По мере снятия деталей проверяйте их состояние, наличие повреждений, деформаций, трещин и обломанных частей. Закрепите двигатель на стенде и отсоедините тали.
12.2. Подъем дизеля
Впускной коллектор
Впускной коллектор крепится к головке цилиндров и является общим для нескольких цилиндров. К впускному патрубку коллектора крепится воздушный фильтр холодильника турбокомпрессора, либо корпус компрессора (холодильник может быть смонтирован внутри коллектора).
Впускной коллектор представляет собой цельную деталь, отлитую из чугуна или алюминиевого сплава. Конструкция коллектора такова, что способствует продувке цилиндров.
На головке цилиндров коллектор крепится через прокладку.
12.3. Типовая система подачи воздуха в дизель грузового автомобиля (фирма Deer and Со.): 1. Фильтр предварительной очистки воздуха; 2. Воздушный фильтр; 3. Впускной коллектор; 4. Впускной клапан; 5. Глушитель; 6. Выпускной клапан; 7. Выпускной коллектор; 8. Цилиндр
Выпускной коллектор
Выпускной коллектор представляет собой цельную деталь, отлитую из чугуна. Коллектор выдерживает значительные перепады температуры без деформаций и поломок. Выпускной коллектор предназначен для отвода отработавших газов в атмосферу. Если дизель снабжен турбокомпрессором, то к коллектору крепится корпус турбокомпрессора. На части дизелей в выпускном коллекторе предусмотрена рубашка охлаждения.
Турбокомпрессор
Турбокомпрессор приводится во вращение выхлопными газами. На вал компрессора насажены крыльчатки турбины и компрессора, обеспечивающего нагнетание воздуха в цилиндры. Выпускной патрубок турбины соединяется трубами с глушителем. Впускной патрубок компрессора-нагнетателя соединен с воздушным фильтром, а выпускной - с впускным коллектором или холодильником (холодильник в такой конструкции установлен на впускном коллекторе),
Применение турбокомпрессора дает приращение мощности дизеля от 50 до 150%, в зависимости от давления наддува и эффективности холодильника. При небольшой нагрузке дизеля температура выхлопных газов достигает 260°С, а давление наддува - до 127 мм.рт.ст. (около 17 кПа). При максимальной нагрузке дизеля (максимальный крутящий момент) температура выхлопных газов достигает 537-649°С (например, в дизелях грузовых автомобилей) и турбина вращается с максимальной скоростью, создавая максимальное давление наддува. Однако, при уменьшении крутящего момента, снижается давление выхлопных газов, скорость вращения турбины и давление наддува быстро падают.
Для того, чтобы автоматически регулировать количество топлива при изменении давления наддува, на дизелях ранних выпусков применялись различные устройства. Например, в дизелях фирмы Cummins применялся анероидный способ, При изменении давления перемещается рейка дозирующего топливного клапана или клапана, регулирующего давление. При этом снижается дымность выхлопов при разгоне. Также применяется специальный механизм задержки дроссельной заслонки, чтобы задержать движение топливной рейки при разгоне. На современных дизелях применяются электронные системы.
Чтобы снять турбокомпрессор, сначала отсоедините маслопроводы. Заглушите все отверстия турбокомпрессора, отверните крепления и снимите выпускной коллектор.
12.4. Турбокомпрессор: 1. Корпус турбины; 2. Рабочее колесо турбины; 3. Выход выхлопных газов; 4. Уплотнение; 5. Выход масла; 6. Уплотнение; 7. Вход воздуха; 8. Рабочее колесо; 9. Сальник в сборе; 10. Корпус компрессора; 11. Выход воздуха к двигателю; 12. Заслонка диффузора; 13. Вход выхлопных газов
Насос охлаждающей жидкости
Насос охлаждающей жидкости представляет собой динамический насос центробежного типа (рисунок 12.5). Динамические насосы обеспечивают непрерывную подачу до тех пор пока сопротивление в напорном контуре не станет равным расчетной производительности насоса.
12.5. Насос охлаждающей жидкости
Лопасти крыльчатки насосов обычно выполняются прямыми, искривленными или коническими. Крыльчатка насажена на вал и помещена в корпус ("улитку"). Жидкость входит в отверстие по центру крыльчатки и выходит через патрубок на периферийной части корпуса.
Жидкость ускоряется центробежными силами и выбрасывается к через выпускной патрубок. Когда сопротивление контура станет равно производительности насоса, поток жидкости прекратится. Однако, крыльчатка продолжает вращаться и двигать жидкость внутри насоса, при этом энергия вращения передается в тепло.
Снятие насоса охлаждающей жидкости
Отсоедините шланг и рубки, отверните болты и снимите насос.
Снятие топливного насоса впрыска
Отсоедините от насоса и форсунок линии высокого давления, закройте отверстия форсунок
и штуцера на насосе. Отверните болты и снимите насос.
Снятие крышки головки цилиндров
Отверните болты и снимите крышку.
Декомпрессор
Декомпрессор устанавливается на части двигателей и представляет собой устройство, которое открывает либо впускной, либо выпускной клапаны. При включении этого устройства коленвал двигателя может вращаться свободно.
Коромысла и валики коромысел
Коромысло представляет собой рычаг, который вращаясь на оси, передает движение от распредвала к стержню клапана (рисунок 12.6). На части дизелей предусмотрен дополнительный толкатель, который открывает форсунку.
12.6. Детали привода клапанов: 1. Перемычка впускных Клапанов; 2. Коромысло впускных клапанов; 3. Распредвал; 4. Вращающаяся спираль; 5. Пружины; 6. Направляющие втулки клапанов; 7. Впускные клапаны
Коромысла изготавливаются из кованного литейного сплава или листовой стали. Для регулировки в одно из окончаний коромысла ввернуто шаровое седло, обеспечивающее стыковку с толкателем. Второе окончание, упирающееся в стержень клапана, закалено и профилировано так, чтобы свести к минимуму боковые усилия на стержень при качании коромысла. В дизелях с верхним расположением распредвала коромысло снабжается кулачковым роликом. На части дизелей кулачок распредвала непосредственно действует на толкатель (Рисунок. 12.7). В некоторых коромыслах имеются поперечные сверления для подвода смазки к трущимся окончаниям. В отверстие коромысла под валик запрессована втулка, чтобы снизить трение и повысить срок службы. Ось качания коромысла располагается ближе к тому окончанию, на котором выполняется регулировка зазора со стержнем клапана. Это делается с целью увеличить ход стержня клапана примерно в 1,5 раза по сравнению с подъемом кулачка распредвала. В валике коромысел предусмотрены отверстия для смазки сопряженной поверхности втулки коромысла. Обычно масло к валику подводится через кронштейн валика, или дополнительное соединение.
12.7. Клапаны и клапанный механизм: 1. Распредвал выпускных клапанов; 2. Коромысла; 3. Распредвал впускных клапанов; 4. Пружина; 5. Вращатель; 6. Направляющая втулка клапана; 7. Вставка для седла клапана; 8. Впускной клапан; 9. Выпускной клапан; 10. Тарелка пружины; 11. Валик коромысел; 12. Ролик
Перед тем как снять коромысла с валиком, как правило надо сначала снять рычаг декомпрессора. В дизелях с верхним расположением распредвала следует снять распредвал и корпус декомпрессора.
Внимание! Так как валик с коромыслами находится под действием пружины, то при снятии валика следует равномерно и постепенно отпустить болты крепления.
На части дизелей применяются полые болты, по которым поступает масло в головку цилиндров для смазки валиков и коромысел. Эти болты при разборке необходимо пометить, чтобы установить на прежние места. Если конструкцией предусмотрены перемычки (общий рычаг на два клапана), то их следует снять, чтобы обеспечить доступ к толкателям (и штангам толкателей). При сборке перемычки следует установить по месту. Типовые схемы привода клапанов представлены на рисунках 12.6 и 12.7.
Головка цилиндров
Головка цилиндров изготавливается из сплава, содержащего углерод, кремний, медь (или алюминий), обеспечивающего хорошую теплопроводность и невысокое тепловое расширение.
Материал головки должен обеспечивать достаточную прочность при воздействии усилия затяжки, в пространстве между выпускными и впускными клапанами, или в пространстве между клапанами и форсункой.
Расположение клапанов в головке цилиндров должно быть таково, чтобы топливо заполнило всю область сгорания. С другой стороны, расстояние между клапанами должно обеспечивать циркуляцию между ними охлаждающей жидкости, чтобы предотвратить образование трещин в головке между клапанами.
12.8. Разрез головки цилиндров: 1. Каналы системы охлаждения; 2. Топливные каналы; 3. Отверстия под стержни клапанов; 4. Каналы системы смазки; 5. Втулка форсунки
Снятие головки цилиндров
Чтобы избежать деформации головки при снятии отворачивать болты (гайки) крепления головки следует на холодном двигателе, в последовательности, обратной последовательности затяжки.
Для того, чтобы сместить головку после отворачивания болтов (гаек) слегка постучите по ней бронзовым, свинцовым или деревянным молотком. Запрещается поддевать головку острым инструментом за разъемную плоскость.
Сняв головку, проверьте состояние камер сгорания. Тщательное обследование камер сгорания поможет установить причину повышенного расхода масла, топлива, утечки охлаждающей жидкости и перегрева двигателя. Можно также осмотреть днища поршней, цилиндры и разъемную плоскость блока цилиндров.
Впускные и выпускные клапаны
Клапаны подвержены воздействию значительных изменений температуры, ударным нагрузкам и коррозии. Вместе с тем, направление движения клапанов быстро меняется. Впускные клапаны изготавливаются из низколегированной стали, на части дизелей применяются выпускные клапаны из сплава стали с хромом и углеродом. Выпускные клапаны изготавливаются из сплава с никелем, марганцем или азотированной стали.
Выпускные и впускные клапаны отличаются по диаметру стержня и головки, размерам канавки под сухари и по углу фаски головки.
Угол фаски головки клапана может быть 20°, 30° или 45°. Выбор этого угла определяется такими факторами как проходное сечение клапана, высота подъема клапана, от способа подачи воздуха (всасывание или турбонаддув).
Сила прижатия клапана с углом фаски 45° примерно на 20% больше чем для клапана с углом фаски 30°, эффект очистки от отложений нагара для такого клапана наибольший. Однако, из-за большего прижимающего усилия клапан быстрее деформирует седло (поэтому, во многих двигателях предусматривается вращатель клапана). Впускные клапаны как правило имеют примерно на 40 % большую площадь, чтобы обеспечить необходимую пропускную способность.
Клапаны могут иметь сложную конструкцию, например, тугоплавкая часть клапана наваривается на стержень, или клапан может быть полым (полость заполняется натрием, чтобы понизить температуру головки клапана). Температура головки клапана с натриевым заполнением понижается до 111°С.
12.9. Клапан: 1. Уплотнительный поясок; 2. Место дробеструйной обработки головки клапана; 3. Стержень; 4. Канавка под сухари; 5. Место закалки; 6. Съемник нагара; 7. Место сварки; 8. Галтель клапана; 9. Закаленная поверхность; 10. Место очистки от нагара (диаметр проточки)
12.10. Типовые конструкции клапанов дизеля: 1. Выпускной клапан; 2. Впускной клапан; 3. Клапан с натриевым охлаждением
Снятие клапанов
Клапаны снимаются с помощью компрессора пружины. После сжатия пружины снимаются сухари, тарелка пружины и вращатель (если предусмотрен).
После снятия пометьте место установки клапана, уложив его в кассу с соответствующим номером. Отверните болты (или гайки шпилек) крепления форсунки и осторожно достаньте форсунки. Если форсунка не поддается снятию, то ее следует слегка расшатать специальными плоскогубцами. Если форсунка прихвачена отложениями нагара или коррозией, то следует смочить место прилегания форсунки к втулке или к отверстию в головке цилиндров проникающей жидкостью.
12.11. Снятие тарелки пружины клапана: 1. Компрессор
12.12. Типовые конструкции вращателя клапана: 1. Шариковый вращатель; 2. Пружинный вращатель
Картер маховика (сцепления)
Картер сцепления, представляет собой литую деталь, усиленную ребрами жесткости. Картер крепится к блоку цилиндров болтами. В картере сцепления находится маховик, к картеру крепится трансмиссия и пусковой двигатель (стартер). На части дизелей к картеру сцепления крепятся задние опоры дизеля и задний сальник коленвала (последний может быть запрессован в держатель,, который болтами крепится к картеру сцепления).
12.13. Картер сцепления: 1. Направляющий штифт; 2. Винтовая вставка; 3. Картер сцепления; 4. Шайба; 5. Стопорная шайба; 6. Зубчатый венец маховика; 7. Маховик; 8. Шайба; 9. Болт; 11. Винт; 12. Шайба; 13. Держатель заднего сальника; 14. Уплотнительное кольцо; 15. Винтовая вставка; 16. Крышка фланца стартера
Маховик и зубчатый венец
Маховик отливается из чугуна. На маховике имеются расточки под фланец коленвала, фрикционный диск сцепления и корзину сцепления. На а/м с автоматической трансмиссией на маховике крепится кольцо крыльчатки гидротрансформатора. В центре маховика предусмотрено отверстие под направляющий подшипник или втулку. На части двигателей к маховику крепится фланец с внутренними зубчатыми шлицами. Маховик сбалансирован в заводских условиях. Поэтому, расположение болтов крепления маховика таково, что его можно установить только в единственном положении. По периферии маховика напрессован зубчатый венец пускового двигателя. Передаточное число между шестерней вала пускового двигателя и зубчатым венцом маховика обычно равно 25:1.
Снятие маховика и картера сцепления
Отогните концы стопорных шайб и отверните болты. При необходимости прикрепите к маховику таль подъемника (Рисунок. 12.14). Если маховик не поддается снятию, то вверните в резьбовые отверстия, расположенные по периферии маховика, винты, заворачивая которые сместите маховик с коленвала.
12.14 Снятие маховика с дизеля грузового автомобиля (фирма Detroit Diesel Allison, подразделение General Motors Corporation)
Виброгаситель
Виброгаситель обеспечивает защиту дизеля от воздействия резонансов, возникающих на различных частотах, вибраций и быстро меняющихся напряжений. Применяются виброгасители двух типов - с резиновой вставкой и вязкостный.
Виброгаситель с резиновой вставкой состоит из стального диска и наружного чугунного маховика. Эти детали соединены наваренной резиновой вставкой (рисунок 12.15).
12.15. Конструкция резино-металлического виброгасителя: 1. Маховик; 2. Коленвал; 3. Диск; 4. Резиновая вставка
Вязкостный виброгаситель состоит из двухсекционного корпуса, между секциями которого находятся инерциальный элемент и густая жидкость. Секции сварены друг с другом. Между корпусом и инерциальным элементом существует зазор около 0,25 мм, который и заполняется жидкостью. Вязкостный виброгаситель требует аккуратного обращения. При малейших вмятинах его следует заменить.
12.16. Вязкостный виброгаситель: 1. Корпус; 2. Инерционный элемент; 3. Густая жидкость
Снятие шкива коленвала, виброгасителя и кронштейна передней опоры двигателя
Шкив коленвала и виброгаситель крепятся друг к другу болтами, они напрессовываются на на коленвал и фиксируются шпонкой. На части дизелей эти детали имеют отдельные шпонки. На некоторых дизелях виброгаситель и шкив крепятся к ступице болтами, ступица напрессована на коленвал и фиксируется шпонкой. Для снятия шкива коленвала и виброгасителя следует использовать приспособление, показанное на рисунке 12.17. Запрещается сбивать виброгаситель молотком. Как правило, вязкостный виброгаситель меняется при каждом капитальном ремонте двигателя.
12.17. Снятие вязкостного виброгасителя: 1. Шкив коленвала; 2. Передняя опора дизеля; 3. Фланец съемника; 4. Крепежная шпилька съемника; 5. Главная шпилька съемника
Чтобы снять кронштейн, отверните болты и гайки. Пластмассовые вставки кронштейна подлежат замене.
12.18. Кронштейн передней опоры двигателя: 1. Направляющий штифт; 2. Кронштейн; 3. Подушка опоры; 4. Шайба; 5, Винт с 6-гранной головкой
Масляный поддон
Масляный поддон является резервуаром для масла. На дне поддона скапливается осадок, стенки поддона обеспечивают теплоотвод излучением, что приводит к некоторому охлаждению масла.
На дизелях применяются поддоны отлитые из чугуна, алюминиевого сплава, или стальные штампованные.
Для повышения прочности поддона предусматриваются ребра жесткости, которые либо отливаются заодно с поддоном, либо запрессовываются. На некоторых дизелях устанавливаются поддоны, состоящие из двух секций -верхней и нижней. Плоские поддоны применяются, если угол наклона дизеля при эксплуатации не превышает 10°. Внутри поддона смонтирован маслоотражатель, чтобы предотвратить выплескивание масла на шатуны. На части дизелей в поддон вставляется резино-металлический масляный щуп, или имеются пробки для проверки уровня масла. Поддон снабжается пробкой с магнитной вставкой, на некоторых поддонах имеется смотровой лючок.
Маслоохладитель
Маслоохладитель устанавливается с целью дополнительного охлаждения масла. При установке маслоохладителя можно сократить размеры масляного поддона и уменьшить количества масла, которое при резком изменении наклона работающего двигателя может соприкасаться с нагретыми до высокой температуры деталями. В результате температура масла может повыситься выше допустимой (около 120°С), а давление масла снизиться.
Масло сначала поступает в маслоохладитель, далее в масляный фильтр и в каналы системы смазки (Рисунок. 12.19 и 12.20).
12.19. Направление течения масла в дизеле: 1. Коромысло; 2. Толкатель; 2а. Валики коромысел; 3. Правая головка цилиндров; 4. К смазочным каналам валиков коромысел; 5. К правой головке цилиндров; 6. Масляный насос; 7. Маслоприемник; 8. Корпус масляного фильтра; 9. Редукционный клапан; 10. Клапан регулирования давления; 11. Масляные фильтры; 12. Радиатор маслоохладителя; 13. Перепускные клапаны; 14. Масляный канал; 15. Втулки распредвала; 16. Вставка; 17. Сток масла в картер коленвала; 18. К левой головке цилиндров; 19. К турбокомпрессору; 20. Сток масла в картер коленвала от турбокомпрессора
12.20. Система смазки дизеля: 1. Поддон; 2. Неполнопоточный фильтр; 3. Главный масляный канал; 4. Коренные подшипники; 5. Подшипники распредвала; 6. Шатун и поршневой палец; 7. Возврат масла в поддон; 8. Валики и коромысла; 9. Отверстия в валиках; 10. Насос впрыска; 11. Регулятор; 12. Возврат масла; 13. Компрессор; 14. Шестерня привода навесных агрегатов; 15. Шестерня распредвала; 16. Турбокомпрессор; 17. Дроссель; 18. Регулятор давления масла; 19. Масляные фильтры; 20. Редукционный клапан; 21. Масляный насос; 22. Насос продувки; 23. Фильтр грубой очистки маслоприемника; 24. Маслоохладитель; 25. Форсунки охлаждения поршней
Радиатор маслоохладителя представляет собой систему паяных медных трубок, помещенных в герметичный корпус. В корпусе протекает охлаждающая жидкость. Обычно направление течения масла и жидкости противоположны. На части дизелей маслоохладитель стыкуется непосредственно с масляным насосом, или к главному масляному каналу через отверстие в блоке цилиндров. На маслоохладителях обоих типов предусмотрен редукционный клапан.
Масляный насос
В системе смазки дизелей наиболее широко применяется насос шестеренчатого типа. На дизелях строительных машин (грузовики, тракторы, погрузчики, бульдозеры) устанавливаются шестеренчатые продувочные насосы с целью обеспечения постоянной подачи масла в масляный насос когда машина работает на склоне.
Привод масляного насоса обеспечивается либо непосредственно от коленвала, либо через промежуточный вал, или от распредвала. Давление масла поддерживается на необходимом уровне с помощью отверстий строго заданного сечения, редукционный клапан предотвращает повышение давления масла выше допустимого.
Роторные насосы
Роторные насосы классифицируются по типу и конструкции вращающегося элемента. В системах смазки обычно применяются насосы трех типов: шестеренчатый насос с наружным зацеплением, шестеренчатый насос с внутренним зацеплением и планетарный насос.
Шестеренчатый насос с наружным зацеплением
На входе насоса жидкость находится под атмосферным давлением (рисунок 12.21). При вращении ведущей шестерни создается разрежение на впускной стороне насоса. После расцепления зубьев жидкость заполняет пространство и течет в противоположных направлениях в карманах между зубьями, торцовыми пластинами и стенками корпуса. Эти детали вместе с маслом образуют уплотнение, которое препятствует поступлению масла обратно на впускную сторону. При зацеплении зубьев на выпускной стороне жидкость выдавливается из обоих карманов.
12.21. Шестеренчатый насос с наружным зацеплением: 1. Вход; 2. Выход
Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением
Внутренняя шестерня в этом насосе ведущая, наружная - ведомая (рисунок 12.22). Ось валика ведущей шестерни смещена относительно центра корпуса. Корпус является опорой ведомой шестерни. Напротив впускного и выпускного отверстий находится серповидная вставка, выполненная в корпусе насоса. Зазор между шестернями и вставкой очень мал. Масло захватывается в полости между зубьями ведущей шестерни и серповидной вставкой и выдавливается в выпускной канал.
12.22. Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением: 1. Ведомая шестерня; 2. Выход масла; 3. Ведущая шестерня; 4. Вход масла; 5. Серповидная вставка
Планетарный насос
Нагнетающий элемент в этом насосе представляет собой пару шестерен, одна внутри другой (рисунок 12.23). Число зубьев внутренней шестерни на единицу меньше, чем наружной. В постоянном зацеплении с наружной шестерней находятся по крайней мере четыре зуба внутренней шестерни. Одна пара зубьев внутренней и наружной шестерен находятся в полном зацеплении. В положении, изображенном на рисунке 12.23 в полном зацеплении находятся верхняя пара шестерен (X). По мере вращения ведущей (внутренней) шестерни зазор между шестернями 1 и 2 на стороне нагнетания возрастает, а зазор между шестернями 3 и 4 на стороне всасывания уменьшается. Преимущество насоса такого типа заключается в том, что скорость вращения наружной шестерни гораздо меньше чем у внутренней шестерни.
12.23. Схема планетарного масляного насоса: 1. Уменьшающийся карман; 2. Увеличивающийся карман
Снятие масляного поддона, балансирного механизма и масляного насоса
Для снятия масляного поддона следует перевернуть двигатель и отвернуть болты. Если поддон фиксируется направляющими штифтами, то следует выбить штифты молотком с мягким бойком. Для того, чтобы сместить поддон после отворачивания болтов, слегка постучите по нему молотком со свинцовым бойком. Запрещается поддевать поддон острым инструментом за разъемную плоскость.
На части дизелей сняв поддон, снимите балансирный механизм (Рисунок. 12.24). Расшатайте и достаньте масляный насос.
12.24. Балансирный механизм четырехтактного двигателя: 1. Противовесы балансирного механизма; 2. Коленвал; 3. Шестерня привода балансирного механизма
Внимание! На части дизелей масляный насос устанавливается на направляющих штифтах и снабжен регулировочными прокладками, обеспечивающими Зазор в зацеплении ведущей шестерни в пределах нормы. Эти прокладки устанавливаются на монтажных поверхностях насоса. При демонтаже такого насоса следует соблюдать особую аккуратность.
Крышка газораспределительного механизма
Крышка газораспределительного механизма литая, обычно монтируется в передней части дизеля. На части дизелей крышка газораспределительного механизма выполнена заодно с картером сцепления.
Снятие крышки газораспределительного механизма
На небольших дизелях крышка газораспределительного механизма снимается без особого труда. Однако, если крышка смонтирована в задней части дизеля большого объема, то следует выполнить следующее.
1. Присоедините к крышке таль подъемника.
2. Отверните болты крепления крышки к блоку цилиндров (или картеру коленвала).
3. Осторожно, чтобы не повредить подшипники и валы привода вспомогательных агрегатов, снимите крышку. Если шестерни привода газораспределительного механизма находятся в задней части дизеля, то на крышке устанавливается сальник коленвала и кронштейны передних опор дизеля.
Распредвал
Распредвалы изготавливаются из специальной стали с высокой прочностью на разрыв. Опорные шейки и кулачки распредвала заполированы и термообработаны. Обычно между кулачками распредвала соседних цилиндров располагается одна опорная шейка, форма кулачка определяется конструкцией дизеля и выполнена в соответствии с заданными фазами газораспределения, высотой и скоростью подъема кулачка (Рисунок. 12.25).
12.25. Типовой профиль кулачка распредвала дизеля
В дизелях типа Cummins, Detroit Diesel и 3500 Caterpillar Series используется дополнительный кулачок для привода механизма форсунок.
В дизелях V-образного типа может быть предусмотрено два распредвала, которые вращаются в противоположных направлениях (Рисунок. 12.26), либо по одному распредвалу на каждую головку цилиндров (Рисунок. 12.27).
12.26. Дизель с V-образным блоком цилиндров с двумя распредвалами (фирма Detroit Diesel Allison, подразделение General Motors Corporation): 1. Толкатели; 2. Следящие кулачки; 3. Распредвалы; 4. Направляющие | 
12.27 Дизель с V-образным блоком цилиндров с одним распредвалом (фирма Cummins) |
На части дизелей с расположением цилиндров в ряд также предусмотрено два распредвала. Один из распредвалов приводит в действие впускные клапаны, а другой - выпускные (Рисунок. 12.7).
Осевой люфт распредвала задается либо упорными подшипниками, либо упорными пластинами, либо шайбами, которые прокладываются между шестерней распредвала и заплечиком первой опорной шейки. На части дизелей распредвал фиксируется подпружиненным плунжером. Для фиксации распредвала в осевом направлении также применяются две упорные шайбы. В такой конструкции одна из шайб расположена на задней упорной поверхности, тогда как другая шайба между опорной шейкой и шестерней распредвала, распредвал фиксируется в осевом направлении самой шестерней.
Снятие распредвала, шестерен привода и ремней
Как правило, распредвал снимается вместе с шестерней после отворачивания болтов крепления упорных пластин (Рисунок. 12.28). Шестерня спрессовывается с распредвала специальным съемником. При снятии промежуточных шестерен привода вспомогательных агрегатов, обозначьте их, чтобы при сборке установить на прежние места.
12.28. Снятие распредвала (фирма Allis-Chalmers Corp.): 1. Распредвал; 2. Шестерня распредвала; 3. Стопорное кольцо
Шатуны
Шатуны для поршней открытого типа изготавливаются из штампованной стали (Рисунок. 12.29). Нижняя головка шатуна разъемная. Обе части (крышка и тело шатуна) обрабатываются совместно. Шатун термообработан и сбалансирован на специальном электронном оборудовании. На части шатунов имеются продольные отверстия для подвода масла к поршневому пальцу. На некоторых шатунах также предусмотрен жиклер, запрессованный в отверстие для контроля потока масла. В головках таких шатунов запрессованы втулки со спиральной смазочной канавкой для улучшения смазки поршневых пальцев. В дизелях многих изготовителей предусмотрено отдельное сопло для охлаждения поршня с внутренней стороны (Рисунок. 12.30).
12.29. Шатуны: 1. Диаметр втулки; 2. Головка шатуна (для прямой втулки); 3. Диаметр отверстия под поршневой палец; 4. Ориентационная бобышка и канавка; 5. Диаметр отверстия по шатунные шейки; 6. Длина шатуна; 7. Болт крышки шатуна; 8. Диаметр шатунного подшипника; 9. Конусная головка шатуна; 10. Болты крышки шатуна; 11. Седло поршневого пальца; 12. Болт поршневого пальца; 13. Вкладыши шатунного подшипника; 14. Крышка шатуна; 15. Бобышка; 16. Шатун
12.30. Форсунка для охлаждения днища поршня
На дизелях также применяются шатуны с конусообразным вырезом в верхней части для удержания масла, которое используется для смазки втулок поршневых пальцев с радиальными или спиральными смазочными канавками.
В еще одной конструкции шатуна поверхности стыковки крышки и тела шатуна выполнена рифленой. Это повышает жесткость сборки и способствует равномерному -распределению нагрузки на крышку и тело шатуна. Если по конструктивным соображениям размер крышки должен превышать диаметр цилиндра, то болты крепления располагаются по вертикали, что уменьшает поперечный размер шатуна.
На рисунке 12.29д представлен шатун для поршня крейцкопфного типа, который устанавливается на дизелях фирмы Detroit серий 71, 92 и 149. Головку шатуна с отверстием под поршневой палец в этом шатуне заменяет седло. Поршневой палец крепится двумя болтами, которые пропускаются сквозь отверстия в седле и вворачиваются в специальные гайки, вставленные в палец.
Болты шатунов изготавливаются из специальной стали, они обеспечивают центровку крышки и тела шатуна и предотвращают смещение крышки при воздействии максимального давления при сгорании топлива.
Поршни
Поршни современных дизелей изготавливаются из сплава алюминия с магнием, медью, или из магниево-никелевого сплава. Такие сплавы обеспечивают высокую прочность при сокращении веса поршня. Кроме того, обеспечивается высокая теплопроводность такого поршня по сравнению с поршнями из ковкой стали. Для снижения теплового расширения в алюминиевый сплав добавляется кремний. Поршни двухтактных дизелей обычно изготавливаются из чугуна.
Поршень открытого типа
Поршни открытого типа устанавливаются на дизелях грузовых автомобилей, строительной и землеройной техники, на судах и сельскохозяйственных тракторах. Исключением являются дизели фирмы Detroit серий 71, 92 и 149, на которых устанавливаются поршни крейцкопфного типа.
Поршни открытого типа литые, имеют усиленную конструкцию. Тепло отводится от днища поршня к канавкам поршневых колец и далее к юбке поршня (Рисунок. 12.31). Обычно поршни охлаждаются разбрызгиванием масла с внутренней стороны днища, меньший вклад в охлаждение поршня вносят теплопроводность и конвекция. Применение охлаждающей форсунки приводит к понижению температуры поршня на 58°С (обычно поршень нагрет до температуры 320°С). У некоторых поршней поверхность лудится, что понижает вероятность скалывания и обеспечивает более тесную подгонку поршня к цилиндру.
12.31. Поршень открытого типа (Caterpillar): 1. Область кармана клапана; 2. Тепловая заглушка; 3. Днище; 4, 10. Канавки под кольца; 5. Юбка; 6. Смазочные отверстия; 7. Отверстие под палец; 8. Полупроскальзывающая юбка; 9. Канавка под стопорное кольцо; 11. Чугунная вставка; 12. Чаша камеры сгорания
В поршнях фирмы Caterpillar в днище поршня впрессована заглушка из нержавеющей стали, которая предохраняет алюминиевую часть днища поршня от повреждения. Заглушка отбирает тепло и передает его на внутреннюю поверхность днища, откуда тепло рассеивается.
В поршнях почти всех современных дизелей предусмотрены чугунные вставки, которые снижают скорость износа канавки верхнего поршневого кольца. Для удаления масла, которое соскребает маслосъемное кольцо, в поршне сделаны сквозные отверстия под канавкой нижнего кольца.
Юбка поршня равномерно распределяет усилия на стенку цилиндра. Юбка поршня дизеля выполняется сплошной или "полупроскальзывающей". Юбка последнего типа обеспечивает прохождение шатуна или щеки коленвала без задевания поршня, когда шатунная шейка находится под углом 90‘.
На поршнях мощных дизелей фирмы Cummins применяются тефлоновые вставки, которые обеспечивают уменьшение вибраций гильзы цилиндра и ямочный износ (питтинг) гильз и поршней (12.32).
12.32. Поршень 1. дизелей фирмы Cummins: 1. Тефлоновая вставка; 2. Алюминий; 3. Юбка сплошного типа; 4. Стальная вставка
Алюминиевые поршни большого диаметра обычно выполняются овальными. Овал имеет меньший размер в направлении перпендикулярном оси поршневого пальца, что обеспечивает круговую форму поршня вследствие теплового расширения после нагрева поршня до рабочей температуры.
В поршнях двухтактных дизелей фирмы Detroit Diesel в нижней части юбки предусмотрены канавки под маслосъемные кольца, которые обеспечивают пропускание (блокировку) воздуха продувки из картера коленвала (Рисунок. 12.33).
12.33. Поршень дизеля фирмы Detroit: 1. Венец; 2. Головка; 3. Чашеобразное углубление; 4. Компрессионные кольца; 5. Форсунка; 6. Поршень; 7. Стопорное кольцо; 8. Поршневой палец; 9. Втулка поршневого пальца; 10. Канал подвода масла; 11. Верхнее маслосъемное кольцо; 12. Нижнее маслосъемное кольцо; 13. Расширитель
Поршневые пальцы
Пальцы изготавливаются из прочной высокоуглеродистой стали. Поверхность пальцев закалена и полирована. На большинстве дизелей применяются поршневые пальцы полностью плавающего типа. Этот термин означает, что поршень может свободно покачиваться как в шатуне, так и в поршне. Пальцы удерживаются в поршнях стопорными кольцами, которые вставлены в канавки поршня. В дизелях некоторых изготовителей палец крепится к шатуну хомутом и стяжным болтом, или шатун непосредственно крепится болтами к пальцу. На некоторых поршнях отверстия под пальцы несколько уширены, что необходимо для установки стопорных элементов поршневого пальца. На двухтактных дизелях фирмы Detroit стопорные элементы пальца предотвращают прохождение воздуха через отверстие в пальце внутрь картера коленвала. На многих поршнях прилив под палец имеет некоторую конусность, что предотвращает образование трещин в отверстии под палец и снижает вероятность прихвата пальца.
Поршни крейцкопфного типа
Поршни крейцкопфного типа устанавливаются на дизелях фирмы Detroit серий 71, 92 и 149. Поршни такого типа состоят из двух основных частей: днища, в котором выполнены канавки под компрессионные кольца, и юбки, в которой выполнены канавки под маслосъемные кольца. Обе части соединяются поршневым пальцем. В поршнях также предусмотрено кольцо, уплотняющее стык между днищем и юбкой.
В дизелях серии 149 без турбонаддува применяются плавающие поршни, которые состоят из держателя и поршня. Обе эти части соединены пружинным кольцом.
Поршни дизелей Detroit снабжаются полуподшипником, который установлен в верхней части отверстия под палец (Рисунок. 12.34). Шатун крепится к поршневому пальцу болтами. В дизелях 149 серии с плавающими поршнями усилие от расширения сгорающего топлива передается на поршень, от него на упорную шайбу, держатель, полуподшипник, поршневой палец, шатун и на шейку коленвала. В дизелях серий 71, 92 и 149 усилие передается от днища непосредственно на полуподшипник и поршневой палец. Юбка разгружена от вертикального усилия и от теплового расширения. Тепловая нагрузка воспринимается днищем.
12.34. Поршни крейцкопфного типа, которые устанавливаются на дизелях фирмы Detroit: 1. Днище; 2. Подшипник (втулка); 3. Поршневой палец; 4. Уплотнительное кольцо; 5. Юбка; 6. Замок поршневого пальца
В дизелях серий 71, 92 и 149Т предусмотрено охлаждение днища маслом, которое под давлением поступает из продольного отверстия в шатуне и попадает на тыльную часть днища через поршневой палец.
В плавающих поршнях дизелей серии 149 без турбонаддува масло под давлением поступает на поршень через втулку и держатель. Часть масла поступает через канавку в полуподшипнике в область между держателем и поршнем, где задерживается на время обратного хода поршня. Часть масла сливается в картер коленвала через два отверстия в держателе.
Снятие поршня с шатуном
Удалите нагар в верхней части цилиндра. Поверните коленвал на 90° и отверните болты, или расшплинтуйте гайки шпилек шатунных крышек. Снимите крышки. Если крышки не поддаются снятию, то сместите их легкими ударами молотка со свинцовым бойком. Достаньте оба вкладыша шатунного подшипника. Обозначьте шатун, из которого удалены вкладыши. Вытолкните поршень с шатуном из цилиндра. Обозначьте каждый поршень и шатун по номеру цилиндра, из которого они удалены (если на шатунах отсутствуют метки изготовителя).
Снятие поршневых колец и шатунов с поршней
С поршней открытого типа кольца снимаются с помощью приспособления аналогичного по внешнему виду развертке цилиндра, показанной на рисунке 12.35. Удалите стопорные кольца и вытолкните палец из поршня, удерживая поршень (Рисунок. 12.36).
12.35. Развертка для удаления буртика выработки в верхней части цилиндра: 1. Развертка; 2. Гильза; 3. Режущая кромка; 4. Направляющая
12.36. Снятие поршневых колец
Для снятия шатуна с поршня крейцкопфного типа, зажмите шатун в тиски, небольшим керном пробейте отверстие в замке пальца, подденьте замок за отверстие и достаньте из отверстия. Проделайте то же самое с другим замком пальца. Отпустите два болта крепления пальца к шатуну и достаньте шатун из тисков. Установите поршень днищем вниз, отверните болты и снимите шатун. Вытолкните поршневой палец и достаньте юбку, уплотнительное кольцо и полуподшипник.
Гильзы цилиндров
В дизелях применяются гильзы "сухого" и "мокрого" типов (Рисунок. 12.37). Гильзы обоих типов изготавливаются из чугуна и обрабатываются под необходимый размер. Внутренняя поверхность закаливается, шлифуется и хоннингуется. Не которые изготовители проводят дополнительную химическую обработку.
12.37. Гильзы: а) "сухого" и "мокрого" типов; b) "сухого" типа; с) "мокрого" типа: 1. Охлаждающая жидкость; 2. Гильза; 3. Воздушная коробка; 4. Уплотнительное кольцо; 5. Выпускные отверстия охлаждающей жидкости; 6. Гильза; 7. Охлаждающая жидкость; 8. Воздух от нагнетателя; 9. Вход охлаждающей жидкости от насоса; 10. Масляный канал; 11. Рубашка охлаждения; 12. Воздушная коробка; 13. Вход воздуха от нагнетателя; 14. Гильза; 15. Охлаждающая жидкость
Гильзы вставляются в цилиндр сверху и фиксируются фланцем, который заходит в расточку в блоке цилиндров. Гильзы мокрого типа уплотняются кольцевыми прокладками, уложенными в канавки либо в нижней части цилиндра, либо по окружности вокруг гильзы (Рисунок. 12.37в). Прокладки предотвращают утечку охлаждающей жидкости в масляный поддон.
В дизелях Detroit серий 53, 91 и 149 уплотнение располагается между фланцем и рубашкой охлаждения. Верхняя "мокрая" гильза окружена рубашкой охлаждения. Нижняя часть гильзы "сухого" типа, включая овальные впускные отверстия, обдувается воздухом (Рисунок. 12.37а).
В двухтактном дизеле Detroit серии 71 используются "сухие" гильзы. В дизеле предусмотрена секционированная рубашка охлаждения. Обе секции соединены полыми распорками. Жидкость поступает сначала в нижнюю секцию, и, пройдя через полости, попадает в верхнюю секцию, после чего жидкость поступает в головку цилиндров (Рисунок. 12.37б).
Снятие гильз
При снятии гильз следует соблюдать следующие общие правила.
1. Гильза достается только съемником (Рисунок. 12.38), запрещается выбивать гильзу, так как можно повредить блок цилиндров.
12.38. Снятие гильзы с помощью специального приспособления
2. Если гильза удаляется из блока цилиндров из алюминиевого сплава, то поместите весь блок в водяную баню с температурой 82°С, или пропустите горячую воду через блок цилиндров. Когда блок нагреется, гильзу можно извлечь с гораздо меньшим усилием.
Внимание! Если по каким-либо причинам гильзу надо заменить, а коленвал следует оставить на месте, то следует укрыть коленвал и внутреннюю часть картера коленвала, чтобы предотвратить попадание грязи и охлаждающей жидкости.
Коленвал
Коленвал изготавливается из ковкой стали и подвергается термоообработке. Коренные и шатунные шейки коленвала закалены токами высокой частоты. Противовесы коленвала или отковываются как единое целое, или крепятся болтами. Коленвал динамически сбалансирован. Внутри коленвала предусмотрены смазочные каналы для подвода масла к коренным и шатунным шейкам. Эти шейки смазываются последовательно. Осевой люфт коленвала регулируется упорными полукольцами, на части дизелей осевой люфт регулируется подбором вкладышей коренных подшипников.
Количество коренных и шатунных шеек зависит от числа цилиндров и конструкции дизеля (блок цилиндров может быть V-образным или с расположением цилиндров в ряд). Качество обработки поверхности шеек коленвала зависит от скорости вращения и давлением в камере сгорания. Ориентация и расположение кривошипов коленвала определяется порядком работы дизеля.
Снятие коренных подшипников коленвала
1. Переверните двигатель, расшплинтуйте и отверните гайки крышек коренных подшипников (или болты).
2. Проверьте наличие ориентационных меток на крышках коренных подшипников.
3. Снимите крышки коренных подшипников с направляющих штифтов. На части дизелей рекомендуется использовать специальный съемник крышек.
4. Поднимите коленвал талью. Рекомендуется поднимать коленвал за коренные шейки с помощью строп, предварительно обернув шатунную шейку тканью (рисунок 12.39).
12.39. Снятие коленвала с помощью строп
5. Достаньте вкладыши коренных подшипников из крышек и блока цилиндров (картера коленвала). Обозначьте крышки по месту их расположения.
6. Проверьте состояние коленвала.
Блок цилиндров
Блок цилиндров отлит из чугуна. Блоки цилиндров больших дизелей отливаются имеют глубокий картер коленвала (юбку блока), небольшие дизели имеют сравнительно неглубокий картер коленвала. Глубокий картер обеспечивает значительную прочность конструкции и снижает шумы работающего дизеля. Поперечные элементы такого блока обеспечивают точное центрирование коленвала и предотвращают деформацию разъемной плоскости блока цилиндров. Чтобы уменьшить изгибные нагрузки на коленвал и вибрации, на каждый цилиндр в однорядном блоке цилиндров (или два цилиндра в V-образном блоке) приходится по две коренных шейки. На многих современных дизелях с объемом от 4 до 10 л цилиндры не гильзуются (например, в четырехтактных дизелях Fuel Pincher фирмы Detroit, дизелях Ford BSD, Case-Cummins серии 1, дизеле Caterpillar серии 3028, дизелях D-466 и 7,3L компании International Harvester).
12.40. Цилиндр дизеля без гильзы: 1. Рубашка охлаждения; 2. Цилиндр; 3. Блок цилиндров
Стенки цилиндров, постели под коренные подшипники коленвала и опорные шейки распредвала, все отверстия и каналы отливаются как единое целое (Рисунок. 12.41). На дизелях Detroit дополнительно предусмотрены так называемые "воздушные коробки", - каналы для прохождения воздуха внутри блока цилиндров.
12.41. Блок цилиндров дизеля (фирма Cummins Engine): 1. Главный масляный канал; 2. Отверстия под болты головки цилиндров; 3. Смазочные отверстия; 4. Отверстия для подвода охлаждающей жидкости; 5. Расточка; 6. Постели распредвала; 7. Отверстие для крышек следящих кулачков; 8. Отверстия масляных форсунок; 9. Отверстия для крепления масляного фильтра; 10. Отверстия под толкатели; 11. "Глубокая" юбка блока цилиндров; 12. Отверстие под вал промежуточного ролика (шестерни)
В блоках цилиндров почти всех дизелей предусмотрен главный масляный канал вдоль блока, от которого отходят отверстия для смазки подшипников, вращающихся деталей и деталей, движущихся поступательно.
Очистка снятых деталей
1. Снимите все прокладки, заглушки и уплотнители с разобранных узлов и агрегатов дизеля.
2. Продуйте детали паром и просушите сжатым воздухом. Такие узлы и детали как поддон, блок цилиндров, головка цилиндров, маслоохладитель, крышка головки цилиндров и коромысла следует очистить сразу же после разборки, чтобы предотвратить застывание отложений въевшейся грязи и внедрение посторонних включений в поверхность.
3. Клапаны, поршни, головку цилиндров, корпус насоса системы охлаждения, крыльчатки и др. Промывайте очистителем со стеклянными шариками. Давление струи очистителя не должно превышать 620 кПа.
4. Не допускается подвергать детали слишком долгому воздействию очистителя, особенно при очистке мягких деталей. После промывки струей абразивного очистителя (со стеклянными шариками) детали обязательно промойте детали в растворителе и просушите сжатым воздухом.
Внимание! Не допускается промывать детали из алюминиевого сплава в горячей ванне.
5. Тщательно очистите струей пара все внутренние каналы для подвода масла и охлаждающей жидкости.