содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ ДВИГАТЕЛЯ ЗИЛ-130

КОНСТРУКЦИЯ

Коленчатый вал двигателя четырехколенный, пятиопорный, кованный. Материал вала — сталь 45. Шатунные и коренные шейки закалены т. в. ч. до твердости HRC 52—62. С целью наилучшего уравновешивания двигателя коленчатый вал выполнен по крестообразной схеме, при которой первая и четвертая шатунные шейки расположены в одной плоскости, а вторая и третья — в перпендикулярной ей плоскости. При такой схеме вала и V-образном расположении цилиндров под углом 90° устраняется неуравновешенный момент сил инерции второго порядка. Суммарный момент сил инерции первого порядка и центробежных сил неуравновешенных частей коленчатого вала уравновешивается с помощью противовесов, выполняемых с ним как одно целое. При этом расположение противовесов выбрано так, чтобы вал можно было изготовлять штамповкой. Массы, положение центра тяжести и моменты инерции коленчатого вала приведены в табл. 10.

10. Массы, координаты центра тяжести и моменты инерции коленчатого вала в комплекте с установленными на него деталями

Примечания: 1. Координаты центра тяжести указаны от упорного торца коленчатого вала.
2. Моменты инерции указаны с установленными на шатунные шейки грузами, масса которых эквивалентна массе деталей шатун но-поршневой группы, связанных с одним кривошипом.

С целью дальнейшего повышения уравновешенности двигателей в настоящее время шатуны по массе подгоняют к одной величине (ранее их разбивали по массе на четыре группы). Вследствие этого масса шатунов несколько повышается из-за увеличения размеров бобышек для подгонки их массы, расположенных на верхней головке шатуна и его крышке. В связи с этим введены дополнительные выносные противовесы на шкиве коленчатого вала и маховике двигателя ЗИЛ-130.

В коленчатом валу имеются каналы для подвода смазки от коренных вкладышей к шатунным, а в шатунных шейках—закрытые резьбовыми пробками полости большого диаметра, уменьшающие массу неуравновешенных частей коленчатого вала и одновременно служащие для центробежной очистки масла, подаваемого для смазки шатунных подшипников.

В качестве упорного используется первый коренной подшипник коленчатого вала. Для предотвращения утечки масла на переднем конце коленчатого вала в гнезде передней крышки блока установлен резиновый каркасный сальник. На заднем конце вала для этой цели предусмотрены: дренажная канавка в задней части вкладыша коренного подшипника с отверстием для слива масла, маслосбрасывающий гребень на коленчатом валу, сальник из асбестовой набивки, расположенный в канавке блока и крышки коренного подшипника, микрошнек на шейке вала в зоне под этой набивкой, резиновые уплотнители между горизонтальными поверхностями стыка крышки коренного подшипника и блока цилиндров и деревянные уплотнители между вертикальными соприкасающимися поверхностями этих деталей. Для повышения эффективности работы сальника перед ним на коленчатом валу сделана винтовая маслосгонная канавка. Чтобы предотвратить проворачивание сальниковой набивки, она насажена на штифт, установленный в канавке крышки коренного подшипника.

Несмотря на то что при многочисленных испытаниях двигателей как на стенде, так и в дорожных условиях уплотнение заднего конца коленчатого вала работало надежно, в некоторых случаях наблюдалась течь масла через это уплотнение. Чтобы установить причины течи масла, были проведены специальные исследования по выяснению влияния различных факторов на эффективность работы уплотнения. В результате было установлено следующее:

— наибольшее разрежение за уплотнением (в зоне маховика) при п = 2200 об/мин составляет всего лишь 5 мм вод. ст. и, естественно, не может вызвать течи масла через уплотнение;

— течь масла через уплотнение начинается только при повышении давления перед сальником до 1,5 кгс/см2 при п = 500 об/мин; с повышением частоты вращения давление, приводящее к течи масла через уплотнение, повышается и при п = 2500 об/мин составляет 2 кгс/см2, это свидетельствует о высокой эффективности уплотнения вала;

— при стендовых испытаниях течи масла через уплотнение заднего конца коленчатого вала не наблюдается даже при удалении асбестовой набивки;

— при снятой сальниковой набивке течь масла через уплотнение начинается только при появлении избыточного давления в масляном картере. При п = 3000 об/мин давление, вызывающее течь масла, равно 25 мм вод. ст.;

— при уменьшении диаметрального зазора в зоне винтовой маслосгонной канавки с 1,50 до 0,50 мм давление, при котором начинается течь масла, если снята сальниковая набивка, повышается до 80 мм вод. ст. при п — 3000 об/мин;

— увеличение размеров канавки в блоке и крышке коренного подшипника, в которой расположен маслосбрасывающий гребень коленчатого вала, при испытаниях без набивки приводит к резкому снижению давления масла, вызывающему течь через уплотнение, что, очевидно, связано с уменьшением скорости циркуляции воздуха в канавке увеличенных размеров;

— увеличение площади отверстия, отводящего масло из дренажной канавки вкладыша, практически не влияет на давление, при котором начинается течь масла через уплотнение заднего конца коленчатого вала.

В конечном итоге был уменьшен диаметральный зазор в зоне маслосгонной канавки до 0,50 мм.

Появление течи масла через уплотнение заднего конца коленчатого вала во время эксплуатации вызывается проворачиванием асбестовой набивки или высыханием (с соответствующим уменьшением размеров) боковых уплотнителей крышки пятого коренного подшипника.

Исследованию подвергались различные набивки, отличающиеся формой плетения нитей и их количеством, материалом нитей и их пропиткой, размерами и формой набивки. Предварительные испытания образцов на машине трения позволили отобрать набивку, имеющую минимальный коэффициент трения и значительное время сохраняющую эластичность. Эта набивка имеет сердечник и внутреннюю оплетку из пеньковой пряжи, а наружную оплетку — из асбестовой нити. Набивка пропитана моторным маслом АС-8 с добавкой талька и графита.

Отобранные образцы набивок были испытаны на двигателе, работающем на режиме максимальной мощности при температуре масла в картере 120° С. Эти испытания подтвердили высокие качества выбранной набивки.

Чтобы устранить течь масла через уплотнение, возникающую в связи с высыханием боковых уплотнителей крышки заднего коренного подшипника, были разработаны режимы просушки деревянных уплотнителей, их пропитки в трансформаторном масле и последующей просушки на воздухе. Эти мероприятия обеспечили достаточную стабильность размеров уплотнителей при хранении и работе.

Для определения путей дальнейшего повышения прочности вала были проведены сравнительные испытания нормализованных и улучшенных коленчатых валов из стали 45. Испытания показали следующее:

— при статическом нагружении прочность нормализованных и улучшенных валов практически одинакова;

— максимальные напряжения, действующие в коленчатом валу, не превышают предела выносливости нормализованного вала;

•— пределы выносливости нормализованных и улучшенных валов одинаковы как при кручении, так и при изгибе;

— при перегрузках, при которых напряжения менее чем в 1,5 раза превышают предел выносливости, долговечность нормализованных валов несколько больше долговечности улучшенных, а при больших перегрузках — несколько меньше долговечности последних;

— усталостная прочность переднего конца нормализованного вала на 15% ниже, чем улучшенного. Тем не менее в этом случае, как и во всех других случаях нагружения, коэффициенты запаса по усталости различных элементов коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130 находятся в рекомендуемых пределах и равны: при кручении 2,0—2,1 для щеки и 4—4,1 для шатунной шейки; при изгибе 2,8 для шатунной шейки.

Одинаковая усталостная прочность нормализованных и улучшенных коленчатых валов объясняется тем, что глубина прока-ливаемости стали 45 соизмерима с припусками на обработку вала и весь упрочненный слой металла удаляется в виде стружки. Кроме того, последующая поверхностная закалка т. в. ч. снижает эффект упрочнения детали примерно вдвое. Последнее подтверждается повышением предела выносливости переднего конца улучшенного коленчатого вала, который не подвергается закалке т. в. ч.

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..