Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    64,10% (50)
Жилищная субсидия
    17,95% (14)
Военная ипотека
    17,95% (14)

Поиск на сайте

ГЛАВА 4. КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ ДВИГАТЕЛЯ

Конструкция двигателя. Конструкция одноцилиндровоге двухтактного двигателя подвесного мотора изображена на рис. 19. Она представляет собой картер, состоящий из двух половин (верхней 2 и нижней 1), на котором болтами или шпильками крепится цилиндр 17 со съемной головкой 13. В цилиндре движется поршень 14. Шатун 7, соединенный при помощи поршневого пальца 16 с поршнем, соединяется своей нижней головкой с цапфой кривошипа 19 коленчатого вала, которому и передает все усилие газов, давящих на поршень. Вал вращается на своих коренных шейках в под­шипниках 22 картера, последние герметически уплотнены ре­зиновыми или войлочными сальниками 20, не пропускающи­ми воздух из атмосферы внутрь картера, а горючую смесь из картера наружу.

Двигатель снабжается рядом вспомогательных деталей и агрегатов (пусковой шкив, маховик, карбюратор, магнето, свечи).

Одноцилиндровые двигатели редко изготовляются по лит­ражу более 250 см3, а потому их мощность обычно не пре­восходит 6—8 л. с. Более мощные двигатели изготовляются двухцилиндровыми или четырехцилиндровыми.

На схеме рис. 9,а приведена двухцилиндровая конструк­ция. На картере двигателя цилиндры располагаются «оппозитно», т. е. под углом 180° друг к другу. Такое же расположенис имеют и кривошипы коленчатого вала, так что поршни всегда движутся противоположно друг другу. Следо­вательно, рабочие ходы и все другие циклы в обоих цилинд­рах происходят одновременно. При таком движении поршней силы инерции в двигателе уравновешиваются полностью и остаются неуравновешенными лишь небольшие моменты от сил инерции вследствие некоторого смещения осей цилинд­ров от средней щеки кривошипа. Их приходится уравнове­шивать противовесами.


Рис. 19. Двухтактный двигатель подвесного мотора ЛМР-6: 1 — нижний картер; 2 — верхний картер; 3 — шкив; 4 — верхняя коренная шейка; 5 — привод к магнето; 6 — шайбы; 7 — шатун; 8 — стопорное кольцо; 9 — стопорный штифт; 10 — футерка; 11 — провод высокого напряжения; 12 — свеча; 13 — головка цилиндра; 14 — поршень; 15 — поршневое кольцо; 16 — поршневой палец; 17 — цилиндр; 18 — ролики; 19 — цапфа кривошипа; 20 — сальники; 21 — нижняя коренная шейка; 22 — шариковые подшипники; 23 — щеки вала; 24 -карбюратор; а — прорезь под заводной шнур; б — подвод воды; в — всасывающие окна; г — продувочные окна; д — водяная рубашка

При расположении цилиндров один над другим (односто­роннее расположение цилиндров) по схеме рис. 9,б коленчатый вал, как и в предыдущем случае, изготовляется с криво­шипами, расположенными под углом друг к другу в 180°, что также позволяет осуществить встречное движение поршней. Но процессы за цикл в них происходят не одновременно, как в предыдущей конструкции, а чередуются уже через 180°, что создает на валу двигателя более равномерный крутящий момент.

В этом случае картер не может служить общим насосом для поджатия смеси, а каждый цилиндр требует совершенно отдельной кривошипной камеры для поджатия, для чего их приходится герметически изолировать одну от другой.

За последние годы в практику подвесного моторостроения начали внедряться четырехцилиндровые двигатели. Такая конструкция вызвана необходимостью получения более мощ­ных машин. Уменьшая диаметр и ход поршня в двигателе и увеличивая число оборотов, можно создать более легкий и более уравновешенный двигатель той же мощности, чем, на­пример, двухцилиндровый, хотя и более сложный.

Картер. Картер двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой служит основанием для цилиндра и ко­жухом, предохраняющим двигатель от попадания внутрь пыли и грязи. Картер также выполняет роль насоса для продувки и наполнения цилиндра. Для этого используется его внутрен­няя полость — кривошипная камера. На картере размещают­ся цилиндры и ряд обслуживающих двигатель агрегатов: привод магнето, топливный бак и др., а внутри на подшип­никах вращается коленчатый вал.

Картер двигателя состоит из двух скрепляющихся между собой болтами половин: верхней и нижней. Для легкости он чаще всего отливается из алюминиевого сплава с 6— 8-процентным содержанием меди.

Поскольку внутри картера давление меняется от значи­тельного разрежения (вакуума) р = 0,25—0,3 кг/см² до не­которого избыточного давления р = 1,5—1,7 кг/см², необхо­димого для заполнения цилиндра свежей смесью, все места соединений требуют герметичного уплотнения прокладками, а в гнездах подшипников устанавливаются уплотняющие прорезиненные сальники. Нижним фланцем картер, при по­средстве шпилек скрепляется с фланцем дейдвудной трубы, сверху, при маховичном зажигании — с декой магнето, как у мотора А-8, а при наличии отдельного магнето — с корпусом привода магнето, как это имеет место в моторах ЛММ-6 и ЛМР-6.

Картер должен иметь по возможности наименьший внут­ренний объем, чтобы можно было получить в нем смесь до­статочного для продувки и наполнения цилиндра давления. Внутри картера на двух шариковых подшипниках вращается составной коленчатый вал. Чтобы уменьшить свободное про­странство картера, в котором сжимается воздух при поджа-тии, стенки и детали располагают возможно теснее, а махо­вик выносят наружу; щеки коленчатого вала делают круг­лыми, а длину шатуна выбирают возможно короче, доводя

отношение длины шатуна к радиусу кривошипа λ = L\r до 3,5.

Зазоры между щеками коленчатого вала и стенками выпол­няются минимально возможными, для чего картер приходит­ся обрабатывать изнутри.

Цилиндр и головка цилиндра. Цилиндр обычно отливает­ся из мелкозернистого серого чугуна или из высококачествен­ного чугуна с примесью хрома и никеля, но встречаются цициндры, отлитые из алюминиевого сплава с запрессованной в него стальной гильзой. Снаружи цилиндр подвесного мотора и головка его имеют водяную рубашку, внутри которой для охлаждения стенок цилиндра и днища головки прогоняется охлаждающая вода. Часто для многоцилиндровых подвесных моторов цилиндры отливаются парами, заключенными в од­ну общую рубашку, образуя собой блок. Внутренняя поверх­ность стенок цилиндра (зеркало) обрабатывается всегда с большой точностью, чтобы обеспечить хорошее прилега­ние уплотнительных колец. Кроме того, шлифованная поверх­ность сильно снижает трение, повышая механический КПД двигателя.

В двухтактных двигателях цилиндр имеет ряд окон. Вы­пускные окна сообщают рабочую полость цилиндра с выпуск­ным коллектором, через который отработанные газы идут сперва в дейдвудную трубу, а затем под воду и уходят в ат­мосферу. В других конструкциях выхлопные газы направля­ются из рабочего цилиндра сперва в глушитель, а потом че­рез выхлопной патрубок в атмосферу. В спортивных и гоночных двигателях глушитель часто не ставится, так как он понижает мощность двигателя примерно на 4—8%. В них газы прямо направляются через выпускной патрубок наружу.

Цилиндр укрепляется на картере шпильками и удержи­вается гайками. Съемная головка закрывает цилиндр сверху.

Она обладает следующими преимуществами как в обработке, так и в эксплуатации:

1) Головка может быть изготовлена из другого материа­ла, более теплопроводного, чем цилиндр; чаще всего ее от­ливают из температуроустойчивого алюминиевого сплава. Легкие сплавы допускают более высокую степень сжатия горючей смеси и улучшают тепловой режим.

2) Упрощается отливка и обработка как головки, так и цилиндра.

3) Съемная головка позволяет или расточкой фланца ци­линдра, или сменой прокладок менять объем камеры сжатия, что особенно важно при форсировке двигателя (при соревнованиях).

4) Съемная головка позволяет осматривать цилиндр и счищать нагар с поршня и головки, не снимая цилиндра.

Так как резьба у алюминия при частом отвинчивании сбивается, то в стенку головки, где должна быть свеча, иног­да впрессовывается бронзовая втулка 10 (футерка, см. рис. 19), в которой и нарезается резьба под свечу.

Головка скрепляется с цилиндром также при посредстве шпилек и гаек.

Герметичность соединения головки с цилиндром дости­гается постановкой между ними медно-асбестовой или желе­зо-асбестовой прокладки. Такие же прокладки применяются и в соединении цилиндра с выхлопным коллектором; в дру­гих менее нагретых местах, как соединение цилиндра с кар­тером и впускными патрубками, ставятся обычные паранитовые или бумажные прокладки, пропитанные маслом, или пря­мо на шеллаке.

Поршень двигателя. Поршень, как и цилиндр, относится к основным деталям двигателя. В двухтактных двигателях он управляет всем процессом газораспределения, открывая и закрывая впускные, продувочные и выпускные окна.

Поршень состоит из головки (верхняя часть поршня до гнезд пальца поршня), юбки (нижняя часть поршня, служа­щая направляющей при его движении в цилиндре) и бобы­шек (внутренних приливов под гнезда пальца поршня). Что­бы газы из цилиндра не проникали в картер, на поршень на­деваются кольца, для чего в головке поршня под них прота­чиваются канавки. Чаще всего поршень снабжается двумя-тремя уплотнительными кольцами и одним маслосъемным. Для того чтобы кольца не могли во время работы провора­чиваться и попасть своими концами в прорези окон, в кольце­вые канавки устанавливаются специальные стопоры в виде небольших штифтов, удерживающих их в определенном по­ложении.

Учитывая большой нагрев верхней части поршня, часто головку его делают несколько меньшего диаметра, чем юбку, из расчета, что во время работы при нагреве их размеры выравниваются и рабочий зазор между гильзой и поршнем становится примерно одинаковым.

Стенка и днище головки поршня изготовляются всегда более толстыми, чем юбка, так как они воспринимают полное давление от сгоревших газов. Наружная поверхность поршня, помимо точности обработки, делается гладкой для уменьше­ния коэффициента трения при его движении.

Поршни подвесных моторов отливаются для легкости и лучшей теплопроводности преимущественно из алюминиевых сплавов. Благодаря высокой теплопроводности легких сплавов происходит быстрый отвод тепла от днища поршня к стен­кам цилиндра и снижается температура самой нагретой его части — днища поршня - до 220—270°, тогда как у чугун­ных поршней она достигает 400—450°. Это улучшает тепло­вой режим работы двигателя, не вызывая самовоспламенения смеси при больших степенях сжатия.

Меньший удельный вес алюминиевых сплавов снижает примерно на 25—30% общий вес поршня против чугунного, хотя и более тонкого. В быстроходных двигателях легкость поршня приобретает первенствующее значение, так как влияет на величину сил инерции, вызывающих вибрацию мо­тора и судна.

Ширина канавок под кольца у современных подвесных моторов протачивается с радиальным зазором на глубину канавки в 0,5—0,6 мм, а по высоте канавки — с допуском + 0,02 мм.

Высоту поршня двухтактного двигателя обычно делают равной ходу поршня, с прибавлением 5—6 мм на перекрытие окон.

Поршневые кольца. Поршневые кольца по своему назна­чению подразделяются на уплотнительные, или компрессион­ные, и на маслосъемные.

Уплотнительные кольца для поршня преимущественно изготовляются прямоугольного или трапецоидального сече­ния с наружным диаметром, в свободном состоянии несколько большим диаметра цилиндра, и имеют разрез, называемый замком. Величина зазора в замке допускается в рабочем состоянии 0,2—0,3 мм.


Рис. 20. Формы замков, приме­няемые в поршневых кольцах

После установки в цилиндр сжатое кольцо в силу своей упругости вплотную прижмется к зерка­лу цилиндра, создавая уплот­нение зазора. При движении поршня в ту или иную сторону кольцо попеременно прижи­мается то к одной, то к другой стороне канавки, вызывая из­нос последней.

По высоте кольца изготовляются от 1,5 до 3 мм. Более широкие кольца сильно влияют на износ канавок.

Замки колец изготовляются различной формы, начиная от прямого среза и кончая угловым и фигурным профилем (рис. 20).

Маслосъемные кольца (рис. 21), создавая уплотнение, не позволяют пропускать излишнее масло внутрь цилиндра. Благодаря им значительно снижается удельный расход масла в двигателе и уменьшается нагарообразование в камере сжа­тия и на днище поршня.

Материалом для колец служит чугун СЧ-21-40, а также специальные чугуны с присадкой фосфора и ваннадия. При изготовлении колец должны обеспечи­ваться однородная структура металла и равномерная их уп­ругость.


Рис. 21. Маслосъемные кольца: а — кольцо без отверстий; б — кольцо с про­дольными отверстиями

Шатун состоит из трех основных ча­стей: верхней головки шатуна, обхватывающей палец, ниж­ней головки шатуна, обхватывающей шей­ку, или цапфу, и те­ла шатуна, связывающего их между собой.

За последнее время сочленение нижней головки с цапфой кривошипа делается преимущественно роликовым. Нижняя головка шатуна делается неразъемной и получается более легкой. Выгода такой конструкции не только в легкости и уменьшении трения, но и в уменьшении ее габаритов и в боль­шей надежности смазки, чем при скользящем подшипнике. Длина скользящего подшипника, по расчету, получается при­мерно в два-три раза больше роликового, что повышает не только вес нижней головки, участвующей в росте центробеж­ных сил кривошипного механизма, но и общий вес двигателя, так как требует более тяжелых противовесов и удлиняет сам двигатель. Верхняя головка шатуна чаще выполняется со вставной гладкой втулкой из бронзы, гораздо реже встреча­ются головки со вставными длинными тонкими роликами (иглами), образующими «игольчатый подшипник».

Смазка верхней головки осуществляется через отверстие вверху головки, в которое попадает масло, стекающее с днища поршня.

Тело шатуна, или стержень, изготовляется для лучшего сопротивления продольному изгибу таврового сечения, реже прямоугольного или трубчатого (полого) сечения.

Материалом для шатунов служат углеродистые и высо­кокачественные стали. Ковкий чугун и легкие сплавы при­меняются как исключение.

Поршневой палец. Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с шатуном. Через него передается вся сила давле­ния газа с поршня на шатун. Палец нагружается почти ударно, а потому его изготовляют достаточно прочным. Для легкости поршневой палец изготовляется полым, так как его вес, как и вес поршня, участвует в массе возвратно-поступа­тельно движущихся частей и влияет на величину сил инер­ции кривошипно-шатунного механизма.

Поршневой палец, изготовленный из вязкой малоуглеро­дистой или легированной стали, подвергается цементации и термообработке.

Палец не должен иметь продольного перемещения вдоль своей оси, иначе он может поцарапать зеркало цилиндра. Чтобы этого не произошло, палец фиксируют или при помо­щи пружинных стопорных колец-замков, или при помощи алюминиевых грибков.

Стопорные кольца и грибки не допускают продольного смещения пальца, не препятствуя пальцу поворачиваться во­круг своей оси, отсюда он получил название плавающего. Такое крепление снижает износ пальца и удлиняет срок его службы. Наружная поверхность пальца шлифуется.

Коленчатый вал. Коленчатые валы подвесных моторов ча­ще всего изготовляются составными, цапфа и коренные шей­ки соединяются со щеками или при посредстве конусов со шпонками, а затем затягиваются гайками (разъемное соеди­нение, рис. 22), или запрессовкой цапф и коренных шеек в щеки кривошипа (неразъемное соединение, см. рис. 19), или комбинированным способом, позволяющим производить разъем по цапфе кривошипа (рис. 23).

Сборка составного коленчатого вала при неразъемном шатуне производится совместно с шатуном. Перед оконча­тельной сборкой двух щек с цапфой сперва насаживается шатун со всеми своими роликами, а затем уже заводится на шпонке щека, затягивается гайкой и фиксируется замковой шайбой; то же самое и при прессовом соединении: сперва сажается на роликах шатун, а затем окончательно запрессо­вывается цапфа в щеки.

Существенным недостатком неразборной (прессовой) кон­струкции является то, что в случае износа цапфы или шатуна или смены роликов приходится заменить весь комплект вала, а не одну только износившуюся часть.


Рис. 22. Разъемная конструк­ция коленчатого вала: 1 — щека; 2 — цапфа кривоши­па; 3 — коренная шейка, или цапфа

Щеки коленчатого вала двух­тактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой выпол­няются всегда в виде круглого диска с приливами (противове­сами), расположенными со сто­роны, противоположной шатуну.

Часто вместо противовесов для уравновешивания центро­бежных сил в двухтактных дви­гателях прибегают к выфрезировыванию карманов в щеках ко­ленчатого вала, около цапфы, кривошипа, с закрытием их сверху для достижения полноты объема щеки тонкими пластинами. Такой способ, например, применен в конструкциях подвесных мото­ров ЛММ-6 и ЛМР-6. Материалом для щек и коренных шеек служит простая углеродистая сталь; для цапф кривошипа применяется хромоникелевая сталь с последующей цементацией и термообра­боткой.


Рис. 23. Компилированная конструкция коленчатого вала

Нижний конец ко­ленчатого вала для соединения с вертикаль­ным валом мотора, пе­редающего мощность двигателя гребному винту, снабжается или специальными шлица­ми или соединительной пластиной, связываю­щей эти детали.

Маховик. В двига­теле работа происхо­дит неравномерно, от­дельными толчками. Чтобы сгладить эти толчки и обеспечить гребному винту более равномерное вращение, на коленчатом валу ус­танавливают маховик. Маховик помогает запуску мотора, получив на это энергию или от человека через ручной привод (шнур), или от специального механизма (старте­ра) через шестерни.

Иногда в маховике располагаются магниты для системы зажигания и выработки тока для стартера и освещения (ма­ховичное магнето, магдина). Вес маховика в основном зависит от неуравновешенности двигателя, от быстроходности, его тактности, числа цилиндров в нем и конструкции самого маховика.

Маховик обычно устанавливается в подвесных моторах, на верхнем конце коленчатого вала, расточенном на конус, и закрепляется шпонкой и гайкой. По ободу маховика протачи­вается канавка под пусковой шнур. На верхнем буртике ка­навки делается прорезь под закладку шнура с узлом на конце, чтобы можно было зацепить им за прорезь (а на рис. 19). Узел прочно сцепляет шнур с маховиком.

Маховики для подвесных моторов обычно изготовляются из алюминиевых сплавов, внутри, которых при махозичном магнето устанавливается магнит (см. рис. 31).

Вперед
Оглавление
Назад


Главное за неделю