Крышка цилиндра и ее арматура

/ Тепловоз ТЭ2 / Крышка цилиндра и ее арматура

Крышка цилиндра и её арматура

Каждый цилиндр двигателя снабжён крышкой, в которой размещены клапаны, форсунка, каналы для прохода воздуха и отработавших газов и водяные каналы. Между крышкой, цилиндровой втулкой и поршнем при верхнем положении последнего образуется камера сжатия.

Крышка цилиндра испытывает большие температурные напряжения вследствие неравномерного нагрева её отдельных частей. Так, нижняя часть крышки днище) соприкасается с газами, имеющими температуру до 1700°; канал, ведущий к выпускному коллектору, нагревается газами, имеющими температуру до 500°; канал, ведущий к воздушному наддувочному коллектору, омывается воздухом температурой 50-90°, а внутренняя полость крышки охлаждается водой. Температурные напряжения являются главной причиной образования трещин в крышке.

а - приспособление для снятия и постановки поршневых колец на поршень; б -приспособление для опускания поршня в цилиндр с надетыми кольцами

Крышка цилиндра (фиг. 54) отлита из серого чугуна марки СЧ 21-401-ГОСТ 1412-54 в виде удлинённого восьмигранника с внутренней полостью. Компактность крышки является результатом отсутствия съёмных корпусов впускных и выпускных клапанов. Но последнее обстоятельство ведёт к тому, что крышку требуется снимать с двигателя для притирки или замены хотя бы одного впускного или выпускного клапана.

Фиг. 54. Крышка цилиндра:

а -продольный разрез; с -вид сверху; в - поперечний разрез; 1 - блок; 2 -отверстие и втулка для прохода воды; 3 - впускной канал; 4 - впускной клапан; С - плоскость для крепления впускного коллектора; 6 - направляющая втулк» впускного клапана; 7 -большая пружина впускного клапана; 8 - малая пружина впускного клапана; 9-тарелка пружин впускного клапана; 10-выпускной клапан; - направляющая втулка выпускного клапана; 12 - шпилька и гайка крепления крышки; 13- отверстие для отвода воды; 14 - выпускной канал; 15 - отверстие и втулка для прохода воды; 16 - уплотнительный бурт; 17- днище крышки; 18 - водяная полость; 19 - отверстия для прохода штанг; 20 - прилив для установки индикаторного крана; 21- форсунка; 22, 25 - пробки отверстия для очистки водяной полости; 23 - шпилька крепления коробки рычагов; 24 - коробка клапанных рычагов; 26 - втулка форсунки

По периметру крышки на равных расстояниях расположены восемь сквозных отверстий, служащих для прохода шпилек 12, которыми крышка крепится к блоку двигателя. В центральной части крышки имеется сквозное отверстие со втулкой 26 для установки форсунки. Форсунка устанавливается во втулке на медной прокладке и укрепляется двумя шпильками. Вокруг форсунки расположены ещё четыре отверстия, в которые запрессованы направляющие втулки 6 и 11 для двух впускных 4 и двух выпускных 10 клапанов. Расстоянье между центрами отверстий для выхлопных клапанов несколько больше, чем для всасывающих. Это вызвано стремлением улучшить охлаждение крышки водой между гнёздами выпускных клапанов. На крышке со стороны впускных клапанов имеется два сквозных отверстия 19, в которые проходят штанги толкателей. При помощи последних производится открытие впускных и выпускных клапанов.

На поверхности крышки и в её боковых стенках расположены соответственно четыре и шесть заглушённых пробками 22 и 25 отверстий. Отверстия служат для очистки водяной полости от формовочной земли после отливки и для удаления накипи при ремонте крышки.

В боковых стенках крышки имеются два канала 3 и 14. С каналом 3 соединён воздушный коллектор, а с каналом 14 - выпускной клапан. Внутри крышки со стороны впускных клапанов имеется канал, соединяющий днище крышки с наружным приливом 20, в котором установлен индикаторный кран.

Уплотнение между крышкой и цилиндровой втулкой осуществляется притиркой кольцевого уплотнительного бурта 16, высота которого 7 мм.

Направляющие втулки Л клапанов отлиты из модифицированного чугуна марки СЧМ-1, тщательно обработаны и запрессованы в тело крышки на пасте «Герметика» или белилах с натягом по диаметру 0,008-0,052 мм. На наружной поверхности направляющих втулок имеются специальные бурты, которые служат упорами для пружин впускных и выпускных клапанов. Зазоры между стержнями клапанов 4 и 10 и направляющими втулками установлены для впускных клапанов 0,14-0,18 мм, а для выпускных - 0,18- •0,28 мм.

Впускные и выпускные к л а п а н ы 4 и 10 изготовлены штамповкой. Впускные клапаны, как менее подверженные влиянию высоких температур, изготовлены из стали марки 30ХМА ГОСТ 4543-48; выпускные клапаны - из стали Х10С2М. После штамповки все клапаны подвергают термической обработке и проверке на твёрдость, которая должна быть в пределах НБ = 285 ~ 341.

На фиг. 55 показан выпускной клапан, состоящий из тарелки 1, стержня 2 и верхней замочной части 3. Все три части клапана составляют одно целое. По своей форме выпускной и впускной клапаны одинаковы, за исключением стержня, который у выпускного клапана длиннее на 101 мм.

Поверхности тарелки и направляющего стержня клапана прошлифованы и тщательно отполированы, а переходы между сечениями разных диаметров выполнены плавными. Пружины впускного и выпускного клапанов удерживаются в сжатом состоянии замочной частью (фиг. 55 и 56). Она состоит из двух сухарей 9 (фиг. 56), образующих кольцо, по внутреннему диаметру которого прорезаны по калибру три трапециевидных паза. Этим пазам соответствуют кольцевые бурты, проточенные на стержне клапана. По наружному диаметру сухари 9 имеют конусную поверхность. При сжатии специальным рычагом клапанных пружин 10 и 11 сухари 9 легко устанавливаются на бурты стержня клапана 12. При разжатии пружин клапанная тарелка 6 приподнимается вверх и стенками своего конусного отверстия сжимает сухари 9. На верхнюю поверхность сухаря 9 установлена фибровая прокладка 8, замкнутая пружинящим кольцом 7. На верхний торец стержня клапана установлен стальной колпачок 5, имеющий закалённую поверхность с твёрдостью Я^с = 60.

Пружины клапанов изготовлены из хромованадиевой проволоки марки 50ХФА ГОСТ 3704-47. Перед навивкой пружин проволоку подвергают обязательному лабораторному испытанию, при котором определяют химический состав и механические свойства. Навивка пружин осуществляется па специальном станке. После подгонки витков и их зачистки пружины подвергаются закалке и отпуску.

После термообработки твёрдость пружин должна быть Я^с= 42 48.

Изготовленные таким образом пружины подвергаются испытанию трёхкратным обжатием их до соприкосновения витков. Остаточная деформация не допускается. Кроме того, пружины подвергаются испытанию расчётными нагрузками, при которых определяются характеристики пружин, приведённые на фиг1 57.

Перед постановкой на клапаны все пружины подвергаются проверке на магнитном дефектоскопе, а затем поверхности пружин оцинковываются для. предохранения их от окисления и коррозии.

На каждом клапане установлено по две пружины - одна наружная и другая внутренняя. Наружная пружина имеет 8 витков, наружный диаметр 77,5 ±0,5 мм и высоту 194 ^ 0,5 мм в свободном состоянии. Внутренняя пружина имеет 10 витков, Наружный диаметр 58,5 ±0,5 мм и высоту 140 ± ±0,5 мм в свободном состоянии.

Фиг. 55. Выпускной клапан: 1-тарелка клапана; 2-стержень; 3-заметая часть; 4-замочный сухарь

Крышка цилиндра охлаждается водой, поступающей из блока цилиндров^ через шесть отверстий диаметром 10 мм, равномерно расположенных по окружности крышки, и через два отверстия с диаметрами 40 и 34 мм. Через последние проходит основной поток охлаждающей воды. Все восемь отверстий просверлены в нижней плоскости крышки и соединены с отверстиями в блоке специальными теплостойкими резиновыми кольцами соответствующих размеров. Вода, попадая в крышку, омывает днище и боковые стенки, а затем по каналам поднимается вверх, омывает всю полость крышки и выходит в вертикальный патрубок, укреплённый на крышке со стороны выпускных клапанов. По патрубку вода поступает в общий водяной коллектор, соединённый трубопроводом с холодильником тепловоза.

Уход и ремонт. При установке впускных и выпускных клапанов в крышку применяется приспособление, показанное на фиг. 58.

Приспособление состоит из стержня 6, установленного в отверстие для форсунки. Тарелки клапанов удерживаются сферической шайбой 2, которая крепится гайкой 1. В верхней части стержня 6 имеются два валика 7, которые служат для установки рычага 5 на разной высоте. На рычаге 5 шарнирно укреплён упор 4, нижняя часть которого расположена точно против клапана и опирается па верхнюю поверхность тарелки. При нажатии па рукоятку рычага 5 упор 4 сожмёт пружины. При этом легко поставить сухари па стержень клапана. При постепенном освобождении рукоятки рычага 5 тарелка пружин стенками своего конусного центрального отверстия сожмёт сухари и ограничит дальнейшее разжатие пружин. Для снятия пружин при выемке клапана пользуются этим же приспособлением.

Впускные и выпускные клапаны должны быть всегда тщательно притёрты к сёдлам крышки. Притирка производится при снятой крышке или вручную или на специальных притирочных станках. При правильно притёртых клапанах на тарелках и сёдлах образуется круговая полоска шириной 3 мм. Плотность притирки клапана проверяется керосином, который наливается на тарелку клапана, поставленного на своё место в крышку, повёрнутую днищем вверх. Уровень налитого керосина не должен понижаться в течение 10 мин.

Каждая крышка крепится к блоку восемью шпильками с глухими гайками. Затяжка гаек производится попар но (з атя г иваются диаметр ал ь но противоположные гайки) торцевым ключом с рукояткой длиной 1 ООО мм усилием двух рабочих. После постановки и закрепления крышек высота камеры сжатия во всех цилиндрах должна быть в пределах 4-5,5 мм.. Определение высоты камеры сжатия производят свинцовой проволокой диаметром 8 мм. и длиной 300 мм. Проволоку па двух нитях из крепкого шпагата или на цепочках (фиг. 59,а) вертикально опускают в цилиндр через отверстие для форсунки и укладывают по оси двигателя на выступы поршня. Поршень в это время должен находиться за 90° до в. м. т. Затем проворачивают коленчатый вал двигателя до тех пор, пока проверяемый поршень не пройдёт в. м. т. и провернётся дальше на 90°. Проволоку вынимают из цилиндра и производят замер толщины расплюснутых её концов; эта толщина и будет истинной высотой камеры сжатия.

Ещё удобнее пользоваться для этой цели приспособлением, показанным на фиг. 59,6.

Фиг. 59. Приспособления для проверки линейного сжатия без снятия цилиндровой крышки:

о; 1- свинцовая проволока 0 8 мм; 2- цепочка для проверки линейного сжатия; ^ б: 7-свинцовые прутки; 2 -отверстия в лапках 3 для установки свинцовых прутков; д-лапки в'закрытом положении; 4 - лапки в" открытом положении; 5 -кронштейны, приваренные к труоке 6; б - наружная трубка 18x22 мм; 7 -внутренняя трубка І2ХІ6 мм; в -рукоятка; 9 - рукоятка внутренней передвижной трубки 7 в закрытом положении, при котором приспособление устанавливается в цилиндр через отверстие в крышке для форсунки; 10 - рукоятка внутренней трубки, перемещенная в положение, при котором лапки 3 открыты и приспособление устанавливается на выступы поршня, -пружина фиксатора; 12 - шарик, фиксирующий открытое и закрытое положение лапок; 13 - установочная лупка шарика фиксатора

Для обеспечения натяга, необходимого для крепления крышки, проверяют наличие зазора между нижней плоскостью крышки и плоскостью блока. Зазор должен быть в пределах 0,5 мм, причём зазоры, замеренные в разных местах, не должны отличаться друг от друга более чем на 0,25 мм.

Проверка крышки и клапанов. При среднем и капитальком ремонте, а также после смены направляющих втулок клапанов цилиндровые крышки подвергаются гидравлическому испытанию и проверке. Крышка нспытывается следующим давлением:

Огневое пространство ..............75 кг/см2

Газовые каналы ................. 8 »

Водяная охлаждающая полость ......... 5 »

После испытания крышку тщательно очищают от грязи, продувают сильной струёй сжатого воздуха и промывают в специальном растворе, нагретом до температуры 80-90°. Химический состав раствора:

Вода........... \ м3

Каустическая сода .... 750 г

Хромпик.........150 »

Жидкое мыло ...... 750 »

» стекло...... 750 »

Раствор тщательно перемешивают и погружают в него крышку на 30--40 мин., после чего промывают её в холодной воде и ещё раз продувают сильной струёй сжатого воздуха.

При замене направляющих втулок клапанов 6 или 11 (см. фиг. 54), а также всех втулок, отверстия которых имеют заметный износ, должна быть произведена проверка совпадения геометрической оси втулки с геометрической осью седла клапана при помощи калибра(фиг. 60). Направляющий стержень 4 устанавливают в отверстие направляющей втулки клапана, кольцевую направляющую 3 с конусной частью 2 устанавливают в расточку и гнездо клапана. При этой проверке биение или отклонение оси седла клапана относительно оси отверстия в направляющей втулке допускается не более 0,02 мм.

Отверстие во втулке для форсунки и нижнее отверстие, в которое устанавливается распылитель форсунки, проверяют ступенчатым калибром, показанным на фиг. 61. При этой проверке несовпадение осей указанных выше отверстий допускается не более 0,02 мм.

Биение уплотнительного бурта крышки относительно центрального отверстия в крышке для распылителя форсунки (диаметром 25,45 _о.о1 мм) допускается не более 0,6 мм.

Правильность расположения отверстий направляющих втулок всех клапанов проверяют калибром.

Калибр представляет собой металлическую плитку, в центре которой закреплён направляющий стержень, входящий в отверстие форсунки (диаметром 25,45_0,о1 мм), кроме того, четыре чисто обработанных стержня (диаметром 22-мм) установлены по периметру планки.

Клапаны проверяются в центрах станка или специального приспособления индикатором. При этом биение стержня и тарелки клапана не должно превышать 0,05 мм.

Шатунно-поршневая группа | Тепловоз ТЭ2 | Газораспределительный механизм