Основные узлы дизеля

/ Тепловоз ТУ6А и ТУ7 / Основные узлы дизеля

Рабочий цикл. Полный рабочий цикл двухтактного дизеля ЯАЗ-М204А осуществляется за один оборот коленчатого вала. Рабочий процесс, протекающий в каждом цилиндре, показан на рис. 7. При движении к нижней мертвой точке (н. м. т.) поршень 8 открывает продувочные окна 7, соединяя воздушную камеру блока с цилиндром. При ходе поршня вверх от ін. м. т. продувочные окна закрываются поршнем, после чего начинается сжатие воздуха. Давление в конце сжатия при гаодходе іпоршня ж верхней мертвой точке (в. м. т.) достигает 50 кгс/см2, причем воздух нагревается до 600-700°С. При положении поршня около в. м. т. форсункой 5 в сжатый и нагретый воздух впрыскивается топливо под высоким давлением (давление впрыска доходит до 1400 кгс/см2 гари 2000 об/мин). Топливо быстро .воспламеняется, и давление в цилиндре возрастает до 67-100 кгс/см2.

При движении поршня к н. м. т. в иилиндре происходит расширение газов, которое продолжается до открытия выпускных клапанов 6. После открытия выпускных клапанов давление в цилиндре быстро падает. При последующем движении поршня за 46° до н. м. т. кромка поршня открывает продувочные окна в гильзе 9, и начинается продувка цилиндра. К началу прод\вки через клапаны выходит почти чистый воздух, что способствует их охлаждению. Фазы газораспределения двигателя показаны на рис. 8.

Расположение агрегатов и узлов. К блоку цилиндров дизеля (рис. 9) привернуты головка 10, общая для всех цилиндров, наг-

Рабочий процесс дизеля ЯАЗ-М2С4А

Рис. 7. Рабочий процесс дизеля ЯАЗ-М2С4А:

1 - гаслягый поддон. 2 - коленчатый вал. 3 - нагнетатель воздуха; 4- распределительный вал; 5 - форсунка; 6 - клапан; 7 - продувочные окна; 8 - поршень; 9 - гильза; а - счистка от продуктов сгорания и подача свежего воздуха в цилиндр; б - сжатие воздуха; в - впрыск топлива в камеру сгорания, г - выпуск отработавших газов

Продольный разрез дизеля ЯАЗ-М204А

Рис. 9. Продольный разрез дизеля ЯАЗ-М204А:

4 - болт коленчанетатель, передняя верхняя крышка, передняя нижняя крышка и картер 12 маховика. Масляный поддон прикреплен к блоку цилиндров, к картеру маховика и передней нижней крышке.

С правой стороны дизеля на нагнетателе укреплены водяной насос, регулятор, верхняя часть которого присоединена к головке цилиндров, топливный насос и кожух привода нагнетателя. На этой же стороне дизеля к блоку прикреплен масляный радиатор с масляным фильтром грубой очистки. На кронштейне размещены топливные фильтры грубой и тонкой очистки. Внизу на этой же стороне дизеля расположен стартер. К нагнетателю присоединен впускной трубопровод, на котором установлены воздушные фильтры.

На левой стороне дизеля установлен масляный фильтр тонкой очистки и выпускной трубопровод. С этой же стороны расположен водосборный трубопровод. Внизу на левой стороне дизеля укреплен генератор.

Блок цилиндров. Блок цилиндров 1 у дизеля ЯАЗ-М204А (рис. 10) отлит вместе с верхней частью картера из легированного чугуна. В точно обработанные отверстия блока вставлены с зазором 0,05 мм сухие (не омываемые снаружи водой) гильзы 4 из закаленного легированного чугуна. В средней части гильзы имеют по 15 продувочных отверстий. Цилиндры по всей высоте окружены рубашкой охлаждения. Вокруг нее расположена воздушная каме-

Рис. 10. Блок цилиндров дизеля ЯАЗ-МЙ04А:

1 - блок цилиндров; 2, 6, 9 - прокладки; 3, 7 - торцовые плиты; 4 -гильза цилиндра; 5. 12 - полости для размещения вала уравновешивающего механизма и распределительного вала; 8 -рым; 10 - крышка противовесов уравновешивающего механизма; 11, 13, 14-, крышки коренных подшипников; 15 - упорные полукольца заднего коренного подшипника; 16 - входное отверстие рубашки охлаждения; 17 - входное окно воздушной камеры

ра блока цилиндров, которая делит рубашку охлаждения на верхнюю и нижние полости.

Вода в рубашку охлаждения поступает от водяного насоса через отверстие 16, а воздух в воздушную камеру - через ее входное окно 17.

В верхней части блока цилиндров имеются продольные полости 5 и 12, в которых размещены распределительный вал и вал уравновешивающего механизма. К переднему и заднему торцам блока прикреплены стальные торцовые плиты 3 и 7, увеличивающие жесткость блока.

К передней торцовой плите прилегают крышка 10 противовесов и нижняя передняя крышка блока, к задней - картер маховика с крьнцкой распределительных шестерен.

Головка цилиндров. Головка цилиндров 3, отлитая из чугуна (рис. 11), крепится к блоку при помощи шпилек 6 с гайками 7. Между головкой и блоком поставлены две прокладки - внутренняя многослойная стальная 1 для предохранения от прорыва газов из цилиндров и наружная пробковая 2, предотвращающая утечку масла из полостей 5 и 12 блока (см. рис. 10).

В головке цилиндров размещены насос-форсунки, клапаны, толкатели, штанги и коромысла привода клапанов и насос-форсунок. Головка имеет рубашку охлаждения, сообщенную с рубашкой охлаждения блока каналами, в которые вставлены направляющие водяные форсунки 13 (см. рис. 11). Для отвода воды из рубашки охлаждения головки в радиатор (холодильник) служит верхний водяной трубопровод 4.

Коленчатый вал. Коленчатый вал 3 изготовлен из марганцовистой стали (см. рис. 9) и имеет пять коренных опор. К щекам первого и шоследнего колен болтами прикреплены противовесы. После ввертывания болтов их головки приваривают к противовесам.

Валы с противовесами и пробками масляных каналов для снижения неуравновешенных динамических сил балансируют до 30 те"см.

Шатунные шейки коленчатого вала расположены шод углом 90° в соответствии с порядком работы цилиндров (1-3-4-2). Шатунные и коренные шейки соединены масляными каналами. На переднем конце коленчатого вала на шпонках установлены шестерня привода масляного насоса и шкив привода вентилятора и генератора. Передний ко-

Головка цилиндров.</p>
<p>1 - стальная прокладка, 2 - пробковая прокладка 3- головка цилиндров 4 - верхний водяной трубопровод; 5 - медный стакан насоса форсунки, 6 - шпилька крепления головки к блоку 7 - .айка, 8 - штуцер, 9 - соединительная трубка, 1С - топливоотводящая магистраль, 11 - топливоподводящая магистраль, 12-встав ное седло клапана 13 - водяная форсун ка, 14 - штуцер (угольник) топлнвоот водящей магистра ти</p>
<img src=

поршневой палец нец коленчатого вала уплотнен двумя сальниками. На заднем конце коленчатого вала имеется фланец и цапфа, на которую установлена распределительная шестерня. Задний конец коленчатого вала уплотнен также двумя! сальниками, установленными за фланцем распределительной шестерни.

Маховик 13 прикреплен к колечатому валу шестью болтами, расположение которых обеспечивает определенное положение маховика по отношению к валу. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован нагретый до температуры 230° С зубчатый венец.

Шатунно-поршневая группа. Поршни изготовлены из ковкого чугуна. Днище поршня 12 (рис. 12) имеет углубле ние, образующее камеру сгорания, форме которой соответствует форме факела топлива, распиливаемого насос-форсункой. Поверхность направляющей («юбки») поршня для ускорения приработки к цилиндрам покрыта слоем олова толщиной 0,025 мм. В отверстия бобышек поршня запрессованы бронзовые втулки 13 с винтообразно расположенными смазочными канавками.

На боковой поверхности головки поршня проточены четыре канавки для компрессионных колец, а на поверхности направляющей части (ниже поршневого пальца) - две канавки для масло-съемных колец. Под каждой канавкой имеется кольцевая выточка с отверстиями 14 для отвода внутрь поршня масла, снимаемого со стенок цилиндров маслосъемными кольцами. На внутренней поверхности поршень имеет кольцевые и радиальные ребра, повышающие его жесткость и увеличивающие поверхность охлаждения.

Поршневые кольца отлиты из легированного чугуна. Верхнее компрессионное кольцо 11 для уменьшения износа покрыто пористым хромом, остальные три компрессионных кольца имеют на наружной поверхности канавки, заполненные оловом, что ускоряет приработку колец и уменьшает возможность задиров.

Рис. 12. Поршень, и шатун" />

Рис. 11. Головка цилиндров.

1 - стальная прокладка, 2 - пробковая прокладка 3- головка цилиндров 4 - верхний водяной трубопровод; 5 - медный стакан насоса форсунки, 6 - шпилька крепления головки к блоку 7 - .айка, 8 - штуцер, 9 - соединительная трубка, 1С - топливоотводящая магистраль, 11 - топливоподводящая магистраль, 12-встав ное седло клапана 13 - водяная форсун ка, 14 - штуцер (угольник) топлнвоот водящей магистра ти

поршневой палец нец коленчатого вала уплотнен двумя сальниками. На заднем конце коленчатого вала имеется фланец и цапфа, на которую установлена распределительная шестерня. Задний конец коленчатого вала уплотнен также двумя! сальниками, установленными за фланцем распределительной шестерни.

Маховик 13 прикреплен к колечатому валу шестью болтами, расположение которых обеспечивает определенное положение маховика по отношению к валу. На обработанную цилиндрическую поверхность маховика напрессован нагретый до температуры 230° С зубчатый венец.

Шатунно-поршневая группа. Поршни изготовлены из ковкого чугуна. Днище поршня 12 (рис. 12) имеет углубле ние, образующее камеру сгорания, форме которой соответствует форме факела топлива, распиливаемого насос-форсункой. Поверхность направляющей («юбки») поршня для ускорения приработки к цилиндрам покрыта слоем олова толщиной 0,025 мм. В отверстия бобышек поршня запрессованы бронзовые втулки 13 с винтообразно расположенными смазочными канавками.

На боковой поверхности головки поршня проточены четыре канавки для компрессионных колец, а на поверхности направляющей части (ниже поршневого пальца) - две канавки для масло-съемных колец. Под каждой канавкой имеется кольцевая выточка с отверстиями 14 для отвода внутрь поршня масла, снимаемого со стенок цилиндров маслосъемными кольцами. На внутренней поверхности поршень имеет кольцевые и радиальные ребра, повышающие его жесткость и увеличивающие поверхность охлаждения.

Поршневые кольца отлиты из легированного чугуна. Верхнее компрессионное кольцо 11 для уменьшения износа покрыто пористым хромом, остальные три компрессионных кольца имеют на наружной поверхности канавки, заполненные оловом, что ускоряет приработку колец и уменьшает возможность задиров.

Рис. 12. Поршень, и шатун:

1 - крышка нижней головкн шатуна, 2 - вкладыш шатунного подшипника, 3 - шатун: 4 - болт крышки шатуна, 5, 13 - бронзовые втулки, 6 - замочное кольцо, 7 -заглушка. 8 - поршневой палец, 9 - чугунные масло-съемные кольца, 10 - расширитель масло-съемного кольца, 11 - компрессионные кольца, 12 - поршень, 14 - отверстия для отвода масла, 15 - форсунка верхней головки шатуна

Маслосъемиое кольцо состоит из двух узких чугунных колец 9 с выфрезерованными вырезами на торцах для отвода масла и стального пружинящего расширителя 10. Маслосъемные кольца установлены в канавку острыми кромками вниз. Поршневые пальцы - цилиндрические пустотелые плавающего типа. Они изготовлены из низкоуглеродистой хромоникелевой стали и подвергнуты цементации и закалке. От продольных перемещений палец. 8 удерживается двумя пружинными замочными кольцами 6, под которыми установлены стальные заглушки 7, не позволяющие маслу, смазывающему палец, проникать в зазор между поршнем и цилиндром.

Шатуны дизелей ЯАЗ-М204А изготовлены из хромистой стали. Крышка 1 нижней головки крепится к шатуну 3 болтами 4 и гайками. В нижнюю головку установлены стальные вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. В теле шатуна просверлен продольный канал, через который из шатунного подшипника поступает масло для смазки поршневого пальца и для охлаждения днища поршня. Количество масла дозируется жиклером (втулка с калиброванным отверстием), запрессованным в канал со стороны нижней головки.

В верхнюю головку шатуна запрессованы две бролзовые втулки 5 с винтовыми смазочными канавками и форсунка 15 с четырьмя отверстиями, через которые разбрызгивается масло на внутреннюю поверхность днища поршня.

Приводной механизм. Для привода распределительного и уравновешивающего валов, а также нагнетателя, топливного насоса и регулятора в дизеле имеется механизм, состоящий из пяти шестерен. Шестерни приводятся во вращение от шестерни коленчатого вала. Шестерни коленчатого, распределительного и уравновешивающего валов имеют одинаковую частоту вращения. Шестерня привода нагнетателя вращается в 1,95 раза быстрее коленчатого вала. Для правильной установки шестерен на них ставят метки, по которым нужно совмещать шестерни при сборке.

Распределительный и уравновешивающие валы. Распределительный вал 11 (рис. 13) установлен в верхней части блока на пяти подшипниках. На каждый цилиндр приходится по три кулачка распределительного вала, из них два крайних для привода толкателей коромысел клапанов и один средний для привода толкателя коромысла насос-форсунки. На передней цапфе вала установлены две упорные шайбы 20, воспринимающие осевые нагрузки. Каждый промежуточный подшипник распределительного вала состоит из двух взаимозаменяемых вкладышей 9, изготовленных из алюминиевого сплава. Масло к подшипникам распределительного вала подается по продольному и радиальным каналам каждой шейки. Уравновешивающий вал 17 установлен в двух подшипниках.

Система уравновешивания. Во время работы дизеля при перемещении деталей шатунно-кривошипного механизма, совершающих возвратно-поступательное или вращательное движение, возникают силы инерции. Эти силы переменны по величине и направле-

Детали распределительного и уравновешивающего валов дизеля ЯАЗ-М204А

Рис. 13. Детали распределительного и уравновешивающего валов дизеля ЯАЗ-М204А:

Л 14 - болты; 2 - шайба; 3 - кулачок; 4 - листовые пружины; 5 - балансир противовеса; 6 - гайка крепления противовеса, 7 - противовес; 8 - упорная втулка; 9 - вкладыш распределительного вала; 10 - пружинные замковые кольца промежуточных вкладышей распределительного вала; 11 - распределительный вал; 12 - втулка; 13 - шестерня распределительного вала; 15 - шестерня уравновешивающего вала; 16 - сегментные шпонки; 17 - уравновешивающий вал; 18 - гайка, 19 - шплинт; 20 - шайба упорных втулок нию и действуют вдоль оси цилиндров. Они состоят из сил инерции первого и второго порядков.

В дизеле ЯАЗ-М204А силы инерции (первого порядка) частей, движущихся возвратно-поступательно, создают неуравновешенный момент, действующий в плоскости коленчатого вала и стремящийся опрокинуть дизель. Этот момент уравновешивается равным по величине моментом, но действующим в противоположном направлении.

Уравновешивающий момент создается вращающимися противовесами системы уравновешивания дизеля. Противовесы представляют собой эксцентричные грузы, размещенные попарно по концам распределительного и уравновешивающего валов и вращающиеся в противоположном направлении. Противовесы, расположенные с задней стороны дизеля, выполнены в виде приливов как одно целое с шестернями распределительного и уравновешивающего валов. Противовесы, расположенные с передней стороны дизеля, выполнены в виде эксцентрических поковок (детали 5 и 7 на рис. 13). Силы инерции второго порядка полностью уравновешиваются вследствие принятой схемы коленчатого вала.

Клапанный механизм. Открытие клапанов и движение плунжера насос-форсунки происходят под действием кулачков распределительного вала, которые сообщают толкателям поступательное движение. Толкатели через короткие штанги приводят в движение коромысла, а коромысла - клапаны и плунжеры насос-форсунок.

Коромысла каждого цилиндра установлены на валике, укрепленном в двух чугунных стойках 13 (рис. 14), каждая из которых прикреплена одним болтом 7 к верхней плоскости головки. Плечо коромысла клапана 4, действующее на клапан, закалено.

В плече коромысла 6 насос-форсунки сделано отверстие, в которое запрессован шаровой палец с завальцованной на нем шаровой чашкой 5. С другой стороны плеч коромысел запрессованы бронзовые втулки, в отверстия которых вставлены стальные распорные втулки. Внутри этих втулок проходят пустотелые пальцы, соединяющие коромысла с вилками 8, которые связаны со штангой. Ввертывая или вывертывая штангу, регулируют зазор между торцами клапанов и коромыслами, а при установке насос-форсунки регулируют положение ее плунжера по высоте.

Толкатель 11 представляет собой стакан, нижняя часть которого заканчивается вилкой. В отверстия вилки установлена ось ролика. Для каждых трех толкателей предусмотрена стальная направляющая, укрепленная в нижней части головки цилиндров. Она необходима для сохранения правильного расположения роликов толкателей относительно кулачков и служит приспособлением при сборке и разборке.

Патрубки выпускных клапанов одного цилиндра соединены в общий канал, идущий к выпускному овальному окну. Выпускные клапаны так же, как и стаканы насос-форсунок, омываются охлаждающей водой.

Нагнетатель. На дизелях ЯАЗ-М204А установлен нагнетатель воздуха объемного типа (рис. 15). В отверстие корпуса привода нагнетателя запрессован маслоналивной патрубок 3 системы смазки дизеля. Выходное окно 16 корпуса нагнетателя, установленного на двигателе, совпадает с окном воздушной камеры блока цилиндров; к фланцу входного окна 18 нагнетателя крепится впускной трубопровод двигателя. К корпусу нагнетателя прикреплены также топливоподкачивающий насос 23 системы питания,

Ряс. 14. Клапанный механизм:

а - установка в головке блока цилиндров, б - конструкция толкателей; 1 - пружина клапана, 2 - пружина толкателя насос-форсункн' 3 - тарелка пружины клапана; 4 - коромысла клапанов: 5 - чашка шарового пальца коромысла иасос-форсунки; 6 -коромысло насос-форсунки; 7 -болт крепления стойки валика коромысел; 8 - вилка коромысла; 9 - гайка штанги толкателя, 10 - штанга толкателя; 11 - толкатель; 12 - шайба пружины толкателя; 13 - стойка валика коромысел; 14 - замочное кольцо толкателя; 15 - тарелка пружины толкателя; 16 - пружина толкателя, 17 - ролнк толкателя

Нагнетатель воздуха

Рис. 15. Нагнетатель воздуха:

I-упругая муфта, 2 -шестерня вала привода нагнетателя; 3 - маслозаливной патрубок; 4 - промежуточный валик привода; 5 - фланец в, 14 - крышки; 7 - пружинящие пластины; Ч .22 - шестерни роторов; 9, 12 - торцовые плиты; 10, 13 - подшипники; 11 - сальники; 15 - корпус регулятора, 16, « - выходное и входное окна на(нетателя: 17. 20 - роторы; 19 - корпус нагнетателя; 21 - водяной насос системы охлаждения, 23 - топливоподкачивающнй насос; 24 - вал привода нагнетателя корпус регулятора частоты вращения и водяной насос 21 системы охлаждения двигателя, привод которого осуществляется от валов ротора.

Во время работы дизеля верхний ротор 17 приводится во вращение валом 24 привода нагнетателя, шестерня 2 которого зацепляется с шестерней распределительного вала, а нижний ротор 20 - шестерней 22, находящейся в зацеплении с шестерней 8 верхнего ротора.

Роторы вращаются в противоположные стороны с одинаковой частотой. Давление подаваемого нагнетателем воздуха достигает при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя 0,55 кгс/см2.

Для получения достаточного давления воздуха во время пуска и при малой частоте вращения коленчатого вала в режиме холостого хода в приводе нагнетателя применено передаточное число, обеспечивающее частоту вращения роторов, в 1,95 раза превышающую частоту вращения коленчатого вала. Чтобы предохранить нагнетатель от повреждений при резком изменении частоты вращения коленчатого вала дизеля и разгрузить шлицевые соединения привода и подшипники верхнего ротора от сил, которые могут возникнуть при перекосах корпуса нагнетателя относительно вала 24, в приводе установлены две упругие муфты. Передняя муфта 1 соединяет шестерню 2 привода с его промежуточным валиком 4.

Задняя муфта, состоящая из установленного на шлицах валика 4, фланца 5 и пружинящих пластин 7, соединяет валик 4 с шестерней 8 верхнего ротора.

Корпус, торцовые плиты, крышки и роторы нагнетателя изготовлены из алюминиевого сплава, шестерни 8 и 22 со спиральными зубьями-из стали. Валики роторов вращаются на шариковых подшипниках 10 и 13, установленных в гнездах торцовых плит. Задние подшипники воспринимают от роторов осевые силы и удерживают роторы от продольных перемещений. Со стороны роторов у каждого подшипника установлен самоподжимной сальник 11, предотвращающий проникание масла в рабочее пространство нагнетателя. Лопасти роторов сделаны спиральными для более равномерной подачи воздуха и уменьшения шума во время работы.

Особенности конструкции дизеля ЯАЗ-М204А | Тепловоз ТУ6А и ТУ7 | Система смазки