ПОРШНИ ДИЗЕЛЯ ТЕПЛОВОЗА

ПОРШНИ ДИЗЕЛЯ ТЕПЛОВОЗА

Поршень и его детали испытывают при своей работе не только очень высокие тепловые и механические нагрузки, но и перемещаются с большой скоростью. По мере поворота коленчатого вала скорость поршня изменяется от нулевой до наибольшей. Средняя скорость поршней современных тепловозных дизелей находится в пре-
делах 7,2—11,5 м/с. В результате переменной скорости движения возникают и действуют на поршень силы инерции.

В особенно тяжелых условиях находится головка поршня, которая непосредственно соприкасается с горячими газами (температура 1200 —1800° С). Поршень испытывает большие усилия от действия газов. Так, на головку поршня дизеля Д50, поверхность днища которой составляет примерно 800 см2, действует сила, превышающая 450 Н (46 тс). Эта сила более чем в 2 раза превышает вес самого дизеля с генератором. Не будет преувеличением сказать, что от деталей поршневой группы прежде всего зависит надежность работы дизеля. Однако разработка надежной конструкции поршня оказывается трудным делом: с одной стороны,

нужны прочность и жесткость, с другой — легкость: чем меньше вес деталей поршневой группы, тем меньше величина сил инерции, возникающих при движении, тем большую частоту вращения коленчатого вала можно допустить. Положение осложняется тем, что поршень должен интенсивно охлаждаться, иначе из-за высоких температур снизятся прочностные свойства материала, из которого он сделан, и поршень может разрушиться. А отвести тепло от поршня не так просто, ведь он движется.

Стремление обеспечить высокую прочность, легкость и сделать так, чтобы поршень не нуждался в масляном охлаждении, привело к тому, что на ряде дизелей (например, Д50, М756, 1Д12) его изготавливают из алюминиевого сплава (к алюминию

добавляют присадки кремния, .никеля, марганца и др.). Замечательная особенность этого сплава состоит в том, что он хорошо проводит тепло. Та к, если при наибольшей нагрузке дизеля головка алюминиевого поршня нагревается до 300° С, то этот же поршень из серого чугуна имел бы температуру около 500° С, требующую уже специального (масляного) охлаждения.

Чугун проводит тепло в три раза хуже, чем поршневой алюминиевый сплав. Если к этому добавить, что алюминиевый сплав в 2,6 раза легче чугуна, то станет ясно, почему поршни дизелей многих марок изготовлены из сплавов на основе алюминия.

У различных тепловозных дизелей поршни могут отличаться друг от друга конструкцией, материалом и размерами, но все они по своей форме напоминают стакан (рис. 44), высота которого почти всегда больше диаметра. По своей форме поршни дизеля не являются строго цилиндрическими. Если бы поршень по всей длине имел одинаковый наружный диаметр, то его головка, которая работает в зоне высоких температур, расширилась бы больше, чем нижняя часть, что привело бы к заклиниванию поршня в цилиндровой втулке. Чтобы этого не произошло, диаметр головки поршня при изготовлении несколько уменьшают по сравнению с диаметром нижией части его, называемой юбкой, т. е. придают поршню коническую форму. Такой поршень при нагревании приобретает форму, близкую к цилиндрической. Боковая поверхность поршней современных дизелей имеет весьма сложную геомет-
рическую форму, образованную из ряда конических и цилиндрических поверхностей. Сторона поршня, обращенная к камере сгорания, обычно делается вогнутой, что улучшает условия сгорания топлива.

Рассмотрим вкратце устройство поршня дизелей Д100 (см. рис. 44). Главными деталями его являются корпус (стакан) с днищем вогнутой формы и вставка, которая соединяется с корпусом с помощью пружинного стопорного кольца. Корпус поршня изготовлен из серого чугуна, легированного хромом, никелем, молибденом и медью; сделано это для повышения прочности материала. Вставка имеет два отверстия, в которые запрессованы бронзовые втулки; в них вставлен поршневой палец. Средней

частью палец входит в верхнюю головку шатуна. Такая конструкция поршня называется составной. При составном поршне камера сжатия дизеля может быть изменена за счет регулировочных прокладок разной толщины (от 0,1 до 3,0 мм), устанавливаемых между вставкой и верхней и нижней плитами. Такое соединение корпуса поршня со вставкой (без шпилек) возможно только в двухтактных дизелях, где силы давления газов всегда прижимают корпус поршня к вставке, так как они превышают силы инерции. Начиная с 1974 г. бесшпилечные поршни устанавливают серийно «а дизелях 10Д100 и 2Д100.

Составную конструкцию имеет и поршень двухтактного дизеля 11Д45, у которого вставка с корпусом поршня соединена также с помощью стопорного кольца.

На четырхтактных дизелях Д49 головка поршня, изготовлена из жаростойкой стали, соединяется с трон-ком поршня из кованого алюминиевого сплава с помощью четырех шпилек.

Рис, 44. Поршень дизелей 10Д100 и 2Д100 бесшпилечной конструкции

содержание .. 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ..