|
|
|
Навигация
|
Главная » Мануалы расположены наклонно на противоположных сферических стенках камеры. Для увеличения интенсивности охлаждения головки поверхность сильно развита выполнением ребер. При установке двух клапанов под углом вместо четырех увеличивается оребрение головки, а следовательно, обеспечивается хорошее охлаждение ее (центральной части над камерой сгорания). Дополнительно улучшение охлаждения головки достигается установкой дефлекторов. Охлаждающий воздух направляется на наиболее нагретые участки головки. Головку крепят к цилиндру на резьбе с верхним уплотнением по цилиндрическому поясу гильзы. Диаметральный натяг между стальной гильзой и телом головки достигает 0,5 мм. В двигателях воздушного охлаждения малой мощности крепление головки может быть выполнено при помощи коротких шпилек, ввертываемых в верхний пояс цилиндра, или длинных шпилек, ввертываемых в картер двигателя. В многоцилиндровых автомобильных и тракторных двигателях, а также двигателях повышенной мощности головку выполняют в виде общей детали на все цилиндры двигателя. Стационарные газовые двигатели имеют отдельные крышки для каждого цилиндра и реже для двух или трех цилиндров. Таблица 30 Конструктивные параметры головок и камер сгорания
Обозначения, принятые в табл. 30: D - диаметр цилиндра в мм; S - ход поршня в мм\ е - степень сжатия; Vc - объем камеры сгорания в см; Рк. с ~ полная поверхность стенок камеры сгорания в см; Fqx - поверхность камеры непосредственно соприкасающаяся с охлаждающим агенто.м в см\ I - расстояние от свечи зажигания до наиболее удаленной точки камеры сгорания в мщ Н - высота головки в мм; - отнош^епие расстояния от свечи зажигания до наиболее удаленной от него точки к диаметру цилиндра; - отношение высоты головки к диаметру цилиндра. В двигателях воздушного охлаждения головки выполняют отдельно для каждого цилиндра, вследствие чего уменьшаются их коробление и поломки, а также увеличивается поверхность охлаждения. Конструктивные параметры типовых головок ряда Двигателей с зажиганием от искры приведены в табл. 30. Наиболее развитые поверхности получаются в головках с вихревыми р камерами. В этих камерах отношение -гг, характеризующее удельную с поверхность, приходящуюся на единицу объема камеры сгорания, достигает наибольших значений. Эти головки обладают наибольшими поверхностями, р непосредственно охлаждаемыми водой. Отношение -р для данной головки V с получается повышенным по сравнению с отношением для других головок. В головках с вихревыми камерами часть поверхности головки, охла- р ждаемая водой и характеризуемая величиной также получается увели- ченной. В этих головках величина больше, чем у головок с другими камерами, но в результате сильного вихреобразования и развитых поверхностей охлаждения можно допускать сравнительно высокие степени сжатия. Из табл. 30 видно, что головки с полусферическими камерами с.тпания Р Р р по параметрам ; и занимают промежуточное место. *с Ус и.с Наиболее компактны головки с цилиндрической, полушатровой и шатровой камерами сгорания. Двигатели с этими камерами сгорания имеют наи- меньшие величины отношений -~ и что определяет меньшие потери V с V с тепла с охлаждением. Высота головок получается наименьшей при вихревых камерах с боковым расположением клапанов и наибольшей - при верхнем расположении клапанов. § 3. головки ДВИГАТЕЛЕЙ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ В двигателях с воспламенением от сжатия форма камеры сгорания, соответствующая выбранному способу смесеобразования, определяет конструкцию головки. Конструкции головок двигателей с воспламенением от сжатия получаются более сложными, чем головки в двигателях с зажиганием от электрической искры вследствие того, что приходится размещать большее количество элементов головки: впускных и выпускных клапанов и соответствующих каналов, форсунок и полостей для подвода охлаждающей жидкости, деталей крепления, а в некоторых случаях и дополнительных камер. Впускные и выпускные клапаны обычно размещают в головке вертикально как в четырехтактных, так и в двухтактных двигателях (при клапанно-щелевой схеме). В перемычках между клапанами, омываемыми горячими газами, а также в* перемычке между клапанами и форсункой температура металла выше, чем в остальных частях стенок. Поэтому распределение металла по элементам головки должно быть равномерным, с плавными переходами в местах сопряженных стенок. При расширении проходов между перемычками и при направленном подводе охлаждающей жидкости к местам повышенного нагрева снижается температура стенок, а следовательно, и образование трещин. Головки двигателей с воспламенением от сжатия выполняют из чугуна или из алюминиевого сплава, реже из литой стали. Чугунные и стальные головки при прочих равных условиях имеют более высокую температуру. чем алюминиевые. В стационарных и судовых двигателях для изготовления крышек применяют серый чугун СЧ 24-44 и СЧ 28-48. В двигателях транспортных (автомобильных и тракторных) для упрочнения чугуна применяют присадки легирующих элементов. В судовых двигателях повышенной мощности иногда применяют стальное литье или составные крышки, состоящие из кованой нижней стенки и чугунной притертой к ней верхней части. Алюминиевые сплавы для головок применяют в некоторых транспортных двигателях, а также в легких двигателях, работающих в стационарных условиях, например, в двигателе Д-6. . В стационарных и судовых двигателях головки выполняют отдельно на каждый цилиндр. При большом диаметре цилиндра отдельная крышка Вид снизу Разрез по ЛЛ  Фиг. 197. Головка двигателей ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206. более надежна в эксплуатации, так как она меньше подвержена короблению и в случае появления трещин ее проще заменить. Металла на запасные крышки расходуют меньше и обработка отдельной крышки дешевле. При объединенной головке на несколько цилиндров двигателя можно выбирать минимально допустимые расстояния между цилиндрами и, следовательно, уменьшать габариты двигателя по длине. В судовом двигателестроении для уменьшения расстояния между цилиндрами применяют также составной блок крышек, состояищй из отдельных разрезных крышек, скрепляемых между собой болтами. На фиг. 197 показана головка с неразделенной камерой сгорания двухтактных двигателей ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 (показана часть головки, относящаяся к одному цилиндру).Нижняя стенка, обращенная к поршню, выполнена гладкой. Форма камеры, соответствующая форме топливных факелов, образуется фасонным днищем поршня. В центре головки расположена полость для насос-форсункн; рядом находятся каналы выпускных клапанов. Слева (фиг. 197) в теле головки расположены три наклонных отверстия, которые служат направляющими толкателей. В расточки гнезд под клапаны запрессовывают седла, изготовляемые из специального отбеленного чугуна. Сверху по контуру головки выполнена вертикальная стенка. Это увеличивает общую жесткость конструкции, что особенно важно для предупрех<де-ния перекосов головки при затяжке шпилек. Головку двигателя ЯАЗ-204 крепят к блоку десятью шпильками, а головку двигателя ЯАЗ-206 четырнадцатью шпильками. Шпильки проходят через специальные отверстия в бобышках стенок головки. Около этих бобышек расположены четыре отверстия для подвода охлаждающей жидкости. Для более интенсивного охлаждения форсунки к стенке головки прилито направляющее ребро. Усиление циркуляции в этом месте достигается постановкой специальных колпачков (водяных форсунок) в отверстиях для подвода охлаждающей жидкости со стороны толкателей, что обеспечивает направленный выход жидкости к насос-форсунке с двух сторон. Охлаждающая жидкость отводится от каждого цилиндра в отдельности, что выгодно в отношении Вид снизу \Б РйЗрОЗ по л/л/  Фиг. 198. Алюминиевая головка двигателей Д-6 и В-2. устранения застойных зон и выравнивания температуры по .длине головки Вдоль всей головки ближе к толкателям проходит канал для подвода смазки к деталям распределения. Головку изготовляют из специального серого чугуна состава: 3,2-3,5% С; 2-2,4% Si; 0,6-0,8% Мп; до 0,2% Р; до 0,12% S; 0,4% Сг и 0,4% Ni. Толщина стенки камеры сгорания 12 мм; толщина вертикальной стенки и стенок каналов клапанов 5,5 мм. Головка из алюминиевого сплава с неразделенной камерой сгорания четырехтактных транспортьштх двигателей В-2 и Д-6 показана на фиг. 198. Впускные клапаны имеют несколько больший диаметр, чем выпускные. На каждую пару клапанов выполнен один канал, разделенный вертикальной стенкой. Стальные седла клапанов запрессованы в теле головки и дополнительно зачеканены по контуру. Форсунка установлена в центре камеры сгорания в вертикальном канале, соединяющем нижнюю и верхнюю стенки головки. Камера сгорания образуется стенкой головки и днищем поршня. Нижняя стенка головки выполнена ступенчатой для увеличения жесткости; поршень частично входит в головку. При подобной конструкции головки увеличивается поверхность, охлаждаемая непосредственно жидкостью, по сравнению с головкой, имеющей гладкую нижнюю стенку. Объединенная на шесть цилиндров головка крепится к блоку 14 силовыми шпильками, про- Вид снизу ходящими через специальные бобышки, расположенные между боковыми стенками головки и стенками впускных и выпускных каналов. Рядом со шпильками через четыре отверстия (фиг. 198, вид снизу) подводится охлаждающая жидкость; отводится жидкость из верхней части головки. Отъемная крышка четырехтактного двигателя с неразделенной камерой сгорания показана на фиг. 199. Крышка имеет горизонтальную перегородку, разделяющую внутреннюю полость на две части, этим достигается усиленная циркуляция охлаждающей жидкости у днища головки, соприкасающегося с газами. Подвод охлаждающей воды в нижнюю полость предусмотрен с одного края крышки, а переход в верхнюю полость с другого края. Перегородка придает повышенную жесткость конструкции. В центре крышки расположен канал для форсу^!-ки. По бокам крышки имеются два вер- Вид снизу   Разрез по Л л  Фиг. 199. Крышка цилиндра судового четырехтактного двигателя. Фиг. 200. Крышка цилиндра судового двухтактного двигателя с выпуском отработавших газов через клапаны. тикальных канала: канал, расположенный слева (верхняя проекция), служит для пускового клапана, а расположенный справа для индикатора. В крышке установлены два впускных и два выпускных клапана. Каналы впуска и выпуска, общие для каждой из пар клапанов, расположенных с противоположных сторон крышки. На стенке, обращенной к блоку, предусмотрен кольцевой буртик прямоугольного сечения для уплотнения стыка между крышкой и цилиндровой втулкой. Крышку крепят к цилиндру четырьмя шпильками, расположенными но углам. На фиг. 200 изображена чугунная крышка двухтактного судового двигателя GMC-8-268 с неразделенной камерой сгорания. Днище крышки вы- Вид сверху  Разрез по Л Л полнено плоским. Внутренняя полость разделена на две части горизонтальной перегородкой, соединяющей боковые стенки, каналы клапанов и канал форсунки. Выпуск отработавших газов производится в одну сторону через четыре клапана, вертикально расположенных в крышке. Перемычки между клапанами имеют развитую поверхность охлаждения. Существенным недостатком принятого расположения клапанов в отношении надежности конструкции крышки является наличие удлиненного канала и неизбежно более высокий нагрев стенок канала в местах переходов и сопряжений со стенками крышки. Крепление крышки к цилиндру осуществляют четырьмя шпильками. Рядом с каждой шпилькой расположены отверстия для подвода охлаждающей жидкости из блока цилиндра в крышку. Охлаждающая жидкость отводится вверху под каналом выпуска. Наиболее простые формы имеют крышки двухтактных двигателей с петлевыми схемами газораспределения. В качестве примера на фиг. 201 показана крышка двухтактного судового двигателя 43 8ДР . Отсутствие клапанов и каналов позволило придать ей простую цилиндрическую форму. Камера сгорания образуется днищем поршня и стенкой крышки, имеющей углубление, близкое по форме к шаровому сегменту. В центре крышки размещена форсунка, ближе к краям расположены канал для пускового клапана и канал под индикатор. Днище, воспринимающее давление газов, опирается на вертикальную кольцевую стенку. Крышку крепят к цилиндру 16 шпильками, расположенными по окружности. Стык уплотнен по кольцевой площадке. Охлаждающая жидкость поступает в крышку сбоку из блока цилиндра, через наружный патрубок, а отводится из крышки сверху. На фиг. 202 показана головка (часть одного цилиндра) тракторного двигателя Д-35 с вихревой камерой. Стенка головки, обращенная к поршню, выполнена плоской. Вихревая камера шарового типа, смещена от оси цилиндра к краю головки. Верхняя половина камеры с отверстием для форсунки выполнена в головке, нижняя половина изготовлена отдельно из жаростойкой стали и фиксируется в головке болтом. Соединительный канал расположен под углом к оси цилиндра. Клапаны расположены вертикально, при этом оси клапанов смещены в сторону от оси цилиндра, что вызвано расположением в головке вихревой камеры. Диаметр впускного клапана больше диаметра выпускного. Каналы, относящиеся к одноименным клапанам двух соседних цилиндров,- соединены в один общий канал. Выпускные клапаны двух крайних цилиндров имеют отдельные каналы для каждого клапана. Головка крепится шпильками к блоку цилиндров. Охлаждающая жидкость поступает через пять отверстий,из которых два большего диаметра расположены со стороны выпускных каналов, два отверстия несколько мень-  Фиг. 201. Крышка цилиндра судового двухтактного двигателя 8ДР с петлевой схемой газораспределения. шего диаметра - ближе к вихревой камере и одно отверстие - между каналами. Охлаждающая жидкость отводится из головки с торца на уровне верхней стенки головки. Головка изготовлена из серого чугуна с присадкой легирующих элементов. Толщина стенки, обращенной к поршню, равна И мм, остальные стенки имеют толщину 5-5,5 мм. На фнг. 203 показана головла с предкамерой тракторного двигателя КДМ-46. Головку выполняют общей'на каждые два цилиндра. Нижняя и верхняя стенки головки плоские. Впускной и выпускной клапаны имеют одинаковые размеры. В головке сделаны отверстия, через которые проходят промежуточные стержни толкателей привода клапанов. Каналы клапанов выведены на одну сторону. Предкамера расположена под углом 15° к вертикальной оси и смещена в сторону от клапанов. Предкамера сварная из двух половин; нарезной конец ее ввернут в днище головки. Нижний стык предкамеры уплотнен медной прокладкой, а верхний- резиновым кольцом. Объем предкамеры составляет 24,6% от объема пространства сжатия. Диаметр выходного отверстия 6,5 мм. Головка крепится 15 шпильками, из которых шесть имеют увеличенный диаметр. Вода для охлаждения поступает в головку цилиндра из блока через четыре отверстия, два из них расположены со стороны предкамеры, а два - со стороны привода клапанов. В водоподводящие каналы запрессованы колпачки с отверстиями -водяные форсунки. Одна пара форсунок направляет струи жидкости непосредственно на предкамеру, а вторая пара - на перемычки клапанов. Охлаждающая жидкость отводится от каждого цилиндра отдельно в верхней части головки из отверстия, расположенного на уровне верхней стенки. Головка выполнена из серого чугуна с присадкой легирующих элементов. Толщина днища головки 14 мм, толщина остальных стенок 7-8 мм. Конструктивные параметры головок и камер сгорания некоторых автомобильных и тракторных двигателей с воспламенением от сжатия приведены в табл. 31 . Р Наибольшая величина отношения -~- получается в головке с шаро- * с вой камерой сгорания в поршне, наименьшая в двигателях ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206. Из сравнения отнотипных камер сгорания, например камер дви- гателей В-2 и ЯАЗ, видно, что величина больше для головки двига- V с р теля ЯАЗ вследствие меньшего диаметра цилиндра. Параметр- для голове БОК с вихревыми камерами, воздушными и шаровыми, расположенными в поршне, практически одинаков для двигателей с рав- ными диаметрами цилиндров. Параметр -гг, характеризую- t к. с щий поверхность с интенсивной передачей тепла в охлаждающую воду, получается повышенным в головках с дополнительными камерами (вихревой камерой, воздушной камерой и предкамерой). Р Повышенное значение отношения -~ получается при охлаждении днища поршня маслом, как это предусмотрено в двигателях ЯАЗ и в ряде судовых Р и стационарных двигателей. В головках с четырьмя клапанами параметр ~ V с меньше, чем в головках с двумя клапанами; например в двигателях В-2, Д-6 и в некоторых судовых и стационарных двигателях. Обозначения те же, что и в табл. 30. Вид снизу Разрез по Дй    д Разрез по ВВ I Разрез по ББ т  д Вид снизу П-т  Фиг. 202. Го.г(овка двигателя Д-35. Разрез по ДД  Разрез по БЬ Разрез по В В  Сечение по ас Фиг. 203. Гсиовка с предкамерой двигателя КДМ-46. Таблица 31 Конструктивные параметры головок и камер сгорания
Параметр -т^-, характеризующий часть поверхности головки с интен- * к.с сивным охлаждением, имеет большее значение в головках с дополнительными камерами. В случае охлаждения днища поршня маслом величина этого параметра возрастает. Основные конструктивные соотношения крышек судовых и стационарных двигателей Наружный диаметр крышки (или диаметр описанной окружности)................... Dh. = (1.4 -ь- 1,8) D Высота крышки................. = (0,4 -т- 0,8) U Т0ЛЩИ1Ш нижней и верхней стенки....... = (0,06 0,08) D Толщина промежуточной горизонтальной стенки . . bi = (0,6 -е- 0,7) Толщина наружных стенок..... ...... -12 мм Минимальная толщина водяного промежутка между стенками..................... Ю-15 мм К ОСНОВНЫМ технологическим условиям на изготовление головок можно отнести следующие. 1. Твердость чугунного литья должна быть по шкале не менее = 180 240. 2. Остаточные литейные напряжения должны быть сняты нагреванием чугунных головок до температуры 400-500° С в течение 10-15 час. и постепенным охлаждением их; алюминиевые головки нагревают до температуры 200° С в течение 6-8 час. 3. Раковины в стенках, соприкасающихся с горячими газами со стороны камеры сгорания, не допускаются. 4. Головки должны выдерживать гидравлическое испытание на герметичность водяного пространства при давлении в водяной системе до 4 кг1см В течение 3-5 мин.; при этом появления течи воды и даже увлажнения поверхности стенок не допускается. 5. Головки судовых и некоторых транспортных двигателей должны выдерживать гидравлическое испытание на прочность стенки, обращенной к поршню, при давлении до 100 кг1см и более. Стенки головок воспринимают нагрузки от давления газов, действия высокой температуры и от предварительной затяжки шпилек (болтов). Наибольшие напряжения испытывает стенка головки, непосредственно соприкасающаяся с горячими газами, в особенности в области расположения клапанных гнезд, гнезд для свечей зажигания и форсунок (в двигателях с воспламенением от сжатия). Сечения головки имеют сложные геометрические формы, - определить действительные напряжения в стенках головки весьма трудно. Поэтому толщину днища головки не рассчитывают, а принимают по данным выполненных конструкций. 1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 19 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |