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

Поршни среднеоборотных судовых двигателей

По мере увеличения линейных размеров, и в первую очередь диаметра цилиндра Щ при одинаковом форсировании возрастают тепловые нагрузки и соответственно тепловая напряженность всех деталей, образующих камеру сгорания двигателя. Это относится и к поршню.
Конструкция поршней этих двигателей принципиально не отличается от конструкции составных поршней тепловозных двигателей. На среднеоборотных судовых двигателях применяют цельнометаллические поршни, изготовляемые из легкого сплава или чугуна, а также составные конструкции. У двигателей типа 16ЧН 48/58 масса поршней из легкого сплава отличается от массы поршней из чугуна приблизительно на 25%. Однако чугунные поршни имеют и ряд преимуществ (см. поршни автомобильных дизелей).
На рис. 91 для сравнения приведен график распределения температур в цельнометаллическом (алюминиевый сплав) и составном поршнях со стальной головкой среднеоборотного дви-
гателя типа ЧН 45/52. Несмотря на более высокий уровень форсирования двигателя, при установке составного поршня достигается более низкая температура в районе первой поршневой канавки по сравнению с температурой в том же месте у поршня из алюминиевого сплава.
Поршни малооборотных судовых двухтактных дизелей
Поршни этих дизелей с крейцкопфом по конструкции существенно отличаются от поршней, рассмотренных выше. Толщина стенок поршня обычно весьма значительна. Увеличение же толщины, и в первую очередь днища поршня, даже при неизменных параметрах газа в цилиндре приводит к возрастанию температурных перепадов и, следовательно, к появлению значительных температурных напряжений, часто превышающих предел упругости материала поршня. В связи с высокими нагрузками головки поршней малооборотных двигателей делаются из сталей (в частности, из хромомолибденовых). Крейц-копфные четырехтактные двигатели, а также двухтактные малооборотные двигатели с клапанно-щелевой схемой газообмена имеют относительно короткий поршень (рис. 92), состоящий из головки 1 высотой Яг = 0,5D, к которой непосредственно прикреплен шток 4. На рис. 92 а, б показано развитие конструкции поршней двухтактных малооборотных двигателей фирмы Бурмейстер и Вайн. В поршне наиболее ранней конструкции, выполненном из чугуна (рис. 92, а), кольца расположены в направляющем стакане (кольцедержателе) 2. В дальнейшем при расположении колец в головке 1 для предотвращения быстрого изнашивания поверхности кольцевых канавок в них зачеканивали противоизносные чугунные кольца 5 (рис. 92). В связи с ростом форсирования двигателей поршни стали выполнять из хромомолибденовой стали. В промежуточной конструкции (рис. 92,6) была затруднена обработка галтели в месте перехода днища поршня в боковую стенку. В связи с этим
При большом диаметре цилиндра и высоких максимальных давлениях сгорания появляются большие изгибные нагрузки на днище и боковую поверхность головки поршня.
В зависимости от применяемой на двигателе схемы газообмена поршни малооборотных двигателей отдельных типов значительно отличаются один от другого по высоте Я„.
При форсировании малооборотных двигателей по величине среднего эффективного давления существенно увеличилась температура элементов поршней традиционной конструкции на необработанной после литья поверхности этой напряженной галтели в эксплуатации появлялись трещины. В улучшенном варианте конструкции (рис. 93) устранен концентрический прилив / (см. рис. 92,6) и предусмотрена обработка галтели перехода. Это устранило появление трещин в галтели при эксплуатации двигателя. Появлявшиеся дефекты были связаны лишь с поломками противоизносных 5 и компрессионных 3 колец.
Поршни двухтактных малооборотных двигателей с петлевой схемой газообмена (рис. 94) имеют, кроме головки 2, достаточно протяженную направляющую часть 3 длиной Нн х (1,2-|-1,4) D, перекрывающую окна во втулке цилиндра при положении поршня в в. м. т. Для проверки правильности монтажа поршня и улучшения приработки втулки цилиндра предусмотрены бандажные кольца 4, выполняемые, например, из оловянистой бронзы. При наличии на выпуске специальной заслонки величина Яп уменьшается до (0,7-1,0) D.
В конструкциях, имеющих выраженную грибовидную форму, в сопряжении кольцевой опоры с днищем возникают значительные изгибные напряжения от сил давления газов, приводящие в эксплуатации к усталостным разрушениям. Для устранения этого недостатка в конструкции, представленной на рис. 95, функцию несущей выполняет боковая поверхность головки поршня, что привело к устранению консоли, а вместе с этим и повреждений поршней в эксплуатации.
Для интенсификации охлаждения поршней (свыше 30%) современных форсированных малооборотных двигателей используется вода. Охлаждающая жидкость подводится к поршню главным образом телескопическими устройствами. На рис. 98 показано распределение температуры в головке поршня форсированного судового крейкопфного дизеля с D/S = 52/105 при ре = 1,44 МПа и п = 165 об/мин. Из рисунка видно, что максимальная температура головки для указанного уровня форсирования небольшая. Обычно в малооборотных судовых двигателях применялось повышенное число поршневых колец, что связывалось с малой частотой вращения коленчатого вала этих двигателей. В настоящее время число поршневых колец составляет 5-7, что оказывается достаточным при больших диаметрах цилиндров малооборотных двигателей несмотря на малую частоту вращения.

Стремление сохранить достаточную сопротивляемость механическим нагрузкам и добиться снижения недопустимо высоких температур привело к созданию конструкций поршней, головки которых снабжены системой просверленных тупиковых каналов, имеющих развитую поверхность охлаждения и одновременно обеспечивающих конструкции достаточную жесткость.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

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

 



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