Валоповоротный механизм дизеля 10Д100

При разборке, сборке, осмотре или регулировке дизеля 10Д100 часто требуется медленно пробоксовать коленчатые валы. Для этой цели служит валоповоротный механизм (рис. 3.27), состоящий из не­подвижного кронштейна 6 и несущего вала 10. Валоповоротный ме­ханизм укреплен внизу на торцевой стенке блока дизеля со стороны главного генератора. На неподвижном кронштейне (> установлен по­воротный кронштейн 4, в котором на бронзовых втулках вращается валик 3 с червяком 5.

Во время работы дизеля кронштейн 4 повернут и укреплен сто­порным болтом 9 так, что червяк 5 не входит в зацепление с зубчатым венцом ведущего диска муфты. Рядом с кронштейном 6 укреплен кор­пус 2 с валиком 1, установленным на игольчатых подшипниках. Ва­лик 1 может не только вращаться, но и перемещаться вдоль корпуса 2,

Рис. 3.27. Валоповоротный механизм коленчатых валов дизеля 10Д100:

1 — валик; 2 — корпус; 3 — валик червяка; 4 — кронштейн поворотный; 5 — червяк; 6 — кронштейн неподвижный; 7— выключатель блокировочный; 8 — пружины; 9 — болт стопорный; 10 — несущий вал

а после пробоксовки может быть удален. С одного конца у валика 1 имеется шестигранная головка, а с другого — шестигранное отвер­стие, при помощи которого он может быть соединен с валиком 3, име­ющим шестигранную головку.

Если надо пробоксовать коленчатые валы дизеля, вынимают стопор­ный болт 9, ломиком поворачивают кронштейн 4 и вводят в зацепление червяк 5 с зубчатым венцом диска муфты привода главного генератора. Валик 1 сдвигают влево, и тогда шестигранное отверстие на конце ва­лика 1 наденется на шестигранную головку валика 3. Для пробоксовки коленчатых валов на шестигранную головку валика 1 надевают рукоят­ку (при проворачивании вручную) или присоединяют ее к пневмати­ческому механическому или электрическому приводу. Для отключения валоповоротного механизма валик 1 сдвигают вправо. При этом пру­жины 8 поднимают кронштейн 4 вместе с валиком 3 и червяком 5. В таком положении кронштейн 4 стопорят болтом 9.

Чтобы избежать аварии — не произвести пуска дизеля при вклю­ченном валоповоротном механизме, его через выключатель /сблоки­ровали с пусковой системой дизеля. При выключенном валоповорот­ном механизме, когда болт 9 вставлен на место, он своим левым кон­цом нажимает на кнопку блокировочного выключателя, цепь пуско­вой системы дизеля замкнута, и дизель может быть пущен. При вклю­ченном валоповоротном механизме, когда болт 9 вынут, кнопка бло­кировочного выключателя /освобождена, пусковая цепь разомкнута, пуск дизеля невозможен.

3.6. Поршни, поршневые кольца и пальцы

Поршни дизеля 1 ОД 100. В каждом цилиндре дизеля типа Д100 ус­тановлены два поршня — нижний и верхний. Они несколько отли­чаются друг от друга из-за различных условий работы. В наиболее трудных условиях работают нижние поршни, которые передают валу около 70 % мощности дизеля. Кроме того, нижние поршни омывают­ся горячими выпускными газами, а верхние — холодным продувоч­ным воздухом. Верхний поршень открывает и закрывает продувоч­ные, а нижний — выпускные окна во втулке цилиндра.

Нижний и верхний поршни отличаются также формой днища как с наружной, так и с внутренней стороны; формы верхнего поршня

являются зеркальным отражением нижнего. На собранном дизеле сливной патрубок нижнего поршня обращен в сторону генератора, а верхнего — в сторону регулятора. Нижние и верхние поршни невзаимозаменяемы, так как рабочая часть юбки нижнего поршня внизу несколько удлинена за счет специальных козырьков.

На дизелях 10Д100 установлены поршни трех вариантов (3, ЗА и 5), в которых много одинаковых или по конструкции аналогичных де­талей. По предложению ВНИИЖТ в 1971—1972 гг. Люблинский ли-тейно-механический завод начал выпускать поршни бесшпилечной конструкции (рис. 3.28). Эти поршни (вариант 5) отличаются от пор­шней варианта ЗА креплением вставки 5 стопорным кольцом 10, а не шпильками, ввернутыми в приливы головки поршня, и применением циркуляционной системы охлаждения головки поршня.

0204,9-0,14

\ \ >.____ L_ j \^ \ 206.85-0,0 6

,1

Рис. 3.28. Нижний поршень бесшпилечной конструкции (вариант 5) дизеля

1 ОД 100:

1 — поршень; 2 — плита верхняя; 3, 8 — прокладки регулировочные; 4 — винт верхней плиты; 5 — вставка; 6 — палец; 7— втулка вставки; 9 — плита ниж­няя; 10 — кольцо стопорное; 11 — болт крепления нижней плиты; 12 — штифт;

13 — упоры пальца

Поршень соединен через прокладки 3 со вставкой 5 при помощи верхней плиты 2, которая крепится к вставке 5 винтами 4. Снизу к вставке 5 через прокладки 8 болтами 2 прикреплена плита 9. Пли­ты 2 и 9 и вставка 5 установлены внутри поршня и закреплены сто­порным разрезным кольцом 10, которое заходит в выточку поршня. Применение стопорного кольца 10 вместо шпилек для соединения вставки 5 с поршнем позволило устранить концентраторы напряже­ния в головке поршня. Прокладки 5 служат для регулирования вели­чины камеры сжатия, а прокладки 8 —зазора между плитой 9 и коль­цом 10.

Во вставку 5 запрессованы бронзовые втулки 7, являющиеся опо­рами для поршневого пальца 6. Поршневой палец свободно вращает­ся во втулках 7, осевое смещение пальца ограничено упорами (при­ливами в поршне) 13. Диаметр пальца по наружной поверхности 82 мм, вместо 76 мм на поршнях варианта 3 и ЗА. Увеличение диа­метра пальца позволило уменьшить износ втулок 7 и верхней головки шатуна за счет снижения величины удельных давлений. Положения плит 2 и 9 фиксируются штифтами.

Головка поршня охлаждается маслом, циркулирующим по ее ка­налам. В отличие от поршней вариантов 3 и ЗА в бесшпилечных пор­шнях каналы масляного охлаждения расположены симметрично от­носительно оси камеры сгорания, что обеспечивает более равномер­ное распределение термических напряжений в головке поршня. Мас­ло по осевому каналу в шатуне поступает во внутреннюю кольцевую канавку втулки. Часть масла поступает на смазку поршневого пальца и втулки, а часть через радиальное отверстие во втулке в осевое свер­ление верхней головки шатуна и затем в головку поршня. Из головки поршня сливается через выфрезерованные места (А) в плите 2 и встав­ке 5 в полость между поршнем и вставкой. Из полости часть масла поступает на смазку втулок 7. Из нижнего поршня масло стекает в картер через два боковых отверстия во вставке, а из верхнего вытал­кивается инерционными силами через канал во вставке и нижней плите 9.

Наружная поверхность поршня в верхней части имеет два конуса, что позволило избежать задира поршней. Поршни изготовляют из мо­дифицированного чугуна, подвергают искусственному старению, пос­ле чего их твердость должна составлять НВ 207—255. Направляю-

щую часть поршня для лучшей приработки покрывают слоем полу­ды толщиной от 0,02 до 0,03 мм, а головку поршня до первого уплот-нительного кольца — слоем хрома толщиной 0,03—0,05 мм. Вставка изготовлена из чугуна СЧ 21—40, поршневой палец — из стали 12ХНЗА, поверхность его цементируется на глубину 1,2—1,5 мм до твердости HRG 58—62. Ползушка поршня изготовлена из алюминие­вого сплава ПС-12.

Харьковский завод этот поршень выпускает с некоторыми конст­руктивными изменениями. Для устранения трещин по второму ру­чью производится накатка ребер, уменьшен зазор между пальцем б и втулками 7 вставки 5, изменена штифтовка других деталей.

Поршневые кольца. На каждом поршне дизеля 10Д100 установле­но по четыре компрессионных и по три маслосрезывающих кольца. Конструкции поршневых колец, размеры их, допуски и зазоры пока­заны на рис. 3.28. Как компрессионные, так и маслосрезывающие кольца различаются между собой. Первое и третье компрессионные кольца на нижнем и первое на верхнем поршнях имеют прямые зам­ки, отлиты из высокопрочного чугуна и по наружной рабочей поверх­ности хромированы. Для приработки проточены винтовые канавки, которые после полуды заполнены дисульфидом молибдена. Второе и четвертые кольца имеют косые замки, а для приработки скосы в один градус с двух сторон (сечение А-А) и запрессованный в паз по обра­зующей кольца поясок из бронзы марки Бр. ОФ 6,5-0,15. Кольца, кроме первого и третьего, изготовлены из специального чугуна, твердость после обработки НВ 97—102, кольца покрывают слоем полуды тол­щиной не более 0,01 мм. Упругость уплотнительных колец при зазо­ре в замке 1⁺⁰>⁴ мм должна быть 6—8 кгс. Под упругостью кольца понимают усилие, которое необходимо приложить к кольцу по ок­ружности, чтобы достигнуть установленного зазора в замке при ус­ловии соблюдения остальных размеров кольца в пределах допусти­мых величин.

По обе стороны от замка на расстоянии 60 ± 10 мм (рис. 3.30) сня­ты фаски, чтобы предотвратить возможность задевания колец о кром­ки впускных окон втулки цилиндра. Маслосрезывающие кольца применяют двух типов: два кольца имеют двенадцать сквозных па­зов, расположенных по окружности на равных расстояниях; одно коль­цо (см. сечение В-В) таких пазов не имеет. Упругость кольца нахо-

\

 

24-32
1-1,4	3,0

В свободном состоянии В рабочем состоянии

 

''7,9-0,03 7 92-о 04 После покрытия А 45 полудой

 

26-32
0,4-0,8	1,8

В свободном состоянии В рабочем состоянии

6,25-о,оз

3,27-0,04 После покрытия полудой __,. 3\________ 1Л

—*•! 45\/

26-32

0,4-0,8

В свободном состоянии В рабочем состоянии

Б-Б

Сохранять острую кромку В-В

Сохранять острую кромку

Рис. 3.29. Поршневые кольца дизеля 10Д100:

1 — кольцо компрессионное (чугун + вставка Бр. ОФ 6,5—0,15); 2, 3 — кольца

маслосрезывающие

R 0.5'

Рис. 3.30. Фаски и кромки на поршневых кольцах дизеля 10Д100: а — фаски у замка компрессионного кольца; б —кромки у маслосрезывающего

кольца

дится в пределах 3,5—5,0 кгс, а у колец 2 — 3,5—4,0 кгс при зазоре в стыке 0,4⁺⁰'⁴ мм.

Поршень дизеля 5Д49 (рис. 3.31) состоит из стальной головки 6 и алюминиевого тронка 11, скрепленных четырьмя шпильками 1 с гай­ками 1 7. Составная конструкция поршня позволяет применить для головки поршня сталь с необходимыми жаропрочными свойствами, для тронка — антифрикционный алюминиевый сплав и снизить мас­су поршня.

Рис. 3.31. Поршень дизеля 5Д49:

1 — шпилька; 2 — втулка; 3 — палец; 4 — стопорное кольцо; 5 — уплотни-тельное кольцо; 6 — головка поршня; 7— компрессионные кольца с односто­ронней трапецией; 8 — компрессионное (минутное) кольцо; 9,15 — маслосъем-ные кольца; 10 — экспандер; 11 — тронк; 12 — трубка; 13 — стакан; 14 — пружина; 16 — проволока; 17 —гайка; А —полость охлаждения; Б — отвер­стие для перетока масла; В — канал для слива масла из полости охлаждения

Головка поршня охлаждается маслом. Из верхней головки шатуна масло поступает в плотно прижатый к ней пружиной 14 стакан 13 и далее по отверстиям Б — в полость охлаждения А. Из полости ох­лаждения масло по каналам В стекает в картер дизеля. На режиме номинальной мощности температура головки над верхним компрес­сионным кольцом не превышает 443 К (170 °С). Рабочая поверхность тронка покрыта слоем дисульфида молибдена (антифрикционное приработочное покрытие). В отверстия бобышек тронка установлен поршневой палец 3 плавающего типа. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами 4. Поршень имеет три комп­рессионных кольца 7 с односторонней трапецией, одно компресси­онное прямоугольное (минутное) кольцо 8 и два маслосъемных коль­ца 9 и 75. Кольцо 9 снабжено пружинным расширителем (экспанде­ром). Верхние три компрессионных кольца изготовлены из легиро­ванного высокопрочного чугуна и имеют хромированную рабочую поверхность.

Поршни дизеля 5Д49 имели следующие основные отличия: все три компрессионных кольца имели трапециевидное сечение; два маслосъем­ных кольца были размещены выше оси поршневого пальца, верхнее кольцо было односкребковое, второе кольцо—двухскребковое (с экс­пандером).

Усовершенствованные поршни, примененные на дизелях 5Д49, позволили на 40 % уменьшить пропуск газов в картер, снизить за-грязняемость масла и повысить срок его службы.

3.7. Шатуны и их подшипники

Шатун дизеля 10Д100 имеет двутавровое сечение и изготовлен штамповкой из стали марки 40ХФА. Конструкция нижнего и верхне­го шатунов одинакова, но стержень нижнего шатуна на 102,2 мм длин­нее верхнего, и поэтому они не взаимозаменяемы.

В стержне шатуна просверлены два косых отверстия а (рис. 3.32), которые соединены с продольным б, совпадающим с кольцевой ка­навкой в средней части верхней головки шатуна. Диаметр продоль­ного отверстия б у нижнего шатуна (20 мм) больше, чем у верхнего. Это вызвано необходимостью подачи большего количества масла для охлаждения к нижнему поршню как к более нагруженному.

Рис. 3.32. Шатун дизеля 10Д100:

1 — стержень шатуна; 2 — втулка головная; 3 — вкладыш бесканавочный (ра­бочий); 4 — вкладыш канавочный; 5 —крышка нижней головки шатуна; б — гайка шатунного болта; 7— болт шатунный; 8 — штифт в крышке; а — косые отверстия; б — продольное отверстие

В верхнюю головку шатуна запрессована головная втулка 2, со­стоящая из двух втулок: внешней стальной и внутренней бронзовой. В стальной втулке просверлены по окружности на равном расстоя­нии восемь радиальных отверстий, совпадающих с кольцевой канав­кой в бронзовой втулке. Чтобы предохранить от проворачивания бронзовую втулку, ее стопорят двумя горизонтальными штифтами, запрессованными в отверстия между стальной и бронзовой втулка-

ми. Бронзовая втулка по внутренней поверхности имеет поперечные косые канавки для смазки пальца по всей длине. Нижняя головка шатуна разъемная, она состоит из верхней части, составляющей со стержнем шатуна одно целое, и крышки 5, которая присоединена к шатуну двумя болтами 7.

Крышка 5 шатуна изготовлена из стали 50ХФА, а шатунные бол­ты 7 из стали 18Х2Н4ВА. Нижняя головка шатуна соединена с ша­тунной шейкой коленчатого вала при помощи бесканавочного (рабо­чего) вкладыша 3 и канавочного (нерабочего) 4. Вкладыши по конст­рукции невзаимозаменяемы.

Бесканавочный вкладыш (рис. 3.33, а) на рабочем участке 4, наибо­лее нагруженном, не имеет канавки, а дальше этого участка вы-фрезерованы карманы 2. В начале карманов просверлены два радиаль­ных отверстия 3, совпадающих с двумя косыми каналами а (см. рис. 3.32) в шатуне. В канавочном (нерабочем) вкладыше (рис. 3.33, б) с внутренней стороны посередине вкладыша проточена кольцевая канавка 5 с радиальным отверстием 7. На торцах вклады­шей с внутренней стороны выбраны холодильники 1, а на расстоянии примерно 70 мм от торцов сделана проточка, так называемые «усы».

Во вкладыше имеется отверстие 6 для штифта, запрессованного в крышку, который служит для направления при посадке вкладыша на место. Радиальное отверстие 7 во вкладыше для дизелей 10Д100 не нужно. Оно необходимо для вкладышей шатунного подшипника ди­зелей 2Д100, через него масло из подшипника поступает через про­дольный канал в шатуне на смазку втулки пальца шатуна. Вкладыши изготовлены из бронзы ОЦСЗ-12-5 и залиты баббитом Б2 по такой же технологии, как и вкладыши коренных подшипников.

Головки как верхних, так и нижних поршней охлаждаются маслом, которое под давлением поступает из масляного коллектора к коренным подшипникам. Из коренного подшипника в шатунный масло поступа­ет через просверленные каналы в коренных шейках коленчатого вала.

К каждой шатунной шейке подходят два канала от смежных ко­ренных шеек. Эти каналы совпадают с карманами 2 в бесканавочном и со смазочной канавкой 5 в канавочном вкладышах. Часть посту­пившего масла идет на смазку вкладышей подшипников, а большая часть через отверстия 3 поступает в косые отверстия а и отверстие б, попадает в кольцевую канавку верхней головки шатуна. Отсюда часть

Оо

ON

 

 

Р>

X pi а

О X

U & о

» *;.-

О\

UJ

О

И р м Н л к к Е Е ° Не И

О

Н ш

О Я

ТЗ Р> о К

Н р

о '

р

X В

Ll

й

II

й о

О (а

О

OTI

о о

3 & 3 -о

On

 

 

 

■■--------------------------	Т i
	1-	-^'
•-----------------------------	Ф	■-G
|Ь—	| i i Ч^
98 „

Толщина слоя 0,5±0,2

₌ 0,005-0,815 " т_{олщина сло}'_я о,_5±О,2

Е to

Рз Н

масла через радиальные каналы в головных втулках идет на смазку поршневых пальцев, а часть через отверстия в верхних головках ша­тунов и ползушек попадает на днища головок поршней с внутренней стороны. После этого масло через отверстие во вставке стекает в сто­рону сливных патрубков и через них сливается внутрь блока.

Для улучшения работы поршней при максимально допустимых зазорах «на масло» в подшипниках коленчатых валов дизеля при­менены масляные насосы с большей производительностью (120 м³/ч). Масло подводится к нижнему и верхнему коллекторам параллельно, а не последовательно — сначала в нижний, а затем в верхний коллектор.