К основным неподвижным деталям судового дизеля относятся:
- фундаментная рама
- рамовые подшипники
- станина
- цилиндры
- цилиндровые втулки
- анкерные связи
- параллели
Фундаментная рама
Фундаментная рама служит для монтажа остальных неподвижных деталей дизеля, а также коленчатого вала. (У некоторых дизелей к кормовой части фундаментной рамы крепится также упорный подшипник.)
Во время работы дизеля фундаментная рама испытывает статические и динамические нагрузки и, кроме того, нагрузки, обусловленные недостаточной жесткостью корпуса судна. Для нормальной эксплуатации двигателя, а также для предотвращения неравномерного износа трущихся деталей фундаментная рама должна обладать достаточной поперечной и продольной жесткостью. Для выполнения этих условий фундаментные рамы небольших и средних судовых дизелей выполняют из чугуна цельнолитыми, реже — из двух частей, жестко скрепленных болтами.
Фундаментные рамы крупных судовых дизелей для уменьшения массы и увеличения прочности в настоящее время изготовляют сварными из стальных листов или балок сложного профиля.
Фундаментные рамы очень крупных судовых дизелей, для удобства транспортировки и монтажа, изготавливают стальными, сваривая из нескольких частей, которые крепят между собой жестко, при помощи болтов.
У чугунных фундаментных рам нижняя часть выполняется с уклоном — чаще в носовую часть двигателя — и с колодцем для сбора масла, стекающего со смазываемых деталей двигателя.
У крупных дизелей со стальными фундаментными рамами для сбора масла к нижней части рамы крепится легкий стальной поддон. Для предотвращения возникновения пены в картере над поддоном устанавливается пеногасительная сетка.
Цельнолитая фундаментная рама тронкового дизеля (рис. 21) имеет продольные балки 3, поперечные перегородки 1, в которых размещены гнезда (постели) 2 для монтажа рамовых подшипников 4. Для повышения прочности поперечные балки 1 имеют дополнительные ребра жесткости. Для крепления к судовому фундаменту рама имеет продольные полки 5.
Фундаментные рамы судовых дизелей типа ДКРН 70/120 (рис. 22) изготавливают из двух частей, жестко связанных между собой болтами.
Каждая из продольных балок 4 сварена из двух вертикально установленных стальных листов 5, между которыми проходят горизонтальные ребра жесткости 6. Продольные балки 4 соединены между собой двумя горизонтальными листами 3. Для монтажа рамовых подшипников имеются поперечные стальные балки 1, в которые вварены стальные литые стулья 2. Для сбора масла к нижней части рамы приварен стальной поддон 7.
Материалом для изготовления литых фундаментных рам служит серый чугун марок СЧ 18-36, СЧ 21-40, СЧ 24-44; для изготовления сварных фундаментных рам применяют конструкционные стали марок сталь 25, сталь 35. (Для изготовления фундаментных рам, а иногда всех деталей остова у некоторых быстроходных дизелей применяют алюминиевые сплавы АЛ1.)
Рамовые подшипники
Рамовые подшипники служат для поддержания коленчатого вала; монтируются в поперечных балках фундаментной рамы и состоят из следующих частей: нижнего и верхнего вкладышей, прокладок между ними и крышки. (У крупных дизелей для удобства монтажа и демонтажа крышки рамовых подшипников выполняются из двух частей.) Для предотвращения аксиального смещения коленчатого вала один из подшипников, обычно кормовой, выполняется упорным (установочным).
Рамовый подшипник судового дизеля ДР 30/50-3 (рис. 23) имеет вкладыши 1 и 3 стальные, залитые баббитом (вкладыш упорного подшипника имеет заливку и со стороны торцевых поверхностей). Смазка к подшипнику подводится по каналу 4. Для регулировки масляного зазора в рамовом подшипнике предусмотрен набор прокладок 2. Конструкция рамовых подшипников позволяет вынимать вкладыши без подъема коленчатого вала.
Материалом для изготовления вкладышей рамовых подшипников служит чугун СЧ 28-48 (тихоходные дизели) и сталь 15Л, 25Л (быстроходные дизели). Для заливки вкладышей рамовых подшипников тихоходных дизелей применяют баббиты марок Б83, БН; подшипники быстроходных дизелей заливают свинцовистой бронзой марки БрС-30. Крышки рамовых подшипников изготавливают из чугуна СЧ 21-40 и стали 24Л.
Крепят крышки подшипников к фундаментной раме при помощи шпилек, ввернутых в поперечные балки. Некоторые конструкции предусматривают установку специальных шпилек — с гайками сверху и снизу.
Станина
Станина — деталь дизеля, которая устанавливается на фундаментную раму и служит для поддержания цилиндров дизеля. Между фундаментной рамой и станиной образуется закрытая полость (картер), где совершают сложные движения детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).
У крейцкопфных дизелей к станине крепят параллели, которые воспринимают через ползуны крейцкопфа давления газов. Для небольших дизелей станину отливают из чугуна в виде целой отливки, иногда из двух-трех частей. Для крупных судовых двухтактных дизелей станину обычно набирают из специальных сварных, реже литых, колонн.
На рис. 24 изображена цельнолитая чугунная станина судового четырехтактного тронкового дизеля небольшой мощности. Полки 3 станины служат для крепления ее к фундаментной раме. Люки 2, которые во время работы закрывают специальными крышками на прокладках, служат для осмотра, разборки, сборки рамовых и мотылевых подшипников дизеля. На верхнюю плоскость 1 станины устанавливают цилиндры дизеля.
Станина крупного судового крейцкопфного дизеля, набранная из отдельных А-образных колонн, показана на рис. 25. А-образные колонны — стальные сварные, реже чугунные литые, имеют двутавровое или коробчатое, иногда более сложное, сечение. Устанавливают колонны на фундаментные рамы и крепят при помощи шпилек.
После установки всех колонн промежутки между ними закрывают крышками. При снятых крышках открывается свободный доступ в картер для осмотра, демонтажа и монтажа рамовых, мотылевых, головных подшипников, а также крейцкопфного узла двигателя.
Цилиндры, цилиндровые втулки
Цилиндром или цилиндровой рубашкой называется деталь, которая устанавливается на станину двигателя и служит для запрессовки цилиндровой втулки. У двигателей малой мощности цилиндры отливают целой деталью — блоком. У двигателей средней мощности отливают в блок по 2—4 цилиндра. У двигателей большой мощности цилиндры отливают раздельно.
Рубашка цилиндра вместе с цилиндровой втулкой двигателя ДКРН 76/155 («Зульцер») показана на рис. 26. У этого двигателя каждый цилиндр выполнен раздельно, а крепят отдельные рубашки между собой болтами. Цилиндр имеет съемные щитки для осмотра подпоршневой полости и лючки, чтобы контролировать состояние полостей охлаждения. Втулка цилиндра изготовлена из специального чугуна, для охлаждения перемычек между выпускными окнами имеются специальные отверстия для циркуляции воды. Характерным для двигателей фирмы «Зульцер» является специальное чугунное кольцо, на которое устанавливается цилиндровая втулка. Кольцо облегчает демонтаж цилиндровой втулки и снимает тепловые напряжения с верхней части цилиндра.
Втулку уплотняют по рубашке с водяной стороны резиновыми кольцами, со стороны выпускных и продувочных окон — красномедными поясками.
Для подачи смазки во втулке имеются отверстия, в которые ввертывают специальные штуцеры, а со стороны зеркала втулки — специальные фигурные канавки. Для предотвращения поломки штуцеров они связаны жестко только с цилиндровой втулкой (рис. 27).
У дизелей большой мощности цилиндровые втулки выполняют из двух частей (рис. 28). Фигурные разъемы между двумя частями втулки служат для расширения верхней части втулки при нагреве.
Блок цилиндров без цилиндровых втулок двигателя 6ЧН 31,8/33 (Д-50) показан на рис. 29.
Материалом для изготовления цилиндровых рубашек служит серый чугун марок СЧ 21-40, СЧ 24-44, цилиндровые втулки судовых дизелей изготовляют из легированного хромом, никелем и ванадием перлитного чугуна марки СЧ 28-48. У напряженных быстроходных дизелей для изготовления цилиндровых втулок (гильз) применяют легированную сталь ЗОХМА.
Цилиндровые крышки
Цилиндровые крышки служат для закрытия цилиндров и для размещения различной арматуры.Во время работы дизеля цилиндровая крышка испытывает высокие механические и тепловые нагрузки из-за неравномерного нагрева отдельных ее частей.
У двухтактных дизелей с контурной продувкой конструкция крышки наиболее проста, крышки двухтактных дизелей с прямоточноклапанной продувкой устроены сложнее из-за наличия в них выпускного клапана. Самой сложной является крышка четырехтактного дизеля, где, кроме отверстий для форсунки и клапанов, размещают каналы для подвода воздуха к впускному клапану и для отвода отработавших газов от выпускного клапана.
У небольших дизелей крышки выполняют блоками в виде целых отливок (головок).
У крупных дизелей крышки выполняют отдельно для каждого цилиндра и очень часто — из двух частей.
Крышка двигателя ДР 30/50 (рис. 30, а) имеет кольцевой бурт 1, при помощи которого она опирается на цилиндровую втулку. Между крышкой и цилиндровой втулкой установлена красномедная прокладка. Крепится крышка к блоку цилиндров при помощи восьми шпилек. Вода для охлаждения крышки поступает из зарубашечного пространства цилиндра по специальному патрубку 2 и отводится через сливное отверстие 3. Для осмотра и очистки зарубашечного пространства в крышке имеются специальные лючки, закрытые крышками 4 на прокладке из паронита.
Конструкция крышки, состоящей из двух частей, двигателя ДКРН 70/120 (МАН) представлена на рис. 30, б. Характерной особенностью ее является устройство камеры сгорания в нижней части 9 цилиндровой крышки, выполненной из жаропрочной стали; верхняя часть 8 крышки чугунная, имеет отверстия для шпилек, при помощи которых крышка крепится к цилиндру. Плотность между крышкой и втулкой достигается притиркой. Зарубашечное пространство в крышке образуется за счет концентрических каналов 5 в нижней части крышки. Форсунка монтируется в специальный стакан 7, выполненный заодно с нижней частью крышки и имеющий сальниковое уплотнение 6. Такая конструкция не вызывает в крышке тепловых напряжений из-за разности температур верхней и нижней частей крышки.
На рис. 30, в, показан поперечный разрез (относительно двигателя) цилиндровой крышки двигателя 6ЧР 32/48. В крышке смонтированы впускной и выпускной, пусковой и предохранительный клапаны, форсунка, индикаторный кран. Крепится крышка к блоку шестью шпильками. Уплотнение достигается за счет красномедного кольца, установленного между крышкой и втулкой.
Материалом для изготовления крышек судовых дизелей служит чугун марки СЧ 28-48; для верхней части разъемных крышек — СЧ 21-40, для нижней части крышек двухтактных дизелей и напряженных четырехтактных дизелей применяют сталь 35Л.
Для некоторых быстроходных дизелей общая крышка (головка) отливается из алюминиевого сплава АЛ1.
Анкерные связи
Во время сгорания топлива в цилиндре двигателя происходит резкое нарастание давления, которое действует равномерно на стенки цилиндровой втулки, цилиндровой крышки и на поршень.
Усилие, действующее на поршень и крышку у крупных дизелей, в момент максимального давления создает разрывающую нагрузку, исчисляемую десятками и даже сотнями тонн. Понятно, что чугунные стенки цилиндра не могут выдержать таких нагрузок. Для снятия разрывных усилий с корпуса цилиндра и передачи их на фундаментную раму служат анкерные связи (рис. 31); связи 1 проходят через-цилиндр 2, станину 3 и фундаментную раму 4. При сборке дизеля анкерные связи затягивают с усилием, превышающим максимальное давление газов в цилиндре на 25—50%, что заставляет работать все детали остова на сжатие. Затяжку анкерных связей осуществляют при помощи специальных гидравлических домкратов. Очень длинные анкерные связи изготовляют из двух частей и соединяют их специальными муфтами. Материал для изготовления анкерных связей — конструкционная сталь 35 или легированная 18 ХНВА.
Параллели
Параллелью называется деталь, которая воспринимает через крейцкопф и ползуны боковые усилия, возникающие в головном соединении крейцкопфных дизелей и передает эти усилия на остов двигателя.
Параллели крепятся обычно к колоннам станины, имеют зарубашечное пространство для охлаждения и устройство для подвода смазки к ползунам. С тыльной стороны параллели имеют продольные и поперечные ребра жесткости.
Количество параллелей зависит от конструкции дизеля и его цилиндровой мощности и может быть 1, 2, 4. При установке одной параллели для передачи усилий на станину при заднем ходе к параллели крепят специальные нащечины (рис. 32): параллель 5 крепится к колоннам станины 1 болтами 4. Стальные нащечины 3 крепят к параллели болтами 2. Материалом для изготовления параллелей служит чугун СЧ 28-48, СЧ 24-44; для нащечин применяется сталь 35.
В данном параграфе рассмотрены конструкции наиболее типичных неподвижных деталей судовых дизелей. В некоторых судовых дизелях детали остова выполняются с отклонениями от принятых норм. Так, у двигателей ряда ДР 30/50 цилиндры отлиты по два-три в блок, причем блок цилиндров переходит в станину. Очень часто у небольших дизелей для получения жесткой конструкции фундаментную раму отливают заодно со станиной (двигатель 6ЧР31.8/33—Д-50).
