КОНСТРУКЦИЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЯ 2Д70

ГЛАВА II

КОНСТРУКЦИЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЯ 2Д70

6. Остов дизеля 2Д70

Остов дизеля представляет собой опорную раму, сваренную с двумя моноблоками цилиндров. Блочная конструкция увеличивает жесткость остова дизеля. К остову крепятся все узлы и агрегаты двигателя. Блоки цилиндров расположены под углом 45° друг к другу. Опорная рама служит резервуаром для масла и называется картером. Блок-картер является несущим, так как к нему приварены постели коренных подшипников коленчатого вала. Такая конструкция остова, состоящая из одной детали — несущего блок-картера, характерна для большинства транспортных дизелей.

Остов (рис. 13) имеет девять отсеков, образуемых поперечными, продольными и наклонными стальными листами. Давление вспышки и инерционные силы кривошипно-шатунного механизма передаются на массивные жесткие крышки коренных подшипников, которые прикреплены к бугелям анкерными болтами. Благодаря выбранной форме бугелей, приваренных к вертикальным поперечным листам блока цилиндров, сварные швы работают в основном на срез. Вертикальные поперечные листы толщиной 14 мм образуют перегородки между отсеками остова (между цилиндрами). Эти листы воспринимают силовые нагрузки блока: в зоне

цилиндроз силовой поток разветвляется по двум несущим поясам А'. Боковые ребра, приваренные симметрично с двух сторон остова, увеличивают поперечную его жесткость.

Продольная жесткость остова обеспечивается продольными листами 10 снаружи и 11 в развале блока, верхними и нижними привалочными плитами 23 и 27 и картерами распределительных валов 24. Картеры коробчатого сечения служат балками жесткости, приваренными симметрично справа и слева вдоль остова. Силовые шпильки для крепления головок цилиндров ввертывают в бонки, вваренные в поперечные вертикальные листы и верхнюю привалочную плиту.

Бугели, приваренные к вертикальным поперечным листам и скрепленные каждый болтами с крышками, образуют 10 гнезд для коренных подшипников коленчатого вала. Плоскости разъема крышек и бугелей имеют треугольные шлицы, что надежно фиксирует подвеску от поперечных смещений и увеличивает жесткость опоры подшипника коленчатого вала. Чтобы облегчить доступ к
коренным опорам и деталям кривошипно-шатунного механизма, против каждой шатунной шейки имеется люк, а ось коленчатого вала расположена выше плоскости разъема блока и поддизель-ной рамы.

Пространство в развале блока, образованное продольными листами, используется как воздушный ресивер наддувочного воздуха. В стыке продольных листов развала остова вварена толстостенная труба, служащая масляным коллектором системы охлаждения поршней.

Верхние плиты и средние продольные листы имеют расточки, образующие опорные пояса для установки втулок цилиндров, а картеры распределительных валов — расточки для установки тол-кателей привода клапанов и топливных насосов. Нижние горизонтальные плиты 27 остова служат плоскостями прилегания блока к поддизельной раме.

На переднем торце блока цилиндров (сторона управления двигателем) имеется фланец (рис. 14) для крепления коробки привода насосов дизеля, а также фланцы, на которых установлены механизмы управления дизеля и регулятор предельной частоты вращения. Регулятор частоты вращения и мощности дизеля смонтирован на корпусе коробки насосов.

Рис. 13. Остов дизеля 2Д70:
1, 30, 32, 35 — листы остова; 2 — лист горизонтальный; 3, 5 — ребра; 4, 28, 29, 34 — трубопроводы масляные; 6 — плита левая; 7 — накладка; 8 — стенка боковая левая; 9 — лист горизонтальный левый; 10 — стенка боковая правая; 11 — лист внутренний левый; 12 — труба; 13 — стакан наклонной передачи правый; 14, 15 — листы опорные; 16 — лист задний с опорой вкладыша; 17 — лист отсека вертикальной передачи с опорой вкладыша; 18, 19 — листы средние с опорами вкладышей; 20 — лист передний с опорой вкладыша; 21 — стенка внутренняя; 22 — стенка наружная; 23 — плита правая; 24 — отсек распределительного вала; 25 — лист внешний; 26 — лист боковой правый; 27 — плита нижняя правая; 31 — ребро правое; 33 — лист правый; 36 — лист верхний правый

В последнем отсеке со стороны отбора мощности расположены вертикальная передача и привод распределительных валов, отсек образован вертикальными и горизонтальными листами. Верхние, нижние и средние горизонтальные листы отсека имеют расточки, образующие опорные пояса для корпусов вертикальной передачи. Верхняя плита отсека вертикальной передачи служит плоскостью крепления корпуса привода вентилятора охлаждения тягового генератора.

При конструировании блок-картеров значительное внимание уделено подшипникам коленчатого вала. В коренных подшипниках блок-картера рабочие нагрузки воспринимаются крышками подшипников. Поскольку коренные подшипники расположены снизу блок-картера и коленчатый вал как бы, подвешен к блок-картеру, крышки подшипников называются подвесками. Стремление увеличить жесткость подвески, передать блок-картеру часть усилий, возникающих в подвеске при ее изгибе, достигается двусторонними замками или замками с зубчатыми стыками.

Для дизеля 2Д70 были выбраны замки с зубчатыми (шлицевыми) стыками как наиболее надежный способ сопряжения подвесок с блок-картером (рис. 15). Зубчики, находящиеся на сопрягаемых поверхностях подвески и блок-картера, обеспечивают совместную надежную работу обеих деталей, образующих постель подшипника. При правильно выбранном усилии затяжки детали крепления подвески к блок-картеру плотность зубчатого соединения при работе дизеля не нарушается. Зубчатое соединение, обеспечивая совместную работу подвески и блок-картера, позволяет несколько облегчить корпус подшипника, уменьшить металлоемкость деталей, образующих этот узел. Сопрягаемые детали при этом виде стыка соединяются по боковым поверхностям зубчиков, профиль которых обычно выбирается треугольной формы с углом 60°. Для увеличения надежности этого соединения на дизеле 2Д70 после проверки в эксплуатации введено зубчатое соединение с углом 90° и увеличенным шагом. Зубчатое соединение должно обеспечивать контакт по сопрягаемым поверхностям. При контроле по краске прилегание не менее 60—70%.

Технические требования к блок-картеру могут быть разделены на две части. Одну из них составляет требование к прочности материала и к прочности и плотности их соединения. Другая часть требований касается качества обработки блок-картера. Из этих требований наиболее важными являются следующие.

1. Неплоскостность базовых плоскостей не более 0,02—0,03 мм на один метр длины.

2. Несоосность постели вкладышей коренных подшипников допускается 0,03—0,05 мм.

3. Общая ось постели под вкладыши должна быть соосна и параллельна базовой плоскости, а отверстия под втулки цилиндров перпендикулярны постелям вкладышей.

4. Поверхности постелей под вкладыши коренных подшипников должны быть точно обработаны и иметь шероховатость установленного класса.

5. Оси отверстий под втулки цилиндров должны быть перпендикулярны к общей оси постели под вкладыши коренных подшипников в плоскости продольной оси дизеля. Неперпендикулярность ограничена величинами не более 0,02—0,05 мм на всей длине отверстия.

6. Точность размеров и чистота поверхности отверстий под втулки цилиндров должны соответствовать обработке по 2-му классу точности с шероховатостью поверхности не ниже 6—7-го класса.

Блок-картер 2Д70 при сравнительно небольшой массе обладает весьма большой жесткостью в поперечном и продольном направлениях.

После изготовления блок дизеля 2Д70 испытывался для определения напряженного состояния наиболее нагруженного пятого

вертикального поперечного листа блока. Напряжения замерялись при помощи тензометрических датчиков с сопротивлением 200 Ом, которые наклеивали в различных точках блока. Динамические напряжения записывали на осциллографе МПО-2 с помощью четырехканальной тензостанции УПД с диапазоном замеряемых частот 0—800 Гц.

Рис. 14. Блок дизеля 2Д70

Анализ результатов тензометрирования показывает, что напряженность вертикального листа по верхнему поясу имеет симметричный характер, но с превышением уровня напряжений на левой стороне примерно на 100 кгс/см2. В средней части пояса напряжения лежат в пределах 300—400 кгс/см2. Непосредственно под окнами напряжения уменьшаются, достигая минимальных уровней 180 кгс/см2 на правой стороне и 300 кгс/см2 на левой. Дальше, за зоной расположения окон, напряжения вновь растут и у боковых кромок листа достигают 590 кгс/см2 на правой стороне и 690 кгс/см2 на левой. Величины напряжений на основных участках вертикального листа в местах наклейки датчиков колеблются в пределах 120—350 кгс/см2.

Исследования показывают, что увеличение частоты вращения вала с 350 до 1000 об/мин приводит к многократному (в 7—9 раз) увеличению напряжений. Повышение нагрузки от 0 до 2000 кВт при n=1000 об/мин приводит к снижению напряжений. В центральной части листа напряжения снижаются в 1,8 раза, с удалением от центра листа степень понижения напряжений уменьшается и на крайней кромке листа влияние изменения
нагрузки практически не сказывается.

Проведенные исследования показывают, что уровень напряжений вертикального листа определяется только инерционными силами кривошипно-шатунного механизма. При увеличении нагрузки силы давления газов находятся в противофазе с силами инерции, уменьшают нагрузку на коренную опору и, как следствие, существенно снижают напряжение сжатия. Максимумы напряжения получаются при положении крирошипов коленчатого вала, близком к горизонтальному (рис. 16).

Силы давления газов в цилиндрах при горизонтальном положении кривошипов незначительны, следовательно, существенного воздействия на уровень напряженности при полной нагрузке оказать не могут, что и подтвердилось тензометрированием. Для разгрузки коренных подшипников дизеля от нормальных составляющих суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме при работе на полной нагрузке, и для увеличения срока службы на дизелях 2Д70 и ЗД70 введены коленчатые валы с противовесами, которые разгружают опоры на 30% и одновременно снижают напряжения при n = 1000 об/мин на 20%.

Рис. 15. Конструкция соединения бугеля и крепления подвеску:
1 — бугель; 2 — подвеска; 3 — болт; 4 — вкладыш коренного подшипника; 5 — штуцер для подвода смазки

Рис. 16. Эпюра напряжения по V-му вертикальному листу

содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..