Описание конструктивных особенностей двигателя

Конструктивные особенности двигателя

Силовой агрегат состоит из двигателя, сцепления и коробки передач.

Силовой агрегат установлен на автомобиле с помощью трех эластичных опор.

Двигатель ЗМЗ-406 четырехтактный бензиновый жидкостного охлаждения с рядным расположением четырех цилиндров.

Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения

Блок цилиндров отлит из алюминиевого сплава. Отливки блока могут быть выполнены двумя способами: литьем под давлением и литьем в кокиль. В блок цилиндров вставлены отлитые из износостойкого чугуна “мокрые” гильзы цилиндров. В зависимости от метода отливки блока гильзы цилиндров уплотняют различными способами. В блоке, отлитом под давлением, гильза в нижней части уплотняется специальной медной прокладкой, установленной между упорным буртом гильзы и опорной поверхностью блока, а в верхней части – прокладкой головки цилиндров. В блоке, отлитом в кокиль, гильза в верхней части имеет упорный бурт и опирается им непосредственно на выточку в блоке, а уплотнение верхней части осуществляется также прокладкой головки цилиндров. В нижней части гильза уплотняется двумя резиновыми кольцами, расположенными на нижнем центрирующем пояске гильзы.

В нижней части блока расположено пять гнезд коренных подшипников коленчатого вала. Для уменьшения рабочего зазора в подшипниках при их нагревании крышки подшипников изготовлены из ковкого чугуна и центрируются в блоке цилиндров по специальным выточкам. Обрабатывают крышки коренных подшипников в сборе с блоком цилиндров, поэтому они невзаимозаменяемые. На второй, третьей и четвертой крышках выбиты цифры их порядковых номеров: 2, 3 и 4. К заднему торцу блока крепится картер сцепления, который также обрабатывают вместе с блоком цилиндров, поэтому картеры сцепления невзаимозаменяемые.

Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава. Седла клапанов вставные, изготовлены из жаропрочного чугуна. Направляющие втулки клапанов изготовлены из металлокерамики.

Поршни отлиты из алюминиевого сплава и имеют бочкообразную форму юбки для улучшения приработки. Ось отверстия для поршневого пальца смещена на 1.5 мм в правую сторону (по ходу автомобиля) от средней плоскости поршня. На боковой стенке поршня у одной из бобышек под поршневой палец имеется отлитая надпись “Перед”. В соответствии с надписью поршень этой стороной должен быть обращен к передней части двигателя.

Компрессионные поршневые кольца отлиты из чугуна. Наружная поверхность верхнего кольца, прилегающая к цилиндру, покрыта слоем хрома, а нижнего кольца – слоем олова. На внутренней поверхности нижнего компрессионного кольца имеется выточка. При установке нижнего компрессионного кольца на поршень выточка должна быть обращена вверх, к днищу поршня. Нарушение этого условия вызывает утечку масла через кольцо в цилиндр, нагарообразование на стенках камеры сгорания и увеличение расхода масла.

Маслосъемное кольцо состоит из четырех стальных деталей: двух кольцевых дисков, осевого и радиального расширителей. Рабочая поверхность кольцевых дисков покрыта хромом.

Поршневые пальцы плавающего типа изготовлены из стали 15Х. Стопорные кольца устанавливаются в поршень таким образом, чтобы усики их были обращены наружу.

Шатуны – стальные, кованные. Крышку шатуна обрабатывают вместе с шатуном, поэтому при переборке двигателя нельзя переставлять крышки с одного шатуна на другой. На бобышках под болт на шатуне и крышке выбиты порядковые номера цилиндров, которые должны быть совмещены при сборке. При правильном положении крышки пазы для фиксирующих выступов вкладышей в шатуне и крышке также располагают с одной стороны. На стержне шатуна выштампован номер детали, на крышке имеется выступ. При сборке номер и выступ должны быть обращены к передней части двигателя.

Кривошипные и шатунные головки шатунов подгоняют точно по массе.

Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна и динамически сбалансирован. Осевое перемещение вала ограниченно двумя упорными сталебаббитовыми или сталеалюминевыми упорными шайбами, расположенными по обе стороны переднего коренного подшипника. Осевой зазор в подшипнике должен быть равен 0,075…0,175 мм и достигается подбором передней шайбы соответствующей толщины.

На переднем конце коленчатого вала к фланцу ступицы шкива шестью болтами привернут двухручьевой шкив привода вентилятора, водяного насоса и генератора. Болты крепления шкива к ступице расположены неравномерно, поэтому шкив может быть установлен только в одном определенном положении. На шкив через упругий элемент напрессован диск, гасящий крутильные колебания коленчатого вала. На диске имеются три метки. Третья метка соответствует ВМТ первого цилиндра. Первые две метки служат для проверки и установки опережения зажигания.

Маховик отлит из серого чугуна и имеет напрессованный стальной зубчатый обод для пуска двигателя стартером.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала – тонкостенные, сталеаллюминиевые; одноименные вкладыши – взаимозаменяемы.

Впускные и выпускные клапаны располагаются в головке над цилиндрами в один ряд вдоль оси двигателя. Привод клапанов распределительного вала через толкатели, штанги и коромысла. Клапаны изготовлены из жароупорной стали. Кроме того, рабочая фаска, выпускного клапана имеет наплавку из жароупорного сплава. На верхнем конце клапана имеется канавка для сухариков тарелки клапанных пружин. На каждый клапан установлены по две пружины.

Чтобы исключить попадание масла в цилиндры двигателя, через зазоры между втулкой и клапаном на каждую втулку напрессовывают маслоотражательный колпачок, изготовленный из маслостойкой резины.

Распределительный вал – литой из серого чугуна с искусственным отбелом кулачков и эксцентрика, имеет пять опорных шеек и стальную залитую в тело вала шестерню привода датчика-распределителя и масляного насоса. Шейки имеют различный диаметр. Осевое перемещение распределительного вала ограниченно упорным стальным фланцем, находящимся между торцом передней шейки распределительного вала и ступицей шестерни с зазором 0,1…0,2 мм. Правильность фаз газораспределения обеспечивается установкой шестерен по меткам: метка 0 на шестерне коленчатого вала должна быть против риски у впадины зуба на текстолитовой шестерне.

Толкатели – поршневого типа, стальные. Торец толкателя, работающий по кулачку, наплавлен специальным отбеленным чугуном.

Штанги толкателей – изготовлены из дюралюминиевого прутка. На концы штанги напрессованы стальные наконечники. Сферические поверхности наконечников термически обработаны.

Коромысла клапанов – стальные, опираются на пустотелую ось, закрепленную на головке цилиндров при помощи шести стоек и шпилек, пропущенных через стойки. Вторая с задней части двигателя стойка, имеет на нижней плоскости паз. В оси имеется сверление для подвода масла к коромыслам, а в коромыслах имеется канал для смазки верхнего наконечника штанги.

Тип и конструктивные особенности главного двигателя

На судах проекта 428.2 в качестве главных двигателей используются два дизеля 6ЧРН 36/45 (Г70), суммарной мощностью 1470 кВт.

Рисунок 5.1 – Дизель 6ЧРН 36/45

Двигатель 6ЧРН 36/45 – судовой бескомпрессорный, четырёхтактный с газотурбинным наддувом, простого действия, тронковый с вертикальным рядным расположением шести цилиндров [3].

Таблица 5.1 – Техническая характеристика дизеля 6ЧРН36/45

Мощность номинальная, кВт

Частота вращения, мин -1

Среднее эффективное давление, бар

Средняя скорость поршня, м/с

Степень автоматизации по ГОСТ 14228-80

Удельный расход, г/кВт·ч:

– топлива на номинальной мощности

Продолжение таблицы 5.1

Назначенный ресурс, тыс. ч:

– до капитального ремонта

Габаритные размеры, мм:

моторное ДТ ГОСТ 1667-68 ТГВК,

мазут Ф5 ГОСТ 10585-75; моторное ДМ ГОСТ 1667-68, мазут Ф12 ГОСТ 10585-75

дизельное Л-0,2-61 или Л-0,5-61 ГОСТ 305-82

для циркуляционной системы смазки:

при работе на топливе с содержанием серы до 1,5%

М-10Г2ЦС ГОСТ 12337-84

при работе на топливе с содержанием серы свыше 1,5%

Моторное М-16Е30 ГОСТ 12337-84

для смазки цилиндров от лубрикатора

Моторное М-16Е30 ГОСТ 12337-84

Тип и конструктивные особенности вспомогательного двигателя

В качестве вспомогательных двигателей на теплоходе проекта 428.2 установлено два дизель-генератора ДГР150/750, на базе дизеля 6ЧН 18/22 [3].

Основные характеристики дизельного двигателя 6ЧН 18/22:

1. Частота вращения номинальная: 750 мин -1 ;

2. Порядок работы цилиндров для правого двигателя: 153624;

3. Порядок работы цилиндров для левого двигателя: 142635;

4. Диаметр цилиндра: 180 мм;

5. Ход поршня: 220 мм;

6. Действительная степень сжатия: 13,4;

7. Максимальное давление сгорания: 5880 кПа;

8. Удельный расход топлива: 0,218 кг/кВт·ч;

9. Удельный расход циркуляционного масла: 1,8 г/кВт·ч;

10. Способ пуска: сжатым воздухом;

11. Моторесурс дизеля: 50000 час;

12. Масса дизеля сухого: 3300 кг.

5.3 Валопровод и движители

Движительно-рулевой комплекс включает в себя валопровод и рулевые органы. Валопровод служит для передачи крутящего момента от главного двигателя гребному винту и упора винта через упорный подшипник – корпусу судна [9].

Наиболее нагруженной частью валопровода является гребной вал, на котором крепится гребной винт. Передача вращающего момента от вала к гребному винту осуществляется за счет силы трения сопрягаемых конических поверхностей гребного вала и ступицы винта. Шпонка в этом соединении выполняет роль резервного средства передачи вращающего момента. Иногда используют бесшпоночное крепление гребного винта с обеспечением гарантированного натяга при посадке гребного винта на конус вала (гидропрессовая посадка). Гребной вал вращается в двух подшипниках, один из которых (кормовой) расположен в кронштейне рядом с гребным винтом, а другой (у носового конца гребного вала) в дейдвудной трубе. Для уменьшения вибрации, вызываемой работой гребного винта, применяют бескронштейновые валопроводы.

Подшипники гребного вала, или дейдвудные подшипники, могут выполняться из бакаута (древесины), древеснослоистого пластика (лигнофоля), специального текстолита, капрона и резины, армированной металлом. На речных судах наибольшее применение нашли цельнолитые резинометаллические подшипники.

Перспективными являются металлопластмассовые подшипники с вкладышами из капрона, срок службы которых может быть вдвое больше, чем резинометаллических. На шейки гребного вала в районе подшипников напрессовываются облицовки из оловянистой бронзы Бр.ОЦ10-2, латуни или стали 40Х. Смазываются дейдвудные подшипники водой, подаваемой под давлением в дейдвудную трубу. Упор винта передается упорным валом на упорный подшипник.

Упорный вал изготавливают небольшой длины для удобства монтажа и демонтажа. В качестве упорных подшипников используют подшипники качения и скольжения. Подшипники скольжения смазываются маслом под давлением. Для охлаждения масла через змеевик в корпусе упорного подшипника прокачивается вода.

Валы между собой соединяются неподвижными муфтами, обеспечивающими жесткое соединение и передачу осевого усилия. На участке валопровода между двигателем и упорным подшипником могут применяться подвижные муфты (зубчатые, втулочно-пальцевые, резинокордные шинообразные, шинно-пневматические), а также карданное соединение. В местах прохода валопровода через переборки устанавливаются переборочные сальники (уплотнения).

Рисунок 5.2 – Схема валопровода:

1 –гребной винт; 2 – кронштейн гребного винта; 3 – гребной вал; 4 – дейдвудная труба; 5,10 – жесткие муфты; 6 – промежуточный вал; 7, 14 – опорные подшипники; 8 – переборочный сальник; 9 – тормоз; 11 – упорный вал: 12 – упорный подшипник; 13 – зубчатая муфта, 15 – вал-коротыш; 16 – маховик главного реверсивного двигателя

При неработающем главном двигателе валопровод проворачивается валоповортным устройством, часто с электроприводом.

Для предотвращения поворота валопровода в случае производства ремонтных работ на нем имеется тормоз [3].

6 Судовождение на внутренних водных путях

Дата добавления: 2019-01-14 ; просмотров: 143 ;

V образный автомобильный двигатель: особенности, достоинства и недостатки

В общем случае v образный двигатель – это обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), цилиндры которого конструктивно расположены друг против друга под определенным углом. Как и любой другой мотор, он во многом определяет конструкцию автомобиля.

Немного истории

Впервые ДВС, имеющий практическое применение, был построен немецкими инженерами Г. Даймлером и В. Майбахом в 1883 году. Этот одноцилиндровый силовой агрегат объемом 462 куб. см. развивал мощность 1,1 л. с. Однако этой мощности было недостаточно и в дальнейшем ее наращивание осуществлялось путем увеличения рабочего объема цилиндра. Но этот процесс не мог продолжаться бесконечно, поэтому конструкторы начали постепенно увеличивать количество цилиндров.

Так появились рядные двух- четырех- шести- и даже восьмицилиндровые двигатели. Правда, увеличение количества установленных в один ряд цилиндров более 6-ти значительно увеличивало габаритные размеры подкапотного пространства автомобиля. Кроме большой длины рядные моторы имеют и другие недостатки, например:

• большой вес;
• ограничение мощности;
• недостаточную сбалансированность и др.

В настоящее время разработкой рядных силовых агрегатов занимаются все ведущие производители автомобилей. Связано это с тем, что они просты как в изготовлении, так и в процессе эксплуатации. Отличаются они и высокой ремонтопригодностью.

Понимая, что расположение цилиндров в один ряд – это временное решение, тот же В. Майбах в 1889 году изобрел и запатентовал v образный двигатель. Однако первые такие ДВС начали изготавливать только начиная с 1905 года, причем не в Германии, а в США и Франции.

Особенности конструкции

Конструктивно v образный двигатель значительно сложнее стандартного рядного мотора. Ведь они оснащаются двумя головками блока цилиндров (ГБЦ) и имеют более сложные механизмы газораспределения (ГРМ) и впрыска топлива.

Большое значение в конструкции v образных двигателей играет угол размещения цилиндров относительно друг друга. В процессе эволюции создавались различные конструкции, в которых углы развала цилиндров изменялись от 1 до 180 градусов.

В результате многочисленных экспериментов разработчики пришли к выводу, что наиболее оптимальными являются углы 45, 60 и 90 градусов. Именно эти углы развала цилиндров имеет большинство современных v образных силовых агрегатов.

Основным достоинством v образных моторов является их компактность. При этом, их несколько увеличенная ширина существенного значения на размеры подкапотного пространства автомобиля не оказывает.

Разные углы развала цилиндров используются в различных силовых агрегатах. Некоторые их конфигурации сбалансированы очень хорошо, другие требуют использования дополнительных механизмов. Так, например, v образные двигатели с оптимальным углом развала, такие как:

1. v 16 – прекрасно уравновешены и обеспечивают равномерную работу всех цилиндров;
2. v 12 (состоящий как-бы из 2-х шестицилиндровых силовых агрегатов) – независимо от угла развала цилиндров отлично уравновешен;
3. v 10 и v 8 – требуют наличия противовесов на коленчатом валу;
4. v 2, v 4, v 6 – отличаются повышенной вибрацией и требуют дополнительной балансировки.

Достоинства и недостатки

Широкое распространение v образные двигатели получили, в первую очередь, благодаря возможности получения максимального крутящего момента. Достигается это за счет того, что в отличие от рядного мотора (R двигатель), в котором силы, направленные на коленчатый вал, ориентированы перпендикулярно, в v образном силовом агрегате они действуют по касательной с двух сторон. При этом достигается максимальное ускорение коленчатого вала, так как инерция, создаваемая при работе, значительно выше той, которая используется в R-образных моторах.

Кроме того, v образный двигатель имеет большую жесткость коленчатого вала, что :

• повышает прочность всей конструкции силового агрегата;
• увеличивает срок службы мотора;
• позволяет динамично работать как на низких, так и на высоких (предельных) оборотах.

Силовые агрегаты с v-образным расположением цилиндров не свободны от недостатков. Среди них отмечают:

• высокую стоимость;
• большой уровень вибраций;
• сложности при балансировке и др.

Однако в настоящее время разработчики владеют соответствующими конструкторскими решениями и технологическими возможностями, позволяющими минимизировать влияние этих недостатков и улучшить ряд технических характеристик этих моторов.

Несмотря на то, что с момента изобретения v образных силовых агрегатов прошло более 100 лет, их потенциал полностью еще не раскрыт. Будущее автомобилестроения несомненно связано именно с этими моторами. Поэтому в этом направлении и работают сейчас многочисленные коллективы разработчиков, стараясь, чтобы их производство стало более технологичным и менее затратным.

Перспективные разработки

Наиболее распространенным среди v образных силовых агрегатов является двигатель v6.

Однако именно он отличается высоким уровнем вибраций и требует достаточно трудоемкой балансировки. В настоящее время существует несколько направлений, в которых эволюционируют двигатели v 6:

• Оппозитные силовые агрегаты

Оппозитный мотор – это v образный мотор, у которого угол развала цилиндров составляет 180 градусов. Такая конструкция позволяет значительно снизить центр тяжести и, что особенно важно, взаимно нейтрализовать вибрацию поршней, сделав рабочие характеристики мотора более плавными. Лидером этого направления моторостроения является компания Fuji Heavy Indastries Ltd., которая уже много лет разрабатывает такие двигатели для автомобилей марки Subaru. Оппозитная компоновка позволяет придать блоку цилиндров очень высокую прочность и жесткость, однако значительно усложняет ремонт мотора.

Для справки: оппозитные силовые агрегаты устанавливаются практически на все автомобили Subaru начиная с 1963 года.

• VR образные моторы

Разработка VR образных силовых агрегатов – еще одно направление, по которому развиваются v-образные двигатели. Конструктивно такие моторы представляют собой симбиоз v образного и рядного силового агрегата и отличаются от обычныхŸ малым углом развала цилиндров (15 градусов) иŸ наличием одной ГБЦ, которая накрывает оба ряда цилиндров.

Такая компоновка позволяет получить компактный силовой агрегат, который меньше по длине, чем рядный 6-ти цилиндровый мотор и ширине, чем обычный двигатель v6.

Для справки: моторы VR 6 устанавливались на автомобили компании Volkswagen (Passat, Golf, Sharan и др.). Они имели заводские обозначения ААА (объем 2,8 л., мощность 174 л. с.) и ABV (объем 2,9 л., мощность 192 л. с.).