Блок цилиндров (рис. 4 см. вкладку) является базовой деталью остова дизеля. При работе блок испытывает действие монтажных усилий от затяжки болтов подвесок и шпилек крепления крышек цилиндров, сил давления газов, сил инерции движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма и момента этих сил, переменных по величине и направлению, реактивного вращающего момента, а также усилия от затяжки силовых болтов (шпилек) крепления агрегатов. Помимо прочности, блок должен обладать достаточной жесткостью, поскольку его деформация во время работы дизеля влияет на работоспособность деталей кривошипно-шатунного механизма и скрепленных с блоком узлов и агрегатов.
Блок дизеля 7-6Д49 сварнолитой конструкции с подвесными подшипниками коленчатого вала. За счет оригинальной конструктивной схемы с силовыми шпильками крепления крышек цилиндров в блоке сведено к минимуму количество ответственных сварных швов. Сварные швы элементов, образующих верхнюю часть блока, сжаты усилиями затяжки силовых шпилек, вследствие чего наиболее ответственные сварные швы разгружены от растягивающих усилий. Нижняя картерная часть блока сварена из поперечных литых элементов - стоек 12 и 13. Сварные швы расположены по осям цилиндров. Такая схема позволила применить автоматическую контактную сварку элементов, образующих картер. Сварные швы картера контролируют ультразвуком. Верхняя часть блока сварена из стального проката, прошедшего специальную проверку на свариваемость. Стойки картера отлиты из стали 20Л. Для листового проката использована сталь 20. Литая и сортовая стали выбираются по верхнему допустимому пределу содержания кремния, что гарантирует отсутствие трещин при сварке. Использование низкоуглеродистых сталей обеспечивает удовлетворительное качество литья и сварных швов.
Средняя часть блока образована ресивером наддувочного воздуха м и центральным масляным каналом л. Шпильки 10 крепления цилиндровых комплектов ввернуты в верхнюю плиту картера. К стойкам картера прикреплены подвески 1 при помощи вертикальных болтов 2 и горизонтальных болтов 4. Совместно с вкладышами 16 подвески образуют опоры коренных подшипников коленчатого вала.
Опора выносного подшипника коленчатого вала выполнена в специальном приливе торцовой стойки. На пятой стойке и подвеске установлены упорные полукольца 15, препятствующие перемещению коленчатого вала в осевом направлении. Над воздушным ресивером сделана площадка для установки распределительного вала с лотком. Трубки 22 и 24 предназначены для слива масла из полостей крышек цилиндров в картер дизеля.
На верхних полках блока выполнены продольные канавки ж для сброса попавших на блок топлива, воды и масла. Эти канавки соединяются с угольниками 21, установленными на торцах блока, от которых по трубкам отводится попавшая на полку блока жидкость.
Рассматриваемый блок «сухого» типа. Для предохранения его от коррозии и повышения износостойкости нижних поясов в него запрессованы втулки 37 из нержавеющей стали. В местах перетока охлаждающей воды из коллектора 9 на охлаждение втулок цилиндра установлены втулки 38 из нержавеющей стали. Вода к коллекторам 9 подается водяным насосом по проставкам 18.
К лапам блока прикреплены четыре опоры для установки дизеля на амортизаторы. В этих опорах имеются резьбовые отверстия, куда вставляют приспособления для подъема дизвля.
В нижней части боковых продольных листов блока против каждого цилиндра имеются отверстия п для контроля герметичности полости охлаждения втулок цилиндра. Наддувочный воздух из ресивера м к впускным каналам крышек цилиндра поступает через проставок, состоящий из колец 32 и 33, обечайки 34 и болтов 36. При завертывании болтов кольца 35 раздвигаются и уплотняют стыки между проставком, ресивером и крышкой цилиндра. Масло из центрального канала л поступает для смазывания коренных подшипников по каналам и. К выносному подшипнику масло поступает из полости коленчатого вала, по каналу к оно подходит к приводу насосов. Масло, скопившееся в ресивере, отводится по трубе (через отверстие н), вваренной в блок. Люки картера закрыты крышками 6 и 11, на которых установлены предохранительные клапаны, открывающиеся в аварийных случаях при повышении давления в картере дизеля.
Для снижения уровня остаточных напряжений в элементах и обеспечения неизменности геометрических размеров блока в эксплуатации его после сварки подвергают высокому отпуску. Подвески блока отштампованы из стали 40. Для обеспечения требуемых механических свойств материала при минимальном уровне остаточных напряжений подвески подвергают нормализации.
Работоспособность коленчатого вала и коренных подшипников в значительной степени зависит от стабильности линии вала в процессе эксплуатации дизеля. Эта стабильность определяется качеством изготовления разъемов коренных опор и уровнем затяжки болтов подвесок.
Дизели ЗА-6Д49 комплектовались блоками с зубчатым стыком крепления подшипникового узла (рис. 5). В них стыки стоек блока и подвесок имеют зубцы а, которые фиксируют подвеску от перемещения в поперечном направлении. В продольном направлении подвеска зафиксирована центрирующим буртом болта 2. Зубцы на стойках и подвесках блока нарезаны одним комплектом червячных фрез, что уменьшает время последующей совместной притирки для обеспечения требуемого взаимного прилегания. Качество зубчатого стыка проверяют двумя параметрами: взаимным прилеганием по краске и зазором между вершиной и впадиной. Прилегание считается удовлетворительным, если взаимное прилегание по краске, полученное контактным методом без взаимного перемещения подвески и стойки при затяжке болтов подвесок до отправной точки, составляет не менее 65%.
Рис 5. Блок цилиндров с зубчатым стыком крепления подшипникового узла: 1-подвеска, 2-болт, а-зубцы
В блоке с плоским стыком (см. рис. 4) подвеска при сборке устанавливается в блок с зазором до 0,15 мм по боковым поверхностям. При затяжке горизонтальных блоков 4 этот зазор выбирается. Общее усилие крепления подвески болтами 2 и 4 в 2 раза выше, чем в конструкции с зубчатым стыком, что обусловливает отсутствие износов сопрягаемых стыков блока и подвески в эксплуатации и повышение ресурса блока по стабильности линии вала.
Качество горизонтальных плоских стыков при изготовлении проверяется по краске; прилегание в свободном состоянии должно быть не менее 65%.
Коренной подшипник (рис. 6) состоит из верхнего 1 и нижнего 2 стальных тонкостенных вкладышей, залитых свинцовистой бронзой. Для приработки на бронзу гальванически нанесен слой сплава олова, меди и свинца. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемы. Масло из канала д стойки блока поступает в подшипник через отверстия с и канавку е. Для устранения кавитационного повреждения приработочного слоя олово - свинец - медь и обеспечения непрерывной подачи масла к шатунным подшипникам и поршню в нижнем вкладыше выполнены карманы переменной глубины с плавным выходом на рабочую поверхность вкладыша. Положение вкладышей фиксируется штифтом 3. Надежная работа вкладышей в значительной мере зависит от их определяющих параметров: иатяга, диаметра в свободном состоянии, прямолинейности образующей наружной поверхности.
Натяг вкладыша, измеряемый в специальном приспособлении, указан на его боковой поверхности. Он определяет плотность посадки вкладыша в постели и, следовательно, способность вкладыша удерживаться от проворота и отводить тепло от подшипника в постель. Наружный диаметр вкладыша в свободном состоянии должен быть в пределах, указанных в руководстве по эксплуатации. Диаметр в свободном состоянии больше или меньше указанного приводит соответственно к повышению напряжений во вкладыше или к неплотному его прилеганию в постели у стыков, что затрудняет образование масляного клина.
Прямолинейность образующей наружной поверхности вкладыша имеет большое значение для обеспечения плотности прилегания вкладыша к постели. Неблагоприятное влияние на работу вкладыша оказывает «корсетная» форма образующей (вогнутость образующей в сторону бронзы), при которой уменьшается контактное давление в средней части вкладыша на постель и тем самым ухудшается отвод тепла от вкладыша в постель. Следствием такого дефекта обычно бывает задир подшипника. Исходные (при изготовлении) и предельные (в эксплуатации) геометрические параметры вкладышей выбраны на основании расчетов, тензометрирования, опыта доводки. Для повышения стабильности этих параметров в эксплуатации на заводе-изготовителе разработан и внедрен способ изготовления вкладышей, включающий операции пластического обжатия заготовок и термообработки вкладышей, позволяющие получить в антифрикционном слое готового вкладыша остаточные напряжения растяжения, которые, суммируясь с рабочими напряжениями сжатия, снижают общий уровень напряжений во вкладыше на работающем дизеле.
Упорный подшипник состоит из стальных полуколец 4, прикрепленных винтами 5 к пятой стойке блока и ее подвеске.
При осмотрах и ремонтах блок и коренные подшипники практически не требуют обслуживания. На плановых ремонтах проверяют укладку коленчатого вала. При выемке для осмотра вкладышей проверяют их толщину, диаметр в свободном состоянии, прямолинейность образующей, натяг, состояние рабочей поверхности. При затяжке болтов подвесок после установки вкладышей в блок важно добиться требуемых параметров затяжки и укладки коленчатого вала. Шпильки крепления цилиндровых комплектов затягивают с помощью специального приспособления. В блоки с зубчатыми разъемами коренных подшипников устанавливают вкладыши толщиной 4,9 мм, а в блоки с плоскими разъемами - толщиной 7,4 мм.
Масляная ванна (рис. 7), закрывающая снизу картер блока цилиндров, сварена из торцовых листов и поддона. Для измерения уровня масла в ванне имеются с двух сторон щупы 13, а для залива масла в дизель служат две горловины 15. Сверху ванна закрыта сетками 9. Маслозаборник 2 соединен со всасывающей полостью масляного насоса. Отверстие а предназначено для слива масла из ванны дизеля, по отверстию б масло подводится к маслопрокачи-вающему насосу, а через отверстие в сливается в ванну из бачка системы вентиляции картера.
Коленчатый вал подвержен воздействию сил давления газов, сил инерции поступательно и вращательно движущихся масс и усилий, возникающих вследствие крутильных колебаний.
Чугунный коленчатый вал (рис. 8) отлит из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом. Для стабилизации размеров при химико-термической обработке и повышения механических свойств вала чугун легирован медью в количестве 0,3-0,6%. Использование литого вала значительно снижает трудоемкость изготовления и стоимость двигателя. Для повышения износостойкости поверхностей трения и повышения усталостной прочности вал азотирован до твердости НРХ ^40. Для рационального распределения металла выбрана определенная форма полостей щек и шеек: в средней части щек имеются разгружающие выемки, внутренние полости шеек выполнены бочкообразными. Вал имеет относительно низкую изгиб-ную жесткость, что обеспечивает умеренный рост дополнительных изгибных напряжений в галтелях при нарушении соосности постелей блока в эксплуатации.
Повышение усталостной изгибной прочности вала достигается накаткой роликами галтелей шеек после срезания технологического азотированного слоя на галтелях. Для выявления поверхностных и внутренних дефектов коленчатый вал подвергают гаммаграфи-рованию и магнитному контролю.
Для уменьшения внутреннего изгибающего момента в блоке цилиндров и нагруженности коренных подшипников от сил инерции «деталей движения» вал имеет противовесы, отлитые за одно целое со щеками. Бурты б ограничивают осевое перемещение вала. Втулка 12 через шлицевой вал передает вращение шестерням привода насосов, а шестерня 10 - шестерням привода распределительного вала. Масло для смазывания шатунных подшипников поступает по отверстиям в шейках и щеках. Выносной подшипник смазывается маслом, поступающим по отверстию д, полости ж и отверстию е. Шлицы втулки 12 смазываются маслом, поступающим от первого коренного подшипника через отверстия и, г, в.
Рис. 8. Чугунный коленчатый вал: 1, 2, 3, 4- шатунные шейки; 5- вал; 6- противовес; 7- втулка; 8, 11- уплотнительиые кольца; 9-стопорное кольцо; 10-шестерня; 12-шлицевая втулка; 13-штифт; 14-заглушка; а - коренная шейка; б-упорные бурты; в, г, д, е, и - отверстия; ж, к-полости
Стальной коленчатый вал (рис. 9) устанавливается в блок цилиндров с плоскими разъемами коренных подшипников. Он имеет азотированные шейки и накатанные галтели. Износостойкость шеек выше, чем у чугунного вала, поскольку они имеют более высокую твердость после азотирования. Наличие противовесов на каждой щеке снижает нагрузки на коренные подшипники. Более высокие механические свойства стали позволили снизить диаметр шатунной шейки до 190 мм (у чугунного вала 200 мм), что повысило жесткость нижней головки шатуна.
Стальной коленчатый вал взаимозаменяем с чугунным, но его установку необходимо производить одновременно с заменой шатунов (из-за разницы диаметров шатунных шеек) и упорных полуколец блока (из-за разницы длин упорных шеек коленчатого вала).
Надежная и безаварийная работа коленчатого вала зависит от качества фильтрации масла, идущего на его смазывание, и правильной укладки вала.
Втулка цилиндра (рис. 10) подвесного типа. Важным преимуществом такого типа втулок является возможность ее сборки с крышкой цилиндра в виде отдельного комплекта. До установки в дизель производят опрессовку комплекта втулка - крышка и проверку деформации втулки после затяжки шпилек, соединяющих ее с крышкой. В подвесной втулке отсутствует жесткая связь с блоком цилиндров, в результате чего газовый стык выведен из силовой схемы остова дизеля и разгружен от осевых усилий давления сгорания. Выбранная конструкция и материал втулки (антифрикционный легированный чугун) обеспечивают ее необходимую прочность в условиях совместного действия сил давления газов, тепловых деформаций, усилий затяжки шпилек крепления втулки к крышке цилиндра и бокового давления поршня, а также повышенную работоспособность трущихся пар (тронк поршня - втулка и поршневое кольцо - втулка), уменьшают вероятность коррозионно-кавитационных повреждений поверхностей, подверженных воздействию охлаждающей воды. Повышение антифрикционных свойств, улучшение прирабатываемости втулки с поршнем и поршневыми кольцами в начальный период работы обеспечиваются фосфатированием рабочей поверхности втулки. На втулку напрессована рубашка 2. Между втулкой и рубашкой имеется полость к для охлаждающей воды, поступающей из отверстия м в блоке цилиндров. В крышку цилиндра вода проходит через втулки 8. Снижение температурного перепада по сечению верхнего опорного пояса втулки достигается установкой втулок 8, покрытых с внешней стороны теплоизолирующим слоем и изолированных по торцу от втулки цилиндров паронитовой прокладкой 10. Отличительной особенностью втулки цилиндров дизеля является отсутствие непосредственного воздействия высоких температур на резиновые уплотнительные кольца 4, верхнего опорного пояса втулок. Газовый стык между втулкой и крышкой цилиндра уплотнен стальной омедненной прокладкой 7 и стянут шпильками 11.
Рис. 10. Втулка цилиндра: 1- втулка; 2- рубашка; 3, 4, 5, 6, 9- уплотнительные кольца, 7, 10- прокладки, 8- втулка перетока воды в крышку, 11- шпилька; б - скос; в - нижний опорный пояс; г, д, м - отверстия; ж - верхний опорный пояс; к - полость, н - теплоизолирующее покрытие
Два отверстия г служат для крепления приспособления, удерживающего поршень при монтаже и демонтаже цилиндрового комплекта. В отверстия д устанавливаются монтажные болты для предотвращения сползания рубашки при транспортировке комплекта. При сборке с крышкой цилиндра и установке в блок втулку размещают скосом б в сторону всасывания. На шпильку, расположенную над скосом б, навертывают глухую гайку и ставят резиновое кольцо 3, поскольку эти шпильки находятся в масляной полости крышки цилиндра. Коррозионно-кавитационная стойкость втулки и рубашки в значительной степени зависит от качества охлаждающей воды и присадки к ней.
Обслуживание втулки цилиндра в эксплуатации заключается в осмотре и обмерах «зеркала» и опорных поясов во время периодических ремонтов, замене прокладки газового стыка и резиновых уплотнений, дозатяжке газового стыка в сроки, предусмотренные
Инструкцией по эксплуатации. При дозатяжке газового стыка и во время сборки крышки с втулкой следует соблюдать требования Инструкции по эксплуатации о порядке затяжки шпилек.
Крышка цилиндра (рис. 11, см. вкладку) подвержена действию механических и термических напряжений от давления газов, перепадов температур и монтажных усилий. Большая жесткость днища крышки, значительный перепад температур в радиальном и осевом направлениях делают определяющими для днища температурные напряжения; напряжения от сил давления газов и монтажных усилий относительно невелики. Неравномерная жесткость днища приводит к тому, что деформации сжатия при работе дизеля концентрируются в межклапанных перемычках, в результате чего при рабочих температурах часть упругой деформации сжатия переходит в пластическую и на «холодной» крышке в межклапанных перемычках появляются напряжения растяжения. Величина их зависит от температурного состояния днища, распределения жесткости днища по сечению, материала днища и времени работы крышки.
Крышка цилиндра отлита из легированного чугуна с глобулярным графитом. Днище крышки в районах между клапанами и форсуночными отверстиями сделано более тонким, что обеспечивает лучшее его охлаждение, более равномерный нагрев и снижение уровня термических напряжений.
В крышке установлены два впускных 2 и два выпускных 6 клапана. Выпускные клапаны имеют наплавку фасок кобальтовым стеллитом, придающую им высокую жаро- и износостойкость. Для обеспечения высокой износостойкости посадочных фасок крышки под выпускные клапаны в ней установлены плавающие вставные седла 5, удерживаемые пружинными кольцами 4. Седла и стопорные кольца изготовлены из жаропрочных сплавов.
Каждая пара клапанов открывается одним рычагом через гидротолкатели, которые уменьшают зазор между рычагом и клапаном и тем самым снижают шум при работе дизеля. Принцип действия гидротолкателя основан на создании между клапаном и рычагом масляного слоя, толщина которого автоматически изменяется при тепловом расширении деталей клапанного механизма. Гидротолкатель состоит из втулки 33, упора 34, пружин 35, шарикового клапана 36, толкателя 37 и колпачка 39. Масло поступает по каналу в штанге через отверстия д в рычаге и ж во втулке в полость л гидротолкателя, когда клапан закрыт. При набегании ролика рычага на кулак распределительного вала давление масла в полости л резко возрастает, шариковый клапан 36 препятствует выходу масла, и усилие передается клапану через масляную подушку. После закрытия клапана давление в полости л становится равным давлению в масляной магистрали. Пружины 35 раздвигают толкатель 37 и втулку 33. Масло из магистрали поступает в полость л через шариковый клапан 36, компенсируя утечки через зазоры при открытии клапана 2 или 6.
Направляющие втулки 3 и 7 клапанов изготовлены из чугуна. Для уменьшения попадания масла в камеру сгорания из клапанной коробки используются фторопластовые кольца 10. Хромирование штоков клапанов, рационально выбранные зазоры между штоками клапанов и направляющими втулками обеспечивают высокую износостойкость пары клапан - направляющая втулка.
Охлаждающая вода поступает из втулки цилиндров через отверстие а и отводится через отверстие г. Оси рычагов смазываются маслом, поступающим через отверстия в рычагах. Из крышки цилиндров по отверстию в нижней ее части и трубке в блоке цилиндров масло стекает в картер дизеля. Отверстие б предназначено для контроля плотности стыка крышки цилиндров с втулкой.
На каждой крышке цилиндра установлен индикаторный кран (рис. 12), который служит для продувки цилиндра после длительной стоянки дизеля, а также для присоединения приборов для замера давления сгорания и сжатия в цилиндрах. Шпиндель и наконечник крана имеют уплотняющие конусы а и б. Конус а служит для закрытия индикаторного крана, конус б - для уплотнения полости шпинделя 1 и штуцера 2 во время замеров, когда кран открыт.
Обслуживание крышек цилиндров в эксплуатации заключается в осмотре фасок клапанов, их притирке, проверке и обеспечении рекомендуемых зазоров между стержнем клапана и направляющей втулкой, осью и втулкой рычагов, осевого разбега седла в крышке. Для нормальной работы крышки цилиндра и всего механизма газораспределения очень важно обеспечивать при эксплуатации требуемые зазоры в гидротолкателях. Эти зазоры служат для компенсации теплового удлинения деталей механизма газораспределения. Для впускного клапана зазор должен быть в пределах 0,4-0,6 мм, для выпускного - 0,6-0,8 мм. При этом неодновременность открытия клапанов не должна превышать 0,2 мм. Зазоры регулируют изменением длины штанг 20 и 23 (см. рис. 15). Одновременность открытия клапанов обеспечивается подбором колпачков клапанов или шлифовкой торцов колпачков.
Поршень (рис. 13) совместно с крышкой цилиндра и шатунными вкладышами во многом определяет ресурс дизеля до ремонта, связанного с его разборкой. На дизеле применяются поршни составной конструкции, которые имеют относительно малую массу и, следовательно, создают умеренные инерционные нагрузки на детали кривошипно-шат\ иного механизма, обладая в то же время высокой долговечностью. Головка 8 поршня, отштампованная из качественной жаропрочной стали, охлаждается маслом. В процессе работы головки имеют умеренную температуру, что обусловливает надежность поршня и износостойкость ручьев компрессионных колец.
Тронк 13 поршня изготовлен из штампованного высокопрочного алюминиевого сплава. Для улучшения приработки с втулкой цилиндра рабочая поверхность его покрыта слоем дисульфида молибдена. Компрессионные кольца 9 и 10 изготовлены из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом. Трапециевидное сечение колец 9 повышает их подвижность и сопротивляемость загоранию в ручьях. Рабочая поверхность колец покрыта хромом толщиной 0,16-0,25 мм. На глубине 0,05-0,07 мм хром пористый. Ускорение приработки колец с втулкой цилиндра достигается покрытием поверхности трения колец гальваническим способом слоем меди толщиной 0,01-0,015 мм и олова толщиной 0,006- 0,01 мм.
1- шпилька; 2- втулка; З- палец; 4- стопорное кольцо, 5- уплотнительное кольцо; 6- пружина; 7- стакан; 8- головка поршня; 9, 10- компрессионные кольца; 11, 15- масло-съемные кольца; 12- эспандер; 13- тронк, 14- трубка; 16-проволока; 17-гайка; а-полость охлаждения; б- канал для перетока масла; в-канал для слива масла из полости охлаждения
Маслосъемные кольца 11 и 15 изготовлены из легированного чугуна. Верхнее кольцо имеет две кромки, нижнее - одну. Расположение маслосъемных колец выше оси поршневого пальца улучшает смазывание тронка и повышает антизадирные свойства пары поршень - втулка цилиндра.
Палец 3 поршня изготавливают из легированной стали и азотируют. Головка и тронк поршня стянуты четырьмя шпильками /. Масло для охлаждения головки поршня из верхней головки шатуна поступает в плотно прижатый к ней пружиной 6 стакан 7 и по каналам б попадает в полость охлаждения а, откуда по каналам в стекает в картер дизеля. Резиновое кольцо 5 препятствует вытеканию масла между головкой и тронком. На режиме номинальной мощности температура головки над верхним компрессионным кольцом не превышает 150 °С.
Обслуживание поршня в эксплуатации заключается в осмотре поршневых колец, проверке затяжки шпилек, очистке полости охлаждения и замене резинового кольца при ремонтах.
Шатунный механизм (рис. 14) состоит из главного 6 и прицепного 13 шатунов. Преимуществами такой схемы являются уменьшение расстояния между цилиндрами, большая жесткость коленчатого вала при меньшей массе шатунов. Главный шатун изготавливают из стали 40ХНМА, прицепной - из стали 18Х2Н4ВА. Для повышения усталостной прочности поверхности шатунов и крышки подвергают дробеструйному наклепу. Для устранения контактной коррозии внутренняя поверхность нижней головки под вкладыши упрочнена накаткой роликами. Прицепной шатун соединен с главным пальцем 15, изготовленным из легированной стали; поверхность трения пальца цементирована. Втулка 16 пальца прицепного шатуна, запрессованная в проушины главного шатуна, изготовлена из стали и залита свинцовистой бронзой. Поверхность трения ее покрыта гальваническим способом приработочным слоем из сплава олова и свинца. Втулки 7 и 8 верхних головок по конструктивному исполнению аналогичны втулке 16. Шатунные болты 2 главного шатуна и 12 прицепного шатуна изготовлены из легированной стали. Их резьба и радиусные переходы у головки болта накатаны роликами для повышения усталостной прочности. Крышка 1 зафиксирована от продольных и поперечных перемещений зубцами треугольной формы и поясками болтов 2.
В нижнюю головку главного шатуна установлены верхний 18 и нижний 20 стальные тонкостенные вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. Поверхность трения их покрыта сплавом олово - медь - свинец толщиной 0,03 мм. Поверхности вкладышей, которыми они опираются на крышку и шатун, покрыты слоем бронзы толщиной 0,01 мм для устранения фретинг-коррозии. Для повышения стабильности размеров вкладышей в процессе изготовления их подвергают пластическому обжатию и термической обработке.
Вкладыши устанавливают с натягом, положение их фиксируют штифтами 19 и 21. Натяг вкладыша, измеряемый в специальном приспособлении, выбит на торце вкладыша. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемы. Нижний вкладыш в отличие от верхнего имеет канавку с отверстиями для перетока масла.
Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников через каналы коленчатого вала. По отверстиям в в нижнем вкладыше и по канавке а в крышке 1 масло перетекает в канал нижней головки шатуна и по втулке 3, уплотненной кольцом 4,- в канал стержня главного шатуна. Далее одна часть масла поступает в продольный канал в стержне главного шатуна к втулке 7, другая - к втулке 16 и через отверстие в пальце 15 и продольный канал в стержне прицепного шатуна 13 к втулке 8. Из втулок 7 и 8 через отверстия в верхних головках шатунов масло поступает на охлаждение поршней.
Рис. 14. Шатунный механизм: 1-крышка нижней головки шатуна; 2, 12- шатунные болты; 3-втулка; 4- уплотнитель-ное кольцо; 5, 10- гайки; 6- главный шатун; 7, 8- втулки верхних головок шатунов; 9, 17-шплинты; 11-шайба; 13-прицепной шатун; 14-проставочная втулка; 15- палец прицепного шатуна; 16- втулка пальца прицепного шатуна; 18- верхний вкладыш; 19, 21-штифты; 20-нижний вкладыш; 22-дроссельная втулка; а - каиавка подвода масла из коленчатого вала в каналы шатунов; б - зубчатый стык; в - отверстие в нижнем вкладыше; г - упор, предотвращающий проворот болта
Обслуживание Шатунного механизма в эксплуатации заключается в осмотре и измерении при плановых ремонтах вкладышей, втулок, шатунных болтов и пальца прицепного- шатуна. Детали заменяют при достижении предельных зазоров или размеров, а также при повреждениях поверхностей трения.
Механизм газораспределения в определенные моменты в зависимости от угла поворота коленчатого вала открывает и закрывает впускные и выпускные клапаны, осуществляя тем самым процесс газообмена, а также приводит в действие топливные насосы высокого давления. Механизм газораспределения имеет один распределительный вал на оба ряда цилиндров; клапаны и топливные насосы каждой пары цилиндров в обоих рядах приводятся одним комплектом кулачковых шайб. Усилие от шайб распределительного вала на впускные и выпускные клапаны передается через штанги, опорами которых являются шаровые гнезда в рычагах. К преимуществам такой схемы следует отнести уменьшение количества деталей и подшипников и, следовательно, потерь на трение, меньшие силы инерции в приводе клапанов.
Базовой деталью механизма газораспределения являются лоток (рис. 15), отлитый из алюминиевого сплава, который служит для размещения распределительного вала 6 с кулачковыми шайбами и промежуточных рычагов 7 и 8 привода клапанов, а также установки на нем топливных насосов. Лоток прикреплен к блоку цилиндров и приводу распределительного вала.
Распределительный вал (рис. 16) предназначен для управления движением впускных и выпускных клапанов .и работой топливных насосов соответственно порядку работы цилиндров. Приводится он во вращение от коленчатого вала посредством шестерен привода и приводной втулки 6, напрессованной на вал 7. Втулка со своими буртами образует опорно-упорную шейку, а втулки 9 - опорные шейки распределительного вала. Втулки 9, выпускные 4 и топливные 5 кулачковые шайбы состоят из двух половин, закрепленных на валу конусными гайками /. Шпонки 11 фиксируют шайбы в строго определенном положении согласно порядку работы цилиндров. Каждая шайба служит приводом клапанов и топливных насосов соответствующих цилиндров правого и левого рядов.
Распределительный вал опирается на четыре опорных подшипника и один опорно-упорный. Все они выполнены разъемными из алюминиевого сплава. Крепление подшипников относительно лотка обеспечивается фиксаторами 32 (см. рис. 15). Кулачковые шайбы распределительного вала передают движение непосредственно топливным насосам и через промежуточные рычаги 7 и 8 и штанги 20 и 23 клапанам. Рычаги 7 а 8 установлены на оси 24, прикрепленной к лотку; в оси выполнены каналы для прохода смазки. Усилие от шайб передается на ролик 16, сидящий на валике 17, и далее через штангу двуплечим рычагам крышек цилиндров. Штанги 20 и 23 привода клапанов имеют съемные закаленные шаровые опоры. Зазоры в приводе клапанов регулируют изменением длины штанг.
Рис. 15. Лоток:
1-крышка; 2, 35-шпильки; 3 , 4-левая и правая половины лотка; 5-болт крепления патрубка; 6-распределительный вал; 7, 8- рычаги; 9- приводная втулка; 10- фланец; 11, 26- регулировочные прокладки; 12- пружина; 13, 14, 29- резиновые кольца; 15-редукционный клапаи; 16-ролик рычага; 17-валик; 18-сухарь; 19, 21- головки штанги; 20, 23-штанги; 22-гайка; 24-ось рычага; 25-болт крепления осей рычагов; 27, 34-фиксаторы, 28, 33-штуцера; 30-конический штифт; 31-упорный подшипник распределительного вала; 32- фиксатор упорного подшипника; 36- стойка; 37- втулка; е - окно; ж - фланец лотка; и, к, л, н, р, ш - каналы; м - полость; с - канавка
Рис. 16. Распределительный вал: 1- гайка; 2- разрезная гайка; 3- впускная кулачковая шайба; 4- выпускная кулачковая шайба; 5-топливная кулачковая шайба; 6-приводная втулка, 7-вал, 8-подшипник; 9-опорная втулка, 10-болт; 11-шпонка
Масло на смазывание подшипников распределительного вала, распределительного механизма и для гидротолкателей привода впускных и выпускных клапанов поступает из лотка. Давление масла ограничивается редукционным клапаном 15, размещенным в крышке /.
Регулировку редукционного клапана производят на стенде путем подбора нужной толщины регулировочной прокладки 11. Под действием пружины 12 клапан 15 находится в открытом состоянии и упирается в штифт. Из масляной системы дизеля масло поступает в полость м, далее в канал к лотка. Давление масла на торец клапана со стороны канала к уравновешивается затяжкой пружины 12. При повышении давления масла в канале к клапан, преодолевая усилие пружины 12, перемещается и уменьшает проходное сечение канала. Масло, просочившееся через клапан, по каналу л стекает в лоток. Из канала к масло поступает по каналам р для смазывания подшипников распределительного вала; н - для 34 смазывания толкателей топливных насосов; и - для смазывания привода распределительного вала, а также по зазору между болтами 25 и лотком, канавке с, каналу ш в осях и каналам в рычагах 7 и 8 - для смазывания трущихся поверхностей рычагов и роликов и далее по отверстиям в штангах и через отверстия в двуплечих рычагах - в гидротолкатели. Масло из лотка стекает через окна е по патрубкам в крышки цилиндров и далее в картер дизеля, часть масла стекает в полость привода распределительного вала.
Положительной особенностью рассматриваемой конструкции распределительного вала и всего механизма газораспределения является возможность смены кулачковых шайб без выемки вала из лотка. Смену производят через окна лотка. Половины шайб, втулок и подшипников вала маркированы одним порядковым номером. Заменяют их только в комплекте. При установке на вал шайб и втулок после затяжки гаек контролируют зазор в стыке, который должен быть не менее 0,03 мм. Это условие является обязательным для обеспечения требуемой затяжки втулок и шайб на валу.
Обслуживание механизма газораспределения в эксплуатации заключается в проверке затяжки гаек крепления шайб, контроле зазоров в подшипниках распределительного вала и во втулках рычагов, осмотре рабочих поверхностей шайб и роликов рычагов, проверке стопорения штанг. Слабое стопорение приводит к выпаданию штанг из гнезд рычагов и к дефектам механизма газораспределения.
Привод распределительного вала (рис. 17), установленный на заднем торце дизеля, предназначен для передачи вращения от коленчатого вала распределительному валу, всережимному регулятору частоты вращения, механическому тахометру, датчику дистанционного тахометра, механизму предельного выключателя. Привод представляет собой специальный редуктор, содержащий прямозубые и конические шестерни, размещенные в корпусе, состоящем из трех частей (12, 13, 21), скрепленных между собой болтами 7 и 31. Стыки между корпусами уплотнены паронитовыми прокладками.
Шестерня коленчатого вала через шестерни 37, 36, 35, 34 и шли-цевую втулку 29 вращает распределительный вал. Шлицевая втулка имеет разное количество наружных и внутренних шлицев, за счет чего можно изменять расположение распределительного вала относительно коленчатого вала с точностью до 9'. Шлицевая втулка 29 фиксируется стопорным кольцом, а осевое перемещение ее ограничивается регулировочным кольцом. Шестерня 35 посредством шестерен 15, 14, 20, 23, 42 и шлицевого соединения шестерни 42 передает вращение валу всережимного регулятора. От шлицевой втулки 19 вала 22 приводится механический тахометр. Датчик дистанционного тахометра н приводится от вала 28. Вращение груза предельного выключателя осуществляется шлицевым валиком 26.
Масло для смазывания элементов привода подводится через отверстие лотка и каналы киев заднем корпусе 13. Смазывание зубчатых зацеплений осуществляется через форсунки 39, в которые масло поступает по внутреннему каналу. На смазывание шлицев вала привода механического тахометра и регулятора скорости масло поступает из канала к по каналам д, г, б,м,ии через отверстие в крышке 24. Из канала е масло проходит по форсунке 39, штуцеру 38, рукаву 5, угольнику 6 и через отверстие в крышке 33 поступает на смазывание шлицевой втулки 29.
Подшипники качения всех шестерен смазываются масляным туманом, образуемым в приводе при вращении шестерен. Масло и конденсат, попавшие в ресивер блока цилиндров, удаляются по каналу в и штуцеру /.
В эксплуатации привод практически не требует ухода; обслуживание его заключается в осмотре шлицевой втулки привода распределительного вала при проведении текущих ремонтов ТР-2 и ТР-3.
Привод механизма уравновешивания (рис. 18) имеет корпус 13, в котором размещены три противовеса 15 с шестернями 17. Каждый противовес опирается на два роликовых подшипника 14, установленных в стальных обоймах. Осевая фиксация подшипников осуществляется стопорными кольцами, осевые разбеги регулируются регулировочными кольцами.
Средняя шестерня уравновешивания получает вращение от коленчатого вала и передает его крайним шестерням. Шестерни при сборке соединяют так, чтобы при нахождении любой из шатунных шеек коленчатого вала в крайних верхнем или нижнем положениях противовесы шестерен уравновешивания находились в нижнем положении. Для контроля правильности установки механизма уравновешивания на торцах противовесов нанесены риски.
Корпус механизма уравновешивания прикреплен болтами к блоку цилиндров и масляной ванне. Со стороны фланца отбора мощности он закрыт кожухом 19, состоящим из двух половин. На фланец коленчатого вала напрессован отбойник 20, который вместе с маслоулавливателем 21, прикрепленным к кожуху, образует уплотнение коленчатого вала. Половины кожуха скреплены между собой болтами и фиксируются призонными болтами 4. Сбоку к корпусу 13 крепится кронштейн 8, в котором установлен электрический стартер для запуска дизеля.
Зубчатые колеса и подшипники смазываются маслом, вытекающим из подшипников коленчатого вала и сливающимся из привода распределительного вала. Масло из привода механизма уравновешивания сливается в масляную ванну через отверстие в в корпусе.
Привод насосов (рис. 19) служит для передачи вращения двум водяным, топливоподкачивающему и масляному насосам, а также противовесам механизма уравновешивания. Он имеет внешний отбор мощности для вспомогательных нужд тепловоза. Зубчатая передача привода размещена в корпусах 1, 2, 3. Все валы шестерен опираются на шариковые или роликовые подшипники, монтируемые в стальные обоймы, запрессованные в расточки корпусов. Осевая фиксация подшипников и необходимые осевые разбеги обеспечиваются установкой стопорных и регулировочных колец.
Рис. 19. Привод насосов (а) и схема установки шестерни (б): 1, 2, 3- корпуса, 4, 6, 16, 30- шестерни, 5, 22, 29- шлицевые валы; 7- пружина, 8- ступица; 9- стопорное кольцо; 10- упор; 11-проставочное кольцо, 12-фланец; 13- втулка; 14, 28-Крузы, 15- шлицевая втулка; 17-форсунка; 18, 19, 23, 24, 25, 32- резиновые кольца; 20, 21- заглушки; 26- болт призонный; 27-планка, 31-штифт;
а, б, в, г- каналы, є- риски, 5 - шатунные шейки коленчатого вала
Для привода водяных и топливоподкачиваюшего насосов в расточки противовесов запрессованы шлицевые втулки 15. Для привода масляного насоса в шестерню 4 запрессован вал 5, со шлицами которого соединяется поводок насоса. Вращение от коленчатого вала противовесам, топливоподкачивающему и водяным насосам передается шлицевым валом 22, соединяющим ступицу 8 ведущей упругой шестерни 6 с втулкой коленчатого вала.
Шестерни и шлицевые соединения смазываются маслом, поступающим из масляной магистрали дизеля по внутренним каналам. Через форсунку 17 масло подается на шестерни. Из полости коленчатого вала по сверлению в шлицевом валу 22 масло подходит к передним шлицам этого вала. По каналам в корпусов масло поступает из ванны в масляный насос. Места разъема корпусов уплотнены резиновыми кольцами 18, 19, 23, 24, 25, 32. Задний корпус привода имеет каналы г для подвода воды от водяного насоса горячего контура в водяные коллекторы дизеля.
В эксплуатации привод практически не требует ухода. Обслуживание его заключается в осмотре шлицевого вала привода насосов, зубьев шестерен, а также роликовых подшипников привода механизма уравновешивания при их разборке.
Валоповоротный механизм (рис. 20), установленный на приводе распределительного вала, служит для проворота вручную коленчатого вала при осмотрах, ремонтах и обслуживании дизеля. Червяк 12 механизма, входящий в зацепление с валом 18, вращается во втулках 15 и от осевого перемещения удерживается кольцами 14. Кронштейн 4, установленный на валу 16, застопорен штифтом 13 и вместе с червяком имеет возможность поворачиваться на определенный угол От произвольного включения червяк удерживается пружинами 6. Когда валоповоротный механизм отключен, кронштейн с валом и червяком находятся в верхнем положении, при котором отверстие б поворотного кронштейна совпадает с отверстием а кронштейна /. В эти отверстия вставляется стопорный болт 17. При этом щека поворотного кронштейна нажимает на шток конечного выключателя 10 и замыкает электрические контакты блокировки пуска - пуск дизеля возможен.
Для поворота коленчатого вала необходимо отсоединить скобу 2, вынуть стопорный болт 17, рукояткой 3 повернуть кронштейн 4 до введения червяка 12 в зацепление с зубчатым венцом диска коленчатого вала и, вставив в отверстие б кронштейна 1 болт 17, застопорить кронштейн 4 в рабочем положении. При этом щека поворотного кронштейна перестает воздействовать на шток конечного выключателя, электрическая цепь блокировки пуска размыкается - пуск дизеля невозможен. Для поворота коленчатого вала ключом вращают шестигранную головку вала 16.
При периодических ремонтах следует смазывать трущиеся поверхности вала 16 и червяка 12 через масленку 11 и проверять боковой зазор в зацеплении червяка и зубчатого диска.