Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Головки (крышки) цилиндров

Головка (крышка) цилиндра относится к неподвижным деталям двигателя. Соединенная с корпусом, она, замыкая силовую схему двигателя сверху, образует совместно с днищем поршня и стенками цилиндра камеру сгорания и воспринимает давление газов, возникающее во время сжатия и сгорания в цилиндре двигателя.
В многоцилиндровых двигателях индивидуальные крышки применяли при диаметре цилиндра свыше 200 мм. В настоящее время их используют и на двигателях меньшей размерности. Преимуществом индивидуальных крышек является меньшая сложность изготовления отливки и удобство обслуживания при эксплуатации, что особенно проявляется с ростом размерности двигателя.
Тип двигателя во многом определяет конструкцию головки. Так, головки (крышки) двухтактных двигателей с петлевой схемой газообмена наиболее просты по конструкции.
Простотой отличались также головки карбюраторных двигателей с боковым расположением клапанов. Наличие газовоздушных каналов в головках и крышках четырехтактных двигателей с верхними клапанами усложняет конструкцию. Кроме того, конструкция во многом зависит от числа клапанов, приходящихся на один цилиндр, взаимного расположения газовых и воздушных каналов, каналов для охлаждающей жидкости, формы камеры сгорания, расположения форсунки или свечи зажигания, количества отверстий под крепежные шпильки, а также наличия различных вспомогательных отверстий.
Форма наружных стенок во многом определяется компоновочными соображениями, требованиями к прочности и жесткости конструкции. Выполнить все требования часто довольно сложно, так как многие из них взаимно противоположны. Например, для улучшения наполнения стремяться увеличить диаметр отверстия под впускной клапан, что при прочих равных условиях ведет к уменьшению ширины межклапанной перемычки, повышает температурные напряжения в ней и затрудняет получение равной прочности в элементах днища головки. Дополнительный рост температурных напряжений в межклапанной перемычке возможен в результате ухудшения охлаждения, обусловленного уменьшением сечения канала для прохода охлаждающей жидкости между стенками соседних газовоздушных каналов.
Отступление при конструировании от принципа симметрии также может привести к перенапряжению конструкции, особенно при наличии высоких температурных градиентов. Так, асим-
В зависимости от размеров цилиндра и особенностей двигателя головку выполняют блочной, общей на все или ряд цилиндров, или индивидуальной на каждый цилиндр. В последнем случае головка называется крышкой.
Головки и крышки выполняют с жидкостным и воздушным охлаждением. Последнее применяют на современных двигателях с диаметром цилиндра до 140-150 мм.
Повышение жесткости вследствие увеличения толщины днища головки, целесообразное с точки зрения сохранения формы отверстий под клапаны при высоком давлении сгорания и снижения напряжений от затяжки крепежных шпилек, приводит к возникновению повышенных температурных напряжений в днище. Это объясняется увеличением перепадов температур между его отдельными участками. Метричное расположение отверстия под форсунку по отношению к отверстиям под клапаны снижает прочность днища а. в результате ухудшения условий охлаждения, асимметрии тем-б- пературного поля и напряжений.
Крышка цилиндра является одной из наиболее теплонапря-ib- женных деталей двигателя, особенно в дизелях. Тепловой поток в крышку цилиндра превосходит тепловые потоки в поршень и втулку цилиндра.
Повышение надежности работы крышек цилиндров связано в первую очередь со снижением температуры и перепадов тем-ператур в днище крышки, являющимся наиболее нагруженным а_ ее элементом.
[ы В большинстве прежних конструкций движение жидкости го в полости охлаждения крышки было неорганизованным, что приводило к неудовлетворительному распределению скоростей >1е жидкости на охлаждаемой поверхности и обусловливало низ-ы, кую теплоотдачу.
т_ С ростом форсирования двигателей создание крышек с организованным движением охлаждающей жидкости было связано с использованием промежуточного днища. Примером такой конструкции может служить нижняя часть комбинированной 3 крышки цилиндров тепловозного двигателя ДН 23/30 (рис.
295, а, б), отлитая из высокопрочного чугуна и воспринимающая 2 тепловую нагрузку. Однако получающиеся в подобных конструкциях охлаждающие полости имеют большие проходные сечения, обусловленные технологией литья, что способствует образованию накипи и последующему значительному снижению теплоотвода в охлаждающую жидкость. При малом диаметре цилиндра получение рациональных форм и размеров каналов полости охлаждения крышки затруднено по технологическим причинам (разрушение тонких элементов стержней, заливы промежутков между стенками и др.).
Для чугунных головок снижение температуры центральной п-. зоны головки может быть достигнуто при использовании кон-о- струкции, аналогичной показанной на рис. 296. В отличие от обычных конструкций с вставным стаканом 3 под форсунку, |р выполненным из материала с высокой теплопроводностью, в этом случае предусмотрена цилиндрическая втулка 2, изгото-
и
вленная также из высокотеплопроводного материала, усиливающая отвод теплоты от центральной зоны днища.
Для уменьшения температуры центральной зоны и в первую очередь межклапанных перемычек в быстроходных двигателях интенсифицируют охлаждение, организуя направленное движение охлаждающей жидкости на нагретые элементы головки. При этом движение охлаждающей жидкости возможно как от центра к периферии, так и наоборот (рис. 297, а, б). В первом случае при помощи специальных пистолетов охлаждающая жидкость со скоростью 3-6 м/с направляется на охлаждаемый участок поверхности. Эффект охлаждения возрастает с увеличением угла падения потока на поверхность. Во втором случае этот эффект иногда меньше.
Существенное снижение температур в наиболее нагретых элементах днища головки достигается применением для протока охлаждающей жидкости каналов, обработанных резанием. В первую очередь такая обработка каналов используется для крупных судовых малооборотных двигателей (рис. 298), детали которых характеризуются повышенной.
Большое внимание при конструировании следует уделять обеспечению жесткости как отдельных элементов, так и крышки (головки) в целом, так как от нее во многом зависят деформация днища и сохранение при работе формы отверстий под клапаны.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.