Меню

Что такое поршни судно

Что такое поршни судно

Поршневая группа состоит из поршня в сборе, уплотнительных и маслосъемных колец, поршневого пальца. По конструктивным признакам различают поршни тронковые, для двигателей крейцкопфного типа и двустороннего действия.

Тронковые поршни соединяются с шатуном поршневым паль­цем. Для обеспечения газонепроницаемости полостей цилиндра поршень снабжают уплотнительными кольцами, а для предотвра­щения попадания масла в камеру сгорания — маслосъемными кольцами. Материалом для поршней служит чугун марок СЧ24-44 и СЧ28-48 и сталь. Поршни небольшого диаметра быстроходных двигателей можно изготовлять из алюминиевых сплавов (АЛ1, АЛ2, АК2, АК4). Такие поршни имеют малый вес и небольшие температурные напряжения в днище; недостатки поршней — не­значительная износостойкость и большой коэффициент теплового линейного расширения.

Поршень (рис. 139) состоит из нижней направляющей части — тройка или юбки 1 и верхней части — головки поршня 3 с поршне­выми кольцами 2. Конфигурация камеры сгорания двигателя, тип продувки, расположение в крышке клапанов и форсунки опреде­ляют форму днища поршня 4. Днище поршня может иметь вогну­тую, двояковогнутую, выпуклую и другую формы. Некоторые формы днищ поршней показаны на рис. 140. При диаметре поршня более 400 мм головку поршня выполняют съемной. Разъемная конструкция позволяет уменьшить стоимость поршня, так как только головку изготовляют из дорогостоящего жаропрочного ма­териала, и облегчает ремонт поршня. Головку крепят к тройку болтами или шпильками.

В некоторых конструкциях поршня внутреннюю поверхность днища для предохранения от нагарообразования и защиты голов­ного подшипника от теплового излучения закрывают мембраной; для увеличения жесткости днище снизу подкрепляют ребрами, ко­торые одновременно улучшают его охлаждение.

Поршневой палец 1 (рис. 141) размещен в приливах (бобыш­ках) 2 и фиксируется от осевого смещения пружинными кольцами 3 . Пальцы закрепляются стопорным болтом 6 либо свободно вращаются — пальцы плавающего типа. Пальцы плавающего типа более распространены у быстроходных двигателей. Бронзовые втулки 4, запрессованные в бобышки чугунного поршня, являются подшипниками для поршневого пальца плавающего типа. Пальцы изготовляют из малоуглеродистой стали 15 или 20 с последующей цементацией и шлифованием или из легированной стали 15ХМА, 12МХ2А, 18ХНМА, 20Х и др. с последующей закалкой. В некото­рых конструкциях поршней с целью предотвращения соприкосно­вения пальца с зеркалом цилиндра ставят алюминиевые за­глушки 5 грибовидной формы.

Поршневые кольца располагают в канавках, проточенных в теле поршня. Поршневые кольца делятся на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца 2 (см. рис. 139) обеспечи­вают плотность поршня в цилиндре, предотвращают прорыв газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от головки поршня через втулку цилиндра охлаждающей воде. Маслосъемные кольца 6 и 7 (см. рис. 139) служат для удаления излишнего масла с зеркала цилиндра, что уменьшает нагарообразование в цилиндре, и не допускают проникновения масла в камеру сго­рания. Материалом для изготовления колец служит чугун СЧ24-44, реже сталь. Кольца изготовляют самопружинящими с разрезом-замком, обеспечивающим заводку кольца в канавку поршня и воз­можность теплового расширения кольца. Число уплотнительных колец шесть—три, маслосъемных три—одно. Уплотнительные кольца, как правило, прямоугольного сечения, рабочая поверхность кольца и поверхность зеркала цилиндра параллельны.

В от­личие от уплотнительных (компрессионных) маслосъемные кольца имеют скос (рис. 142, а), с помощью которого масло удаляется из зеркала цилиндра и через специальные каналы 5 (см. рис. 139) в поршне стекает в картер. Необходимо особо быть вниматель­ным при монтаже маслосъемных колец, не допуская установки кольца скосом вниз, так как тогда масло будет попадать в камеру сгорания. Зазоры между поршневыми кольцами и стенками ка­навки в радиальном направлении равны 0,5—1,0 мм, по высоте 0,15—0,066 мм.

Типы замков поршневых колец показаны на рис. 142, б . При установке колец на поршень необходимо стыки (замки) распола­гать в разных положениях по окружности во избежание утечки газов. Поршневые кольца поршней двухтактных двигателей для предохранения от проворачивания и попадания замка в район рас­положения окоп стопорят фиксаторами.

Поршень крейцкопфного двигателя соединяется с шатуном, штоком и крейцкопфом. В этом случае поршень крепят к штоку жестко специальным фланцевым соединением (рис. 143). Поршень крейцкопфного двигателя разгружен от боковых усилий и не имеет тронка.

На рис. 144 показан составной охлаждаемый поршень крейц­копфного двигателя, имеющего штампованную вставку из алюми­ниевого сплава АК6. Поршень состоит из трех основных частей: головки 1 , отлитой из высокопрочного жаростойкого чугуна, кор­пуса 3 из перлитного чугуна и вставки 2. В поршнях новейшей конструкции пазы (канавки) под уплотнительные кольца хроми­руют или завальцовывают чугунными противоизносными коль­цами. Общий вид поршня, крейцкопфа и шатуна с подшипником приведен на рис. 145.

Для достижения нормальных условий работы поршня необхо­димо обеспечить его охлаждение и прежде всего головки. Наибо­лее надежным средством снижения температуры головки яв­ляется искусственное охлаждение. При диаметрах цилиндра в двухтактных двигателях свыше 250 мм, а в четырехтактных свыше 400 мм применяют масляное охлаждение поршня. Охлаждение во­дой используют редко, так как требуется тщательное герметизи­рующее устройство, предотвращающее попадание воды в масло картера. Наиболее распространена телескопическая и шарнирная системы подачи охлаждающей жидкости под давлением в закры­тую полость поршня.

Читайте также:  Расположение поршней в двигателе ваз 2109

Штоки крейцкопфных двигателей выполняют стальными ко­ваными, круглого сечения, часто пустотелыми. В верхней части они имеют фланцы для крепления с поршнем, а нижней пяткой или хвостовиком 4 (рис. 146) соединяются с поперечиной 7 и фик­сируются гайкой 2. В состав крейцкопфа входят: стальной или чугунный ползун, опорные рабочие поверхности а и б которого покрыты тонким слоем антифрикционного сплава. Ползун, скользя по параллели картера, передает последней боковые усилия и та­ким образом разгружает поршень. Поверхность а передает боко­вые усилия при работе двигателя на передний ход, поверхность б , значительно меньшая по площади,— на задний ход. Ползун кре­пят болтами к стальной поперечине 3 . Поперечина имеет цапфы 1 , которые охватываются головным подшипником шатуна. В двига­телях, длительное время работающих на задний ход (буксиры, ле­доколы), ползуны выполняют двусторонними. По каналу 5 масло поступает на охлаждение поршня, а по каналу 6 — на смазку ра­бочих поверхностей ползуна.

На рис. 147 показана параллель крейцкопфного двигателя.

Источник статьи: http://vdvizhke.ru/sudovye-dvigateli-vnutrennego-sgoranija/osnovnye-chasti-dvigatelja/porshnevaja-gruppa.html

Детали судовых паровых машин — цилиндры, поршни, шатуны

Цилиндры, золотниковые коробки и крышки

Цилиндры паровых машин изготавливаются индивидуально и блочно. В первом случае они отливаются отдельно для каждой ступени расширения, во втором —общей отливкой нескольких цилиндров. Совместно с цилиндрами изготавливаются обычно и золотниковые коробки. При работе машины паром нормальных параметров цилиндры изготавливаются из высоко качественного серого чугуна марок СЧ21-40 и СЧ24-44; при повышенных параметрах пара — из СЧ28-48, СЧ32-52 или из модицифированного серого чугуна этих же марок. Из такого же материала изготавливаются цилиндровые и золотниковые втулки. Цилиндры низкого давления и цилиндры среднего и высокого давления, снабжаемые втулками, изготавливаются из чугуна марок СЧ18-36 и СЧ21-40.

На рис. 44 показан цилиндр индивидуального исполнения. Цилиндр и золотниковая коробка снабжены втулками, имеющими паровые окна. Втулки запрессованы на плотной посадке, и положение их зафиксировано упорными буртами. Такая конструкция не препятствует удлинению втулок при нагревании. Диаметр верхней и нижней нерабочих частей втулок больше диаметра рабочей части для того, чтобы не допускать образования наработков в концах хода поршня.

Между втулкой и цилиндром находится свободное пространство, называемое паровой рубашкой или зарубашечным пространством. В это пространство подводится свежий пар для обогрева стенок цилиндра в период прогревания машины.

Днище цилиндра отлито заодно с ним и имеет набивочную коробку для размещения в ней уплотнительного сальника штока. Съемные днища применяются в клапанных и работающих паром высоких параметров машинах.

Цилиндр и золотниковая коробка закрыты сверху крышками с одинарными стенками. К средней части крышки присоединяется предохранительный клапан, а через боковое отверстие подается масло от лубрикатора на смазку цилиндра. Присоединяются крышки к цилиндру при помощи шпилек с гайками и во фланцевом соединении ставится прографиченная паронитовая или клингеритовая прокладка для герметичности соединения.

Помимо крышек с одинарными стенками, применяются крышки с двойными стенками при больших диаметрах цилиндров. Такие крышки имеют смотровые лючки и обогреваются паром.

Цилиндры, днища и крышки изолируются асбестом, кизельгуром или другим изоляционным материалом для уменьшения потерь тепла во внешнюю среду.

Сальники

В паровых машинах применяются сальники с мягкими, металлическими и металлографитовыми уплотнительными материалами.

Сальники с мягкой набивкой ограничены в применении и встречаются лишь в паровых машинах, работающих насыщенным паром. В качестве набивки применяется наиболее часто прографиченный асбестовый шнур круглого или прямоугольного сечения. Для увеличения температуростойкости и срока службы часто применяются шнуры со вставленными внутрь их металлическими сердечниками.

В машинах, работающих перегретым паром, применяются сальники с металлической набивкой (рис. 45, а). Набивка сальника состоит из ряда двойных разрезных чугунных колец, стянутых спиральными лентами по окружности. Ленты прижимают кольца к штоку поршня. В сальник подается масло через специальное отверстие для уменьшения трения. Просачиваемый пар конденсируется в сальнике и стекает в карманы, из которых отводится через боковое отверстие. Весь комплект сальника стягивается четырьмя болтами и вставляется в набивочную коробку в днище цилиндра.

На рис. 45, б показан сальник золотникового штока. Металлическая набивка его состоит из уплотнительных и нажимных колец. Материал колец соответственно баббит марки Б-83 и алюминиево-марганцевая бронза АМц9-2. Между нажимной втулкой и стаканом вставлена дополнительно мягкая набивка, предназначенная для уменьшения пропусков пара наружу.

У паровых машин с закрытым картером и с центральной смазкой попадание конденсата в машинные колодцы недопустимо. Такие машины снабжаются дополнительными сальниками с мягкой набивкой, устанавливаемыми ниже основных сальников штоков.

Читайте также:  Объем камеры сгорания поршня 21214

Сальники с металлографитовыми уплотнительными кольцами имеют большой срок службы и способны работать без смазки, что исключает загрязнение конденсата маслом. В настоящее время известно много марок металлографитовых материалов, но наибольшее применение в нашей стране нашли материалы марок АО-Б83-1500, АО-СО5-1500, АГ-Б83-1500 и АГ-С05-1500.

Арматура

Один из вариантов размещения арматуры на цилиндрах паровой машины показан на рис. 46.

На пути движения свежего пара установлен главный стопорный (маневровый) клапан с разгрузочным клапаном. Главный стопорный клапан служит для пуска и остановки машины, разгрузочный — для облегчения открытия главного стопорного клапана. В одном корпусе с главным стопор ным клапаном устанавливается дроссельная (штормовая) заслонка, предназначенная для быстрого перекрытия доступа пара в машину и уменьшения числа оборотов ее при оголениях винта в штормовую погоду. Главный стопорный клапан и дроссельная заслонка управляются с поста управления вручную. Часто применяется автоматическое управление дроссельной заслонкой при помощи регулятора предельного числа оборотов.

Перед главным стопорным клапаном отводится паропровод с клапанами для впуска пара в зарубашечное пространство цилиндров при прогревании машины. На днищах цилиндров и золотниковых коробок установлены краны продувания, предназначенные для удаления воды, образующейся при конденсации пара внутри цилиндров, золотниковых коробок, паровых рубашек и в паропроводах при прогревании, пуске в ход, работе на малых нагрузках и остановке машины.

На цилиндре среднего давления (ЦСД) установлен клапан добавочного впуска пара, производимого в одну из полостей ЦСД для страгивания машины, когда поршень ЦСД находится около мертвой точки или золотник перекрыл паровпускные окна и машина не страгивается с места. Добавочный впуск пара используется часто для ускорения прогревания машины перед пуском.

Для осуществления индицирования машины паровые полости цилиндров сообщаются трубкой, на которой установлен трехходовой индикаторный клапан (кран).

Чрезмерное повышение давления пара в паровых полостях машины предотвращается постановкой предохранительных клапанов, натяжение пружин которых регулируется на давление на 0,2 кГ/см 2 больше предельного допустимого давления пара в полости. Помимо предохранительных, на ресиверах устанавливаются также клапаны отбора пара на подогрев питательной воды или для других целей.

На смазываемых цилиндрах устанавливаются невозвратные клапаны для подачи смазки в цилиндры.

Кроме арматуры, паровая машина оборудуется контрольно-измерительными приборами для наблюдения за состоянием пара. На золотниковых коробках устанавливаются манометры , а при работе перегретым паром и термометры.

Машинная рама

Основанием паровой машины является машинная рама, отливаемая цельной или из нескольких частей. Материал литых рам — серый чугун марки СЧ18-36. В последних конструкциях машин встречаются сварные рамы из стали.

На рис. 47, а показана цельнолитая чугунная машинная рама, состоящая из поперечных балок двутаврового и продольных балок коробчатого сечения. На приливах продольных балок укрепляются колонны. Машинная рама крепится к судовому фундаменту болтами на прокладках (клиньях).

Колонны (рис. 47, б) предназначены для поддержания паровых цилиндров и восприятия давления кривошипных механизмов на параллели, изготавливаемые одно- и двусторонними. Колонны, расположенные со стороны фронта машины, называют передними, а с противоположной стороны — задними. Передние колонны отковываются обычно из стали, задние отливаются из серого чугуна марки СЧ18-36. Паровые цилиндры машин открытого типа устанавливаются на колоннах, а в машинах закрытого типа — на картере, устанавливаемом также на машинной раме.

Поршни и штоки

Поршни паровых машин изготавливаются цельными и составными плоской, конической и сферической формы. Цельнолитые поршни изготавливаются из обычного или модифицированного серого чугуна марки МСЧ32-52, а при большом диаметре — из стали с целью уменьшения веса. Некоторые конструкции поршней показаны на рис. 48.

Наружный диаметр поршня делается меньше внутреннего диаметра цилиндра или втулки, чтобы избежать заклинивания поршня при температурном расширении. Пропуски пара из одной полости цилиндра в другую предотвращаются уплотнительными кольцами. Кольца вытачиваются из чугуна и разрезаются с выполнением стыкового соединения (замка).

Держащая способность колец обеспечивается прижиманием их к стенке цилиндра под действием собственной упругости или при помощи распорных пружин. Пружинами прижимаются обычно несамопружинящиеся кольца поршней цилиндров низкого давления большого диаметра.

Поршни укрепляются на поршневых штоках, которые отко-вываются из стали марок Ст. 45 или Ст. 50 и имеют круглое сечение. Концы штока, которыми он вставляется в тело поршня и крейцкопфа, делаются более тонкими, коническими. Кониче¬ские поверхности деталей притираются одна к другой плотно. Конус штока делается с уклоном не более 1:3, так как слиш¬ком острый конус сильно вдавливается в тело ступицы и вынуть его при разборке нелегко.

Поршень и крейцкопф закрепляется на штоке прочно при помощи обычной или корончатой гайки со шплинтом. Гайка затягивается до отказа и стопорится.

Крейцкопфы и параллели

Крейцкопф предназначен для шарнирного соединения поршневого штока с шатуном и для препятствия изгибу штока поперечными усилиями, возникающими при работе машины.

Читайте также:  Сколько оборотов делает поршень в минуту

Конструктивное исполнение крейцкопфов разнообразно. На рис. 49 показаны два вида крейцкопфов: крестовинная поперечина с двумя ползунами и поперечина с одним ползуном.

Крестовинный крейцкопф с двумя ползунами применяется в паровых машинах, у которых предусматривается длительная работа на задний ход (на буксирах, ледокольных судах и т. п.). Односторонние крейцкопфы применяются в машинах с кратко-временной работой на задний ход.

Ползуны изготавливаются пустотелыми и облицовываются баббитом со стороны трения о параллели. Иногда встречаются одноползуновые крейцкопфы с поперечиной, откованной заодно со штоком. Ползун такого крейцкопфа имеет стальной башмак, облицовываемый баббитом со стороны трения и присоединяемый к ползуну при помощи болтов.

На нижней части ползуна обычно укрепляется медная пластинка (гребенка) или полоска из кожи, которая размазывает равномерно по параллели масло, находящееся в подвешенной ванночке.

У машин с двусторонними параллелями предусматривается постановка тепловых прокладок между ползуном и телом крестовины. Прокладки предназначены для выборки зазора, образующегося при расширении цилиндра и смещении верхней части колонн в процессе прогревания машины. Тепловые прокладки ставятся после прогрева машины и убираются с остановкой ее во избежание заклинивания ползунов при остывании цилиндров.

Параллели представляют собой чугунные доски, отливаемые из чугуна марки СЧ18-36 и присоединяемые к колоннам. Иногда параллели отливаются заодно с колоннами.

В главных машинах судов, редко и кратковременно работающих на задний ход, применяются односторонние параллели с нащечинами (рис. 49, в). Нащечины воспринимают усилия от ползуна при работе машины на задний ход.

Параллели главных машин значительно нагреваются при трении ползунов о них и поэтому охлаждаются циркуляционной забортной водой, имея для ее прохода специальные полости.

Шатуны

Шатун предназначен для преобразования прямолинейно-возвратного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала машины.

Шатуны изготавливаются цельноковаными из стали марок Ст. 45 и Ст. 50. Форма выполнения их обычно стержневая, внутренняя часть часто высверливается для облегчения веса. Реже встречаются шатуны овального или двутаврового сечения. Верхней частью шатун соединяется с поперечиной (крейцкопфом) подшипником, называемым головным; нижней — с шейкой мотыля мотылевым подшипником.

По конструктивному исполнению шатуны делят на обычные (с одним головным подшипником) и вильчатые. Первые применяются в маломощных и вспомогательных машинах, вторые — в машинах большой мощности.

На рис. 50 показан вильчатый шатун круглого сечения. К пяткам головок и нижней части присоединяются подшипники стяжными болтами. Болты отковываются из углеродистой или легированной стали и для облегчения пригонки по отверстию снабжаются выточками.

Вкладыши головных подшипников изготавливаются из бронзы или стали. При стальных вкладышах производится заливка их баббитом. В местах разъема подшипников устанавливается набор металлических прокладок для регулировки величины масляного зазора.

Коленчатые валы и рамовые подшипники

Коленчатый вал предназначен для передачи вращения от главной машины гребному винту при помощи валопровода. Вал состоит из нескольких колен, что и определяет его название. Число колен определяется количеством паровых цилиндров. Изготавливаются коленчатые валы из сталей марки Ст. 5 и реже Ст. 6 цельноковаными или составными.

Валы быстроходных машин изготавливаются из стали марки Ст. 35 или из легированных сталей. Цельнокованые валы применяются обычно в машинах небольшой мощности.

На рис. 51 показан цельнокованый коленчатый вал трехцилиндровой паровой машины. Рамовыми шейками вал укладывается на раме в подшипниках, называемых рамовыми. К мотылевым шейкам подшипниками присоединяются шатуны. К фланцу коленчатого вала на болтах присоединяется упорный вал. Колена вала расположены под углом 120° друг к другу. Если колен два или четыре, их располагают под углом 90°.

Составные коленчатые валы применяются обычно в средних и крупных паровых машинах и изготавливаются разборными (секционными) и неразборными. У первых отдельные части соединяются между собой фланцевыми муфтами или иным разборным соединением, у вторых соединение жесткое с применением горячей посадки деталей. Фланцевое соединение секций вала центрируется при помощи выступа на одном фланце, входящего в выточку второго фланца, либо при помощи центровочной шайбы, вставляемой в выточки в обоих фланцах.

В некоторых машинах к щекам мотылей прикрепляются уравновешивающие грузы, называемые противовесами. Противовесы изготавливаются из чугуна или стали отдельно от щек или заодно с ними у небольших машин.

Рамовые подшипники устанавливаются непосредственно на машинной раме и имеют различные конструкции. Одна из конструкций подшипника показана на рис. 52.

Исполнение верхнего вкладыша прямоугольным, а нижнего полукруглым исключает возможность проворачивания последнего при вращении вала. Нижний вкладыш пригоняется наружной поверхностью по месту посадки и может выниматься для осмотра или ремонта без подъема коленчатого вала.

Упорный вал присоединяется к коленчатому валу и снабжается упорным подшипником, воспринимающим осевые усилия при работе гребного винта.

Источник статьи: http://mirmarine.net/svm/paromashinnaya-ustanovka/106-detali-parovykh-mashin

Adblock
detector