Описание и назначение спроектированного узла и детали.

Усилие, воспринимаемое поршневым пальцем от поршня, передается далее на коленчатый вал с помощью шатуна (рис. 3). Стержень шатуна должен выдерживать попеременно сжатие, растяжение, продольный изгиб от усилия газов и сил инерции.Чтобы не произошло изгиба или излома, шатун приходится делать из сталей специальных марок. Для облегчения же веса стержню шатуна придана форма двутавра, хорошо противостоящая продольному изгибу. Стержень по концам имеет две головки: в отверстие малой неразъемной головки входит палец поршня, а в большой разъемной головке размещается шейка кривошипа коленчатого вала.

Рис.3. Общий вид шатунов

Большая головка нижнего шатуна — разъемная, так как цельную головку невозможно надеть на шейку вала — мешают выступающие колена. Эта головка разрезана на две части по плоскости, перпендикулярной оси шатуна; шейка коленчатого вала помещается между двумя половинками разъемной головки шатуна. Одна из них составляет одно целое со стержнем шатуна. К ней присоединяется другая половинка, называемая крышкой. Крышку соединяют в месте разреза с шатуном с помощью замка в виде выступов и двух болтов с гайками (шатунных болтов), которые прижимают друг к другу обе половинки головки шатуна, связывая их воедино.

Шатунные болты — очень важные детали. Если ослабнет гайка или выйдет из строя (оборвется) шатунный болт, испытывающий воздействие возникающих в процессе движения поршня больших усилий, произойдет авария дизеля. Чтобы противостоять действующим усилиям, болт должен обладать достаточной прочностью; особая точность предъявляется также к резьбе шатунного болта и гайки.
В обе головки шатуна вставлены подшипники, представляющие собой бронзовую втулку (в малой головке), и полувтулки, называемые вкладышами (в разъемной головке). Вкладыши заливают тонким слоем свинцовистого кальциевого баббита или свинцовистой бронзы (дизели Д49). Слой антифрикционных металлов — баббита или бронзы — уменьшает трение и износ шейки коленчатого вала и поршневого пальца.

По конструктивным и технологическим соображениям втулка поршневой головки шатуна дизеля выполнена двухслойной—бронзовая втулка запрессовала не в отверстие стержня шатуна, а в стальную втулку, которая уже вместе с бронзовой запрессовывается в шатун. Шатун дизелей типа Д50 имеет конструкцию, аналогичную описанной выше. Основное отличие его состоит в том, что крышка нижней головки прикрепляется к телу шатуна четырьмя шатунными болтами по два с каждой стороны, так как в четырехтактных дизелях на тактах выпуска и всасывания инерционные силы достигают очень больших значений. Дизели Д49 имеют V-образное расположение цилиндров, поэтому здесь применены сочлененные шатуны. Один из них называется главным (левый на рис. 3, б), а другой — прицепным. Прицепной шатун соединен с главным с помощью пальца, который вставлен в отверстие специального выступа нижней головки главного шатуна. В шестнадцатицилиндровом дизеле Д49 размещается восемь комплектов сочлененных шатунов.

Рис. 4. Механизм шатунный 2-5Д49.17спч-2-01

№ поз.	наименование	обозначение	входит в	применение	к-во	к-во.в.ед.	масса	материал
Механизм шатунный 2-5Д49.17спч-2-01
	Крышка	5Д49.17.02-5	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.02-5				Сталь 40ХН2МА
2	Втулка	5Д49.17.07-1	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.07-1				Сталь 20 Гост 1050-74
	Кольцо уплотнительное	5Д49.17.12-1	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.12-1				Резина 7-9831Ш
	Болт	5Д49.17.03-3	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.03-3				Сталь 40ХН2МА
	Гайка корончатая	5Д49.17.05-3	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.05-3				Сталь 40Х Гост 4543-71
	Шплинт	4x45 ГОСТ397-79	6Д49.17спч-2-01	4x45 Гост397-79				Сталь
	Вкладыш нижний	5Д49.17.9СПЧ-4	6Д49.17спч-2-01	5Д49.17.9СПЧ-4				-
	Вкладыш верхний	5Д49.17.8спч-4	6Д49.17спч-2-01	5Д49.17.8СПЧ-4				-
	Втулка	5Д49.17.6спч-2	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.6спч-2				-
10	Стержень	5Д49.17.01-6	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.01-6				Сталь 40Хн2МА
	Шатун прицепной	5Д49.17.3спч-2	6Д49.17спч-2-01	5Д49.17.3СПЧ-2				-
	Гайка	М12.6 Гост5935-73	6Д49.17СПЧ-2-01	М12.6 Гост 5935-73				Сталь 40 Гост 1050-74
	Шплинт	2,5x25 Гост397-79	6Д49.17спч-2-01	2,5x25 Гост397-79				Сталь
	Болт шатунный	5Д49.17.19	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.19				Сталь 40ХН2МА
	Втулка	5Д49.17.20-1	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.20-1				Сталь 50ХФА
	Палец	5Д49.17.06-3	6Д49.17спч-2-01	5Д49.17.06-3				Сталь 20ХН3А-Ш
18	Втулка	5Д49.17.4СПЧ-3	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.4СПЧ-3				-
	Стопор	5Д49.17.18	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.18				Сталь 45 Гост1050-74
	Штифт	8Д49.17.17	6Д49.17спч-2-01	8Д49.17.17				Сталь 45 Гост 1059-74
	Штифт	5Д49.17.22	6Д49.17СПЧ-2-01	5Д49.17.22				Сталь 38ХН3МА
	Заглушка	5Д49.17.23	6Д49.17спч-2-01	5Д49.17.23				Сталь 20 Гост 1050-74

Стержень шатуна двутаврового сечения с утолщением в средней части, где проходит канал для масла. В верхней головке запрессована бронзовая втулка. На наружной и внутренней поверхностях втулки имеются кольцевые канавки, которые сообщаются между собой четырьмя отверстиями. Нижняя головка разъемная. Съемная часть — крышка — соединяется с шатуном болтами, стопорящимися от проворачивания штифтами. Крышка фиксируется двумя штифтами. Шатунный подшипник состоит из двух взаимозаменяемых вкладышей с заливкой из баббита.

Верхняя головка шатуна имеет сферическую форму с полированной поверхностью для обеспечения плотности скользящего сочленения. Втулка верхней головки шатуна состоит из двух втулок — стальной и бронзовой, соединенных запрессовкой с натягом. В нижней головке шатунов с бесканавочными вкладышами просверлены два косых отверстия вместо одного центрального для обеспечения непрерывной подачи смазки к верхней головке. Верхний и нижний шатуны дизелей типа Д100 имеют различную длину. Нижние шатуны удлинены, чтобы обеспечить условия выемки поршней через картер.

Рис. 5 Шатуны дизеля Д49.

Шатунный механизм дизеля Д49 (рис. 5) состоит из главного 2 и прицепного 13 шатунов. Шатуны соединены между собой пальцем 12, который установлен во втулке 1, запрессованной в проушине главного шатуна. Прицепной шатун прикреплен к пальцу 12 двумя болтами 14, которые застопорены шайбами 15. В верхних головках обоих шатунов запрессованы стальные втулки 1 и 16, залитые свинцовистой бронзой.

Для подачи масла к поршневому пальцу в средней части втулок имеется канал с двумя отверстиями. Нижняя головка главного шатуна имеет съемную крышку 6, которая прикрепляется к стержню четырьмя болтами 5. Стык нижней головки и крышки имеет зубцы треугольного профиля, препятствующие поперечному смещению крышки. В нижнюю головку главного шатуна установлены верхний 10 и нижний 8 стальные тонкостенные вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. Тыльные поверхности вкладышей, которыми они опираются на крышку и шатун, покрыты медью. Вкладыши устанавливают с натягом, и положение их фиксируется штифтами 9 и 7. Натяг вкладыша, измеренный в специальном приспособлении, выбит на торце вкладыша. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемы. В нижнем вкладыше имеется канавка с отверстиями для перетока масла. По отверстиям и каналу в крышке 6 масло перетекает в канал нижней головки шатуна и по втулке 4, уплотненной кольцом 3, в канал стержня главного шатуна и к втулке 11, откуда через отверстие в пальце 12 в канал прицепного шатуна. Из втулок 1 а 16 через отверстия в верхних головках шатунов масло поступает на охлаждение поршней.

Вкладыши шатунных подшипников состоят из двух половин: верхней — рабочей, размещенной в нижней головке шатуна, и нижней — нерабочей, размещенной в крышке нижней головки шатуна.

Наружный диаметр вкладышей больше диаметра расточки нижней головки шатуна, что обеспечивает плотную посадку вкладыша и предотвращает его проворачивание в головке шатуна при работе двигателя. Вкладыши шатуна должны иметь гарантированный натяг, измеряемый в специальных приспособлениях.

Характерные эксплуатационные дефекты:

-Задир шатунных подшипников (нарушение маслоснабжения)

-Раскрытие стыков (разрыв болтов)

-Задир шатунных пальца (нарушение маслоснабжения)

Основными мероприятиями по повышению долговечности и прочности являются:

-Улучшение качества изготовления (острые кромки, врезы)

-Замена материала (40Х2НМА на 18Х3ВМА)

Заключение

1. В процессе выполнения курсового проекта был произведён тепловой, динамический расчёт двигателя и расчёт на прочность основных его элементов.

Получены следующие результаты:

1.В результате проведения теплового расчёта:

Эффективный и индикаторный КПД η_е =0,425; η_i = 0,467

Удельный эффективный расход топлива b_e = 199,450 (г/кВт*ч);

Среднее эффективное давление P_me = 1,6 (MПa);

2. В результате проведения динамического расчёта установил, что поскольку суммарные силы и моменты сил инерции первого и второго порядков = 0, то двигатель является теоретически полностью уравновешенным. Из сопоставления максимальных и минимальных величин крутящих моментов на коренных шейках установил, что наибольшая амплитуда момента имеет место на коренной шейке четвертого колена, т.е. эта шейка самая нагруженная.
3. В результате проведения прочностного расчёта установил, что
запасы прочности и действующие напряжения лежат в допустимых пределах.

Список литературы

1. Дьяченко Н.Х. "Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания, Л., "Машиностроение", 1979.

2. Круглов М.Г. "Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания ", М., "Машиностроение", 1973.

3. Орлин А.С., Круглов М.Г.," Двигатели внутреннего сгорания.
Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей",
"Машиностроение", 1990.

4. Орлин А.С., Круглов М.Г., "Двигатели внутреннего сгорания”. Теория
поршневых и комбинированных двигателей ", М., "Машиностроение",
1983.

5. Орлин А.С., Круглов М.Г., " Двигатели внутреннего сгорания.
Конструирование и расчёт на прочность поршневых и комбинированных
двигателей ", М., "Машиностроение", 1984.

Техническое описание и инструкции по эксплуатации ДВС.

6. П.С. Моргулис, В.Г. Перфилов "Турбокомпрессоры тепловозных двигателей",
М. Москва, 1965.

7. Зигельман Е.Б. “Методическое пособие по динамическому расчету двигателя”

Дата добавления: 2015-08-05