Spalinowy silnik trakcyjny a. Rodzaje silników spalinowych stosowanych w pojazdach trakcyjnych



Pobieranie 224.84 Kb.
Strona1/3
Data28.04.2016
Rozmiar224.84 Kb.
  1   2   3
SPALINOWY SILNIK TRAKCYJNY

A. Rodzaje silników spalinowych stosowanych w pojazdach trakcyjnych

Silniki spalinowe, należą do grupy silników cieplnych, silniki spalinowe są silnikami o spalaniu wewnętrznym, gdyż zasilane są paliwem, które spala się w ich wnętrzu.

Silniki o spalaniu wewnętrznym mogą być tłokowe, turbinowe i odrzutowe. W pojazdach trakcyjnych stosuje się, praktycznie biorąc, prawie wyłącznie silniki tłokowe.

Zasada działania tłokowego silnika spalinowego polega na wykorzystaniu wysokiego ciśnienia gazów spalinowych do wykonania pracy użytecznej. Paliwo zmieszane z powietrzem spala się wewnątrz cylindra silnika, bezpośrednio nad tłokiem. Wywiązujące się przy tym ciepło nagrzewa silnie gazy spalinowe, które powstają w wyniku spalania mieszanki, i powoduje wzrost ich ciśnienia. Pod naporem gazów spalinowych porusza się ruchem posuwistym i za pośrednictwem korbowodu wymusza ruch obrotowy wału korbowego. Spośród różnych systemów tłokowych silników spalinowych najważniejsze praktycznie znaczenie i najczęstsze zastosowanie mają silniki gaźnikowe i silniki z zapłonem samoczynnym (wysokoprężne). Silniki te różnią się rodzajem stosowanego paliwa, sposobem wytwarzania mieszanki palnej paliwo—powietrze oraz sposobem zapłonu mieszanki palnej, nie mówiąc o odmiennych termodynamicznych zasadach pracy obu rodzajów silników, jako materiał pędny do silników gaźnikowych stosowane są przede wszystkim lekkie paliwa ciekłe, głównie mieszanki benzyny, benzolu i oraz paliwa gazowe. Materiałem pędnym do silników z zapłonem samoczynnym są ciężkie paliwa ciekłe, głównie olej napędowy. Mieszanka palna paliwo—powietrze tworzy się przy silnikach gaźnikowych na zewnątrz cylindrów silnika, w urządzeniu zwanym gaźnikiem. Do cylindrów silnika gaźnikowego mieszanka zasysana jest już w stanie gotowym, w postaci mieszaniny drobno rozpylanego i częściowo odparowanego paliwa z powietrzem. W silniku z zapłonem samoczynnym mieszanka paliwo—powietrze tworzy się wewnątrz cylindrów silnika. Do cylindrów zasysane jest czyste powietrze. Zapłon mieszanki palnej w cylindrach silnika gaźnikowego następuje za pomocą iskry elektrycznej świecy zapłonowej. Jest to więc zapłon obcy. W silnikach z zapłonem samoczynnym zapłon mieszanki następuje samoczynnie wskutek wysokiej temperatury sprężonego powietrza. Wymienione różnice mają oczywiście wpływ na procesy zachodzące w cylindrach silników oraz na konstrukcję i budowę silników gaźnikowych i silników z zapłonem samoczynnym. Ciśnienia i temperatury panujące w cylindrach silnika z zapłonem samoczynnym są znacznie wyższe niż w cylindrach silnika gaźnikowego. Silnik gaźnikowy wyposażony jest w gaźnik i w elektryczną instalację zapłonową, silnik zaś z zapłonem samoczynnym nie ma gaźnika i instalacji zapłonowej, musi mieć pompę, wtryskową i wtryskiwacze.

Silniki spalinowe stosowane do napędu pojazdów trakcyjnych konstruowane są wyłącznie jako wielocylindrowe, cztero- lub dwusuwowe obecnie.

Do napędu pojazdów nie stosuje się silników jednocylindrowych które wyróżniają się znaczną nierównomiernością biegu i dużą masa jednostkową. Zwiększając liczbę cylindrów nie tylko zwiększa się moc silnika, lecz uzyskuje się jednocześnie zmniejszenie masy jednostkowej i zmniejszenie nierównomierności biegu silnika. W silniku wielocylindrowym bowiem na jeden obieg pracy przypada tyle suwów rozprężania, ile jest cylindrów. Ponieważ zaś obiegi pracy w poszczególnych cylindrach są odpowiednio przesunięte w czasie, suwy rozprężania następują kolejno po sobie bądź mogą się nawet pokrywać i bieg silnika jest spokojniejszy niż silnika jednocylindrowego. Kolejność pracy poszczególnych cylindrów silnika i przesunięcia w czasie są dla danego silnika stałe i zapewniona przez odpowiednią konstrukcję wału korbowego.








Rys. 1. Schemat rządowego


sześciocylindrowego silnika czterosuwowego

Na rysunku 1 przedstawiony jest przykładowo schemat rzędowego sześciocylindrowego silnika czterosuwowego. Poszczególne wykorbienia wału korbowego przesunięte są względem siebie parami o 2/3 rad (tj. 120°, rys. 1b). Pary te tworzą wykorbienia pierwszego i szóstego, drugiego i piątego oraz trzeciego i czwartego cylindra. Praca poszczególnych cylindrów, uwidoczniona na rysunku 2, odbywa się według kolejności l—5—3—6—2—4. Suwy rozprężania pokry­wają się częściowo, co daje spokojny bieg silnika; wpływa to również na zmniejszenie masy koła zamachowego.



Rys2. Kolejność suwów w rzędowym sześciocylindrowym silniku czterosuwowym.

Rys. 3. Przekrój poprzeczny dwunastocylindrowego, dwuwałowego silnika typu 12LDA28 wytwórni „Sulzer” (Szwajcaria), stosowanego w lokomotywach spalinowych serii ST43: 1— skrzynia korbowa, 2— blok cylindrów, 3— śruby łączące skrzynię blokiem, 4— tuleja cylindrowa,
5 — głowica, 6 — zawór, 7 — dźwignia zaworowa, 8 — wtryskiwacz, 9 — tłok, 10 — korbowód, 11- wal rozrządu, 12— wal korbowy, 13— pokrywa wziernikowa, 14— miska olejowa. 15— pompa wtryskowa





Cylindry w silniku wielocylindrowym mogą być względem siebie rozmieszczone w różny sposób. W spalinowych pojazdach trakcyjnych stosuje się silniki o następującym układzie cylindrów:

  • silniki rzędowe, w których osie wszystkich cylindrów leżą w jednej płaszczyźnie, wal korbowy znajduje się z jednej strony cylindrów
    a głowica lub głowice zamykają cylindry z drugiej strony; ze względu na ustawienie rozróżnia się cylindry stojące, skośne (odchylone od pionu oraz leżące;

  • silniki dwurzędowe dwuwałowe, w których osie obu rzędów cylindrów są do siebie równolegle, a każdy rząd cylindrów pracuje z własnym wałem korbowym (rys. 3);

  • silniki widlaste dwurzędowe, w których płaszczyzny osi obu rzędów cylindrów są pochylone względem siebie o tzw. kąt rozwidlenia, wynoszący najczęściej π/3 do π /2 rad, tj. 60 do 90° (rys. 4)

  • silniki o cylindrach poziomych przeciwległych, ustawionych na przemian po obu stronach wału korbowego (układ zwany popularnie układem „bokser").








Rys. 4. Przekrój

poprzeczny

dwunastocylindrowego

dwusuwowego silnika

z zapłonem

samoczynnym

typu 14D40 (ZSRR),

stosowanego

w lokomotywach

serii ST44


Silniki rzędowe mogą mieć 4, 6 lub 8 cylindrów. Silniki rzędowe o większej liczbie cylindrów niż 8 budowane są rzadko ze względu na znaczną w takim przypadku długość silnika.

W silnikach o większej mocy stosuje się najczęściej układ widlasty (4, 8, 12 i 16 cylindrów), który pozwala na skrócenie długości silnika. Sil­niki o układzie „bokser" (4, 8 i 12 cylindrów) są stosowane głównie w wa­gonach spalinowych, gdyż silnik o takim układzie cylindrów można w ca­łości umieścić pod pudłem wagonu.

Prędkość obrotowa silników spalinowych stosowanych w pojazdach trakcyjnych zawiera się w dość szerokich granicach i wynosi od 700 do 1800 obr/min (a nawet więcej), a moc — od 20 kW w małych lokomoty­wach przemysłowych do 3000 kW w dużych lokomotywach pociągowych. Ze względu na mniejsze masy wagonów spalinowych stosuje się w nich silniki o pręd­kościach obrotowych powyżej 1200 obr/min. Prędkość obrotowa silników lokomotyw spalinowych nie przekracza 1500 obr/min.

Znaczna większość silników spalinowych instalowanych w pojazdach trakcyjnych ma tzw. doładowanie, które umożliwia znaczne zwięk­szenie mocy silnika przy stosunkowo niewielkim wzroście jego masy.

B. Budowa silnika spalinowego z zapłonem samoczynnym (wysokoprężnego)

W silnikach spalinowych z zapłonem samoczynnym rozróżniamy następu­jące zasadnicze układy, zespoły i podzespoły:



  • kadłub;
    głowica;

  • układ tłokowo-korbowy (tłok, pierścienie tłokowe, sworzeń tłokowy, korbowód, wał korbowy, koło zamachowe), który przejmuje
    ciśnienie gazów i przenosi je na wał korbowy, zamieniając jednocześnie prostoliniowy ruch tłoka na ruch obrotowy wału korbowego;

  • układ rozrządu (wał rozrządczy, popychacze, dźwignie, sprężyny zaworowe, zawory), który reguluje okres dopływu powietrza do cylindrów oraz okres wypływu z cylindrów gazów spalinowych;

  • układ zasilania (pompa wtryskowa, pompa paliwowa, wtryskiwacze, filtry i przewody paliwowe, przewody ssawne i wydechowe), który doprowadza do silnika paliwo i odprowadza na zewnątrz gazy spalinowe;

  • układ smarowania (pompa olejowa, filtry i przewody olejowe);

  • układ chłodzenia (chłodnica, wentylator, pompa wodna, przewody wodne);

  • układ rozruchowy (rozrusznik oraz urządzenia ułatwiające rozruch);

  • układ doładowania (turbosprężarka i chłodnica).

Kadłub. Kadłub stanowi szkielet silnika i spełnia rolę dźwigara wszystkich części silnika. W kadłubie mieszczą się cylindry silnika wraz z jego układem tłokowo-korbowym. Od dołu kadłub zamknięty jest miską olejową, a od góry — jedną lub więcej głowicami, cylindrowymi.

Kadłuby silników wykonywane są jako jednolite bądź dzielone.

Kadłuby jednolite (rys. 5) mieszczą w jednej wspólnej obudowie zarówno cylindry, jak i układ tłokowo-korbowy. Kadłuby takie wy­konuje się bądź jako lane z żeliwa szarego lub ze stopu lekkiego, bądź ja­ko spawane z blach stalowych.

Rys 5. Jednolity kadłub spawany silnika typu a8C22 wytwórni „H.Cegielski”, stosowany w lokomotywach serii SM42




Rys 6. Kadłub 12-cylindrowego silnika widlastego MTU


Kadłub dzielony składa się z dwóch części połączonych z sobą śrubami (rys. 7). Część górna, zwana blokiem 1, mieści w sobie cylindry. Część dolna, zwana skrzynią korbową 2, spełnia zadania ramy nośnej łożysk i osłony wału korbowego. Zarówno bloki cylin­drów, jak i skrzynie korbowe wykonywane są jako lane z żeliwa lub stopu lekkiego bądź jako spawane z blach stalowych.

W cylindrze silnika spalinowego (rys. 8) rozróżnia się:



  • część cylindryczną, której wewnętrzną powierzchnię nazywa się gładzią cylindra 1;

  • ścianki płaszcza wodnego 2, otaczające cylinder.

W części cylindrycznej przesuwa się tłok. Przestrzeń robocza cylindra jest od góry zamknięta głowicą 3 silnika, a od dołu — denkiem przesu­wającego się tłoka. Ścianki cylindra otoczone są na długości skoku tłoka płaszczem wodnym, którego zadanie polega na odprowadzaniu ciepła od ścianek cylindra. W górnej ściance płaszcza wodnego znajdują się otwory łączące przestrzenie wodne cylindra i głowicy.

Cylindry mogą być wykonane jako pojedyncze lub też kilka cylin­drów może być zgrupowanych w jednym wspólnym bloku cylindrów.







Rys 7. Dzielony kadłub silnika spalinowego.



Rys. 8. Przekrój cylindra silnika spalinowego



W starszych wykonaniach silników spalinowych rolę gładzi cylindrowych spełniają cylindryczna część samego cylindra. Obecnie stosuje się powszechnie wstawiane tuleje cylindrowe. Rozróżnia się dwa sposoby tulejowania: mokre i suche.

W tulei mokrej (4 na rys. 8) woda chłodząca dotyka bezpośrednio jej zewnętrznych ścian.

W tulei suchej chłodzenie odbywa się pośrednio, ponieważ woda nie omywa tulei cylindra, lecz jest od niej oddzielona cienką ścianką. Konstrukcja taka wykonana jest w ten sposób, że do wodzącej części zwykłego cylindra, wytoczonej na odpowiednio większy wymiar, wtłoczona jest wymienna, cienkościenna tuleja, ściśle przylegająca do wytoczenia.

Z dwu wymienionych sposobów tulejowania częściej stosowane jest tulejowanie mokre.

Skrzynia korbowa (2 na rys. 7) będąca dolną częścią kadłuba, stanowi obudowę układu tłokowo-korbowego. Do skrzyni korbo­wej przymocowuje wszystkie główne części silnika oraz jego osprzęt. Wewnątrz skrzyni korbowej ułożyskowany jest więc wał korbowy i bar­dzo często wał rozrządczy oraz są umieszczone: napęd rozrządu, popychacze i pompa olejowa. Na zewnątrz skrzyni korbowej mocuje się blok cylindrów (jeśli nie jest on odlany razem ze skrzynią), pompę, wodną, pompę wtryskową, regulator i inne urządzenia pomocnicze.

Przednia część skrzyni korbowej tworzy przeważnie osłonę, przekładni rozrządu, a tylna — osłonę koła zamachowego.

W celu ułatwienia montażu skrzynia korbowa ma zwykle z obu stron duże otwory, przez które niekiedy można nawet wyjmować korbowód z tłokiem.

Wymaganą sztywność skrzyni korbowej zapewnia się przez odpowiednie rozmieszczenie ścianek działowych i poprzecznych przegród.

Skrzynia korbowa zamknięta jest od dołu miską olejową (3 na rys. 7), która połączona jest ze skrzynią za pomocą śrub. W płaszczyźnie połączenia umieszcza się uszczelkę (najczęściej korkową), zapobiegającą wyciekaniu oleju z miski.


Głowica. Przestrzenie robocze cylindrów zamknięte są od góry przez tzw. głowice. Głowice wykonywane są jako oddzielne części, przymocowa­ne śrubami do kadłuba lub bloku cylindrów.

Stosuje się zarówno głowice wspólne dla całego szeregu cylindrów, jak i osobne dla każdego cylindra (rys. 9).

W silnikach większych mocy stosuje się przeważnie głowice osobne dla każdego cylindra.



Rys. 9. Głowica pojedyncza
W głowicy silnika rozróżnia się dolną płytę 1 (rys. 10), która stanowi właściwe zamkniecie cylindra, oraz górną płytę 2. Obie te płyty łącznie ze ściankami bocznymi 3 i ściankami wewnętrznymi tworzą płaszcz wodny głowicy. Woda chłodząca dopływa do głowicy z płaszcza wodnego cylindrów przez kanały wywiercone w górnej płycie kadłuba i dolnej płycie głowicy. Głowice silnika mieszczą w sobie kanały ssawne i wydechowe 4, kołnierze do umocowania rur ssawnych i wydechowych, zawory 3 wraz z ich gniazdami, sprężynami, prowadnicami i częściami napędu 6 i 8, wtryskiwacze 7 oraz różne elementy pomocnicze, jak komo­ry wstępne, podgrzewacze, czasze żarowe itp.

Rys. 10. Przekrój głowicy

Najczęściej stosowanym materiałem na głowice jest żeliwo specjalne (perlityczne). Stosuje się jednak również głowice ze stopu lekkiego.

Głowice przymocowane, są do kadłuba silnika dwustronnymi śrubami z nakrętkami. Aby zapobiec ulatnianiu się gazów z roboczej przestrzeni cylindra lub przedostawaniu się do niej wody, między kadłubem a głowicą umieszcza się uszczelkę, zwaną powszechnie uszczelką cylin­drową (rys. 11).



Rys. 11. Uszczelka cylindrowa




Układ tłokowo-korbowy. Układ tłokowo-korbowy (rys. 12) składa się z tłoków 1 wraz z ich sworzniami 2 oraz pierścieniami 3 i 4, korbowodów 5 z panewkami korbowymi 6 i tulejkami sworzni tłokowych 7, wału korbowego 8 z jego osprzętem oraz z koła zamachowego 9.

Rys. 12. Elementy układu tłokowo-korbowego

Układ tłokowo-korbowy przejmuje ciśnienie gazów powstałych po spaleniu mieszanki paliwowej i przekazuje je na wal korbowy, zamienia­jąc jednocześnie posuwisto-zwrotne ruchy tłoków w cylindrach na ruch obrotowy wału korbowego.

Tłok 1 (rys. 13) ma kształt szklanki wstawionej do cylindra dnem do góry i połączonej z korbowodem za pomocą sworznia tłokowego 4. Tłok tworzy ruchome i szczelne zamknięcie cylindra.

W tłoku rozróżniamy następujące części:


  1. denko tłoka 1 (rys. 14), tj. górną część wystawioną bezpośrednio na działanie gazów;

  2. część uszczelniającą 2 z rowkami na pierścienie tłokowe;

  3. płaszcz tłoka 3, tj. część wodzącą, która prowadzi tłok wzdłuż ścianek cylindra.

Denka tłoków mogą być płaskie, wypukłe lub wklęsłe, przy czym nadaje im się takie kształty, aby powstały lepsze warunki spalania mieszanki.

W części uszczelniającej tłoka, której ścianki są grubsze od ścianek części wodzącej, znajdują się rowki na pierścienie tłokowe. Zależnie od konstrukcji tłoka może być cztery lub pięć takich rowków, a nawet wię­cej. Górne rowki przeznaczone są na pierścienie uszczelniające, a dolny





Rys. 13. Przekrój tłoka wraz z pierścieniami i sworzniem tłokowym

Rys. 14. Tłok z korbowodem Rys 15. Tłok


- na pierścień zbierający. W większości wykonań rowki na pierścienie zbierające wytacza się również na części wodzącej (jeden lub dwa rowki). W rowkach przeznaczonych na pierścienie zbierające znajdują się otwor­ki, służące do odprowadzania oleju zebranego przez pierścień z gładzi cylindra. Olej przepływający przez te otworki spływa następnie do miski olejowej.

Mniej więcej w połowie tłoka znajdują się nadlewy z otworami, które służą do umieszczenia w nich sworznia tłokowego.

Cylinder oraz tłok posuwający się wzdłuż jego ścianek nagrzewają się pod wpływem ciepła wywiązującego się wskutek spalania mieszanki. Nagrzewanie to powoduje rozszerzanie się cylindra i tłoka, przy czym tłok, gorzej chłodzony niż cylinder, rozszerza się bardziej. W związku z tym tłok należy osadzić w cylindrze z pewnym niewielkim luzem, tzn. średnica zewnętrzna tłoka powinna być nieco mniejsza od średnicy we­wnętrznej cylindra.

Najbardziej nagrzewa się denko tłoka i dlatego w tym miejscu luz powinien być największy. W części wodzącej, gdzie nagrzewanie jest mniejsze, luz może być znacznie mniejszy. Prowadzi to do wykonywania tłoków w postaci ściętego stożka o małym kącie zbieżności lub walca o schodkowo zmniejszającej się ku górze średnicy.

Tłoki wykonuje się albo ze specjalnego żeliwa stopowego jako odlewy piaskowe, albo ze stopów lekkich (aluminiowych i magnezowych) przez odlewanie w formach kokilowych lub przez odkuwanie.

Każdy tłok silnika spalinowego ma pierścienie tłokowe uszczel­niające (2 na rys. 13)) i pierścienie tłokowe zbierające (3 na rys. 13).

Zadaniem pierścieni uszczelniających (rys. 16a) jest uszczelnienie tłoka w cylindrze, aby mieszanka paliwowa lub gazy spalinowe nie mogły przedostać się z komory sprężania do skrzyni korbowej. Pierścień uszczel­niający jest rozcięty, a jego średnica w stanie swobodnym jest większa niż średnica cylindra. Po włożeniu do cylindra pierścień zostaje ściśnięty i wskutek sprężynowania dokładnie przylega do gładzi cylindra. Przecięcie pierścieni, zwane zamkiem, wykonuje się albo pod kątem π/4 rad albo prosto.


Rys. 16. Pierścienie tłokowe

Pierścienie osadza się na tłoku w taki sposób, aby przecięcia nie znaj­dowały się nad sobą, lecz były rozmieszczone równomiernie wzdłuż ob­wodu tłoka, oraz aby końce pierścienia osadzonego z tłokiem w cylindrze nie stykały się ze sobą.

Zadanie pierścienia zbierającego (rys. 16b) polega na zapobieganiu przedostawania się nadmiernej ilości oleju do komory sprężania oraz na regulowaniu grubości warstwy olejowej na gładzi cylindra. Pierścień zbierający spełnia również zadanie pierścienia uszczelniającego.

Pierścień zbierający jest przecięty - podobnie jak pierścień uszczel­niający. Ma on ponadto wzdłuż całego obwodu przewiercone otworki lub podłużne przecięcia, wykonane cienkim frezem tarczowym. Otworki oraz przecięcia służą do odprowadzania zebranego oleju, który następnie spły­wa przez otworki w tłoku do miski olejowej.

Materiałem stosowanym na pierścienie jest specjalne żeliwo stopowe. Pierścienie wykonuje się przeważnie z tulei lanych odśrodkowo, o śred­nicy równej średnicy pierścienia w stanie wolnym.

Przegubowe połączenia tłoka z korbowodem zapewnia s w o r z e ń tłokowy (2 na rys. 12 i 4 na rys. 13), który przenosi jednocześnie siłę tłokową na dalsze części układu korbowego.

Sworzeń tłokowy jest to krótki walec, drążony wewnątrz w celu zmniejszenia masy. Długość sworznia jest niniejsza od średnicy tłoka, ponieważ nie może wystawać poza powierzchnię tłoka.

Połączenie tłoka z korbowodem jest wykonane w ten sposób, że sworzeń przetknięty jest przez otwory w wewnętrznych nadlewach tłoka oraz przez otwór w łbie korbowodu. Osadzenie sworznia może być wykonane w różny sposób. Najczęściej stosowany jest sworzeń tzw. „pływa­jący", obracający się zarówno w łbie korbowodu, do którego wtłoczona jest tulejka brązowa (7 na rys. 12) stanowiąca łożysko, jak i w otworach nadlewów tłoka. Przed wysunięciem się poza obręb tłoka sworznie zabezpieczone są bądź pierścieniami sprężynującymi (rys. 13) ułożonymi w rowkach wytoczonych w nadlewach tłoka, bądź kapturkami z miękkiego metalu, jak miedź lub brąz, wyprasowanymi w oba końce przewierconego sworznia.

Oprócz osadzenia w postaci sworznia „pływającego", stosuje się rów­nież dwa inne sposoby. Pierwszy, w którym sworzeń osadzony jest nie­ruchomo w otworach nadlewów tłoka, tak że łeb korbowodu wykonuje ruchy wahadłowe na nieruchomym sworzniu, oraz drugi, w którym sworzeń jest osadzony nieruchomo w łbie korbowodu, a obraca się w otwo­rach nadlewów tłoka.

Sworznie wykonuje się ze specjalnych stali stopowych lub węglowych. Są one nawęglane, obrabiane cieplnie i szlifowane.

Smarowanie sworznia tłokowego następuje najczęściej przez otworki wywiercone w nadlewach tłoka oraz przez otwór wywiercony w górnej części łba korbowodu.



Rys. 17. Korbowód

Połączenie tłoka z wałem korbowym oraz zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka na ruch obrotowy wału korbowego odbywa się za pośrednictwem korbowodu.
Korbowód (rys, 17) składa się z łba 9, obejmującego sworzeń tłokowy, trzonu 7 i stopy 1 obejmującej czop korbowy wału.

W większości silników łeb korbowodu stanowi całość z trzonem, a więc nie jest dzielony. Do otworu łba wtłoczona jest brązowa tulejka 8, stanowiąca łożysko sworznia tłokowego. W górnej części łba znajdują się otworki (jeden lub dwa), przez które napływa olej.

Trzon korbowodu ma w większości przypadków przekrój dwuteowy. Gdy zachodzi potrzeba przewiercenia w korbowodzie kanału w celu doprowadzenia oleju do sworznia tłokowego, przekrój pogrubia się lub na zewnątrz trzonu wyprowadza się przewód olejowy. Przekrój podłużny trzonu może być stały lub częściowo zbieżny w kierunku łba.

Stopa korbowodu jest z zasady dzielona, co umożliwia montaż korbowodu na czopie korbowym wału. Podział stopy może być prosty, tzn. prostopadły do osi podłużnej korbowodu (rys. 17) lub skośny. Górna cześć stopy stanowi całość z trzonem korbowodu, dolna 2 zaś wykona na jest w postaci odejmowanej pokrywy.

Obie części łączy się śrubami z nakrętkami.
W stopie korbowodu znajduje się łożysko korbowe, które składa się najczęściej z dwóch stalowych półpanewek 5 i 6 wylanych brązem oło­wiowym albo rzadziej stopem cynowym (białym metalem). Niekie­dy stosuje się łożyska tzw. mieszane, czyli półpanewkę wylaną brą­zem ołowiowym, wstawioną do stopy korbowodu, i półpanewkę wylaną białym stopem łożyskowym do pokrywy korbowodu.

Korbowody silników o układzie widlastym wyróżniają się skojarze­niem w pary współpracujące z poszczególnymi czopami korbowymi wału korbowego. Skojarzenie to może być wykonane w różny sposób. Jeden ze sposobów polega na stosowaniu identycznych korbowodów o wąskich stopach, zakładanych obok siebie na jeden wspólny czop korbowy. W tym przypadku osie przeciwległych cylindrów są względem siebie nieco przesunięte.






Rys. 18. Połączenie korbowodów silnika o układzie widlastym (rozdwojona stopa korbowodu głównego)

W innych rozwiązaniach stosuje się korbowody zespolone w pary. Rozróżnia się wtedy korbowód główny, którego panewki pracują bezpo­średnio na czopie korbowym, oraz korbowód boczny. Połączenie obu korbowodów rozwiązywane jest w dwojaki sposób. Przy pierwszym spo­sobie stopa korbowodu głównego jest rozwidlona i obejmuje stopę korbo­wodu bocznego (rys.18), a przy drugim sposobie - - korbowód boczny połączony jest z korbowodem głównym za pomocą sworznia osadzonego w widlastym uchu stopy korbowodu głównego (rys. 19).

Korbowody wykonuje się z wysokogatunkowych stali węglowych lub stopowych, najczęściej chromoniklowych, jako kute bądź tłoczone w foremnikach. Poddaje się je następnie obróbce cieplnej (hartowanie, od­puszczanie) i obróbce mechanicznej, przy czym obrabia się najczęściej tylko łeb i stopę korbowodu.

Wał korbowy (8 na rys. 12) jest ostatnim elementem układu tłokowo-korbowego silnika, który bierze udział w zamianie ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka na ruch obrotowy i przenosi siłę ciśnienia gazów na układ napędowy pojazdu.

Wał korbowy jest jedną z najbardziej odpowiedzialnych i najsilniej obciążonych części silnika. Z tego względu oprócz dużej wytrzymałości wał korbowy powinien odznaczać się; wysoką sztywnością.






Rys. 20. Wykorbienie wału korbowego

Rys. 19. Połączenie korbowodów silnika widlastego za pomocą widlastego ucha (silnik typu I4D40 lokomotywy spalinowej serii ST44) l — korbowód główny, z — śruba,


  1. — pokrywa stopy korbowodu,

  2. — kołek ustalający, 5 — korbowód boczny

Kształt wału korbowego zależy od liczby cylindrów i ich układu, gdyż to decyduje o liczbie i rodzaju tzw. wykorbień. Jedno wykorbienie (rys. 20) składa się z następujących elementów:



  • czopów głównych 1;

  • czopa korbowego 3, obejmowanego stopą korbowodu;

- dwóch ramion 2, łączących czop korbowy z czopami głównymi.

Wał korbowy silnika wielocylindrowego składa się z kilku wykorbień, na przykład wał sześciocylindrowego silnika rzędowego składa się z sześ­ciu wykorbień z czopami korbowymi 2, przy czym jest on podparty w siedmiu łożyskach głównych l (rys. 21).

Wały korbowe silników widlastych mają o połowę mniej wykorbień niż cylindrów, ponieważ każdy z czopów korbowych obejmowany jest przez dwa korbowody cylindrów leżących naprzeciw siebie.

Poszczególne wykorbienia zaopatruje się często w przeciwciężary, któ­re równoważą powstające przy obrocie wału korbowego siły odśrodkowe, zmniejszając w ten sposób nacisk wału korbowego na łożyska.

Na przednim końcu wału korbowego zaklinowane jest najczęściej koło zębate do napędu rozrządu. Na drugim końcu wał korbowy ma odpowied­ni kołnierz (5 na rys. 21) do osadzenia koła zamachowego.

W celu uzyskania lekkości wykonuje się często wały korbowe jako drążone (rys. 21). W silnikach o smarowaniu pod ciśnieniem za przewody olejowe służą odpowiednie wiercenia w ramionach wału korbowego lub rurki wewnątrz wału korbowego. Wiercenia te lub rurki doprowadzają olej z łożysk czopów głównych do korbowych. Otwory skrajne czopów drążonych są zwykle odpowiednio zaślepione za pomocą śrub 3 i tarczek 4, co umożliwia wykorzystanie ich jako kanałów oleju.



4 3 4 3

Rys. 21. Wal korbowy sześciocylindrowego silnika rzędowego

W zasadzie wały korbowe wykonuje się jako jedną całość. Wały dzie­lone, składane z poszczególnych elementów, stosuje się w przypadkach, gdy jako łożysk głównych używa się łożysk tocznych.

Wały korbowe wykonuje się z wysokogatunkowych stali węglowych lub stali stopowych (chromoniklowych), najczęściej jako kute. Po odkuciu wały poddaje się obróbce mechanicznej, a następnie cieplnej. Stosuje się również powierzchniowe utwardzanie czopów.

Do kołnierza znajdującego się na. jednym z końców wału korbowego przymocowane jest koło zamachowe (9 na rys. 12), którego za­sadniczym zadaniem jest zapewnienie równomierności pracy silnika.

Kola zamachowe wykonuje się zazwyczaj z żeliwa lub staliwa. W niektórych wykonaniach, głównie zaś przy dłuższych wałach korbowych, umieszcza się na przeciwległym do koła zamachowego końcu wału tzw. tłumiki drgań skrętnych. Zadaniem tego urządze­nia, jak wynika z nazwy, jest tłumienie drgań skrętnych, powstających w wale korbowym przy pracy i mogących spowodować pęknięcie wału. Stosuje się tłumiki bezwładnościowe, cierne oraz hydrauliczne.





Rys. 22. Łożysko główne (silnik 2112SSF) w lokomotywie serii SP45

Wał korbowy ułożyskowany jest w skrzyni korbowej w łożyskach głównych (rys. 22), umieszczonych w przedniej i tylnej ścianie skrzy­ni korbowej oraz w jej przegrodach poprzecznych. Właściwe łożysko głów­ne (gniazdo) składa się z dwóch połówek:

  1. górnej, która jest wytoczona w ściankach i przegrodach skrzyni kor­bowej 2;

  2. dolnej, tzw. pokrywy 4, którą przymocowuje się do skrzyni korbowej. śrubami 3 i 5;

We właściwe łożyska wstawiane są półpanewki 1, wykonane bądź cał­kowicie z brązu ołowiowego, bądź w postaci stalowych skorup wylanych brązem ołowiowym. Niekiedy w silnikach mniejszej mocy półpanewki wylewa się dodatkowo stopem łożyskowym o składzie: cyna, ołów, miedź i antymon.

Długość ostatniego łożyska, czyli łożyska znajdującego się najbliżej koła zamachowego, jest zazwyczaj większa od długości pozostałych ło­żysk, ponieważ działa na nie dodatkowo obciążenie koła zamachowego.

Jedno z łożysk głównych - prawie zawsze ostatnie lub środkowe, zwane ustalającym - - ma półpanewki z dwoma kołnierzami, które przejmują na siebie działanie sił wzdłużnych i nie pozwalają na przesunięcie wału wzdłuż osi.

Oprócz łożysk ślizgowych stosowane są również, jakkolwiek rzadko, łożyska toczne.


  1   2   3


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna