На коленчатый вал действуют силы давления газов, силы инерции
поступательно и вращательно движущихся масс и усилия, возникающие
вследствие крутильных колебаний. Чтобы удовлетворить повышенные
требования, предъявляемые к надежности и долговечности коленчатого вала,
выбирают наиболее рациональную его конструкцию и соответствующий
материал, применяют химико-термическую обработку и поверхностное
упрочнение.
Коленчатый вал большинства тепловозных дизелей и дизель-генераторов типа
Д49 отлит из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом. Для
стабилизации размеров при химикотермической обработке и повышения
механических свойств чугун легирован медью (0,3—0,6 %). Использование
литого вала значительно снижает трудоемкость изготовления и стоимость
двигателя. У форсированных моделей дизелей (типа 1Д49) коленчатый вал из
легированной стали. Для повышения износостойкости поверхностей трения и
повышения усталостной прочности вал азотирован. Твердость азотированной
поверхности HRC40. Рациональное распределение металла достигается
определенной формой полостей шеек: в средней части каждой щеки имеется
разгружающая выемка, внутренние полости шеек выполнены бочкообразными.
Вал имеет относительно низкую изгибную жесткость, что обеспечивает
умеренный рост дополнительных изгибных напряжений в галтелях при
нарушении соосности постелей блока в эксплуата-ции. Повышение
усталостной изгибной прочности вала достигается накаткой галтелей шеек.
Поверхностные и внутренние дефекты коленчатых валов выявляют при
гамма-графирова-нии и магнитном контроле.
Рис. 24. Коленчатый вал:
1 — противовес; 2 - шестерня; 3 — втулка шлицевая; а --- упорные бурты;
б, в, г, д, е - отверстия; ж, к полости
Коленчатый вал восьмицилиндрового дизеля
представлен на рис. 24. Валы двенадцатии шестнадцатицилиндровых дизелей
имеют аналогичную форму шеек и щек и отличаются числом колен и их
относительным расположением (заклинкой). Для уменьшения внутреннего
изгибающего момента в
блоке цилиндров и нагруженности коренных подшипников от сил инерции
«деталей движения» вал имеет противовесы 1, отлитые заодно со щеками.
Бурты а ограничивают осевое перемещение вала. Втулка 3 через шлицевый
вал передает вращение шестерням привода насосов. Шестерня 2 передает
вращение шестерням привода распределительного вала. Масло на смазку
шатунных подшипников поступает по отверстиям в шейках и щеках.
Подшипник, расположенный вне блока цилиндров, смазывается маслом,
поступающим через отверстие в, полость к и отверстие б. Шлицы втулки 3 и
детали трения (втулки грузов и пальцы) комбинированного антивибратора
смазываются маслом, поступающим от первого коренного подшипника по двум
отверстиям е.
В процессе доводки дизелей 16ЧН 26/26 конструкция вала была изменена
(рис. 25). Увеличение толщины стенок шатунных шеек (на величину
заштрихованного поля 1), изменение формы 2 полостей в шатунных и
коренных шейках повысили усталостную прочность вала и устранили случаи
изломов по шатунным шейкам.
Рис. 25. Изменение конфигурации полостей шеек коленчатого вала
Антивибратор предназначен для снижения напряжения в коленчатом вале,
возникающего вследствие крутильных колебаний. В дизелях типа Д49
применяются антивибрационные агрегаты различной конструкции. На
большинстве дизелей 8ЧН 26/26 антивибрационные агрегаты не устанавливают
вследствие низкого уровня напряжений от крутильных колебаний. На
дизель-генераторах 8ЧН 26/26, дизелях 12ЧН 26/26, кроме 1-2Д49, на части
дизелей 16ЧН 26/26 устанавливается силиконовый демпфер, на форсированных
моделях 16ЧН 26/26 и 20ЧН 26/26 устанавливается комбинированный агрегат,
состоящий из силиконового демпфера и маятникового антивибратора. Выбор
конструкции антивибрационного агрегата определяется уровнем и характером
крутильных колебаний в коленчатом вале.
В отверстиях ступицы 1 антивибратора (рис. 26) на
пальцах 2 подвешены шесть маятников (грузов) 3, из них четыре маятника
обеспечивают настройку антивибратора на гармоники 2,5 порядка и два — на
гармоники 3,5 порядка. Для смазки деталей антивибратора масло поступает
из полости коленчатого вала. Демпфер вязкого трения состоит из маховика
6, корпуса 5 с крышкой 4. Пространство между маховиком и корпусом
заполнено жидкостью высокой вязкости (силиконовая жидкость).
Использование на дизелях мощностью 2200 кВт и выше конструктивно более
сложных комбинированных антивибраторов оправдано, поскольку их
использование обеспечивает более низкий уровень напряжений от крутильных
колебаний. Так, установка на дизель-генератор 16ЧН 26/26 мощностью 2200
кВт комбинированного антивибратора вместо силиконового демпфера снижает
напряжения от крутильных колебаний в 1,5 раза.