Блок цилиндров

/ Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 / Блок цилиндров

Цельносварной блок (рис. 9) из неразрезных листов имеет специальные вырезы в листах для его сборки под сварку. Пространство, ограниченное верхними плитами 5, средними поясами 4, поперечными У-образными и торцовыми стойками, образует полость водяного охлаждения для каждого цилиндра. Вода подводится в полость охлаждения через патрубки 15, коллекторы 7 и отверстия Е в боковых листах. Переток воды из блока в крышки цилиндров осуществляется через отверстия Д и трубки 9 с резиновыми уплотнениями 8.

Пространство, ограниченное средними 4 и нижними 3 опорными поясами, средним продольным и боковыми листами, торцовыми стойками и наддувочными коллекторами 11, представляет собой ресивер продувочного воздуха Секции ресивера сообщаются окнами, выполненными в среднем и боковых листах, а также в У-образных поперечных стойках.

Масло, скапливающееся в наддувочных коллекторах, через штуцеры сливается в емкости поддизельной рамы.

В верхние плиты блока ввернуто по четыре шпильки 6 на каждый цилиндр для крепления крышек цилиндров.

В развале среднего листа, помимо планок, установлены стойки подшипников распределительного вала, в которые запрессованы бронзовые втулки 13, имеющие тонкослойную заливку свинцовисто-кальциевого баббита Втулки 13 стопорят винтами 20. Масло для подшипников распределительного вала подводится по каналу Н в стойке концевого подшипника, а оттуда через отверстия в распределительном валу - к остальным подшипникам. Осевое перемещение распределительного вала ограничивается упорным подшипником 14 на торце блока.

Коленчатый вал подвешен к блоку цилиндров на стальных подвесках, которые прикреплены к стойкам коренных подшипников болтами 12. Стыки стоек и подвесок имеют торцовые зубцы, которые фиксируют положение подвесок относительно стоек в поперечном направлении.

Масло к первому и девятому коренным подшипникам подводится по желобкам, приваренным к торцовым стойкам, из основного канала М, образованного нижней частью среднего листа и продольной планкой, к остальным подшипникам - по съемным трубкам 17. К 10-му коренному подшипнику масло подводится через каналы в 10-й коренной шейке коленчатого вала. К каналу М масло поступает из нагнетательной магистрали системы смазки. Для осмотра и очистки канала М имеются отверстия, закрытые пробкой и фланцем.

На наддувочных коллекторах и в боковых листах блока, имеются люки. Ряд верхних люков дает доступ для очистки ресивера наддувочного воздуха и для осмотра цилиндровых втулок, поршней и поршневых колец через окна втулок цилиндров. Ряд нижних люков позволяет осматривать коленчатый вал, коренные и шатунные подшипники, шатуны и нижние части цилиндровых втулок. Нижние и верхние люки плотно закрыты крышками. С одной стороны блока крышки имеют предохранительные клапаны, которые открываются при резком повышении давления в картере дизеля. Кроме этих клапанов, на задних торцах наддувочных коллекторов имеются предохранительные клапаны 21, служащие для той же цели при воспламенении масла в воздушном ресивере дизеля,

Рис. 9. Блок цилиндров: 1 -горловина для заправки дизеля маслом; 2 - штуцер для слива масла в емкость поддизельноЯ раны; 3- опорный пояс нижний; 4 - опорный пояс средний; 5 - плита верхняя; 6 - шпилька крепления крышки цилиндра; 7 - коллектор подвода воды; 8 - уплотннтельиое кольцо; 9 - трубка для перетока воды из блока в крышку цилиндра; 10 - крышка люка воздушного ресивера; 11 - коллектор наддувочный; 12 - болт крепления коренного подшипника; 13 - втулка подшипника распределительного вала; 14- упорный подшипник распределительного вала; 15 - патрубок подвода воды; 16- кореяиой подшипинк коленчатого вала; 17 - трубка подвода масла к коренному подшипнику; 18 - дополнительный (выносной) подшипник коленчатого вала; 19 - кольцо упорного подшипника коленчатого вала; 20 - винт стопорный; 21 - клапан предохранительный воздушного ресивера; М - каиал подвода масла основной; Н - канал подвода масла к подшипникам распределительного вала; В - отверстие для перетока воды из водяного коллектора; Д - отверстие для перетока воды в крышку цилиндра

К заднему торцовому листу блока силовыми и призонными болтами прикреплен корпус выносного (десятого) подшипника коленчатого вала 18. Осевое перемещение коленчатого вала ограничивается стальными упорными полукольцами 19 с тонкослойной заливкой свинцовистой бронзы. Положение упорных полуколец, расположенных в кольцевых проточках 9-й и 10-й постели коленчатого вала, фиксируется винтами.

Каждый коренной подшипник (рис. 10) состоит из верхнего 1 и нижнего 2 стальных вкладышей, залитых тонким слоем свинцовистой бронзы. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемы. В отличие от нижнего верхний вкладыш на рабочей поверхности имеет широкую кольцевую проточку 3 и три отверстия 4, через которые поступает масло на смазку и охлаждение подшипника. Для лучшей приработки вкладышей к коленчатому валу на свинцовистую бронзу наносится слой свинцовистого сплава толщиной 0,020-0,025 мм. Пятый коренной подшипник - наиболее нагруженный и отличается от остальных большей длиной. Верхние вкладыши монтируются в постелях поперечных стоек блока, а нижние - в подвесках. Положение верхних и нижних вкладышей фиксируется замками 5, входящими в углубления, имеющиеся на подвесках и стойках блока. Прилегание вкладышей к постелям всей поверхностью обеспечивается постановкой их в гнезда с гарантированным натягом (т. е. длина образующей наружной поверхности вкладышей в свободном состоянии несколько больше длины образующей поверхности-постели в подвеске и стойке) и обжимом болтами подвесок.

Блок при работе дизеля воспринимает переменную нагрузку от давления газов в цилиндрах. Эта нагрузка передается блоку через шпильки крепления крышек цилиндров и болты крепления коренных подшипников. Уровень напряженности блока, замеренный методом электротензометрирова-ния, является допустимым, гаран тирующим достаточный запас усталостной прочности его элементов

Рис. 10. Подшипники коренные: 1 - верхний вкладыш; 2 - нижний вкладыш; 3 - кольцевая проточка; 4 - отверстия для прохода масла в кольцевую проточку; 5 - замки, фиксирующие положение вкладышей

при отсутствии недопустимых концентраторов напряжения, возникающих в местах непроваров и зашлаковки сварных швов, сварочных подрезов на границах сварных швов, острых кромок на вырезах и отверстиях листов блока.

Доводка надежности блока проводилась в основном по направлению исключения таких концентраторов, а также попутно принимались меры по возможному снижению напряженности в отдельных, наиболее нагруженных элементах блока.

Эффективность мероприятий проверялась соответствующими исследованиями и натурными испытаниями отсеков блока на усталостную прочность при помощи специальных гидропульсационных установок.

Наиболее важными из осуществленных мероприятий являются: увеличение толщины средней вертикальной стойки с 12 до 20 мм; замена приварных желобков для подвода масла к коренным подшипникам съемными трубками; замена приварных фланцев для подвода воды к блоку приварным коллектором и перенос отверстий для перетока воды в блок в район оси цилиндра, где уровень напряжений наиболее низок; переход на автоматическую сварку важнейших сварных швов; изменение режима термообработки блока после сварки для снижения внутренних, остаточных напряжений.

Особенности эксплуатации. При эксплуатации ранее изготовленных блоков дизелей 11Д45 и 11Д45А наблюдаются случаи появления на них трещин. Очень важно своевременно обнаружить такой дефект и квалифицированно его устранить, так как в противном случае может потребоваться замена блока. Поэтому при каждом плановом ремонте следует тщательно осмотреть блок и при обнаружении трещины уведомить об этом завод-изготовитель дизеля. До устранения дефекта вводить дизель в эксплуатацию не рекомендуется. Исправление блоков с трещинами должно производиться по специальной технологии, согласованной с заводом-изготовителем, квалифицированными исполнителями с обязательным снятием остаточных напряжений от сварки или пневмонаклепом, при помощи многобойкового ударника (в местах, где расположен исправленный дефект) или термообработкой (в нейтральной среде всего блока после исправления).

Опыт эксплуатации показывает, что все случаи появления трещин в блоке цилиндров у ранее изготовленных дизелей распределяются по месту расположения на четыре группы: в местах приварки фланцев подвода воды; в углах фланцев ресивера (по боковому и переднему торцовому листам); у сварного шва приварки заднего торцового листа к верхней плите; вдоль бокового листа, внутри воздушного ресивера, между 4-ми и 5-ми цилиндрами обоих рядов. Следует тщательно при всех удобных случаях осматривать эти места блока для выявления трещин.

При периодической проверке правильности укладки коленчатого вала может оказаться, что вал своими шейками лежит не на всех коренных подшипниках. Причинами такого дефекта могут быть коробление блока вследствие недостаточного снятия внутренних напряжений после сварки или износ зубчатых стыков бугелей и подвесок когенных подшипников. Специальными исследованиями было установлено, что если после сварки блока термообработкой не будут сняты в достаточной мере остаточные напряжения, то в результате последующего значительного съема металла при механической обработке блока, из-за нарушения равновесного напряженного состояния его элементов, зафиксированного термообработкой, происходит новое-перераспределение внутренних напряжений. При этом наибольшие напряжения возникают в местах приварки средней части вертикальных стоек к бугелям коренных подшипников. Замеренные напряжения растяжения в этом месте достигают 3600 кгс/см2. С течением времени уровень этих напряжений уменьшается в результате нарастания местных пластических деформаций, т. е. происходит процесс релаксации напряжений. Это вызывает перераспределение напряжений в прилегающих элементах блока, сопровождающееся естественными деформациями в пределах упругости материала. Внешне весь этот процесс проявляется в короблении блока с возможным заметным нарушением соосности коренных подшипников. По времени он ускоряется воздействием на блок переменных напряжений от давлений газов в цилиндрах дизеля, а также высокочастотной вибрации и температуры. Этим объясняется то, что после исправления соосности коренных подшипников повторные случаи ее нарушения не наблюдаются.

С блока дизеля 11Д45А № 70 применяется новый режим термообработки блоков, обеспечивающий более полное снятие внутренних напряжений после их сварки.

Возможной причиной нарушения соосности коренных подшипников является так же, как указано выше, износ зубчатого стыка подвесок и бугелей, который возможен только при недостаточной затяжке болтов подвесок. Усилие затяжки этих болтов рассчитано так, чтобы от давления газов в цилиндрах зубчатый стык постелей коренных подшипников не размыкался. Если усилие затяжки оказывается по ряду причин недостаточным, то происходит вибрационное размыкание стыка с частотой, равной частоте вращения вала. Следствием этого будет износ стыковых поверхностей. По мере износа усилие затяжки болтов падает и темп износа возрастает. Со временем это приводит к потере зазора на масло в коренных подшипниках и может повлечь за собой такие аварийные дефекты, как задир коренных шеек, обрыв болтов подвесок и поломку коленчатого вала.

Кроме недостаточной затяжки болтов подвесок при монтаже, причинами износа зубчатого стыка бугелей и подвесок коренных подшипников могут быть: попадание посторонних частиц на стыковые поверхности при монтаже; недостаточная чистота поверхностей и малая площадь прилегания стыковых поверхностей; неполное прилегание головок болтов к подвескам; повреждение зубчатых поверхностей при монтаже (забоины). Эти причины в итоге приводят к ослаблению затяжки болтов подвесок со всеми вытекающими из этого последствиями.

Для дальнейшего увеличения надежности коренных подшипников с дизеля 11Д45 № 190 повышен класс шероховатости поверхности зубцов, увеличена площадь прилегания (по краске в свободном состоянии) стыковых поверхностей, введено упрочнение резьбы болтов подвесок и усилена их затяжка. Для удобства затяжки (и отвинчивания гаек) болтов подвесок спроектировано и поставляется по заказам специальное приспособление.

Строгое соблюдение требований по уходу за коренными подшипниками дизелей 11Д45 и ПД45А очень важно в период их эксплуатации. Необходимо проверять правильность укладки коленчатого вала во время каждого большого и подъемочного ремонтов, дозатягивать болты подвесок на два деления по гайке (113 грани) во время первого малого периодического ремонта нового дизеля, а также дизеля, прошедшего заводской ремонт или переукладку коленчатого вала в условиях депо.

Укладку коленчатого вала проверять, руководствуясь инструктивным указанием завода-изготовителя дизеля. Вскрывать коренные подшипники для осмотра состояния вкладышей рекомендуется только при заводском ремонте дизеля или при необходимости исправления укладки коленчатого вала в условиях депо, а также при наличии серьезных оснований (отложений на сетках фильтров, частиц металла на пеногасительных сетках и др.) считать ненормальным состояние вкладышей того или иного подшипника.

Вкладыши коренных подшипников полностью взаимозаменяемы и при замене подгонки не требуют. Шабровка их рабочей поверхности запрещена.

При сборке коренных подшипников необходимо соблюдать следующие требования:

а) убедиться в чистоте и отсутствии забоин на поверхностях вкладышей, шейки коленчатого вала и зубчатого стыка подвески и бугеля. Выступающие части забоин удалить;

б) определить по маркировке на фасках вкладышей, с каким натягом выполнены вкладыши в пределах 0,12-0,16 или 0,19-0,23 мм. (С увеличенным натягом вкладыши устанавливают с дизеля 11Д45А № 165);

в) установить по длине резьбовой части болтов подвесок, с какой резьбой они выполнены - с упрочненной или с неупрочненной впадиной. Болты с неупрочненной впадиной резьбы имеют длину резьбовой части около 49 мм и комплектуются гайками и шайбами, имеющими плоские опорные поверхности. Болты с упрочненной впадиной резьбы имеют длину резьбовой части около 38 мм и комплектуются гайками и шайбами, имеющими сферические взаимные опорные поверхности;

г) применять болты с упрочненной впадиной резьбы в случае, если вкладыши имеют натяг 0,19-0,23 мм.

Затягивать болты в зависимости от конструкции болтов подвесок: при болтах с неупрочненной впадиной резьбы (дизеля 11Д45 с № 1 по № 190) усилием одного человека на плече 600 мм до отказа в 2-3 приема, чередуя болты одной подвески. Окончательно затянуть от этого положения поворотом гайки на 15 делений (2,5 грани) в 3-4 приема, чередуя болты одной подвески;

при болтах с упрочненной впадиной резьбы (дизеля 11Д45 с №191 и 11Д45А с № 1) первый болт усилием одного человека на плече 600 мм до отказа, второй болт - усилием одного человека на плече 1000 мм до отказа и снова первый болт - усилием одного человека на плече 1000 мм до отказа. Это положение считать отправной точкой. Окончательная затяжка от этого положения поворотом гайки на 17 делений в 3-4 приема, чередуя болты одной подвески;

д) контролировать прилегание головки болта к подвеске в положении отправной точки (щуп 0,03 мм не должен проходить). Ослабление гайки для подгонки под шплинтовку не допускается (допускается только дозатяжка не более двух делений). Резьбу и опорную поверхность гайки перед навинчиванием смазывать чистым дизельным маслом.

Усилие затяжки шпилек крепления крышек цилиндров к блоку рассчитано так, чтобы от действия давления газов в цилиндре не происходило размыкания плоскостей из взаимного прилегания. При недостаточной затяжке неизбежно происходит прогрессивный износ верхних плит блока по поверхности прилегания крышки, возможен обрыв шпилек и изнашиваются опорные пояса блока. Износ верхних плит может привести и к нарушению нормальных условий работы уплотнительных резиновых колец втулок цилиндров.

Для удобства и обеспечения гарантированного качества установки комплектов цилиндров в блок заводом спроектировано и поставляется специальное приспособление для затяжки шпилек крепления крышек цилиндров, которую необходимо производить в такой последовательности: 1) затянуть гайки по диагонали усилием одного человека на плече 1000 мм, после чего ослабить гайки;

2) затянуть гайки динамометрическим ключом до момента 50 кгс • м в 2-3 приема, чередуя шпильки по диагонали. Это положение считать отправной точкой затяжки;

3) дозатянуть гайки от отправной точки при помощи приспособления или рычага на 2,5 грани в 2-3 приема, чередуя шпильки крест-накрест.

Обязательным являются смазка чистым маслом резьбы и опорной поверхности гаек перед навинчиванием, а также контроль наличия зазора между торцом шпилек и донышком гаек в окончательно затянутом состоянии. При отсутствии такого зазора необходимо открепить крышку, выяснить и устранить причину этого дефекта.

Крепление каждого люка картера органически связано с креплением соседних люков. Чтобы обеспечить герметичность картера, необходимо вначале все люки закрепить траверсами навинчиванием гаек от руки до отказа и затем гаечным ключом закрепить до отказа траверсы в 3-4 приема, чередуя гайки от одного конца дизеля к другому и обратно.

Рама поддизельная | Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 | Коленчатый вал и антивибратор