Сколько весит тепловозный поршень
Поршень и его детали испытывают при своей работе не только очень высокие тепловые и механические нагрузки, но и перемещаются с большой скоростью. По мере поворота коленчатого вала скорость поршня изменяется от нулевой до наибольшей. Средняя скорость поршней современных тепловозных дизелей находится в пре-
делах 7,2—11,5 м/с. В результате переменной скорости движения возникают и действуют на поршень силы инерции.
В особенно тяжелых условиях находится головка поршня, которая непосредственно соприкасается с горячими газами (температура 1200 —1800° С). Поршень испытывает большие усилия от действия газов. Так, на головку поршня дизеля Д50, поверхность днища которой составляет примерно 800 см2, действует сила, превышающая 450 Н (46 тс). Эта сила более чем в 2 раза превышает вес самого дизеля с генератором. Не будет преувеличением сказать, что от деталей поршневой группы прежде всего зависит надежность работы дизеля. Однако разработка надежной конструкции поршня оказывается трудным делом: с одной стороны,
нужны прочность и жесткость, с другой — легкость: чем меньше вес деталей поршневой группы, тем меньше величина сил инерции, возникающих при движении, тем большую частоту вращения коленчатого вала можно допустить. Положение осложняется тем, что поршень должен интенсивно охлаждаться, иначе из-за высоких температур снизятся прочностные свойства материала, из которого он сделан, и поршень может разрушиться. А отвести тепло от поршня не так просто, ведь он движется.
Стремление обеспечить высокую прочность, легкость и сделать так, чтобы поршень не нуждался в масляном охлаждении, привело к тому, что на ряде дизелей (например, Д50, М756, 1Д12) его изготавливают из алюминиевого сплава (к алюминию
добавляют присадки кремния, .никеля, марганца и др.). Замечательная особенность этого сплава состоит в том, что он хорошо проводит тепло. Та к, если при наибольшей нагрузке дизеля головка алюминиевого поршня нагревается до 300° С, то этот же поршень из серого чугуна имел бы температуру около 500° С, требующую уже специального (масляного) охлаждения.
Чугун проводит тепло в три раза хуже, чем поршневой алюминиевый сплав. Если к этому добавить, что алюминиевый сплав в 2,6 раза легче чугуна, то станет ясно, почему поршни дизелей многих марок изготовлены из сплавов на основе алюминия.
У различных тепловозных дизелей поршни могут отличаться друг от друга конструкцией, материалом и размерами, но все они по своей форме напоминают стакан (рис. 44), высота которого почти всегда больше диаметра. По своей форме поршни дизеля не являются строго цилиндрическими. Если бы поршень по всей длине имел одинаковый наружный диаметр, то его головка, которая работает в зоне высоких температур, расширилась бы больше, чем нижняя часть, что привело бы к заклиниванию поршня в цилиндровой втулке. Чтобы этого не произошло, диаметр головки поршня при изготовлении несколько уменьшают по сравнению с диаметром нижией части его, называемой юбкой, т. е. придают поршню коническую форму. Такой поршень при нагревании приобретает форму, близкую к цилиндрической. Боковая поверхность поршней современных дизелей имеет весьма сложную геомет-
рическую форму, образованную из ряда конических и цилиндрических поверхностей. Сторона поршня, обращенная к камере сгорания, обычно делается вогнутой, что улучшает условия сгорания топлива.
Рассмотрим вкратце устройство поршня дизелей Д100 (см. рис. 44). Главными деталями его являются корпус (стакан) с днищем вогнутой формы и вставка, которая соединяется с корпусом с помощью пружинного стопорного кольца. Корпус поршня изготовлен из серого чугуна, легированного хромом, никелем, молибденом и медью; сделано это для повышения прочности материала. Вставка имеет два отверстия, в которые запрессованы бронзовые втулки; в них вставлен поршневой палец. Средней
частью палец входит в верхнюю головку шатуна. Такая конструкция поршня называется составной. При составном поршне камера сжатия дизеля может быть изменена за счет регулировочных прокладок разной толщины (от 0,1 до 3,0 мм), устанавливаемых между вставкой и верхней и нижней плитами. Такое соединение корпуса поршня со вставкой (без шпилек) возможно только в двухтактных дизелях, где силы давления газов всегда прижимают корпус поршня к вставке, так как они превышают силы инерции. Начиная с 1974 г. бесшпилечные поршни устанавливают серийно «а дизелях 10Д100 и 2Д100.
Составную конструкцию имеет и поршень двухтактного дизеля 11Д45, у которого вставка с корпусом поршня соединена также с помощью стопорного кольца.
На четырхтактных дизелях Д49 головка поршня, изготовлена из жаростойкой стали, соединяется с трон-ком поршня из кованого алюминиевого сплава с помощью четырех шпилек.
Рис, 44. Поршень дизелей 10Д100 и 2Д100 бесшпилечной конструкции
Источник статьи: http://www.sinref.ru/000_uchebniki/05300_transport_jd_teplovozi/000_kak_ustroen_i_rabotaet_teplovoz_drobinski_1980/036.htm
Сколько весит тепловозный поршень
Тележка в сборе- 10768 кг;
Колесная пара с буксами и осевым редуктором- 3205 кг;
Рама тележки- 2284 кг;
Гидропередача- 5500 кг;
Компрессор(сухой)ПК-35- 320 кг;
Двухмашинный агрегат А-706Б- 660 кг;
Осевой редуктор(без колесной пары)- 880 кг;
Вал карданный(раздаточный)- 340 кг;
Вал карданный(тележечный)- 161 кг;
Эл. двигатель вентилятора холодильника П-72- 350 кг;
Эл. двигатель П21(о тех. характеристиках см. Здесь. )- 37,8 кг;
Эл. двигатель П22(о тех. характеристиках см. Здесь. )- 43,8 кг;
Главный воздушный резервуар- 161 кг;
Колесо вентилятора- 60 кг;
Подпятник вентилятор- 62 кг;
Охлаждающая секция водяная- 47 кг;
Маслоохладитель дизеля- 175 кг;
Маслоохладитель гидропередачи- 257 кг;
Топливоподогреватель- 52 кг;
Водяной бак- 70 кг;
Песочница- 39 кг;
Калорифер- 41 кг;
Муфта эластичная- 60 кг;
Топливный бак(левый, правый)- 270 кг;
Топливный бак под кабиной машиниста- 700 кг.
Данные о массе деталей дизеля ТГМ-4 6ЧН21/21
Двигатель с маховиком, без эксплуатационных материалов- 4800 кг;
Количество масла в двигателе- 160 кг;
Количество воды в двигателе- 80 кг;
Остов двигателя, в сборе- 2104 кг;
Втулка цилиндра(гильза)- 32 кг;
Коленчатый вал, в сборе- 776 кг;
Блок-картер с коленчатым валом- 2470 кг;
Поршень, в сборе- 18 кг;
Шатун, в сборе- 31 кг;
Крышка цилиндра, в сборе- 71 кг;
Распределительный вал, в сборе- 54 кг;
ТНВД- 75,67 кг;
Регулятор скорости(РЧО)- 16 кг;
Водяной насос охлаждения дизеля- 13 кг;
Водяной насос охлаждения наддувочного воздуха- 8 кг;
Главный масляный насос- 22 кг;
Турбокомпрессор- 75 кг;
Демпфер крутильных колебаний- 156 кг;
Маховик- 77 кг;
Стартер- 65 кг.
Масса отдельных узлов тепловоза ТГМ6
Тепловозная рама — 26 470 кг;
Тележка — 10 746 кг;
Колесная пара, вместе с буксами — 2324 кг;
Рама тележки — 2400 кг;
Редуктор осевой — 880 кг;
Дизель типа Д49:
3А-6Д49 — 10300 (масса «сухого» дизеля 3А-6Д49 — 9600 кг);
7-6Д49 — 11000 кг.
Гидропередача (УГП 1200/212ПР) — 5700 кг;
Теплообменник УГП — 257 кг;
Вспомогательный генератор КГ 12,5 — 163 кг;
Бак топливный (правый, левый) — 1030 кг;
Глушитель — 52 кг;
Вал карданный:
тележечный — 161 кг;
раздаточный — 411 кг.
Главный воздушный резервуар — 93 кг;
Вентиляторное колесо — 84 кг;
Бак водяной — 80 кг;
Топливоподогреватель — 52 кг;
Муфта, соединяющая дизель с УГП — 115 кг;
Калорифер- 41 кг;
ГМР (гидромеханический редуктор) компрессора — 290 кг;
Гидроредуктор привода вентилятора — 380 кг.
Теоретическая масса сборочных единиц и деталей дизеля ТГМ-6 ( 3А-6Д49)
Блок цилиндров — 2416 кг;
Подвеска коренного подшипника — 25 кг;
Масляная ванна — 240 кг;
Коленвал — 750 кг;
Втулка цилиндра — 70 кг;
Цилиндровая крышка — 111 кг;
Шатуны в сборе — 93 кг;
Поршень в сборе с пальцем — 36,7 — 37,2 кг;
Лоток с распредвалом — 218 кг;
Вал распределительный — 78 кг;
Привод насосов — 336 кг;
Привод механизма уравновешивания — 209,3 кг;
Привод распределительного вала — 320,2 кг;
Привод механического тахометра — 10,04 кг;
Выпускной коллектор — 237,8 кг;
Интеркулер (холодильник наддувочного воздуха) — 185,7 кг;
Кронштейн турбокомпрессора — 76 кг;
Топливоподкачивающий насос — 10,8 кг;
Индивидуальный топливный насос высокого давления — 6,7 кг;
Форсунка — 3,28 кг;
Теплообменник масла дизеля — 257,8 кг;
Фильтр грубой очистки масла — 60 кг;
Фильтр центробежный — 25 кг.
Источник статьи: http://www.teplovoz-tgm.ru/publ/massa_osnovnykh_detalej_teplovoza_tgm4_tgm_6/1-1-0-6
Маневровые локомотивы
Поршень, поршневой палец и поршневые кольца
Поршень (рис. 26) воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топлива в цилиндре, и через шатун передает усилие на кривошип коленчатого вала. Поршень отлит из кремнийалюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью. Масса поршня 42 кг.
Верхняя часть поршня — головка — имеет форму усеченного конуса и выполнена толстостенной, так как она воспринимает давление газов и находится под действием их высоких температур. Коническая форма головки исключает заклинивание поршня вследствие температурного расширения. Торец головки поршня (днище) имеет сложную форму, обеспечивающую хорошее смешение топлива с воздухом внутри цилиндра. Днище поршня вместе с цилиндровой втулкой и цилиндровой крышкой образует камеру сгорания.
Так как высота камеры сжатия, т. е. расстояние от торца поршня, находящегося в верхней мертвой точке, до цилиндровой крышки, равна 13 мм, то для свободного открытия рабочих клапанов при продувке цилиндра (ход клапанов 25 мм) в днище сделаны четыре углубления /. Два глухих отверстия 11с резьбой М12 предназначены под болты, которыми крепят монтажную скобу для выемки и постановки поршня. На наружной поверхности головки проточены пять кольцевых канавок (ручьев) под поршневые кольца, причем четыре ручья 3 служат для постановки уплотнительных (компрессионных) колец, а в пятый ручей 4 ставят верхнее маслосъемное кольцо.
Нижняя часть поршня — юбка — имеет цилиндрическую форму (диаметр 309,6 мм) и служит для направления поршня в цилиндре. На наружной поверхности юбки проточен один ручей 8 под нижнее маслосъемное кольцо. Для слива масла, снимаемого кольцами со стенок цилиндра, в ручьях 4 и 8 просверлены отверстия 9 диаметром соответственно 8 и 6 мм.
В средней части поршня имеются приливы (бобышки), в которых расточены отверстия 5 диаметром 130 мм под поршневой палец, перемещение которого ограничено стопорными кольцами 10. Для постановки колец 10 в бобышках проточены кольцевые канавки 7.
Поршень отлит за одно целое со змеевиком 2, предназначенным для охлаждения головки поршня маслом, поступающим из масляной системы дизеля. Змеевик 2 выполнен в виде стальной спиральной трубки диаметром 15 мм, на одном конце которой сделана резьба под сопло с отверстием диаметром 8 мм для слива масла. Другой конец трубки заглушён пробкой 12, а для входа масла в змеевик к трубке приварен отросток 13, выходящий в дугообразную канавку 6, профрезеро-ванную в бобышке поршня (на рис. 26 движение масла показано стрелками).
Поршневой палец (рис. 27, а) служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Палец / изготовлен из легированной стали в виде толстостенной втулки. Наружная поверхность пальца цементирована и закалена. После термообработки палец шлифуют и полируют. Полость пальца с обеих сторон закрыта заглушками а, которые запрессованы в торцовые расточки пальца диаметром 60 мм на глубину 10 мм. Дополнительно заглушки закреплены кольцами, расчеканенными в конических расточках. Палец имеет два радиальных отверстия г диаметром 13 мм в средней части и четыре радиальных отверстия в такого же диаметра на том конце пальца, который проходит через бобышку с канавкой 6 (см. рис. 26).
Для удобства монтажа и демонтажа пальца на одном торце его сделаны два отверстия б с резьбой (см. рис. 27, а). При сборке шатунно-поршневой группы необходимо следить за тем, чтобы со стороны бобышки поршня, имеющей дугообразную канавку, был конец пальца с резьбовыми отверстиями б. Только в этом случае радиальные отверстия в пальце совпадут с дугообразной канавкой в поршне. Палец устанавливают с небольшим натягом относительно поршня, для чего поршень предварительно нагревают до температуры 80—120°С. Во время работы дизеля вследствие значительного нагрева поршня палец становится плавающим, т. е. может поворачиваться, что улучшает его смазывание и уменьшает износ.
Поршневые кольца (рис. 27, б) изготавливают из специального чугуна. На поршне устанавливают кольца двух типов: уплотиительные (компрессионные) и маслосъемные. Уплотиительные кольца, обеспечивающие герметичность камеры сгорания, имеют прямоугольное сечение и прямые замки (ранее применялись кольца с косыми замками). Верхнее кольцо 2 хромируют, так как оно работает в самых тяжелых условиях, находясь в зоне действия высоких температур. У первого кольца 2 сверху и снизу сняты фаски под углом 45°. У второго уплот-нительного кольца 3 кромки притуплены. Третье и четвертое уплотиительные кольца 4 имеют конический срез под углом 30, переходящий в фаску под углом 45°, и острые нижние кромки. Такая форма рабочей поверхности колец облегчает их приработку. Кольца ставят на поршне так, чтобы нанесенные на них условные обозначения были сверху, а замки смещены относительно друг друга.
Так как уплотиительные кольца обладают насосным действием, т. е. засасывают масло в камеру сгорания, то возникает необходимость в очистке стенок цилиндра от масла, для чего поставлены два маслосъемных кольца 5 и 6. На рабочей поверхности колец проточена кольцевая канавка шириной 6,8 мм с профрезерованными в ней радиальными окнами ж. Наружные кромки колец притуплены и при движении поршня скользят по маслу, а внутренние острые кромки соскабливают масло со стенок цилиндра в канавки д, из которых оно через радиальные окна в кольцах и отверстия в поршне попадает в картер. Верхнее маслосъемное кольцо 5 дополнено пружинным эспандером е, для чего на внутренней поверхности кольца проточена полукруглая канавка шириной 4,8 мм. Эспандер е представляет собой проволочную спираль, соединенную в кольцо. Установка эспандера увеличивает нажатие кольца на стенки цилиндра.
Источник статьи: http://myswitcher.ru/4me3/4me3_24.html