 35Х, 40Х, 35ХМА,
37ХНЗА. При больших напряжениях затяжки
болты изготовляют из легированной стали
с более высокими пределами текучести
— 18ХНВА, 20ХНЗА, 40ХН, 40ХНМА.

В зависимости от
принятой конструкции головки шатуна
могут применяться болты с гайкой или
болты, заворачиваемые в тело шатуна. Во
избежание проворачивания болта при
затягивании гайки его головку делают
со срезом — лыской, упирающейся во
фрезеровку в теле шатуна.

Шатун и все,что нужно о нем знать.

Nevada 1976Шатун и все,что нужно о нем знать. 0 Comment

Содержание статьи

Шатун – это соединительная деталь между коленвалом и поршнем, основное назначение которой является преобразование поступательных движений поршня внутри цилиндра во вращательные движения коленчатого вала, с которого вращение передается на колеса автомобиля через трансмиссию.

Материалы для производства шатунов

Шатуны производятся двумя способами — штамповкой из высокопрочной стали или литьем из чугуна. В дизелях применяются шатуны, изготовленные из легированной стали методом ковки или горячей штамповки.

В некоторых видах бензиновых двигателей устанавливаются шатуны, производимые из порошкообразных металлов методом спекания.

Из-за напряженных условий работы данная деталь КШМ должна отличаться надежностью, долговечностью и износостойкостью.

Особое внимание уделяется не только изготовлению шатунов, но и болтов крепления. Для производства болтов используются легированные виды стали, обладающие высоким коэффициентом текучести, что в несколько раз выше, чем у высокоуглеродистых сталей.

Стержень шатуна

У большинства производителей автомобилей, ориентированных на массовый рынок, стержень шатуна расширяется к его нижней головке и имеет двутавровую форму. У дизельных двигателей шатуны более массивны и прочны, чем у бензиновых двигателей. Некоторые двигатели оснащаются шатунами и других форм, к примеру, в спортивных авто, в которых имеются алюминиевые шатуны. Обычно, стержень шатуна имеет внутренний просверленный канал для подачи масла в верхнюю головку.

Иногда, этот канал также ведёт и к нижней головке, откуда масло разбрызгивается в полости цилиндра и поршня. Все шатуны двигателя должны иметь одинаковый вес, чтобы вибрации от двигателя были минимальными. Кроме того, совпадать должен не только вес всего шатуна, но и вес верхних головок и нижних головок. Для достижения одинакового веса используют очень точные весы, а потом подгоняют вес по самому лёгкому шатуну, аккуратно снимая часть металла с бобышек (металлические наплывы на поверхности шатунов) на головках и на стержне шатуна.

Строение шатуна

Шатун имеет простое устройство, которое состоит из следующих элементов:

стержня;
поршневой головки;
кривошипной головки.

Стержень представляет собой составной элемент шатуна, имеющий преимущественно двутавровое сечение. Некоторые модели имеют круглое, крестообразное, Н-образное или прямоугольное сечение шатунного стержня. В стержне присутствует канал, предназначенный для транспортировки масла к подшипнику головки поршня.

поршневая головка — это проушина с цельной структурой, внутри которой расположена втулка. Втулка представляет собой скользящий подшипник, предназначенный для вращения пальца поршня. Материал изготовления втулки: бронза или сталь с оловом или свинцом. Структура поршневой головки зависит от размера поршневого пальца, а также от метода его крепления. Для того, чтобы уменьшить вес шатуна и, как следствие, нагрузку на поршневой палец, на некоторых автомобильных двигателях устанавливают шатуны с поршневой головкой в виде трапеции.

Кривошипная головка — механизм, предназначенный для соединения шатуна и коленчатого вала друг с другом. Большая часть шатунов оснащена разъемной кривошипной головкой, это объясняется способом сборки двигателя внутреннего сгорания. Крышка головки, расположенная в нижней части, прикрепляется болтами к шатуну. Иногда применяют бандажное или штифтовое крепление составных элементов головки. Разъем кривошипной головки бывает двух видов: прямой (расположен под углом 90 градусов относительно оси стержня), косой (под определенным углом к оси). Косой разъем используется для уменьшения размеров двигателя V-образной формы.

Профилированные стыковые поверхности головки обеспечивают препятствие при воздействии поперечных сил. При этом соединение может быть замковым или зубчатым. Самым современным и популярным является соединение, изготовленное методом раскалывания. Оно называется сплит-разъемом.

Внутри кривошипной головки шатуна расположен подшипник, который состоит из двух многослойных вкладышей. Количество слоев может варьироваться от двух до пяти в каждом. Наиболее широко используются вкладыши из двух и трех слоев. Двухслойный вкладыш изготовлен из стали с антифрикционной поверхностью. Трехслойный также состоит из стали, а антифрикционное покрытие разделяется специальной прокладкой.

Снятие и установка шатунно-поршневой группы

Снятие

Отдельно снять шатун с двигателя не получится, это возможно сделать только в сборе с установленным на шатун поршнем в сборе с пальцем и поршневыми кольцами. В некоторых случаях можно снять шатунно-поршневую группу без снятия двигателя с автомобиля. Иногда это выгодно в целях экономии времени, но всё же для обеспечения необходимой для проведения этого ремонта чистоты, без которой качественно выполнить ремонт затруднительно, лучше подобный ремонт выполнять на снятом двигателе. Тем более, что для выполнения этого ремонта всё равно придётся снимать головку блока цилиндров и масляный поддон двигателя. А при снятии головки блока цилиндров всё равно придётся снимать или отсоединять большинство жгутов проводов и вакуумных трубок.

Перед снятием шатунно-поршневой группы, следуя указаниям Руководства по ремонту автомобиля, снимите головку блока цилиндров и масляный поддон двигателя. Как снимать шатунно-поршневую группу обычно подробно описывается в Руководстве по ремонту автомобиля. Тут даются просто некоторые замечания, которые не всегда присутствуют в руководстве.

Перед откручиванием гаек (болтов) крепления крышки шатуна определите место нахождения меток, указывающих в какой цилиндр устанавливается данный шатун с поршнем и направление установки крышки относительно шатуна. Если подобные метки не обнаружены, что бывает крайне редко, нанесите их самостоятельно удобным способом. Несмотря на то, что крышка шатуна крепится всего двумя гайками (болтами), откручивайте гайки постепенно и поочерёдно. При чем при первом ослаблении затяжки гайки гайку допускается повернуть не более чем на ¼ оборота, а лучше меньше. После откручивания гаек снимите крышку шатуна. Примете меры, исключающие падение вкладыша из крышки шатуна. Шатунные болты изготавливаются из очень прочной стали, поэтому для уменьшения вероятности повреждения полированной поверхности шатунной шейки коленчатого вала и поверхности стенок цилиндров на шатунные болты необходимо установить специальные защитные и направляющие приспособления. При отсутствии подобных приспособлений, что бывает чаще всего, наденьте на болты куски шлангов из мягкого материала подходящего диаметра.

Для извлечения поршня из цилиндра установите коленчатый вал так, чтобы ось шатунной шейки совпала с продольной осью цилиндра. Примите меры предосторожности, исключающие падение поршня в сборе с шатуном. Поддерживая поршень снизу, лёгкими ударами деревянной ручки молотка по шатуну или болтам извлеките поршень из отверстия цилиндра.

Укладывайте все снятые детали так, чтобы была возможность установки этих деталей на то место, где они стояли до снятия. Это относится также к гайкам или вкладышам, даже если принято решение о замене вкладышей. По состоянию вкладышей можно определить некоторые неисправности двигателя. Укладывайте снятые детали только на чистую поверхность.

Установка

Проведите тщательный осмотр и необходимую дефектовку всех снятых деталей.

Соедините шатун с поршнем при помощи поршневого пальца и установите на поршень поршневые кольца. Некоторые советы по установке этих деталей даны в соответствующих статьях. Одновременно соберите все шатунно-поршневые группы двигателя.

Ещё раз проверьте, что замки поршневых колец установлены в соответствии с указаниями в Руководстве, а в случае отсутствия таких указаний установите замки соответствии с рекомендациями, данными в главе «Установка поршневых колец».

Обильно смажьте поршень, поршневые кольца и стенки цилиндров чистым моторным маслом. Смажьте внутреннюю поверхность специального приспособления для сжатия поршневых колец

Установите на поршень специальное приспособление и сожмите кольца. Иногда необходимо слегка обстучать приспособление молотком с пластмассовым бойком.

Установите на болты крышки крепления шатуна защитные приспособления или наденьте на болты отрезки шлангов. Осторожно вставьте шатун в отверстие цилиндра. Шатун с поршнем допускается устанавливать только в одном направлении, обычно направление установки указывается специальной меткой на днище поршня. Опустите поршень в цилиндр, пока специальное приспособление не коснётся поверхности блока цилиндров. Прижмите приспособление к поверхности блока цилиндров и нанесите несколько очень лёгких ударов торцом деревянной ручки молотка по всей окружности верхней кромки приспособления. Прижимая приспособление к поверхности блока цилиндров, лёгкими равномерными ударами деревянной ручки молотка, переместите поршень в отверстие цилиндра.

Выровняйте шатун относительно шейки коленчатого вала. Тщательно протрите поверхность шатуна, на которую устанавливается вкладыш подшипника. Убедитесь в идеальной чистоте этой поверхности. Осторожно установите в шатун ранее подобранный для этого цилиндра верхний вкладыш шатунного подшипника. Верхний вкладыш может отличаться от нижнего отсутствием канавки для масла. Верхний или нижний вкладыш определяется для нормального положения двигателя, поскольку при установке подсоединении шатуна на снятом двигателе двигатель, чаще всего находится в перевёрнутом состоянии, верхний вкладыш будет расположен внизу.

Если повторно устанавливаются снятые при разборке вкладыши, их необходимо установить на то место, в котором они находились до снятия. Не наносите масло на постель подшипника или на наружную поверхность вкладыша. Совместите, если имеется, фиксирующий усик вкладыша с соответствующей выемкой в шатуне.

Тщательно протрите внутреннюю поверхность крышки шатуна и наружную поверхность нижнего вкладыша. Не нанося масла на вкладыш и крышку, установите нижний вкладыш в крышку шатуна. Совместите усик крышки с пазом. Нанесите обильный слой чистого моторного масла на шатунную шейку коленчатого вала и на внутренние поверхности обоих вкладышей. Некоторые производители не рекомендуют наносить масло пальцем, а предлагают пользоваться для этого только специальной маслёнкой.

Ещё раз убедитесь, что устанавливаете крышку шатуна именно этого цилиндра и устанавливаете её в правильном направлении. Установите крышку с установленным вкладышем на болты. Прижимая крышку к шатуну, закрутите гайки от руки. Затягивайте гайки в строгом соответствии с указаниями руководства. При этом обязательно используйте динамометрический ключ, и если необходимо специальный транспортир для доворота гайки на установленный угол.

Конструкция двигателя и компоненты

Двигатель сконструирован
из разных частей. Эти части: нижний конец, верхний конец, передний конец, масляный поддон,
клапанная крышка и передняя крышка.

Нижняя часть (короткий блок): Нижняя часть включает блок цилиндров со всеми
установленных его внутренних частей. Поршни, шатуны, коленчатый вал и подшипники
будет в блоке. Термин «короткий блок» часто используется для обозначения того же
предмет как нижняя часть.

Длинный блок : технический термин, относящийся к короткому блоку.
только с установленными головками. Такие детали, как крышки клапанов, передняя крышка, маховик,
опоры и т. д. не входят в состав длинного блока

Чистый блок : представляет собой блок цилиндров со снятыми деталями. Там
не было бы ни поршней, ни шатунов, ни коленчатого вала, ни других деталей в блоке.

Нижняя (нижняя) торцевая конструкция

Дека блока цилиндров:
представляет собой плоскую обработанную поверхность головки блока цилиндров. Отверстия под болты сверлятся и
постучал в палубе для тепловых болтов. Каналы охлаждающей жидкости и масла позволяют жидкости
через блок, прокладку ГБЦ и головки цилиндров.

Цилиндры (стенки цилиндров):
в блоке цилиндров просверлены большие отверстия под поршни. Неотъемлемую
цилиндр является частью блока.

Втулки блока цилиндров
(вкладыши): — отдельная деталь, запрессованная в блок. Есть два основных
типы гильз цилиндров: сухие гильзы и мокрые гильзы.

Отверстия цилиндров:
В блоке есть несколько отверстий, отверстия подъемника, отверстия кулачка, основное отверстие.

Основные крышки: они
промокните дно блока цилиндров и сформируйте половину основного отверстия.
Большие болты основной крышки ввинчиваются в отверстия в блоке, чтобы прикрепить крышки к
блок

Коренные подшипники:
защелкиваются в блоке цилиндров и главных крышках, чтобы обеспечить рабочую поверхность
для коренных шеек коленчатого вала.

Коленчатый вал: Это
преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение. Коленчатый вал
входит в коренное отверстие блока Коленчатый вал имеет масло для коленвала
каналы, противовесы, фланец коленчатого вала с направляющим подшипником в
центр для поддержки входного вала механической коробки передач и масла коленчатого вала
морские котики.

Коренные шейки кривошипа:
представляют собой прецизионно обработанные и полированные поверхности, которые вращаются на коренных подшипниках.

Шатунные шейки:
также термины «шатунные шейки» также имеют механически обработанные и полированные поверхности, но они предназначены для
шатунные подшипники.

Маховик: большой
стальной диск, установленный на заднем фланце коленчатого вала. Маховик имеет
большой зубчатый венец, позволяющий запускать двигатель.

Соединительный стержень:
крепит поршень к коленчатому валу.

Крышка шатуна:
болты к нижней части корпуса шатуна. Его можно удалить для
разборка двигателя.

Шатунные подшипники:
избавьтесь от шатунной шейки коленчатого вала.

Поршневой палец: позволяет
поршень качается на шатуне. Штифт проходит через отверстие в
поршень и малый конец шатуна.

Поршни: передач
давление сгорания на шатун и коленчатый вал. Это должно
удерживайте поршневые кольца и поршневой палец во время работы в цилиндре.

Поршневые кольца: 9 шт.0010
В автомобильных поршнях обычно используется три кольца — два компрессионных и одно масляное.
кольцо.

Уравновешивающие валы: шт.
используется в некоторых двигателях для снижения вибрации. Эти валы с противовесом
обычно устанавливаются с левой и правой стороны блока цилиндров и приводятся в движение
ремнем или цепью.

Верхняя (верхняя) торцевая конструкция

* Головка блока цилиндров:
болты к деке блока и закрывает верхнюю часть цилиндров. Предстоящий
прокладка герметизирует поверхности блока и головки, предотвращая попадание масла, охлаждающей жидкости и давления
утечка.

* Голая головка блока цилиндров:
представляет собой головную отливку со всеми ее частями (клапаны, тарелки, фиксаторы, пружины,
уплотнения и коромысла) сняты. Головка блока цилиндров состоит из
камеры, впускные и выпускные каналы, масляные каналы, водяные рубашки, впускные
палуба, вытяжная палуба и отверстия для дюбелей.

* Направляющие клапанов: шт.
небольшие отверстия, проделанные через верхнюю часть головы, сделать во впуске и
выхлопные порты. Двумя основными типами направляющих клапанов являются интегральные и
вдавленный.

* Седла клапанов: шт.
круглые обработанные поверхности в отверстиях каналов в камеры сгорания.
седла клапанов могут быть частью головки или отдельной запрессованной деталью.

* Клапаны: открытые и
близко к контрольному потоку в камеру сгорания и из нее.
* Сальники клапанов: предотвращают попадание масла в порты головки блока цилиндров через
направляющие клапанов.

* Пружина клапана в сборе:
используется для закрытия клапана. Он в основном состоит из пружины клапана, фиксатора,
и два вратаря.

* Распределительный вал: открывает
клапанов двигателя в нужное время во время каждого такта.

* Шестерня распределительного вала: а
распределительный вал иногда имеет ведущую шестерню для работы распределителя и масляного насоса.

* Эксцентриковый распределительный вал:
Эксцентрик (овал) может быть выточен на распределительном валу для механического (двигатель
привод) топливный насос.

* Подшипники распределительного вала:
обычно цельные вкладыши, запрессованные в блок ГБЦ.

* Толкатели клапанов: также
называемые толкателями, перемещаются по кулачкам и передают движение остальным частям
клапанный механизм.

* Толкатели: передача
движение между толкателями и коромыслами. Они нужны, когда
распредвал находится в блоке цилиндров

* Коромысел: можно
Используется для передачи движения от толкателей к клапанам. Их можно использовать в
оба двигателя OHC и OHV. В любом двигателе коромысла устанавливаются сверху.
ГБЦ различными методами; ось коромысла, шпилька коромысла или коромысло
пьедестал. Есть два типа коромысла; регулируемые коромысла и
нерегулируемые коромысла. Регулируемые коромысла позволяют менять
зазор клапанного механизма. Нерегулируемые коромысла не позволяют менять
клапанный зазор. Они используются только с некоторыми гидравлическими подъемниками.

* Электромагнитный
коромысла: используются на двигателях с переменным рабочим объемом (размером). Соленоиды
можно включить или выключить, чтобы деактивировать или активировать некоторые клапаны двигателя.

* Изменение фаз газораспределения:
изменять фазы газораспределения при изменении оборотов двигателя. Это сделано для оптимизации двигателя.
мощность и эффективность на всех рабочих скоростях.

Конструкция передней части

Также механизм привода распределительного вала
называется синхронизирующим механизмом, должен проворачивать распределительный вал и удерживать его синхронно с
коленчатый вал и поршни двигателя. Иногда он также должен питать другие устройства.
(уравновешивающий вал, масляный насос, распределитель и т. д.) Существует три основных типа
приводы распределительных валов: зубчатая, цепная и ременная.

Шестерня привода: ГРМ
Шестерни — это две косозубые шестерни в передней части двигателя, которые приводят в движение двигатель.
распределительный вал.

Цепь ГРМ и две
звездочки: цепь ГРМ передает мощность от звездочек кривошипа к
кулачковые звездочки. Шпонка коленчатого вала используется для блокировки звездочки коленчатого вала.
к валу. Шпонка распределительного вала или шпонка используется для фиксации распределительного вала.
звездочку на кулачке, и гарантирует, что звездочка не вращается на
распределительный вал и выйти из времени. А натяжитель цепи можно использовать для натяжения
чрезмерное провисание по мере износа цепи и звездочек. Направляющая цепи может быть
необходимо для предотвращения хлопка цепи. Вспомогательная цепь и звездочки могут быть использованы
для привода масляного насоса двигателя, балансирных валов и других узлов двигателя. Масло
маслоотражатель помогает распылять масло на цепь ГРМ для предотвращения износа. Двигатель
Передняя крышка , также называемая крышкой цепи привода ГРМ или крышкой шестерни ГРМ, представляет собой металл.
корпус, который крепится болтами к передней части двигателя. Он охватывает цепь привода ГРМ или
шестерни, чтобы масло не разбрызгивалось. Крышка удерживает сальник коленчатого вала.

Ремень ГРМ: зубьев
топор, образованный внутри ремня. Они сцепляются с зубами снаружи
коленчатых и кулачковых звездочек. Ременная звездочка обычно имеет квадратную форму.
зубы. Натяжитель ремня ГРМ — это колесо, которое удерживает ремень ГРМ в натянутом состоянии.
на его звездочках. Датчик ремня ГРМ обнаруживает чрезмерное натяжение
износ и растяжение ремня ГРМ. Когда датчик обнаруживает ремень
растяжение, индикатор возможного обрыва ремня, сигнализирует ЭБУ. ЭБУ может
затем зажгите индикатор на приборной панели, чтобы предупредить водителя о проблеме. вспомогательный
ременная звездочка , также называемая промежуточной звездочкой, может использоваться для работы
масляный насос, водяной насос, распределитель и т. д. Ремень ГРМ просто протягивается
вокруг этой дополнительной звездочки. Крышка ремня ГРМ представляет собой просто лист металла или
пластиковый кожух вокруг ремня ГРМ.

* Шкивы коленчатого вала:
необходимы для работы генератора, насоса гидроусилителя руля, кондиционера
компрессор, насос для закачки воздуха и другие устройства.

* Балансировочные валы двигателя:
связаны с коленчатым или распределительным валом. Балансировочный вал имеет грузики
которые вращаются в направлении, противоположном вращению коленчатого вала. Это отменяет
крутильные колебания, создаваемые коленчатым валом, обеспечивают более плавную работу двигателя
праздный.

* Впускной коллектор : есть
металлическая отливка или отливка пластиковой детали, которая крепится болтами и закрывает впускные отверстия
на головке блока цилиндров.

Болты выпускного коллектора к
головка блока цилиндров над выпускными отверстиями. Крышка клапана также называется крышкой коромысла или
Крышка распредвала на двигателях с верхним расположением распредвала представляет собой тонкий кожух поверх головки блока цилиндров.
Он просто предотвращает вытекание масляных брызг клапанного механизма из двигателя. Крышка
герметизируется прокладкой или герметиком.

Прокладки двигателя предотвращают
давление, масло, охлаждающая жидкость и утечка воздуха между компонентами двигателя. Они есть;
прокладка ГБЦ, прокладка клапанной крышки, прокладка масляного поддона, прокладка передней крышки,
прокладки корпуса термостата, прокладки впускного и выпускного коллектора и т. д.

Масляный поддон и поддон
тонкий лист металла или алюминия, болты к нижней части блока цилиндров. Это
содержит дополнительный запас масла для системы смазки. Масляный поддон установлен
с завинчивающейся сливной пробкой для замены масла. Выгребная яма – это самое низкое место в
масляный поддон, где скапливается масло.

Одно- и многоцилиндровые двигатели

Соотношение мощность/масса:

Мощность двигателя зависит от
квадрат отверстия (то есть с площадью поршня), но масса изменяется как
куб отверстия (то есть с объемом используемого материала). Увеличение
мощность за счет использования большого цилиндра, поэтому приводит к низкому соотношению мощность/вес,
в то время как увеличение количества цилиндров поддерживает мощность и вес в
одинаковые пропорции.

Интервал зажигания и крутящий момент
колебание:

Так как все цилиндры должны
огонь за два оборота четырехтактного коленчатого вала, интервалы зажигания
7200 разделить на количество цилиндров. Эффективный рабочий ход занимает
около 1350. С а. для одного цилиндра требуется масса большого маховика
поглощают колебания крутящего момента и обеспечивают энергию для коленчатого вала. Как число
увеличивается количество цилиндров, крутящий момент становится более плавным, и требуется меньший вес маховика,
помощь в разгоне.

Охлаждение:

Большие цилиндры имеют длинные
тепловые пути, например, от центра поршня. Нужны многоцилиндровые агрегаты
для большой мощности, чтобы избежать проблем со смазкой и детонацией из-за
перегрев.

Уравновешивающие и инерционные нагрузки:

Одноцилиндровый агрегат может
быть только несовершенно сбалансированным, и вибрация будет возникать при определенных оборотах двигателя.
Четырехцилиндровые рядные агрегаты имеют небольшие вторичные силы дисбаланса, в то время как
горизонтально противоположные; шести- и восьмицилиндровые агрегаты могут иметь целиком
удовлетворительный баланс. Уменьшенная возвратно-поступательная масса мультицилиндра
двигатель допускает более высокие обороты коленчатого вала без проблем с силой инерции.

Обычный автомобильный двигатель:

Часть преимуществ
традиционный опыт в этом типе агрегата, четырехтактный, четырехцилиндровый,
Рядный двигатель с водяным охлаждением имеет свои преимущества.

* Двухтактный агрегат
имеет неприемлемый расход топлива.

* Экономика компрессионно-воспламенительная
(CI) компенсируется меньшей мощностью

и ускорением

, при увеличении
стоимость, шум, вес и (для некоторых) более нежелательное топливо.

* Двухцилиндровый двигатель
имеют большие колебания крутящего момента и

* Шесть цилиндров единиц
являются ненужными расходами при объеме 2-2,5 л.

* V4 и по горизонтали
оппозитная четверка (НО4) дороже, да и комплектующих много
по сравнению с линейной компоновкой, а H04 имеет сложные коллекторы

и системы охлаждения.

* Воздушное охлаждение в нет
подходит для четырехцилиндровых рядных агрегатов; он более шумный, требует питания для привода
большой вентилятор охлаждения и сложный обогрев салона

Утверждается, что двухкомпонентные шатуны повышают крутящий момент двигателя на низких оборотах на 30 %

Автомобильная промышленность

Посмотреть 5 изображений

Посмотреть галерею — 5 изображений

Transcend Energy Group из Юты утверждает, что у нее есть относительно простой и дешевый способ резко увеличить выходной крутящий момент двигателей внутреннего сгорания, просто заменив стандартные шатуны на новые, состоящие из двух частей, со вторичным шарниром.

Когда поршни в двигателе движутся вверх и вниз, приводимые в движение расширяющимися газами при сгорании воздуха и топлива, шатуны или шатуны передают линейную силу поршней во вращательное движение коленчатого вала. Малый конец соединяется с поршневым пальцем в задней части поршня с подшипником, позволяющим ему изменять угол при вращении кривошипа, а большой конец наматывается на шатунную шейку, поэтому он может вращаться на 360 градусов, когда поршни толкают кривошип. .

«Thunder Rods» Transcend вызвали небольшой переполох на выставке SEMA в начале этого месяца. Они добавляют вторичный шарнир к типичной конструкции шатуна, располагаясь значительно ниже поршневого пальца и снаружи юбок поршня. Компания утверждает, что такое расположение заставляет поршни опускаться дальше и быстрее, когда кривошип поворачивается под углом 90 градусов, обеспечивая лучший рычаг для коленчатого вала и повышая «динамическое сжатие» на 25-30%.

Transcend заявляет, что их Thunder Rods обеспечивают резкое увеличение крутящего момента двигателя за счет добавления дополнительного шарнира к шатунам 9. 0006 Transcend Energy Group

Transcend сообщает Road and Track , что это фактически означает, что поршень движется быстрее, когда это важно — когда вы всасываете воздух через клапаны, когда вы его сжимаете, и когда он покидает верхнюю мертвую точку в ответ на расширение газа. И компания говорит, что более низкое крепление штифта дает поршню больше рычага на кривошип. Дополнительная скорость и рычаг создают дополнительный крутящий момент, особенно на низких оборотах.

Transcend также утверждает, что его шатуны, состоящие из двух частей, устраняют раскачивание поршня — это наклон поршня из стороны в сторону в ответ на боковые силы от шатунов; поршень и кривошип наиболее эффективно взаимодействуют друг с другом, когда кривошип находится в положении 90 градусов, с максимально возможным смещением между шатунной шейкой и шатуном, и результирующие боковые силы толкают поршень вбок в стенки цилиндра. Это проблема, так как он может изнашивать цилиндры до овальной формы и разгружать поршневые кольца, вызывая потерю компрессии.

Помимо штифта, Громовые стержни активно взаимодействуют с боковыми стенками поршня с помощью пары седел, способных слегка вращаться. Transcend сообщает Road and Track , что они предотвращают наклон поршня и выравнивают давление по бокам цилиндра.

Седла по бокам верхней части Thunder Rods активно взаимодействуют со сторонами юбки поршня при установке

Transcend Energy Group

До сих пор компания разработала шатуны только для замены 5,3- и 6,2-литровых двигателей LS V8 от General Motors. В ходе собственного тестирования Transcend утверждает, что смог настроить 5.3 так, чтобы он соответствовал выходному крутящему моменту стандартного 6.2 — скачок примерно на 30% — в диапазоне от 1500 до 3500 об/мин. Статическая компрессия в 6,2-литровом двигателе была повышена со 155 фунтов на квадратный дюйм до 19 фунтов на квадратный дюйм.8 фунтов на квадратный дюйм, а двигатель, модифицированный Thunder Rod, достиг максимума при 32 градусах синхронизации, тогда как стандартный блок лучше всего составляет около 26 градусов.

Transcend говорит, что, хотя LS является популярным двигателем для тюнеров, он не оптимизирован для максимального использования конструкции Thunder Rod, и в конечном итоге компания надеется увидеть, что он может сделать со специально разработанными кривошипами и головками цилиндров. и поршни.

В то время как Transcend уверен, многие не убеждены, особенно с учетом текущего отсутствия стороннего тестирования и скудости результатов, представленных компанией. Двухсоставные шатуны тяжелее стандартных, создавая дополнительные силы инерции, которые будут существенно увеличиваться по мере увеличения оборотов двигателя, поэтому есть большая вероятность того, что даже если есть выигрыш на низких оборотах, он может быть достигнут за счет высоких оборотов. Мощность оборотов в минуту.

Эти шатуны в настоящее время разработаны только для двигателей GM LS V8

Transcend Energy Group

Кроме того, такая конструкция создает дополнительную боковую силу на поршни, поскольку более низкая точка поворота и более короткий главный рычаг делают угол между шатуном и отверстием цилиндра еще больше. Не только это, но и расстояние между основным поршневым пальцем и новым, нижним шарниром теперь эффективно становится моментным рычагом, который усиливает силы, заставляющие поршень наклоняться.

Так что Transcend обязательно нужно будет доказать, что ее шатуны делают то, что написано на жестяной банке, и что они могут делать это без увеличения износа двигателя. В любом случае, это интересная технология двигателя, которая раньше не использовалась на бензиновых двигателях, даже если она в некотором роде похожа на крейцкопфные шатуны, которые иногда используются в судовых дизелях и паровых двигателях.

Посмотрите (короткое, немое, визуализированное) видео ниже.

«Громовые стержни» Transcend заявляют о повышении крутящего момента двигателя на 30%

Источник: Transcend Energy Group через Road and Track

Посмотреть галерею — 5 изображений

Лоз Блейн

Лоз был одним из самых разносторонних авторов с 2007 года и с тех пор зарекомендовал себя как фотограф, видеооператор, ведущий, продюсер и инженер подкастов, а также как старший автор статей. Присоединившись к команде в качестве специалиста по мотоциклам, он освещал почти все для New Atlas, в последнее время сосредоточившись на eVTOL, водороде, энергии, авиации, аудиовизуальных, странных вещах и вещах, которые работают быстро.

Понимание длины штока, высоты сжатия поршня и хода коленчатого вала

Внутренняя часть двигателя представляет собой непостоянную экосистему, где каждый компонент напрямую влияет на другой. Длина штока, ход коленчатого вала и высота сжатия поршня являются тремя переменными, которые являются ключевыми для выбора идеального вращающегося узла. Вот глубокое погружение в их определение и эффекты.

Взаимосвязь между длиной шатуна, высотой сжатия поршня и степенью сжатия часто понимают неправильно, в основном из-за неправильного использования термина «сжатие». Честно говоря, его, вероятно, вообще не следует применять к поршневой терминологии, за исключением случаев, когда он относится к объему поверхности днища поршня. Сжатие — это термин, связанный с объемом, который относится к степени сжатия. Он не имеет никакого отношения к механической связи, создаваемой определенным ходом коленчатого вала и расстоянием между центрами шатуна, или положением штифта, благодаря которому головка поршня практически совмещается с верхней частью отверстия.

Если вы изучите прилагаемую диаграмму, вы заметите, что существует четыре основных размера, определяющих взаимосвязь кривошипа, штока и поршня.

Мы часто говорим, что двигатель имеет определенную степень сжатия, например, 10:1. Но это неуместное использование, когда речь идет о механическом взаимодействии хода кривошипа и длины штока. Высота штифта является предпочтительным термином, и вы можете увидеть взаимосвязь на приведенной выше иллюстрации. При фиксированной длине хода изменение длины штока влияет на две вещи, ни одна из которых не влияет на степень сжатия. Он определяет необходимую высоту штифта, чтобы головка поршня находилась на одном уровне с поверхностью блока в ВМТ. Это также влияет на скорость подхода и выхода поршня относительно ВМТ и, в некоторой степени, на время пребывания поршня в ВМТ.

Ключевые размеры двигателя

Высота блока
Длина хода
Длина стержня от центра до центра
Высота штифта

Ход кривошипа, шатун и поршень должны соответствовать размеру высоты блока так, чтобы платформа поршня находилась почти заподлицо с поверхностью платформы в ВМТ. Поскольку ход кривошипа вращается вокруг своего собственного центра на коренном подшипнике, вы можете видеть, что используется только половина длины хода, когда поршень находится в ВМТ. Остальное расстояние занимает длина штока и высота штифта поршня. Таким образом, окончательный размер узла возвратно-поступательного движения рассчитывается как:

½ длины хода + длина штока + высота штифта

Поскольку высота блока фиксирована в пределах узкого окна, доступного для фрезерования палубы, комбинация длины хода, длины штока и высоты штифта должна в сумме давать одинаковую высоту с небольшим допуск на желаемую высоту деки и зазор между поршнем и головкой цилиндра, который также включает толщину прокладки. Распространенной практикой в кругах производительности является нулевая колода блока. Это означает, что комбинация половины длины хода, длины штока и высоты штифта равна фиксированной высоте блока. Плоская часть верхней части поршня точно совпадает с поверхностью деки блока. Это вынуждает производителя выбирать соответствующую толщину сжатой прокладки для контроля зазора между поршнем и головкой. Неудивительно, что большинство прокладок головки блока цилиндров имеют размер 0,039.- до 0,042 дюйма толщиной при сжатии. Общепринятый минимальный зазор между поршнем и головкой со стальными шатунами составляет 0,035 дюйма.

Более длинные стержни неизменно перемещают штифт в более высокое положение в поршне, где он пересекает канавку маслосъемного кольца. Производители поршней, такие как Diamond, предлагают простое решение с опорной планкой маслосъемного кольца. Опорные рельсы отлично справляются со своей задачей и позволяют использовать поршень очень малой высоты.

Длина хода почти всегда выбирается первой, поскольку она связана с комбинацией отверстия и хода для желаемого рабочего объема. Длина стержня обычно указывается следующей в зависимости от применения. Теория по этому поводу широко обсуждается и часто противоречива, но, как правило, обычно выбирают более короткие штоки, чтобы обеспечить более быстрое отклонение от ВМТ, когда поршень начинает опускаться в отверстие. Это открывает большее пространство для заполнения цилиндра быстрее, так что система впуска с высокой скоростью может начать заполнение цилиндра быстрее. Он часто используется для улучшения отклика дроссельной заслонки в приложениях, которые часто дросселируются.

Поршни с более короткими штоками быстрее приходят в ВМТ и не задерживаются надолго, а быстро уходят. Поршень достигает максимальной скорости раньше и при меньшем угле поворота коленчатого вала, что уменьшает воздействие объема цилиндра в точке максимального перепада давления. Для обеспечения оптимальной эффективности в этих условиях требуется соответствующая синхронизация впускных клапанов. Поскольку поршень быстрее достигает максимальной скорости, впускной клапан может открываться раньше, чтобы воспользоваться перепадом давления в цилиндре. В этой точке открывается меньший общий объем цилиндра, но раннее начало потока будет толкать поршень вниз по каналу ствола, поскольку объем воздействия быстро увеличивается. Обычно это называют тем, что поршень сильнее дергает заряд из-за его повышенного ускорения.

Более длинные штоки могут улучшить коэффициент хода штока, уменьшая осевую нагрузку на поршень. Популярным заблуждением является то, что длина штока влияет на смещение, а на самом деле это не так. Только диаметр цилиндра и ход коленчатого вала влияют на рабочий объем двигателя.

Во многих гоночных двигателях используются более длинные шатуны, что позволяет уменьшить вес поршня, положительно влияя на форму и расположение кривой крутящего момента, а также на эффективность сгорания. Для более длинных штоков обычно требуются более короткие и легкие поршни. Это толкает пакет колец выше на поршень. В обычных аспирационных установках строители ценят это, потому что им нравится перемещать пакет колец вверх, чтобы облегчить возвратно-поступательный узел, улучшить стабильность поршня и свести к минимуму несгоревшие газы в объеме щели над верхним кольцом. Тем не менее, более длинные штоки в системах с наддувом могут быть проблематичными, поскольку в системах с наддувом необходимо сместить пакет колец вниз по поршню, чтобы отодвинуть его от чрезмерного нагрева. Более длинные штоки затрудняют выполнение этой задачи, поскольку отверстие под палец пересекает канавку маслосъемного кольца. Во многих случаях более короткий шток может быть указан для приложений с наддувом, потому что давление наддува снижает потребность в критических соотношениях настройки шток/ход, необходимых для эффективной работы без наддува.

По сути, шатуны являются дополнительным компонентом настройки в гоночном двигателе. Поскольку длина штока (от центра к центру) варьируется, это влияет на движение поршня, поэтому его можно использовать в качестве инструмента настройки. Влияя на ускорение и скорость поршня, он определяет скорость, с которой создается перепад между атмосферным давлением (над карбюратором) и давлением в цилиндре во время такта впуска. Соответственно, он влияет на основные составляющие уравнения VE, то есть на поперечное сечение впускного и выпускного трактов, синхронизацию клапанов и оптимальную точку воспламенения.

Этот размер блока от центральной линии основного отверстия определяет окончательную длину пакета кривошипа, штока и поршня в сборе. Это включает в себя длину штока, половину длины хода и высоту штифта. Длину стержня и высоту штифта можно варьировать в зависимости от применения, но окончательный размер всегда определяется высотой блока.

Более быстрое воздействие атмосферного давления улучшает наполнение цилиндров, и, таким образом, VE обеспечивает размеры впускного тракта и время срабатывания клапана, соответствующие размеру и синхронизации. Важно понимать, что ускорение и скорость поршня равны нулю в ВМТ и НМТ. Во всех промежуточных точках ускорение и скорость определяются длиной стержня. При любой заданной длине штока поршень достигает максимальной скорости в точной точке хода относительно угла поворота коленчатого вала, где ось штока равна 90° к ходу кривошипа (обычно около 70-75° угла поворота кривошипа). Эта точка представляет собой самую высокую скорость падения давления в цилиндре и тесно связана с синхронизацией впускного клапана для оптимального наполнения цилиндра.

После выбора длины стержня уравнение состоит из двух частей. Поскольку длина штока и ход теперь фиксированы, высота штифта остается переменной. Чтобы найти необходимую высоту штифта, сложите длину стержня и половину хода и вычтите результат из высоты настила блока. Блоки, которые не были деформированы, обычно обеспечивают фактор выдумки около 0,020 дюйма. Это часто удаляется, когда блок имеет нулевую деку, чтобы соответствовать днищу поршня. На этом этапе строитель может оценить доступное место для пакета колец и определить, не повлияет ли более длинный стержень отрицательно на расположение кольца.

Хотя эти поршни выглядят почти одинаково, поршень слева рассчитан на более длинный шток (или ход поршня). Это видно из-за более короткой высоты компрессии, т.е. штифт на запястье выточен ближе к коронке.

Обратите внимание, что ничто из этого не влияет на степень сжатия. Головка поршня по-прежнему останавливается на поверхности деки блока, таким образом, пространство сгорания (объем) над ней остается неизменным, если вы не измените толщину прокладки головки блока цилиндров. Степень сжатия можно изменить только за счет увеличения или уменьшения объема камеры сгорания над поршнем в ВМТ. И, поскольку отношения механически фиксированы, динамическая степень сжатия может зависеть только от синхронизации кулачка.

Вы можете использовать калькулятор на веб-сайте Diamond, чтобы подсчитать все эти цифры и определить наилучшую комбинацию для вашего приложения. При заказе поршней ваш технический представитель также может помочь вам подобрать наилучшую комбинацию. Технический специалист также может помочь вам с размещением пакета колец, чтобы избежать проблем с предохранительными клапанами. Существует несколько способов упаковки этих компонентов в зависимости от требований вашего приложения, и технические специалисты будут держать вас в необходимых пределах, чтобы защитить ваши инвестиции.

Объяснение скорости поршня, угла штока и увеличения рабочего объема. K1 Technologies

Интенсивный взгляд на ход коленчатого вала и его влияние на среднюю скорость поршня, инерцию и контроль огромных разрушительных сил, действующих внутри двигателя.

Производители двигателей уже давно рассчитывают среднюю скорость поршня своих двигателей, чтобы определить возможную потерю мощности и опасные пределы оборотов. Это математическое упражнение было особенно важно при увеличении полного рабочего объема с помощью коленчатого вала с поршнем, потому что средняя скорость поршня будет увеличиваться по сравнению со стандартным ходом, работающим при тех же оборотах в минуту.

Но что, если бы была другая динамика двигателя, которая могла бы дать строителям лучшее представление о долговечности возвратно-поступательного узла?

На видео выше показаны два двигателя, один с короткоходным коленчатым валом, а другой со значительно более длинным ходом. Обратите внимание, что оба поршня достигают ВМТ и НМТ одновременно, но поршень в двигателе с более длинным ходом поршня (слева) должен двигаться значительно быстрее.

«Вместо того, чтобы сосредотачиваться на средней скорости поршня, обратите внимание на влияние силы инерции на поршень», — предлагает Дэйв Фасснер, руководитель отдела исследований и разработок K1 Technologies.

Давайте сначала рассмотрим определение средней скорости поршня, также называемой средней скоростью поршня. Это эффективное расстояние, которое поршень проходит в заданную единицу времени, и для целей сравнения оно обычно выражается в футах в минуту (fpm). Стандартное математическое уравнение довольно простое:

Средняя скорость поршня (футов в минуту) = (ход x 2 x об/мин)/12

Существует более простая формула, но о математике позже. Скорость поршня постоянно изменяется по мере его перемещения от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) и обратно в ВМТ за один оборот коленчатого вала. В ВМТ и НМТ скорость равна 0 футов в минуту, и в какой-то момент во время хода вниз и вверх он будет ускоряться до максимальной скорости, прежде чем замедлиться и вернуться к 0 футов в минуту.

Когда поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, он на короткое время полностью останавливается. Это создает огромную нагрузку на пальцы запястья. На изображении эти штифты Trend предлагаются с различной толщиной стенок, чтобы выдерживать требуемую нагрузку.

Существуют формулы для расчета скорости поршня при каждом градусе поворота коленчатого вала, но обычно это гораздо больше информации, чем требуется большинству производителей двигателей. Традиционно они смотрят на среднюю или среднюю скорость поршня при вращении кривошипа и, возможно, рассчитывают максимальную скорость поршня.

Средняя скорость поршня равна общему расстоянию, которое проходит поршень за один полный оборот коленчатого вала, и умножается на число оборотов двигателя. Скорость поршня, очевидно, увеличивается с увеличением оборотов, и скорость поршня также увеличивается с увеличением хода. Давайте рассмотрим быстрый пример.

Чтобы просмотреть все предложения коленчатых валов K1 Technologies, нажмите ЗДЕСЬ

Большой блок Chevy с коленчатым валом с ходом 4000 дюймов, работающим со скоростью 6500 об/мин, имеет среднюю скорость поршня 4333 фута в минуту. Давайте еще раз рассмотрим формулу, используемую для расчета этого результата. Умножьте ход на 2, а затем умножьте это число на число оборотов в минуту. Это даст вам общее количество дюймов, пройденных поршнем за одну минуту. В этом случае формула 4 (ход) x 2 x 6500 (об/мин), что равняется 52 000 дюймов. Чтобы прочитать это в футах в минуту, разделите на 12. Вот полная формула:

(4 x 2 x 6 500)/12 = 4 333 футов в минуту

Вы можете упростить формулу с помощью небольшого математического трюка. Разделите числитель и знаменатель этого уравнения на 2, и вы получите тот же ответ. Другими словами, умножьте ход поршня на число оборотов в минуту, а затем разделите на 6.

(4 x 6500)/6 = 4333 футов в минуту

С помощью этой более простой формулы мы рассчитаем среднюю скорость поршня при увеличении хода до 4500 дюймов.

(4,5 x 6500)/6=4875 футов в минуту

Как видите, средняя скорость поршня увеличилась почти на 13 процентов, хотя число оборотов не изменилось.

Уменьшение веса поршня играет огромную роль в создании вращающегося узла, способного выдерживать высокие обороты. Кажущийся незначительным вес поршня в граммах экспоненциально увеличивается с увеличением числа оборотов в минуту.

Опять же, это средняя скорость поршня за весь ход. Чтобы рассчитать максимальную скорость, которой достигает поршень во время хода, требуется немного больше вычислений, а также длина шатуна и угловатость шатуна в зависимости от положения коленчатого вала. Существуют онлайн-калькуляторы, которые вычисляют точную скорость поршня при любом заданном вращении коленчатого вала, но вот основная формула, часто используемая производителями двигателей, которая не требует длины штока:

Максимальная скорость поршня (фут/мин)=((Ход x дюйм)/12)x об/мин

Рассчитаем максимальную скорость поршня для нашего ударника BBC:

((4,5 x 3,1416)/12 )x 6 500 = 7 658 футов в минуту

Путем преобразования футов в минуту в мили в час (1 футов в минуту = 0,011364 мили в час) этот поршень движется от 0 до 87 миль в час примерно за два дюйма, а затем возвращается к нулю в пределах оставшегося пространства. Цилиндр глубиной 4,5 дюйма. Теперь представьте, что поршень BBC весит около 1,3 фунта, и вы можете получить представление об огромных силах, воздействующих на коленчатый вал, шатун и поршневой палец — вот почему Фусснер предлагает смотреть на силу инерции.

«Инерция — это свойство материи, которое заставляет ее сопротивляться любым изменениям в своем движении», — объясняет Фусснер. «Этот принцип физики особенно важен при разработке поршней для высокопроизводительных приложений».

Удлиненный шатун обеспечивает более мягкий переход при изменении направления поршня. Более длинный шатун также уменьшает компрессионную высоту поршня и помогает снять вес с вращающегося узла.

Сила инерции является функцией массы, умноженной на ускорение, и величина этих сил увеличивается пропорционально квадрату скорости двигателя. Другими словами, если вы удвоите скорость вращения двигателя с 3000 до 6000 об/мин, силы, действующие на поршень, не удвоятся, а учетверятся.

«Начав подниматься вверх по цилиндру, поршень и связанные с ним компоненты пытаются продолжить движение», — напоминает Фусснер. «Его движение останавливается и сразу же реверсируется только под действием шатуна и импульса коленчатого вала».

Из-за угловатости шатуна, на которую влияет длина шатуна и ход двигателя, Максимальная скорость движения вверх или вниз не достигается примерно до 76 градусов до и после ВМТ, при этом точные положения зависят от соотношения длины штока и хода поршня», – говорит Фусснер.

Шатуны Stroker, такие как эта кованая деталь LS7 от K1 Technologies, — отличный способ увеличить рабочий объем. Однако, когда ход увеличивается, поршень должен ускоряться с каждым оборотом быстрее, чтобы покрыть большую рабочую площадь стенки цилиндра. Ищете коленчатый вал LS Stroker? Кликните сюда.

– Это означает, что поршень имеет около 152 градусов поворота кривошипа, чтобы перейти от максимальной скорости к нулю и обратно к максимальной скорости в верхней половине хода. А затем примерно 208 градусов, чтобы пройти ту же последовательность в нижней половине хода. Следовательно, сила инерции, направленная вверх, больше, чем сила инерции, направленная вниз».

Если не учитывать шатун, существует формула для расчета основной силы инерции:

0,0000142 x Вес поршня (фунты) x RPM2 x Ход (дюймы) = Сила инерции

Поршень вес включает кольца, штифт и фиксаторы. Давайте рассмотрим простой пример одноцилиндрового двигателя с ходом поршня 3000 дюймов (такой же, как у малоблочных двигателей Chevy 283ci и 302ci) и поршнем в сборе весом 1000 фунтов (453,5 грамма), работающим при 6000 об/мин:

0,0000142 x 1 x 6000 x 6000 x 3 = 1534 фунта

С помощью некоторых дополнительных математических вычислений, используя длину штока и ход, можно получить поправочный коэффициент для повышения точности результатов силы инерции.

Радиус шатуна Длина шатуна

«Из-за действия шатуна сила, необходимая для остановки и перезапуска поршня, максимальна в ВМТ», — говорит Фусснер. «Эффект шатуна заключается в увеличении первичной силы в ВМТ и уменьшении первичной силы в НМТ на этот коэффициент R/L».

В этом примере радиус равен половине хода коленчатого вала (1,5 дюйма), деленной на длину штока 6000 дюймов, что дает коэффициент 0,25 или 383 фунта (1534 x 0,25 = 383). Этот коэффициент добавляется к исходной силе инерции при движении вверх и вычитается при движении вниз.

Кривошип слева и справа находится в одной и той же точке при соответствующем вращении. Однако поршень слева должен двигаться намного быстрее, чтобы достичь верхней мертвой точки одновременно с поршнем справа.

«Итак, фактическая восходящая сила в ВМТ становится равной 1917 фунтов, а фактическая нисходящая сила в НМТ становится равной 1151 фунту», — говорит Фусснер. «Эти силы изменяются прямо пропорционально весу поршня в сборе и длине хода штока, а также пропорционально квадрату скорости двигателя. Следовательно, эти цифры можно принять за базовые для простой оценки сил, создаваемых в двигателе любого другого размера». максимальная скорость поршня (используя нашу предыдущую формулу) составляет 4712 футов в минуту.

Что произойдет, если увеличить ход с 3000 дюймов до 3250 дюймов? Во-первых, средняя скорость поршня увеличивается до 3250 футов в минуту, а максимальная скорость поршня подскакивает до 5105 футов в минуту. Затем первичная сила увеличивается с 1534 фунтов до 1661 фунтов. Также есть изменения при добавлении нового коэффициента R/L, равного 0,27 (1,625 × 6,000). Фактическая восходящая сила в ВМТ становится равной 2109 фунтов, а фактическая нисходящая сила в НМТ становится равной 1213 фунтам.

«Если мы увеличим скорость двигателя с ходом 3,250 дюйма до 7000 об/мин, оставив все остальные детали равными, первичная сила увеличится до 2261 фунта», — говорит Фусснер. «Затем примените коэффициент R/L, равный 0,27, и фактическая сила, направленная вниз, составит 1651 фунт. Фактическая восходящая сила в ВМТ становится равной 2871 фунту. Это почти полторы тонны!»

Теперь рассмотрим эффекты более легкого поршня. При сохранении хода поршня 3,20 дюйма и 7000 об/мин, но переходе на поршень весом 340 граммов (0,750 фунта), максимальное усилие снижается с 2871 фунта до 2154 фунтов, или на 717 фунтов меньше силы. Эта же более легкая конфигурация поршня будет иметь силу 1238 фунтов, необходимую для остановки и перезапуска поршня в НМТ, что на 413 фунтов меньше.

«Таким образом, с каждым полным оборотом двигатель будет испытывать на 1130 фунтов меньше силы инерции с более легким поршневым узлом», — говорит Фусснер. «Это уменьшение силы инерции, конечно, будет применяться к каждому цилиндру в многоцилиндровом двигателе. Двигатель, работающий на 7 000 об/мин, будет останавливать и запускать каждый поршень 14 000 раз в минуту».

Когда поршень достигает верхней мертвой точки в такте выпуска, у него нет подушки сжатия, которая могла бы замедлить его. Вместо этого шатун принимает на себя всю тяжесть силы, которая тянет его балку и пытается отделить ее крышку. Качественные шатуны имеют первостепенное значение для мощного двигателя с высокими оборотами. Ищете кованые шатуны? Кликните сюда!

Средние и максимальные скорости поршня по-прежнему являются ценными расчетами для любого производителя двигателей, который вносит изменения в проверенную формулу. Превышение средней скорости поршня 5000 футов в минуту должно привлечь ваше внимание и побудить переосмыслить выбор деталей. Чрезмерная скорость поршня может привести к непостоянной смазке стенок цилиндра, и в некоторых ситуациях поршень будет ускоряться быстрее, чем фронт пламени во время сгорания. В то время как первое может привести к поломке деталей, второе приводит к потере мощности.

И поршни также должны быть максимально легкими, не жертвуя требуемой прочностью и долговечностью. Силы инерции будут растягивать шатуны и препятствовать ускорению коленчатого вала, что опять же может привести к выходу из строя деталей и снижению мощности.

«Нам известно, что в течение многих лет для оценки зоны опасности структурной целостности поршня в работающем двигателе мы использовали среднюю скорость поршня, — резюмирует Фусснер. «Как сказал инструктор по прыжкам с парашютом своему ученику, больно не от скорости падения, а от внезапной остановки. Так и с поршнями. Поэтому вместо того, чтобы сосредотачиваться только на средней скорости поршня, давайте также решим рассмотреть влияние силы инерции на поршень и то, что мы можем сделать, чтобы уменьшить эту силу. А если это невозможно, убедитесь, что компоненты достаточно прочны, чтобы выдержать поставленную нами задачу».

«Хотя увеличение длины штока смягчит инерционную нагрузку за счет изменения вышеупомянутого отношения R/L, это не уменьшит среднюю скорость поршня, поскольку до тех пор, пока не изменится ход поршня», — продолжает Фусснер. «Поршень по-прежнему должен проходить одинаковое расстояние за один оборот коленчатого вала, независимо от длины штока. Скорость — это расстояние, пройденное за единицу времени».

Последнее замечание о скорости поршня — не так давно верхним пределом скорости поршня считалось 2500 футов в минуту. Важно учитывать, что средняя скорость поршня также используется в качестве ориентира для рассмотрения других компонентов двигателя, таких как шатуны и коленчатые валы. На заре хот-родинга большинство двигателей имели чугунные кривошипы и шатуны и литые алюминиевые поршни, которые не так прочны, как сегодняшние детали двигателя.

«Итак, увеличение прочности этих деталей позволило увеличить безопасную среднюю скорость поршня более чем в два раза до 5000 футов в минуту или более», — говорит Фусснер. «Еще один фактор — использование. Будет ли двигатель работать в течение длительного времени с высокой скоростью поршня или для быстрого прохождения тормозной полосы? Сокращение времени выдержки при высоких скоростях поршня повышает надежность. Прочные и легкие компоненты смогут выдержать более высокие скорости поршней, чем тяжелые менее прочные компоненты». двигатель.

<noscript><img loading='lazy' src='' /></noscript> youtube.com/embed/62Uw_3aqOXE» data-element=»video»>

Вместо того, чтобы сосредотачиваться на средней скорости поршня, обратите внимание на влияние силы инерции на поршень, предлагает Дейв Фасснер, руководитель отдела исследований и разработок K1 Technologies.

Первый обзор Le’s определения средней скорости поршня, также называемой средней скоростью поршня. Это эффективное расстояние, которое поршень проходит в заданную единицу времени, и для целей сравнения оно обычно выражается в футах в минуту (fpm). Стандартное математическое уравнение довольно простое:

Средняя скорость поршня (фут/мин) = (ход x 2 x об/мин)/12

Есть более простая формула, но подробнее о математике позже. Скорость поршня постоянно изменяется по мере его перемещения от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) и обратно в ВМТ за один оборот коленчатого вала. В ВМТ и НМТ скорость равна 0 футов в минуту, и в какой-то момент во время хода вниз и вверх он будет ускоряться до максимальной скорости, прежде чем замедлиться и вернуться к 0 футов в минуту.

Чтобы просмотреть все предложения коленчатых валов K1 Technologies, нажмите ЗДЕСЬ

(4 x 2 x 6 500)/12 = 4 333 футов в минуту

(4 x 6500)/6=4333 футов в минуту

С помощью этой более простой формулы мы рассчитаем среднюю скорость поршня при увеличении хода до 4.500 дюймов.

(4,5 x 6500)/6=4875 футов в минуту

Как видите, средняя скорость поршня увеличилась почти на 13 процентов, хотя число оборотов не изменилось.

Опять же, это средняя скорость поршня за весь ход. Чтобы рассчитать максимальную скорость, которой достигает поршень во время хода, требуется немного больше вычислений, а также длина шатуна и угловатость шатуна в зависимости от положения коленчатого вала. Существуют онлайн-калькуляторы, которые вычисляют точную скорость поршня при любом заданном вращении коленчатого вала, но вот основная формула, которую часто используют производители двигателей, не требующая длины штока:

Максимальная скорость поршня (фут/мин)=((Ход x дюйм)/12)x об/мин.

Путем преобразования футов в минуту в мили в час (1 фут/мин = 0,011364 мили в час) этот поршень разгоняется от 0 до 87 миль в час примерно за два дюйма, а затем возвращается к нулю в оставшемся пространстве цилиндра глубиной 4,5 дюйма. Теперь представьте, что поршень BBC весит около 1,3 фунта, и вы можете получить представление об огромных силах, воздействующих на коленчатый вал, шатун и поршневой палец», поэтому Фусснер предлагает смотреть на силу инерции.

«Инерция — это свойство материи, которое заставляет ее сопротивляться любым изменениям в своем движении, — объясняет Фусснер. Этот принцип физики особенно важен при разработке поршней для высокопроизводительных приложений.

Сила инерции является функцией массы, умноженной на ускорение, и величина этих сил увеличивается пропорционально квадрату скорости двигателя. Другими словами, если вы удвоите скорость двигателя с 3000 до 6000 об/мин, силы, действующие на поршень, не удвоятся, а учетверятся.

Начав движение вверх по цилиндру, поршень и связанные с ним компоненты пытаются продолжить движение, напоминает Фусснер. Его движение останавливается и сразу же реверсируется только действием шатуна и импульса коленчатого вала.

Из-за угловатости штока, на которую влияет длина шатуна и ход двигателя, поршень не достигает максимальной скорости вверх или вниз до тех пор, пока он не достигнет положения примерно 76 градусов до и после ВМТ, при этом точное положение зависит от длины штока до -коэффициент хода, говорит Фусснер.

Это означает, что поршень поворачивается примерно на 152 градуса, чтобы перейти от максимальной скорости к нулю и вернуться к максимальной скорости в верхней половине хода. А затем примерно 208 градусов, чтобы пройти ту же последовательность в нижней половине хода. Следовательно, восходящая сила инерции больше, чем направленная вниз сила инерции.

Если не учитывать шатун, существует формула для расчета основной силы инерции:

0,0000142 x Вес поршня (фунты) x RPM2 x Ход (дюймы) = Сила инерции

Вес поршня включает кольца, штифт и фиксаторы. Давайте рассмотрим простой пример одноцилиндрового двигателя с ходом поршня 3000 дюймов (такой же, как у малоблочных двигателей Chevy 283ci и 302ci) и поршнем в сборе весом 1000 фунтов (453,5 грамма), работающим при 6000 об/мин:

0,0000142 x 1 х 6 000 х 6 000 х 3 = 1 534 фунта

Кривошип РадиусÃ·Длина шатуна

«Из-за действия шатуна сила, необходимая для остановки и перезапуска поршня, максимальна в ВМТ, — говорит Фусснер. Эффект шатуна заключается в увеличении первичной силы в ВМТ и уменьшении первичной силы в НМТ на этот коэффициент R/L.

«Итак, фактическая восходящая сила в ВМТ становится равной 1917 фунтам, а фактическая направленная вниз сила в НМТ становится равной 1151 фунту», — говорит Фусснер. «Эти силы изменяются прямо пропорционально весу поршня в сборе и длине хода штока, а также меняются пропорционально квадрату скорости вращения двигателя. в двигателе любого другого размера».

Кстати, средняя скорость поршня для этого одноцилиндрового двигателя при 6000 об/мин составляет 3000 футов в минуту, а максимальная скорость поршня (используя нашу предыдущую формулу) — 4712 футов в минуту.

Что произойдет, если вы увеличите ход с 3000 дюймов до 3250 дюймов? Во-первых, средняя скорость поршня увеличивается до 3250 футов в минуту, а максимальная скорость поршня подскакивает до 5105 футов в минуту. Затем первичная сила увеличивается с 1534 фунтов до 1661 фунтов. Есть также изменение при добавлении нового коэффициента R/L 0,27 (1,625 х 6,000). Фактическая восходящая сила в ВМТ становится равной 2,109.фунтов, а фактическая нисходящая сила в НМТ становится равной 1213 фунтам.

«Если мы увеличим скорость двигателя с ходом 3,250 дюйма до 7000 об/мин, оставив все остальные детали без изменений, основная сила увеличится до 2261 фунта», — говорит Фусснер. Затем примените коэффициент R/L, равный 0,27, и фактическая сила, направленная вниз, составит 1651 фунт. Фактическая восходящая сила в ВМТ становится равной 2871 фунту. Это почти полторы тонны!»

Теперь рассмотрим последствия более легкого поршня. Сохраняя ход поршня 3,20 дюйма и 7000 об/мин, но переходя к поршню весом 340 граммов (0,750 фунта), максимальное усилие снижается. с 2 871 фунта до 2 154 фунтов, или на 717 фунтов меньше силы.Такая же более легкая конфигурация поршня будет иметь усилие 1 238 фунтов, необходимое для остановки и перезапуска поршня в НМТ, т. е. уменьшение на 413 фунтов.

«Таким образом, с каждым полным оборотом двигатель будет испытывать на 1130 фунтов меньше силы инерции с более легким поршневым узлом», — говорит Фусснер. «Это уменьшение силы инерции, конечно, будет применяться к каждому цилиндру в многоцилиндровом двигателе. Двигатель, работающий на 7000 об / мин, будет останавливать и запускать каждый поршень 14 000 раз в минуту».

Когда поршень достигает верхней мертвой точки в такте выпуска, у него нет подушки сжатия, которая могла бы замедлить его. Вместо этого шатун принимает на себя всю тяжесть силы, которая тянет его балку и пытается отделить его крышку. Качественные шатуны имеют первостепенное значение для мощного двигателя с высокими оборотами. Ищете кованые шатуны? Кликните сюда!

И поршни также должны быть максимально легкими, не жертвуя требуемой прочностью и долговечностью. Силы инерции будут растягивать шатуны и снова сопротивляться ускорению коленчатого вала, что может привести к выходу из строя деталей и снижению мощности.

Мы знаем, что на протяжении многих лет для определения зоны опасности структурной целостности поршня в работающем двигателе используется средняя скорость поршня, подытоживает Фусснер. Как сказал инструктор по прыжкам с парашютом своему ученику, больно не от скорости падения, а от внезапной остановки. Так и с поршнями. Поэтому вместо того, чтобы сосредотачиваться только на средней скорости поршня, давайте также рассмотрим влияние силы инерции на поршень и то, что мы можем сделать, чтобы уменьшить эту силу. А если это невозможно, убедитесь, что компоненты достаточно прочны, чтобы выдержать поставленную нами задачу.

Хотя увеличение длины штока смягчит инерционную нагрузку за счет изменения вышеупомянутого соотношения R/L, это не уменьшит среднюю скорость поршня, поскольку до тех пор, пока не изменится ход поршня, продолжает Фусснер. Поршень по-прежнему должен проходить одинаковое расстояние за один оборот коленчатого вала, независимо от длины штока. Скорость – это расстояние, пройденное за единицу времени.

Последнее замечание о скорости поршня. Не так давно верхним пределом скорости поршня считалась скорость 2500 футов в минуту. Важно учитывать, что средняя скорость поршня также используется в качестве ориентира для рассмотрения других компонентов двигателя, таких как шатуны и коленчатые валы. На заре хот-родинга большинство двигателей имели чугунные кривошипы и шатуны и литые алюминиевые поршни, которые не так прочны, как сегодняшние детали двигателя.

Таким образом, повышение прочности этих деталей позволило увеличить безопасную среднюю скорость поршня более чем в два раза до 5000 футов в минуту или более, говорит Фусснер. Еще одним фактором является использование. Будет ли двигатель работать в течение длительного времени с высокой скоростью поршня или для быстрого прохождения тормозной полосы? Сокращение времени выдержки при высоких скоростях поршня повышает надежность. Прочные и легкие компоненты смогут выдерживать более высокие скорости поршня, чем тяжелые менее прочные компоненты.

Обучение инженерному отделению – часть 3

ПОРШНЕВЫЕ ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Главные двигатели возвратно-поступательного типа использовались для приведения в движение кораблей, поскольку Роберт Фултон впервые установил один на « Клермон» в 1810 году. Двигатель «Клермона» представлял собой небольшой одноцилиндровый двигатель, который вращал гребные колеса на борту корабля. Котел мог подавать пар в двигатель только при давлении в несколько фунтов. С тех пор поршневой двигатель постепенно превратился в гораздо более крупный и мощный двигатель с несколькими цилиндрами, мощность некоторых из которых достигала 12 000 лошадиных сил. Главные двигатели турбинного типа, будучи намного меньше и мощнее, быстро вытесняли поршневые двигатели, когда сложившаяся чрезвычайная ситуация заставила вернуться к установке поршневых двигателей на большей части новых кораблей из-за большого спроса на турбины.

Это один из самых долговечных и надежных двигателей при условии надлежащего ухода и смазки.

Его принцип работы состоит в основном из цилиндра, в котором плотно прилегающий поршень толкается вперед и назад или вверх и вниз в зависимости от положения цилиндра. Если пар поступает в верхнюю часть цилиндра, он расширяется и толкает поршень впереди себя к днищу. Затем, если пар попадает в нижнюю часть цилиндра, он толкает поршень обратно вверх. Это постоянное возвратно-поступательное движение поршня называется возвратно-поступательным движением, отсюда и название поршневого двигателя. Для поворота винта движение должно быть изменено на вращательное. Это достигается путем добавления поршневого штока, крейцкопфа, шатуна, кривошипа и коленчатого вала. Когда поршень движется вверх и вниз, он толкает шток поршня вверх и вниз вместе с ним. Через крейцкопф проталкивается шатун, нижний конец которого прикреплен к кривошипу. Кривошип представляет собой просто рычаг, один конец которого прикреплен к круглому валу (коленчатому валу), свободно вращающемуся в неподвижном подшипнике, а другой конец — к шатуну. Когда шатун толкается вверх и вниз, он толкает кривошип по кругу, ступица которого является коленчатым валом. Пропеллер, прикрепленный к концу коленчатого вала, будет вращаться с той же скоростью, что и коленчатый вал.

Отверстие в центре нижней головки блока цилиндров, через которое проходит шток поршня, должно быть загерметизировано, иначе будет вырываться пар. Для этого вокруг штока поршня в сальниковой коробке устанавливается набивка. Для упаковки

чтобы быть эффективным, шток поршня должен двигаться по прямой линии, а не перемещаться из стороны в сторону. Это достигается с помощью направляющей и тапочка, показанных на чертеже.

ПРОСТОЙ ДВИГАТЕЛЬ
(клапан и клапанный механизм не показаны)

Тапок или башмак, как известно, прикреплен к крейцкопфу, и, когда он движется вверх и вниз, башмак прижимается угловатым шатуном к направляющей, которая представляет собой плоскую смазанную металлическую поверхность на одной линии с цилиндром. Таким образом, шток поршня не может двигаться вбок во время своего хода.

ПОРШНЕВАЯ ДВИГАТЕЛЬ ТРОЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ДЛЯ СУДНА EC-2 (LIBERTY)

1. ОПОРНАЯ ПЛИТА
2. КОЛОННЫ
3. ЦИЛИНДРЫ
4. НАПРАВЛЯЮЩАЯ
5. ШТОК
6. УПЛОТНЕНИЕ ШТОКА
7. ТРАВЕРС

8. ШАТУН
9. МУФТА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
10. ПОДЪЕМНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И МЕХАНИЗМ
11. БАЛКА ВОЗДУШНОГО НАСОСА
12. ЗАВИСИМЫЙ ВОЗДУШНЫЙ НАСОС
13. РЕВЕРСИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
14. ДРОССЕЛЬ.

Попеременный ввод пара в верхнюю и нижнюю часть цилиндра возможен благодаря автоматическому клапану (С), показанному на виде сбоку простого двигателя.

Как показано на схеме, пар из котла поступает в паровой лабиринт по паропроводу (А), полностью заполняя ларь (В). Задвижка, имеющая несколько форму буквы D, находится в нижнем положении, открывая

ПРОСТАЯ РУКОЯТКА ДВИГАТЕЛЯ НА ВЕРХУ ЦЕНТРА

На приведенном выше рисунке кривошип показан в верхнем центральном положении. Стрелки указывают направление силы и движения поршня. Клапан переместится вверх, чтобы перекрыть поток пара к верхней части поршня.

верхний паровой порт (отверстие между паровой камерой и цилиндром), через который пар поступает в верхнюю часть цилиндра. Когда поршень немного проталкивается вниз, клапан перемещается вверх, закрывая верхний порт, препятствуя проникновению пара. Пар в цилиндре расширяется, толкая поршень впереди себя к дну цилиндра. По мере расширения пара его температура и падение давления из-за

ПРОСТАЯ РУКОЯТКА ДВИГАТЕЛЯ НА НИЖНЕМ ЦЕНТРЕ

На приведенном выше рисунке кривошип показан внизу в центре, а стрелки под поршнем указывают на восходящую силу пара. В этом случае клапан опустится, чтобы перекрыть поток пара.

чтобы его энергия преобразовывалась в механическую работу. Когда поршень достигает дна цилиндра, клапан в паровой камере поднимается еще выше, открывая нижний порт, который позволяет пару течь в нижнюю часть цилиндра, где он расширяется и таким же образом толкает поршень обратно вверх.

Пар, толкавший поршень вниз, выходит из цилиндра через верхнее отверстие цилиндра в полую нижнюю часть клапана, где он направляется в выхлопную камеру и выхлопную трубу. Пар, выходящий из нижней части цилиндра, проходит через нижний порт к нижней части клапана в выпускную камеру и трубу таким же образом.

Золотниковый клапан перемещается вверх и вниз на своем седле с помощью эксцентрика на коленчатом валу. Эксцентрик — это просто смещенное от центра или эксцентриковое колесо, закрепленное шпонкой на коленчатом валу. Когда коленчатый вал вращается, эксцентрик поворачивается, толкая эксцентриковый стержень вверх и вниз так же, как кривошип. Верх эксцентрикового стержня соединен с золотником штоком клапана.

Клапан этого типа используется почти во всех судовых поршневых двигателях.

В двигателях, имеющих более одного цилиндра, каждый цилиндр имеет свой собственный паровой короб и клапан. Клапаны должны быть правильно отрегулированы, в противном случае один цилиндр будет выполнять больше работы, чем другой, что приведет к потере мощности и перерасходу топлива.

ЦИЛИНДРЫ

Цилиндры изготовлены из чугуна, верхняя головка легко снимается. Цилиндры поддерживаются на месте колоннами. Паровые двигатели могут иметь один или несколько цилиндров, популярный размер, устанавливаемый на грузовые суда с тремя цилиндрами.

ПОРШНИ

Поршень изготовлен из чугуна и действует как скользящая круглая пробка внутри цилиндра. Он крепится к штоку поршня гайкой.

ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

Для предотвращения протекания пара через зазор между поршнем и стенками цилиндра установлены поршневые кольца. Они изготовлены из высококачественного чугуна и имеют скользящую посадку в канавке снаружи поршня. Плоское поршневое кольцо с защелкой имеет увеличенный размер и плотно прилегает к стенке цилиндра за счет натяжения кольца, вызванного тем, что его необходимо сжать при установке. Усовершенствованные поршневые кольца нескольких различных конструкций

сегодня используются практически во всех основных двигателях, особенно в цилиндрах высокого давления. В них используется отдельная пружина, обеспечивающая натяжение, удерживающее поршневое кольцо от стенки цилиндра. Регулировкой натяжения пружины определяется натяжение кольца. Если кольца не отрегулированы должным образом, пар будет дуть через поршень, что приведет к потере мощности и потерям пара.

Обычно это можно определить по показаниям манометров баллонов.

Между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра должна быть обеспечена смазка.

ШТОК ПОРШНЯ

Шток поршня круглый, стальной, верхним концом крепится к поршню, нижним концом к крейцкопфу. Для предотвращения выдувания пара из цилиндра вокруг штока в сальниковой коробке вокруг штока установлена набивка металлического типа.

МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ

МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Вид в разрезе комплекта металлической набивки одного типа на штоке поршня показывает, что два металлических кольца (6) являются единственными деталями.

в контакте со стержнем. Металл, используемый в набивке этого типа, относительно мягкий и представляет собой разновидность баббита. Винтовые пружины (10) обеспечивают натяжение, чтобы плотно удерживать кольца вокруг штока.

Шток поршня, скользящий через металлические кольца, должен быть смазан, иначе трение вызовет перегрев.

ПОПЕРЕЧИНА

Крейцкопф представляет собой квадратный стальной блок, жестко прикрепленный к нижнему концу штока поршня. На передней и задней сторонах блока находится круглый стальной штифт, известный как штифт крейцкопфа, вокруг которого устанавливаются подшипники крейцкопфа. Эти подшипники жестко закреплены на вершине вилки шатуна и при работе подшипники вращаются вперед и назад вокруг цапф и должны быть смазаны.

К тыльной стороне траверсы прикреплена тапочка.

ТАПОЧКА

Тапочек изготовлен из чугуна с плоской опорной поверхностью, покрытой металлическим баббитом. Некоторые двигатели имеют один башмачок, а некоторые два, в зависимости от того, является ли это двигателем с одной или двумя направляющими. Большая часть двигателей, производимых сегодня, имеет конструкцию с одной направляющей, и в тексте речь пойдет именно об этом типе.

НАПРАВЛЯЮЩИЕ

Передняя направляющая представляет собой плоскую поверхность из чугуна, привинченную к колонне. Задняя направляющая состоит из двух чугунных боковых стержней, которые охватывают внешнюю сторону тапочка, предотвращая его оттягивание от направляющей при вращении двигателя задним ходом. Между скользящими металлическими поверхностями башмака и направляющими должна быть предусмотрена смазка.

Направляющие обычно охлаждаются морской водой, проходящей через сердечник в задней части передней поверхности направляющей.

СОЕДИНИТЕЛЬ

Шатун сделан из стали, верхний конец обычно раздвоен в больших двигателях и прикреплен к крейцкопфу с помощью подшипников, так что шатунная шейка может свободно вращаться при вращении кривошипа. Подшипник коленчатого вала также необходимо смазывать.

РУКОЯТКА

Рукоятка изготовлена из стали и состоит из следующих частей. Перемычки, которые представляют собой две боковые детали, соединяющие коленчатый вал с шатунной шейкой. Шатун, представляющий собой круглый стальной штифт между внешними концами шейки кривошипа, вокруг которого установлен подшипник шатуна.

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ

Коленчатый вал представляет собой большой круглый стальной вал, к которому крепятся кривошипы. Те части вала, которые вращаются в коренных подшипниках, известны как шейки. На валу установлены эксцентрики.

ЭКСЦЕНТРИКИ

Эксцентрики, которые перемещают клапаны двигателя вверх и вниз, представляют собой просто смещенное от центра или эксцентриковое колесо, закрепленное вокруг коленчатого вала и прикрепленное к нему шпонкой. Для каждого клапана требуется два клапана, один для движения вперед, а другой для движения назад. Движение подвижного эксцентрика передается на стержень эксцентрика с помощью ремня эксцентрика, который проходит полностью вокруг эксцентрика снаружи, а эксцентрик вращается внутри него. Внутренняя поверхность планки, которая опирается на эксцентрик, облицована металлическим баббитом или бронзой. Между ремнем и эксцентриком должна быть предусмотрена смазка.

КОЛОННЫ

Колонны изготовлены из полого чугуна, имеют коробчатую конструкцию и используются для удержания цилиндров и паровых камер на месте, две колонны поддерживают каждый цилиндр и камеру. Колонны стоят и крепятся болтами к опорной плите.

ПОДСТАВКА

Основание надежно крепится к корпусу корабля, образуя истинную поверхность для основных подшипников и колонн. При сборке опорная плита должна быть правильной и ребристой, иначе двигатель будет выброшен из строя.

КОРЕННЫЕ ПОДШИПНИКИ

Коренные подшипники поддерживают коленчатый вал, по одному с каждой стороны каждого кривошипа.

Нижние половинки вставляются в углубление в опорной плите, при этом все подшипники находятся на одной прямой. Когда коленчатый вал опускается на место, верхняя половина подшипников устанавливается и регулируется по зазору, после чего они закрепляются болтами, которые проходят через опорную плиту.

Внутренняя поверхность подшипников покрыта металлическим баббитом, требующим смазки. Оно подается через масляные отверстия, ведущие от верхней части подшипников к валу. Смазочные канавки, прорезанные на лицевой стороне баббитового металла, позволяют маслу равномерно распределяться по всей длине подшипников. Вращающийся вал подает масло полностью вокруг подшипника.

обеспечивает непрерывную пленку, которая предотвращает контакт металла подшипника с шейкой. Этот принцип смазки применим ко всем подшипникам.

Нижняя половина коренных подшипников на более крупных двигателях обычно охлаждается забортной водой, протекающей через сердечник в вкладыше подшипника.

ПОДШИПНИК КОЛЕНЧАТОЙ ШАСТИ

Подшипник шатуна крепится болтами к нижнему концу шатуна и имеет ту же конструкцию, что и коренные подшипники. Смазывается из масляных колпачков на крейцкопфе, масло проходит по маслопроводам на передней и задней сторонах шатуна.

ПОПЕРЕЧНЫЕ ПОДШИПНИКИ

Подшипники крейцкопфа крепятся болтами к верхнему концу шатуна и могут быть изготовлены из латуни или с баббитовой футеровкой. Смазка через масляную чашку в верхней части подшипника.

ПОРШНЕВОЙ КЛАПАН

КЛАПАНЫ И ПРИВОД

Золотниковый клапан D-типа удерживается на своем седле давлением пара, воздействующим на его заднюю часть. Это создает значительное трение, которое требует большой мощности для перемещения клапана при использовании высокого давления пара. По этой причине в судовых двигателях в значительной степени используется клапан другого типа. Он известен как поршневой клапан и фактически представляет собой плоский золотниковый клапан, имеющий форму цилиндра, не имеющего плоских поверхностей, на которые может воздействовать пар.

МЕХАНИЗМ КЛАПАНА STEPHENSON LINK

Поршневой клапан состоит из двух поршней, соединенных полой отливкой, как показано на рисунке. Клапан скользит внутри двух съемных втулок или вкладышей, образующих цилиндрическое седло клапана. Во втулки заделаны паровые каналы, сообщающиеся с торцами цилиндра. Клапан крепится к штоку клапана и управляется эксцентриком так же, как и плоский золотниковый клапан.

Пар может входить в центре клапана или на концах клапана. Выхлопной трубопровод подключается как раз напротив входа пара. На рисунке пар входит в центре, и это известно как внутренний клапан. Невозможно использовать золотниковый клапан в качестве внутреннего клапана, так как давление пара, действующее под клапаном, вытолкнет клапан из седла.

Следовательно, золотниковый клапан всегда является внешним клапаном.

Если давление пара будет поступать в цилиндр во время полного хода поршня, это будет очень дорогой двигатель в эксплуатации. По этой причине пар может поступать в цилиндр только во время части хода. В оставшейся части хода пар расширяется, проталкивая поршень через цилиндр. Таким образом, экспансивное качество пара используется для выполнения работы.

Поскольку морские двигатели должны быть реверсивными, чтобы судно могло двигаться вперед или назад, мы должны каким-то образом заставить поршневой двигатель работать в противоположном направлении. Почти во всех типах поршневых двигателей, используемых на судах для движения, используется тип клапанного механизма, показанный на чертеже. Он состоит из двух эксцентриков (А) и так называемого звена Стефенсона. Один эксцентрик настроен на управление клапаном движения вперед, а другой эксцентрик настроен на управление клапаном движения назад.

Эксцентриковый стержень (C) проходит от одного эксцентрика к одному концу звена (E), а другой эксцентрик (D) — к другому концу звена. Это хорошо видно на рисунке. Звено скользит по блоку (F), прикрепленному к основанию штока клапана (G). Таким образом, клапан приводится в движение эксцентриком, эксцентриковый шток которого находится непосредственно под штоком клапана. Этот тип связи известен как ссылка Стефенсона.

Звено приводится в движение реверсивным плунжером или реверсивным двигателем. Двигатель или поршень вращает вал (H), установленный на задней стойке, с помощью шатуна. Скальный вал соединяется со звеном Стивенсона с помощью тяг или стяжек (I), как показано на рисунке. Скальный вал, совершая часть оборота, перебрасывает звенья спереди назад или сзади, чтобы идти вперед, в зависимости от обстоятельств.

Если звено перемещается до тех пор, пока центр звена не окажется прямо под штоком клапана, при открытой дроссельной заслонке двигатель не запустится. Это связано с тем, что эксцентрики действуют друг на друга и на центр звена.

не имеет движения вверх и вниз.

Используя это знание, если звено перемещается от одного эксцентрика на небольшое расстояние к другому, количество пара, которое будет поступать в цилиндр, будет меньше, чем если бы шток клапана находился непосредственно над штоком эксцентрика. При таком перемещении звена ход клапана будет меньше. При меньшем ходе клапана, общем расстоянии, на которое перемещается клапан, клапаны закроют порт пара в цилиндре раньше в такте, отсечка произойдет раньше. При более раннем отключении в цилиндр поступает меньше пара, что возвращает нас к утверждению, что если мы переместим звено от одного эксцентрика на короткое расстояние по направлению к другому, количество пара, которое будет поступать в цилиндр, будет меньше. и объем выполненной работы меньше. Количество впускаемого пара будет меньше из-за более короткого хода клапана, обеспечивающего более раннее отключение.

На морских силовых установках можно перемещать звенья на каждом отдельном двигателе с помощью индивидуального отсечного механизма, который имеет реверсивное коромысло или скальный вал с прорезью на конце. Рулевые тяги, идущие от звена Стефенсона к реверсивному коромыслу, прикреплены к подвижному блоку, плотно входящему в паз. С помощью винта блок можно легко перемещать вправо или влево, таким образом перемещая звено либо на среднюю передачу, либо на полную передачу вперед, не затрагивая другие звенья. То есть отсечка высокого давления, среднего давления и низкого давления может регулироваться независимо при остановленном двигателе или при работающем двигателе.

Когда качающийся вал повернут в свое заднее положение, паз в коромысле заднего хода будет вертикальным, и, таким образом, блокирующий механизм не будет влиять на мощность двигателя, развиваемую задним ходом.

РЕВЕРСИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

На кораблях Liberty реверсивный двигатель используется для перемещения звеньев Стивенсона спереди назад или сзади вперед. Это известно как «бросание ссылок». Реверсивный двигатель представляет собой небольшой одноцилиндровый паровой двигатель с цилиндром внизу и коленчатым валом вверху, как показано на схеме на стр. 68. Реверсивный двигатель управляется рычагом на передней колонке ВД.

При работе реверсивного двигателя вращательное движение коленчатого вала приводит во вращение червяк, закрепленный на коленчатом валу реверсивного двигателя. Червяк входит в зацепление с червячным колесом и заставляет его вращаться. Штифт соединен с реверсивным валом шестерни заднего хода тягой

стержень. Половина оборота червячного колеса заставляет шатун к скальному валу поворачивать скальный вал в достаточной степени, чтобы перебрасывать звенья спереди назад или сзади вперед и, таким образом, изменять направление вращения главного двигателя.

Дифференциальный клапан — Поскольку реверсивный двигатель имеет только один эксцентрик, его реверсирование стало возможным благодаря использованию дифференциального клапана для управления подачей пара и выхлопных газов в паровую камеру и из нее. Дифференциальный клапан представляет собой верхний поршневой клапан, показанный на схеме поперечного сечения.

В первом эскизе дифференциальный клапан смещен вправо, что позволяет пару проходить через отверстие в паровой короб двигателя, где пар проходит через клапан с полым поршнем в противоположную сторону.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КЛАПАН

конец грудной клетки, где он входит в правый конец цилиндра двигателя через открытый порт. Это запускает двигатель, вращающийся по часовой стрелке.

На втором эскизе клапан дифференциала смещен влево, но клапан двигателя находится в том же положении. Теперь пар поступает в паровой короб двигателя с противоположного конца дифференциального парового ящика и проходит внутри клапана двигателя, откуда он проходит через отверстие в левый конец цилиндра двигателя. Это запустит двигатель, вращающийся в противоположном направлении, как показано стрелкой в круге.

В то время как пар входит в один конец цилиндра, отработанный пар выходит с противоположного конца через порты и клапаны, как показано стрелками.

Дифференциальный клапан перемещается вперед и назад с помощью рычага.

Дифференциальные клапаны также используются для реверсивного управления двигателями и лебедками, как будет описано далее в руководстве.

ЛИНЕЙНЫЙ ВАЛ И ПРУЖИННЫЕ ПОДШИПНИКИ

За исключением нефтяных танкеров и рудовозов, на большинстве судов машинное и котельное отделения расположены на миделе. Это означает, что для соединения вращающегося коленчатого вала с гребным винтом необходим длинный стальной вал, как показано в переулке вала на стр. 67. Несколько подшипников, известных как пружинные подшипники, отмеченные (S), поддерживают этот вал в необходимых точках по его длине. В туннеле, известном как переулок валов, проходит линейный вал от кормовой переборки в машинном отделении до задней части линейного вала у кормового сальника. Проход обеспечивает достаточно места для смазчика, чтобы он мог пройти вдоль вращающегося вала, чтобы он мог ощупать и смазать пружинные подшипники. Обычно только нижняя половина этих подшипников покрыта металлическим баббитом, а верхняя половина представляет собой чугунный корпус с относительно большим зазором между ним и валом. Смазочное масло заливается сверху после поднятия крышки и стекает вокруг вала, образуя пленку между металлическим баббитом в нижней половине и валом.

С-образные объекты вокруг линейного вала представляют собой ограждения, окружающие муфты.

ХВОСТОВАЯ ВАЛ И ВИНТ

Последний участок линейного вала известен как хвостовой вал. Он выходит через ахтерштевень в море и на конце закрепляется

пропеллер. Кормовая труба оснащена подшипниками из дерева lignum vitae для поддержки хвостового вала. Стальной хвостовой вал защищен от коррозионного воздействия морской воды бронзовой втулкой.

ПЕРЕХОД ВАЛА

сжался вокруг внешней части вала. Покрытый бронзой вал вращается в деревянных подшипниках, морская вода, поступающая с морского конца трубы, действует как смазка. Для предотвращения затопления морем валопровода и корабля в носовом или валопроходном конце ахтерштевня предусмотрена сальниковая коробка, набитая несколькими витками льняной набивки. Когда судно движется, сальник следует ослабить ровно настолько, чтобы небольшая струя забортной воды могла вытекать из дейдвудной трубы в скулу валопровода, чтобы обеспечить смазку подшипника. Очень важно, чтобы наружная часть сальника ощущалась масленками на предмет перегрева при каждом раунде, так как сальник может перегреться и сгореть, если он будет слишком тугим. При выходе из сухого дока, где сальник переупакован, следует держать особенно пристальное наблюдение.

На этом снимке можно увидеть гребной винт на месте одновинтового корабля в сухом доке. Пропеллер — это просто большой винт, который при вращении в одном направлении закручивается вперед.

сквозь воду, как стальной винт в дереве, толкая вперед корабль.

Если вращаться в противоположном направлении, он ввинчивается в воду назад, увлекая за собой корабль.

КОРМА СВОБОДЫ СВОБОДЫ

Пропеллеры обычно изготавливаются из бронзы для защиты от коррозии и крепятся к концу хвостового вала с помощью конической посадки и большой гайки.

Чтобы наилучшим образом работать, пропеллеры должны быть рассчитаны на относительно низкую скорость вращения, 100 об/мин. или ниже. У обычного поршневого главного двигателя гребной винт вращается с той же скоростью, что и двигатель, но с газотурбинными двигателями, которые вращаются со скоростью несколько тысяч об/мин, необходимо уменьшить скорость между турбиной и гребным винтом.

Когда корабль загружен, гребной винт находится значительно ниже поверхности воды, но при легком движении он может сломать поверхность при повороте. При нахождении рядом с доком или на якоре необходимо соблюдать крайнюю осторожность, чтобы перед его перемещением рядом с гребным винтом не было препятствий, таких как малые суда.

В сильном море гребной винт может часто ломаться в воде, вызывая гонку двигателя.

Также на этом снимке виден руль для управления кораблем и отметки глубины в футах на борту корпуса.

ПОРШНЕВОЙ ЦИКЛ ПАРА И ВОДЫ

ДВИГАТЕЛИ МНОЖЕСТВЕННОГО РАСШИРЕНИЯ

Одноцилиндровый поршневой паровой двигатель, широко используемый для управления вспомогательным оборудованием корабля, был бы слишком неэффективен для движения. После того, как пар в цилиндре расширился и толкнул поршень, в выхлопном паре остается значительное количество тепла. Чтобы это работало, добавляются дополнительные цилиндры.

Составной двигатель — Составной двигатель имеет два цилиндра, один из которых называется цилиндром «высокого давления», а другой — цилиндром «низкого давления». Чтобы обеспечить место для расширенного пара и развить одинаковую мощность в обоих цилиндрах, цилиндр «низкого давления» должен быть больше, чем цилиндр «высокого давления». Составные двигатели используются в основном на буксирах.

Двигатели тройного расширения — На морских судах используются двигатели не менее чем с тремя цилиндрами. Они известны как тройное расширение, потому что пар расширяется трижды.

В двигателе тройного расширения, используемом на корабле «Либерти», чертеж поперечного сечения которого показан на странице 70, пар поступает в паровой короб HP (высокого давления) двигателя под давлением около 220 фунтов, где он поступает в цилиндр.

с помощью золотникового клапана поршневого типа D высокого давления. Пар расширяется в цилиндре, теряя температуру, давление падает примерно до 75 фунтов на квадратный дюйм. Он выбрасывается в клапанную коробку и цилиндр среднего давления (MP), где он снова расширяется, давление падает примерно до 12 фунтов на квадратный дюйм, при котором давление выбрасывается в клапанную коробку LP (низкое давление) и цилиндр, где он расширяется в последний раз. время против большого поршня L.P. В каждом цилиндре развивается одинаковая мощность. Пар после выпуска из цилиндра низкого давления поступает в главный конденсатор через выхлопной патрубок. Вакуум примерно 26 дюймов, поддерживаемый в конденсаторе, также присутствует в выхлопной трубе и в цилиндре низкого давления на выхлопной трубе.

сторону поршня. Это значительно увеличивает мощность двигателя.

Другими двигателями многократного расширения являются четырехцилиндровые двигатели тройного расширения, в которых есть два меньших цилиндра низкого давления вместо одного большого, и четырехцилиндровые двигатели расширения, имеющие четыре цилиндра, в которых расширяется пар.

УПОРНЫЕ ПОДШИПНИКИ

Гребной винт, завинчивающийся вперед через воду, будет толкать хвостовой вал, линейный вал и коленчатый вал вперед через корабль, разрушая двигатель, если только вал не будет препятствовать движению в поперечном направлении. Когда гребной винт поворачивается назад, он стремится вытащить вал из корабля. Чтобы предотвратить это, упорный подшипник установлен на линейном валу сразу за двигателем, и, поскольку огромная тяга гребного винта в этой точке контролируется, корабль фактически толкает сюда. Давление в тысячи фунтов, создаваемое гребным винтом, создает ужасное трение в упорном подшипнике, требующем превосходной смазки для предотвращения перегрева.

КОРПУС УПОРНОГО ПОДШИПНИКА KINGSBURY

В эксплуатации находятся упорные подшипники двух типов: подковообразные или многокольцевые и подшипники Kingsbury. Подкова, когда-то практически единственный используемый тип, была заменена в новом строительстве на несколько лет Кингсбери. В подковообразном типе древко было сделано с несколькими круглыми кольцами, расположенными на расстоянии нескольких дюймов друг от друга вдоль древка. Подковообразные подшипники, закрепленные через подпятник к корпусу корабля, размещены между буртиками вращающихся валов. Когда гребной винт начинает двигаться вперед или назад, буртики вала немедленно упираются в баббитовую поверхность подков, которые останавливают движение вперед или назад. Смазочное масло должно постоянно подаваться между торцами фланцев вала.

и подковообразные подшипники. Основание упорного подшипника заполнено смазочным маслом, в котором вращаются втулки вала, перенося масло вверх между втулками и подковами. Когда масло падает обратно в основание, оно уносит с собой часть теплоты трения. Змеевик охлаждения морской водой, проходящий через масло в основании, отводит большую часть этого тепла.

Чтобы помочь отвести огромное тепло от трения, морская вода прокачивается через полые башмаки. Сторона нагнетания охлаждающей воды открыта для просмотра, так что смазчик может легко увидеть, не засорится ли какой-либо из башмаков. Морская вода содержит примеси, которые при нагревании имеют тенденцию покидать воду и прилипать к внутренней части подков. Подсоединив водяной или паровой шланг к забитому башмаку, его обычно можно прочистить. Масленщик должен ощупывать подковы при каждом раунде и отмечать выход охлаждающей воды из каждого башмака.

КИНГСБЕРИ УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК

Принцип действия упорного подшипника Кингсбери показан на простом рисунке. Одна муфта вала давит на несколько поворотных башмаков, которые удерживаются на месте неподвижным сиденьем, прикрепленным к корпусу корабля. Когда вал вращается, башмаки поворачиваются, позволяя масляной пленке между манжетой и башмаками принять форму клина. Клин масла может выдерживать огромное давление без разрушения, что позволяет работать с одним воротником. Весь подшипник заключен в корпус, как видно на рисунке. Смазка обеспечивается вращающимся кольцом, погруженным в масляный картер.

Упорные подшипники типа Kingsbury требуют гораздо меньше места, чем подковообразные, и более эффективны.

СМАЗКА

Трение есть и всегда будет присутствовать во всех движущихся машинах, потому что его нельзя полностью устранить.

Трение — это то, что сопротивляется движению любого из двух тел при контакте друг с другом. Трение приводит к износу и потерям мощности, поэтому существует большая необходимость в его максимальном снижении за счет использования смазки.

Если бы два куска металла были отполированы до максимально возможной степени и помещены в контакт под микроскопом, то было бы обнаружено, что
две поверхности были неровными.

На эскизе показана шейка в подшипнике, поскольку она кажется сильно увеличенной. Чтобы уменьшить трение между поверхностями, для разделения поверхностей используется смазочное масло или смазка.

Существует три вида трения, которые включают смазку:

1. Трение качения; шина автомобиля на дороге.

2. Трение скольжения; шейка крутится в подшипнике.

3. Жидкостное трение; трение, создаваемое взбиванием масла.

Проблемы со смазкой лучше всего понять, хорошо зная ее действие. При хорошей смазке в подшипнике образуется масляная пленка, разделяющая подшипник.

ПОДШИПНИК КОЛЕНЧАТОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МАСЛЕННИКА

поверхность и шейка вращающегося вала. Это предотвращает металлический контакт. Тогда единственное задействованное трение — это жидкостное трение масла. Это жидкостное трение зависит от вязкости

ПОДШИПНИКИ КОЛЕНЧАТОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МАСЛЕНКИ

ЭКСЦЕНТРИКИ ДЛЯ ДАТЧИКА МАСЛЕНКИ

масло, температура масла, скорость вала и давление вала.

Эскизы шейки в подшипнике показывают условия, существующие при различных обстоятельствах. В (A) шейка находится в состоянии покоя и касается подшипника в точке (T). В (B) цапфа только начинает вращаться, и точка контакта перемещается в (S). При вращении шейки образуется масляная пленка, которая поднимает шейку в (C). (D) показывает положение шейки относительно подшипника на полной скорости.

На рисунках зазоры показаны увеличенными для простоты.

Нельзя придавать слишком большого значения важности надлежащей смазки всех узлов любого машиностроительного предприятия. Все трущиеся поверхности должны получать устойчивую и достаточную подачу масла надлежащего качества при соответствующих температурах. Вокруг электростанций ходит поговорка, что нефть дешевле металла.

В тяжелых тихоходных двигателях, таких как поршневой двигатель, проблема смазки учитывает один фактор разделения двух трущихся поверхностей, поэтому требуется лишь небольшое количество масла.

В высокоскоростных машинах, таких как турбины, проблема смазки должна учитывать не только разделение трущихся поверхностей, но и скорость настолько велика, что создается большое жидкостное трение, вызванное взбалтыванием масла. Это тепло, выделяемое жидким трением, не должно оставаться в подшипнике, чтобы тепло уносилось вместе с отводом масла с поверхностей. По этой причине была разработана система смазки под давлением для турбин.

В поршневом двигателе следующие подшипники и детали скольжения требуют смазки:

Коренные подшипники
Эксцентрики
Подшипники шатунов
Подшипники крейцкопфа
Подшипники шестерни клапана

Соединительные блоки
Направляющие
Поршневые штоки
Поршень и клапаны

Смазочное масло, специально приготовленное для легкого эмульгирования с водой, частично подается к коренным подшипникам через фитили, расположенные в масляной камере сверху каждого подшипника. Масляный ящик необходимо регулярно заполнять, а фитили содержать в чистоте. Дополнительное масло подается вручную с помощью шприца. Частичная смазка также подается на шатунную шейку, подшипники крейцкопфа и направляющие из латунных масляных коробок на стороне цилиндров с сифонными питающими фитильками и трубками, ведущими к масляным стаканам на отдельных подшипниках. Как и в случае с коренными подшипниками, оставшаяся часть масла подается вручную, хитрость заключается в том, чтобы ударить по движущимся маслосборникам.

брызгая маслом из банки. Латунные масляные колпачки для шатунной шейки и подшипников крейцкопфа расположены на крейцкопфе, имеют хороший размер и заполнены конским волосом, чтобы предотвратить движение двигателя от выброса масла из стакана до того, как оно успеет попасть в подшипник. . Волосы удерживаются на месте небольшой медной проволокой и должны часто очищаться.

Небольшие латунные масляные колпачки, заполненные конским волосом, расположены на эксцентриках, различных подшипниках шестерен клапанов, тягах и подшипниках балки воздушного насоса. Эти подшипники обычно полностью смазываются вручную.

Металлический гребень, прикрепленный к нижней части тапочка крейцкопфа, погружается в желоб или поддон, наполненный маслом и водой на дне направляющей, перенося эту смазку на поверхность направляющей в дополнение к линии подачи масла самотеком.

Смазка в виде масла для цилиндров парового двигателя подается на штоки поршней и штоки клапанов с помощью тампонной щетки с длинной ручкой.

В двигателях, использующих насыщенный пар, частицы влаги в паре плюс то, что цилиндровое масло попадает в цилиндры и паровые камеры с поршневыми штоками и штоками клапанов, обычно являются достаточной смазкой для поршневых колец и клапанов. Однако двигатели более нового типа, использующие перегретый пар, должны иметь цилиндровое масло, подаваемое в коробки клапанов и цилиндры. Небольшой механический насос нагнетает масло в клапанную коробку высокого давления, откуда оно вместе с паром проходит через двигатель к различным поршням и клапанам. Чрезмерное смазывание цилиндров значительно увеличивает вероятность попадания масла в котлы, и этого следует избегать.

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Дренажи для цилиндров и паровых ларей -Для удаления воды из паровых камер и цилиндров, образующейся при соприкосновении пара с холодными металлическими стенками при прогреве двигателя, на днище каждой камеры и цилиндр. Предусмотрены стержни для открывания и закрывания с операционного пола. Сливы направляются в главный конденсатор, где вакуум ускоряет удаление воды. Вода также может перетекать из котлов в цилиндры при сильной качке корабля или слишком высоком уровне воды в котлах. Вода в цилиндре двигателя опасна, так как она не сжимается, когда поршень приближается к головке, что в некоторых случаях приводит к серьезному повреждению двигателя. шлепки

звук в цилиндрах движущегося двигателя свидетельствует о наличии воды, и необходимо немедленно открыть дренажные отверстия.

Предохранительные клапаны — Чтобы предотвратить это повреждение, сверху и снизу каждого цилиндра установлены предохранительные клапаны пружинного типа. Когда поршень пытается сжать воду между ним и головкой, создается избыточное давление, которое открывает предохранительный клапан, позволяя воде выплескиваться в машинное отделение. В них нельзя верить, поскольку они не могут справиться с очень большим количеством воды.

Дроссельный клапан — Для запуска и остановки двигателя и управления его скоростью дроссельный клапан устанавливается в паропроводе сразу за клапанной коробкой высокого давления. Обычно это двухседельный сбалансированный клапан, облегчающий эксплуатацию. Клапан управляется либо маховиком, либо рычагом, расположенным на стойке цилиндра на рабочей платформе. Для быстрой аварийной остановки некоторые двигатели оснащены дроссельной заслонкой между дроссельной заслонкой и двигателем. Он работает по тому же принципу, что и заслонка в печной трубе, и закрывается нажатием на рычаг. В сильном море гребной винт иногда часто выходит из воды, что снимает нагрузку с двигателя, позволяя ему двигаться. Для предотвращения его возможного разрушения двигатель необходимо немедленно заглушить, закрыв дроссельную заслонку или дроссельную заслонку. Это известно как стояние вахты дроссельной заслонки.

Перепускные клапаны — При прогреве поршневого двигателя необходимо, чтобы пар поступал в паровые камеры и цилиндры в течение часа или около того, прежде чем приводить двигатель в движение. Без движения двигателя пар, поступающий через дроссельную заслонку, не пройдет дальше цилиндра высокого давления. Для подачи пара в СД и НД предусмотрен перепускной паропровод вокруг дроссельной заслонки. Клапан в перепускной линии к каждому цилиндру снабжен удлинителем к рабочему полу. Перепускные клапаны также используются при маневрировании, поскольку иногда возникает необходимость вытолкнуть кривошип высокого давления из мертвой точки, прежде чем двигатель можно будет запустить.

Подъемный механизм — При ремонте или регулировке двигателя в порту необходимо повернуть двигатель в желаемое положение, чтобы поместить конкретную крейцкопф или шатунную шейку в доступное для работы положение. Это делается с помощью домкрата, который представляет собой небольшой одноцилиндровый паровой двигатель, обычно прикрепленный к колонне низкого давления. Червяк на коленчатом валу домкратного двигателя медленно вращает большой червяк.

колесо крепится к коленчатому валу главного двигателя.

Подъемный двигатель обычно реверсивный, что позволяет поднимать главный двигатель в любом направлении. Никогда не пытайтесь выполнять какие-либо работы с двигателем в порту, если не включен подъемный двигатель. Сила течения или прилива, воздействующая на гребной винт, может привести к тому, что двигатель перевернется и вас раздавит.

Перед включением пара на главном двигателе червячный домкрат должен быть отсоединен от червячного редуктора, иначе домкратный механизм будет серьезно поврежден при запуске двигателя.

Счетчик оборотов -Для определения количества оборотов главного двигателя в минуту, об/мин, счетчик оборотов устанавливается, как правило, на одной из колонн. Он работает по принципу автомобильного счетчика пробега и приводится в действие рычагом от одной из крейцкопфов.

Зависимый насос для воздуха и конденсата — Во многих поршневых двигателях насос для воздуха и конденсата прикреплен к колонне низкого давления и приводится в действие от цилиндра низкого давления через балку, один конец которой крепится шатунами, называемыми тягами, к крейцкопф L. P., а другой конец таким же образом к воздушному насосу. Когда двигатель работает, балка действует как качели, толкая насос вверх и вниз.

Уравновешивающие цилиндры и поршни — В двигателях с большими тяжелыми клапанами небольшой цилиндр, известный как уравновешивающий цилиндр, довольно часто располагается сверху крышек паровых коробов, непосредственно над клапанами. Внутри цилиндра установлен поршень, прикрепленный к верхней части клапанов коротким штоком. Верхняя часть уравновешивающего цилиндра соединена трубопроводом с главным конденсатором. При работе давление пара

давление груди на нижнюю часть уравновешивающего поршня плюс вакуум, всасывающий вверх верхнюю часть, в совокупности создают достаточную подъемную силу, чтобы снять часть веса клапана с эксцентрика.

ПРОГРЕВ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

При подготовке поршневого двигателя к запуску первым шагом является тщательный осмотр двигателя, чтобы убедиться, что в шатунах ничего не осталось, и что двигатель в целом чист.

Затем снимается червяк домкрата.

Затем запускается главный циркуляционный насос конденсатора после открытия главного впрыскивающего клапана и забортного выпускного клапана.

Паровой и выпускной клапаны реверсивного двигателя открыты.

Дроссельный дренажный клапан открыт.

Главный стопор котла треснул, и пар проходит через главный паропровод к дроссельному клапану.

Дроссельная заслонка треснула, что позволяет достаточному количеству пара попасть в паровую камеру высокого давления и цилиндр, чтобы нагреть их, но недостаточно для перемещения поршня.

Перепускные клапаны среднего и низкого давления открыты настолько, чтобы прогреть эти цилиндры.

Пока цилиндры нагреваются, коробки для смазочного масла на различных подшипниках должны быть заполнены до надлежащего уровня и вставлен фитиль. Смазочное масло следует заливать

во всех масляных стаканах перед перемещением двигателя.

Аналогичным образом следует проверить уровень масла в упорном подшипнике и смазать пружинные подшипники на линейном валу. Эксцентриковые погружные поддоны должны быть заполнены пресной водой до надлежащего уровня.

РЕВЕРСИВНЫЙ ГЛАВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

На снимке главный инженер маневрирует главным двигателем. Его левая рука управляет реверсивным двигателем, а правая — перепускными клапанами. Он наблюдает за звеньями клапана Стефенсона, чтобы, когда они находятся в заднем положении, он мог остановить реверсивный двигатель. Это делается путем перемещения рычага управления дифференциальным клапаном в среднее положение.

Двигатель нельзя перемещать, пока не будет получено разрешение от дежурного на мостике и пока цилиндры не прогреются в течение часа или двух. Затем можно широко открыть главный запорный клапан и осторожно покачать двигатель вперед и назад, стараясь не

сделать полный ход, пока вся вода не выйдет из цилиндров.

Затем двигатель может работать очень медленно в направлении, разрешенном вахтенным помощником капитана мостика, пока он полностью не прогреется.

МАНЕВРЕННЫЙ ГЛАВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

При швартовке или расстыковке корабля или движении в перегруженных водах вахтенный помощник зависит от немедленного выполнения его приказов относительно направления и скорости вращения главного двигателя. Например, задержка включения заднего хода двигателя может привести к серьезному столкновению. Приказы направления двигателя передаются с мостика корабля в машинное отделение по машинному телеграфу. Показан эскиз телеграфа. Центральная стрелка поворачивается от моста, чтобы указать желаемое направление вращения двигателя, а также скорость. Когда рука поворачивается, громко звенит колокольчик, привлекая внимание. Сразу после получения сигнала на него отвечают перемещением внешней рукоятки так, чтобы она указывала на то же положение, что и центральный указатель. Затем двигатель реверсируется, останавливается или работает, как указано. Сигналы известны как звонки и обычно записываются в книгу звонков и черновой журнал, показывающий время, полученное с использованием символов, показанных на противоположной странице.

При маневрировании дренажные отверстия двигателя обычно остаются открытыми до начала движения, хотя иногда безопасно закрывать дренажные отверстия высокого давления во время движения двигателя.

Как только двигатель должен работать достаточно стабильно, следует включить охлаждающую воду на упорный подшипник, коренные подшипники и направляющие.

КЛЮЧИ МОТОРНЫЕ

Следующие ключи в основном используются при регулировке или ремонте главного двигателя поршневого типа EC-2 (Liberty Ship).

ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ

ПРИНЦИП

Чтобы понять принцип действия паровой турбины, рассмотрим сначала водяное колесо. В водяном колесе старого типа вода подавалась по трубе к верхней части деревянного колеса с лопастями или ведрами. Вода заполнила ведра и, таким образом, повернула колесо, в результате чего вода пролилась, когда ведра достигли дна. Это известно как водяное колесо с овершотом и показано на рисунке на следующей странице.

Колесо, созданное для использования воды, текущей с более высокого уровня или под большим давлением, использует сопло, направляющее струю воды с высокой скоростью на ведра. Так как от этого типа было много брызг, ковши выполнены с криволинейной поверхностью, как показано на эскизе. Это известно как колесо Пелтона.

В паровых турбинах используются лопасти, форма которых очень похожа на лопасти водяного колеса. Вместо струи воды пар направляется против

МОДЕЛЬ G-E ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С ПОПЕРЕЧНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ С РЕДУКТОРОМ G-E

А-Х.

П. ТУРБИНА
B-L.P. ТУРБИННЫЕ
ТЕРМОМЕТРЫ С С-ПОДШИПНИКОМ

КОРПУС ПЕРЕДАЧИ D-РЕДУКТОРА
СОЕДИНЕНИЕ ВАРНОГО ВАЛА E-КАРДНОГО ВАЛА
F-МАСЛЯНЫЙ ПОДДОН

лезвия насадкой. Сопло устроено таким образом, что оно преобразует давление пара в скорость. Пар обычно направляется со стороны колеса на изогнутые лопасти.

ВОДЯНОЕ КОЛЕСО ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

ТИПЫ ТУРБИН

Импульсные турбины — Несколько сопел используются для направления пара и придания ему скорости. Лопасти преобразуют скорость пара во вращательное движение. Этот тип турбины известен как импульсная турбина из-за того, что большая часть скорости пара преобразуется во вращательное движение за счет ударной или импульсной силы пара на лопасти.

КОЛЕСО ПЕЛЬТОН

Показан эскиз импульсной турбины.

Эскиз представляет собой одноимпульсное колесо с четырьмя соплами. В соплах пар расширяется, и его давление преобразуется в скорость, так что пар, выходящий из сопел, ударяется о пластины с высокой скоростью, заставляя колесо вращаться.

Импульсная турбина строится одноступенчатой, как описанная, или многоступенчатой, с двумя или более простыми турбинами на одном валу.

Второй эскиз показывает положение сопла, движущихся лопаток, неподвижных лопаток и второго ряда движущихся лопаток в ступени Кертиса импульсной турбины. Пар расширяется

в сопле, отдает часть своей энергии на толкание ряда лопаток (А), перенаправляется во втором ряду движущихся лопаток неподвижным рядом лопаток (В). Пар дает

ПРОСТАЯ ИМПУЛЬСНАЯ ТУРБИНА

увеличить свою скорость в ряду движущихся лопастей (C). Неподвижный ряд лопаток используется для изменения направления потока пара.

Реактивные турбины. Другой тип турбин показан как реактивная турбина. Третий набросок представляет собой разбрызгиватель для газонов, использующий принцип реакции, чтобы заставить его вращаться. Вода подается к оросителю через шланг.

Вода течет по вертикальной трубе в два горизонтальных изогнутых рукава, которые заканчиваются соплами. Вода выходит из каждой форсунки через

РЕАКЦИЯ

увеличивается скорость, и, когда он выходит, реагирует или отбрасывает сопло, придавая вращательное движение рычагам в направлении, противоположном струе воды. Только эта сила реакции вызывает вращение спринклера.

В реактивной турбине используется набор стационарных

реакция показана на турбине

изогнутые лопасти или лопасти, которые направляют пар на набор лопастей, установленных на колесе или барабане. Пар расширяется в этих лопастях, выходя с более высокой скоростью, чем та, с которой он вошел, таким образом толкая лопасти по вращательной траектории. Реакционная турбина содержит множество рядов неподвижных и подвижных лопастей, каждый из которых известен как ступень, и пар немного расширяется в каждом ряду.

На четвертом эскизе показаны лопатки реактивной турбины с двумя ступенями. Пар поступает на неподвижные лопасти (А), которые направляют его в первый ряд подвижных лопастей (В). Давление пара уменьшилось, а скорость несколько увеличилась на неподвижных лопастях. Таким образом, в этой турбине используется некоторый импульс. В движущихся лопастях пар расширяется, увеличивает скорость на выходе и стремится повернуть лопасти по реакции. Второй ряд неподвижных лопастей (C) перенаправляет пар во второй ряд подвижных лопастей (D) и т. д., где действие повторяется.

Ни импульсная, ни реактивная турбина не заставляют вращаться только по одному принципу, но импульсная турбина имеет небольшую вовлеченную реакцию, а реактивная турбина — небольшой импульс.

Некоторые турбины состоят из одного ротора в одном корпусе, и в этом случае они известны как полная турбина расширения. Однако для уменьшения размера

ТУРБИНА WESTINGHOUSE СО СНЯТОЙ ВЕРХНЕЙ ПОЛОВИНОЙ КОРПУСА

на заводе, где используются более высокие давления, турбина компаундирована; то есть после того, как пар проходит через одну турбину, он направляется к другой турбине. Первая турбина известна как турбина высокого давления, а вторая — как турбина низкого давления. В большинстве случаев две турбины располагаются бок о бок и называются кросс-компаундом. Есть некоторые установки, в которых расширение пара осуществляется в трех турбинах, которые известны как турбины тройного расширения.

На эскизе показана полностью детандерная турбина, которая использовалась в морской практике. Лопаткообразование турбины частично импульсного, а частично реактивного типа. пар

ИМПУЛЬСНАЯ РЕАКЦИОННАЯ ТУРБИНА В КОМПЛЕКТЕ

поступает в камеру сопла (А) и проходит через сопла, где несколько расширяется и увеличивает скорость.

Затем он проходит через ступень Кертиса в точке (B), состоящую из двух рядов движущихся лопастей, разделенных рядом неподвижных лопастей. Пройдя через эти лопасти, пар проходит через 21 подвижный ряд реактивных лопастей (С) вместе с таким же количеством неподвижных лопастей. Выхлоп берется из (F) и проходит в конденсатор. Это действие пара приводит в движение вал ротора (S) вперед.

Турбины имеют явный недостаток в том, что они не могут вращаться назад. Поскольку судам необходимо маневрировать как задним ходом, так и вперед, для хода назад установлена отдельная турбина малой мощности. Он работает при высоком давлении пара и расположен в том же корпусе полной детандерной турбины или в корпусе низкого давления составного блока.

Поскольку крайне важно, чтобы пар не поступал в заднюю турбину, пока пар идет впереди, или наоборот, на дроссельные заслонки подается какой-то защитный механизм, чтобы, пока один открыт, другой не мог быть открыт.

На эскизе полной детандерной турбины задняя турбина (Е) состоит из ступени Кертиса и забирает пар из сопловой камеры (D).

Давление пара подается на (D) при движении задним ходом, как и на (A) при движении вперед. Судовые турбины имеют сравнительно небольшую резервную мощность.

РЕДУКТОР

Существует много теории, связанной с проектированием и конструкцией паровой турбины, в которую мы сейчас не будем вдаваться. Однако можно сказать, что по теоретическим причинам невозможно получить какую-либо эффективность от тихоходной турбины, если только она не имеет огромных размеров. Таким образом, в морской практике, где преимуществом является экономия места и веса, турбины имеют небольшие размеры и работают с очень высокой скоростью, от 2500 до 6000 об/мин. Такая высокая скорость противоречит требованиям гребного винта к хорошей эффективности. Пропеллер должен вращаться с относительно небольшими скоростями (80-100) об/мин, поэтому высокая скорость турбин должна быть сведена к низкой скорости пропеллера. Это делается одним из двух способов; либо механически с редуктором, либо электрически. Электрический

метод известен как турбоэлектрический, и в этой системе турбина напрямую связана с генератором, а высокоскоростной генератор приводит в действие синхронный или асинхронный двигатель на низкой скорости, который, в свою очередь, приводит в движение воздушный винт. В большинстве установок снижение скорости осуществляется механически или с помощью редукторов.

ДВОЙНОЙ РЕДУКТОР

На валу турбины есть небольшая шестерня, которая входит в зацепление с большей шестерней, чтобы уменьшить скорость на одну скорость. Если скорость все еще достаточно высока, чтобы потребовать дальнейшего уменьшения, на валу этой шестерни есть шестерня, которая входит в зацепление с другой большей шестерней, чтобы произвести второе уменьшение. Этот последний тип, известный как двухступенчатый редуктор, используется очень часто.

Показанный эскиз представляет собой расположение одного типа двухступенчатого редуктора. Зубья шестерни не нарезаются прямо поперек шестерни, а либо нарезаются по спирали, известной как косозубые зубья шестерни, либо нарезаются под противоположными углами, известной как зубья шестерни елочкой.

УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Когда ротор проходит через конец корпуса турбины, сальники предотвращают утечку пара и воздуха в корпус. Они состоят из лабиринтной насадки, состоящей из ряда рядов металлических

полосы, через которые пар несколько раз дросселируется, чтобы значительно снизить давление утечки. Также используются углеродные кольца вокруг вала и водяные уплотнения.

РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ

Каждая турбина имеет максимальную безопасную скорость, которую нельзя превышать, иначе рабочие колеса могут взорваться от установленной чрезмерной центробежной силы и разрушить турбину.

СИСТЕМА ДАВЛЕНИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА ТУРБИНЫ

Чтобы ограничить скорость безопасным числом оборотов, на каждой турбинной установке установлен автоматический регулятор скорости. Это жизненно важная часть оборудования, с которой нельзя вмешиваться. В одном типе регулятора используются вращающиеся грузы, которые под действием центробежной силы отклоняются от центрального вала по мере увеличения скорости турбины. Когда грузы отклоняются, они воздействуют на ряд рычагов и стержней, которые замыкаются на клапане регулятора пара, который ограничивает поступление пара в турбину и, следовательно, скорость.

СОВРЕМЕННАЯ ТУРБИННАЯ ПАРОГРАФИЧЕСКАЯ ЦИКЛИКА

Эта современная установка типична для танкеров Т-2 и аналогична той, что используется на кораблях типа «Победа» и «С». Котлы работают на 450 фунтов. на квадратный дюйм, а температура пара на дроссельном клапане турбины составляет около 750°F. Высокая эффективность парогенерирующей установки частично зависит от высокой температуры питательной воды на входе в котел.

Показанный здесь метод нагрева питательной воды состоит в отборе высокотемпературного пара из различных точек отбора на турбине и использовании этого пара для нагрева питательной воды для котла. Такая система способна обеспечить более чем 10-процентную экономию топлива, поскольку пар, используемый для нагрева питательной воды, уже использовался для вращения турбины и движения корабля.

Как и во всех газотурбинных силовых установках, в главном конденсаторе необходимо поддерживать надлежащий уровень вакуума, если необходимо реализовать полную эффективность и мощность. Любая потеря вакуума приводит к замедлению вращения ротора турбины, даже если в турбину поступает такое же количество пара.

СМАЗКА

Смазка турбин обычно осуществляется циркуляцией масла под давлением. Масло забирается из отстойника и через всасывающие фильтры насосом для смазочного масла. Отстойник оснащен поплавком, показывающим уровень масла в баке. Всасывающие фильтры используются для удаления любых твердых частиц, которые могут повредить насос. Всасывающие фильтры устанавливаются в двух экземплярах или являются сдвоенными, поэтому один может работать, пока другой чистится.

Установлено не менее двух сервисных насосов Tube.

в системе. Таким образом, один является резервным насосом, а другой находится в эксплуатации. Насос подачи смазочного масла нагнетает через двойные нагнетательные фильтры с мелкими отверстиями, из которых удаляются все посторонние твердые частицы, прошедшие через всасывающие фильтры.

Затем масло проходит через охладители смазочного масла, где тепло от масла отводится путем прохождения через змеевики, по которым циркулирует морская вода. Оборотная вода обычно берется из нагнетания санитарного насоса, хотя может быть установлен и насос, предназначенный только для этой цели.

СИСТЕМА СМАЗКИ ТУРБИН-ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА

Из маслоохладителей масло поступает к каждому из подшипников турбины и к редукторам. Количество масла, подаваемого на подшипники, должно быть достаточным для их охлаждения и смазки. Масло, подаваемое к редукторам, поступает к подшипникам вала шестерни и между зубьями шестерни. Из подшипников турбины масло стекает в корпус редуктора, откуда масло с шестерен и подшипников стекает в отстойник для повторного использования.

Часть масла, перекачиваемого из поддона, сливается через предохранительный клапан в расходный бак смазочного масла, таким образом поддерживая сервисный бак полным, а избыток переливается через переливную линию и спускается в отстойник через смотровое стекло, где поток масла можно наблюдать.

Соединение сервисного бака смазочного масла с подшипниками и шестернями осуществляется через поворотный обратный клапан, который остается закрытым за счет давления масла сервисного насоса. Если это давление упадет, масло из сервисного бака потечет к подшипникам, чтобы обеспечить необходимое давление.

смазки, пока турбина не может быть остановлена. Установлена сигнализация низкого давления, чтобы предупредить, если давление масла упадет ниже безопасного предела.

На каждом подшипнике и на линиях к шестерням установлены манометры, показывающие давление подаваемого к ним масла.

В различных точках системы установлены термометры, показывающие температуру масла, поступающего в охладитель, выходящего из охладителя и масла, выходящего из каждого подшипника.

Рабочие температуры подшипников не могут быть точно установлены, но в большинстве случаев они никогда не должны превышать 130°F и никогда не должны опускаться ниже 90°F. Повышение температуры подшипников выше нормы определенно указывает на неисправность, которая, конечно же, должна , быть обнаружены и немедленно устранены.

Вода, шлам и осадок, которые накапливаются в масле, удаляются центробежным очистителем масла, называемым центрифугой. Через частые промежутки времени масло забирается из сервисного или отстойного резервуара и проходит через центрифугу, из которой очищенное масло возвращается в отстойник.

ПОМНИТЕ — ПРОТЕРТЫЙ ПОДШИПНИК МОЖЕТ ОСТАНОВИТЬ ВАШ СУДНО

ОБЯЗАННОСТИ МАСЛЯНИКА

В море главный двигатель обычно вращается с постоянной скоростью, хотя в конвоях скорость довольно часто время от времени меняется. Масленка делает регулярные обходы, обычно каждые полчаса, проверяя все различные подшипники на главном двигателе и смазывая их.

Он также должен протереть штоки поршня и штоки клапанов. Он также ощупывает упорный подшипник и едет по проходу валов, ощупывая и смазывая подшипники пружин, ощупывая кормовой сальник и проверяя, не проходит ли через него морская вода. В перерывах между очередными обходами смазчик проверяет вспомогательное оборудование машинного отделения, систему охлаждения и рулевой двигатель. Он должен знать, как остановить главный двигатель в случае необходимости и отсутствия инженера.

Обязанностью нефтяника является изучение всего возможного, связанного с работой силовой установки судна, потому что, когда представится возможность для продвижения по службе, он сможет претендовать на должность вахтенного механика.

Все нефтяники должны хорошо разбираться в работе различных типов систем давления и гравитации смазочного масла для смазки турбин.

Фактическая смазка машин занимает мало времени у смазчика. Однако он должен держать завод под своим постоянным наблюдением.

Вахта нефтяника в море длится четыре часа с восьмичасовым перерывом между ними. В порту на некоторых судах его обязанности состоят из дневной работы, а на других судах его вахта длится восемь часов с шестнадцатью часами перерыва.

Во время своей вахты нефтяник, вероятно, должен выполнить одно или все из следующих действий. Откачать трюмы, накачать пресной воды или балластных цистерн, следить за уровнем воды в котлах и на кочегарке, измерять температуру дымовой трубы, забортной воды, фильтровальной коробки и питательной воды для занесения в вахтенный журнал, хранить масло вытер плиты пола и решетки, а на некоторых кораблях у него есть станция для поддержания чистоты.

В порту его работа заключается в основном в смазке вспомогательного оборудования, а также в оказании помощи в обслуживании и ремонте завода. Его могут вызвать для смазывания и наблюдения за грузовыми лебедками в ночное время, если груз в это время обрабатывается.

Это ответственная работа; его небрежность может привести к повреждению оборудования на сумму в тысячи долларов.

Предыдущая часть

Eng Домашняя страница

Следующая часть

Советы по выбору шатунов с высокими эксплуатационными характеристиками

Размеры шатунов измеряются между центрами отверстий в шейках коленчатого вала и отверстиями под поршневые пальцы. Они могут быть указаны в дюймах или миллиметрах. Длина шатуна влияет на передаточное число шатуна. Также для изменения длины штока потребуются новые поршни с правильной компрессионной высотой.

Существует две основные категории изготовления шатунов – кованые и заготовочные. Есть несколько вариантов таких материалов, как сталь, которую использует большинство OEM-производителей, а также титан и алюминий. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, и лучше всего выбирать материал, исходя из потребностей вашего клиента. Титан — самый прочный и легкий, но стоимость и сокращенный жизненный цикл могут свести на нет эти преимущества.

Алюминиевые шатуны часто выбирают для приложений, работающих на высоких оборотах и с большим наддувом, потому что шатун действует как пружина или амортизатор. Он смягчает силы сгорания и действует как буфер между более дорогими поршнями и коленчатым валом. Стальной стержень может быть слишком жестким и действовать скорее как молоток, чем как амортизатор, что приводит к повреждению кривошипа или выходу из строя самого стержня.

В то время как некоторые производители алюминиевых стержней говорят, что они подходят для уличного использования и могут даже пережить стальные стержни, другие предостерегают от их использования для уличного применения. Алюминиевый шатун — это, по сути, пружина, и поэтому существует конечное число раз, когда пружина может сжиматься и возвращаться в исходное положение без деформации. Деформация – это разрушение стержня. Алюминий имеет фиксированную усталостную долговечность, аналогичную титановому шатуну.

Стальной шатун может служить вечно, в зависимости от области применения. Алюминиевый шатун тоже выдержал всего несколько проходов. Гонщики и моторостроители выбрали алюминиевый шток из-за деформации, которая легче воздействует на поршень и кривошип при высоких нагрузках. Если вы хотите уменьшить вес за счет прочности и долговечности стали, вам нужно использовать титановый стержень. Но цена, которую вы платите, может перевесить решение вашего клиента снизить вес.

Соотношение между длиной штока и длиной хода коленчатого вала имеет большое значение для одних строителей и не так важно для других. Поигравшись с передаточным отношением штока, можно немного увеличить мощность или сделать двигатель более эффективным. Однако изменение длины стержней дает некоторые преимущества.

Передаточное отношение шатуна — это математическое уравнение, основанное на соотношении между длиной шатуна и ходом коленчатого вала. Разделив длину штока на ход кривошипа, вы получите передаточное число штока. Если вы строите стандартный SBC 350 со штоками 5700 дюймов и ходом 3480 дюймов, соотношение штоков будет 5,7 (длина штока), деленное на 3,48 (ход), что равно 1,64.

Если вы построите тот же 350 с 6000-дюймовыми стержнями, передаточное число стержней будет 1,72. Но если вы строите строкур 383 со стержнями 6000 дюймов, передаточное число стержней составляет 1,6 из-за более длинного хода 3750 дюймов. Более низкое передаточное отношение штока приводит к большему боковому воздействию на стенки цилиндра, увеличивая износ юбок поршня. Увеличение трения также может привести к повышению температуры охлаждающей жидкости и масла.

Не существует «лучшего» передаточного отношения ни для одного двигателя. Некоторые строители предпочитают использовать максимально длинные стержни, чтобы увеличить мощность на средних и пиковых оборотах, в то время как другие говорят, что это не имеет значения. Жесткого правила не существует, поскольку есть двигатели с более низким передаточным отношением штока, которые превзойдут по производительности двигатели того же рабочего объема с более высоким передаточным отношением штока. Это связано с различиями в конструкции и портировании головок цилиндров, разными размерами клапанов и углами наклона клапанов, разным подъемом и длительностью распредвала, разными системами впуска и разной настройкой.

Более короткие шатуны обеспечивают лучшую мощность на низах и приемистость в более широком диапазоне оборотов. Однако более длинные стержни могут давать большую максимальную мощность в более узком диапазоне оборотов. Поэтому более длинные стержни обычно предпочтительнее для высокоскоростных двигателей на выносливость. Но увеличение длины штока уменьшает угловатость, качание поршня и пиковую скорость поршня, позволяя поршню дольше находиться в верхней мертвой точке (ВМТ) при сжатии и выпуске. Давление сгорания имеет больше времени для нарастания, прежде чем поршень опустится. Скорость поршня также выше при ходе вниз. Эти различия заставляют более длинные стержни хорошо работать в приложениях с более высокими оборотами.

Недостатки использования более длинных стержней? Это снижает эффект продувки на низких оборотах. Использование более короткого штока быстрее отводит поршень от ВМТ, что улучшает продувку. В результате улучшается воздушный поток и приемистость на низких оборотах. Обычно это предпочтительнее для уличного исполнения.

Длина штока также влияет на поток воздуха в диапазоне оборотов, при котором создаются пиковые мощность и крутящий момент. Таким образом, длина штока должна соответствовать размеру шлифовки кулачка и объему впускного канала в головках цилиндров для оптимизации производительности.

Стержни выходят из строя по разным причинам. Ошибка установщика является распространенной. Неправильная затяжка болта тяги может ослабить или сломать крышку тяги. Проблемы со смазкой на обоих концах также могут привести к отказу. Если поршневой палец заедает в отверстии поршня, маленький конец штока может сломаться. Подшипник шатуна может перегреться и заклинить (прокрутить подшипник), если ему не хватает масла.

Шатуны намного прочнее на сжатие, чем на растяжение. Слабый стержень может растянуть стержень до предела, что приведет к выходу из строя малого или большого конца. Шток редко выходит из строя под сжимающей нагрузкой, если только стержень не был слишком слабым для применения с высокой мощностью или стержень не имел незамеченного дефекта, такого как микротрещина. Дефекты и острые кромки на поверхности стержня могут концентрировать напряжения, которые могут привести к растрескиванию и разрушению. Вот почему рабочие удилища обычно подвергают дробеструйной обработке или полируют.

Имейте в виду – все стержни имеют усталостный срок службы. После «X» циклов весь металл устаёт, трескается и выходит из строя. Различные напряжения применяются к шатунам для различных применений. Например, большой крутящий момент вызывает большие нагрузки на сжатие и изгиб. С другой стороны, высокие обороты создают в основном силы растяжения или растяжения. В большинстве случаев шатуны не выходят из строя на такте сжатия — они ломаются на такте выпуска при высоких оборотах из-за растягивающей нагрузки.

Шатуны могут выйти из строя по нескольким причинам, в том числе из-за растяжения при высоких оборотах двигателя, силы удара поршня, ударяющего по клапану, или выхода из строя шатунного подшипника (обычно из-за проблем со смазкой или неправильной установки шатуна).

Боковые силы, воздействующие на поршень через шатун, могут привести к износу цилиндров до овальной формы. Это снижает производительность двигателя, так как поршневые кольца не могут должным образом герметизировать стенки цилиндра, имеющие некруглую форму. Боковая сила пропорциональна углу шатуна. Следовательно, более длинные шатуны уменьшают боковую силу и износ двигателя. Но длина шатуна ограничена размером блока цилиндров. Длина хода плюс длина шатуна не должны приводить к перемещению поршня за верхнюю часть блока цилиндров.

Двигатель мощностью 1000 л.с. при 7500 об/мин имеет большую сжимающую нагрузку, чем такой же двигатель мощностью 1000 л.с. при 10000 об/мин во время работы. Это связано с тем, что двигатель должен работать больше, чтобы создать ту же мощность при более низких оборотах. То же самое верно и для двигателя, развивающего одинаковую мощность при разном рабочем объеме. 350 SBC мощностью 1000 л.с. должен работать больше, чем 572 BBC мощностью 1000 л.с. Обе эти ситуации увеличивают нагрузку на компоненты.

При сборке шатуна сдавливание подшипника и зажимная нагрузка имеют решающее значение. Правильная нагрузка на подшипник достигается при достаточной зажимной нагрузке. Если прижимная нагрузка слишком мала, отверстие большого конца шатуна может деформироваться и вызвать преждевременный выход из строя подшипника или болта.

Надлежащая нагрузка на зажим достигается за счет растяжения застежки. Крепежный элемент должен сначала преодолеть трение в резьбе и на площади поверхности под головкой крепежного элемента, прежде чем будет достигнута необходимая нагрузка зажима. Это приводит к точности +/- 25%, в зависимости от используемого смазочного материала. Затягивание застежки за счет удлинения (растяжения) дает гораздо лучшие результаты с точностью +/-3%. Чтобы достичь максимальной зажимной нагрузки, вы должны растянуть болт до его «пробной нагрузки». Слишком сильное растяжение болта приводит к деформации болта и деформации корпуса канала ствола. Слишком маленькое растяжение и недостаточная зажимная нагрузка, чтобы удерживать линию разъема шатуна закрытой под нагрузкой двигателя.

Существуют и другие важные факторы, которые необходимо учитывать при выборе шатуна для вашего применения. Однако, зная предполагаемое использование, т. Е. Уличные, стриптизерши, шоссейные гонки; размеры: ход поршня, передаточное отношение штока, высота поршня; вес или надежность важнее для вашего клиента; и бюджет вашего клиента — все это играет важную роль в понимании того, с какими объемами вам придется работать.

Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой: Для чего предназначена нижняя головка шатуна с крышкой — Ответ СДО