Pouzdra válců (objímky). Pouzdra tvoří pracovní objem válce a řídí pohyb pístu. Pouzdra pracují v podmínkách vysokých teplot a tlaků plynů. Pro zajištění spolehlivého a dlouhodobého výkonu musí být pouzdra pevná a tuhá s povrchem odolným proti opotřebení, po kterém se píst pohybuje. Dle provozních podmínek jsou vložky válců motorů dieselových lokomotiv chlazeny vodou. V závislosti na způsobu chlazení vodou se pouzdra dělí na dva typy:
Ø pouzdra bez vodních plášťů u dieselových motorů, kde je mezi pouzdrem a stěnami bloku vytvořena vodní dutina;
Ø průchodka s vodním pláštěm, kdy se mezi průchodkou a pláštěm vytvoří vodní dutina.
Pouzdra válců bez vodních plášťů jsou instalovány na dieselové motory typů D50, D12, D40, 12URE.
U dieselových motorů typů D100, D49, M750 pouzdra válců mají nalisované pláště.
Pouzdra válců jsou obvykle vyrobena ze speciální litiny nebo oceli. Vnitřní povrch pouzdra (zrcadlo válce) je vybroušen do vysoké třídy čistoty (drsnost ne více než 0,63).
Obr. 5.16. Typy vložek dieselových válců dieselových lokomotiv:
) D50; b) D40; c) 10D100; d) D49.
Vložka dieselového válce typ D50 (obr. 5.16, а) je odlit z litiny SCh24-44 a jedná se o válec. Průchodka má límec 2, kterým vstupuje do vybrání bloku válců. Na horní straně límce je obrobená drážka 1 k instalaci krytu válce. Na vnitřním povrchu průchodky jsou vyfrézovány čtyři výřezy, které umožňují otevření ventilů rozvodu plynu. V bloku je průchodka utěsněna v horní části obroušením povrchu límce k pásu bloku a ve spodní části pryžovými kroužky. Obdobnou konstrukci vložek válců mají čtyřdobé vznětové motory 12VFE17/24, K6S310DR aj.
Vložky válců pro dvoudobé dieselové motory typu D40 (obr. 5.16, б) se liší tím, že mají ve střední části čistící okénka 1 a jsou zhutněny podél bloku v pásech 3, 4 и 5. Do horního límce jsou zašroubovány čepy 2, kterým je objímka zavěšena na víku válce. Mezi krytem a průchodkou je instalováno poměděné ocelové těsnění, které utěsňuje plynový spoj. Dva výřezy 6 ve spodní části pouzdra slouží pro průchod ojnice a dva otvory 7 jsou určeny pro připevnění zařízení, které drží píst při sejmutí sady.
Vložky válců pro dieselové motory typ D100 (obr. 5.16, в) mají vlastnosti určené konstrukcí motoru s divergentními písty. rukáv 4 odlehčena od axiálních sil, proto je k bloku připevněna pouze čtyřmi malými trny pomocí příruby 5. V horní části průchodky jsou čisticí okna 3, a ve spodní části průchodky jsou výfuková okna 1. Na střední část pouzdra je nalisován ocelový plášť 2, který se ve spodní části zamyká kroužkem. Pro utěsnění vodní komory jsou mezi pouzdrem a pláštěm instalovány pryžové kroužky. Plášť má dva otvory pro přívod a odvod vody a tři průchozí otvory v plášti a průchodce pro instalaci adaptérů trysek a indikačního ventilu. V bloku jsou průchodka a plášť utěsněny pryžovými kroužky a labyrintem.
Vložky dieselových válců typ D49 (obr. 5.16, г) je vyrobena z chrom-molybdenové litiny, která má vysokou odolnost proti opotřebení. Do rukávu 1 na sobě košili 2. Pro těsnění mezi pouzdrem a pláštěm. a pryžové kroužky jsou instalovány jako blok. Pouzdro, stejné jako v dieselové motory typu D40, připevněný ke krytu válce pomocí svorníků 3. Pouzdro je v bloku upevněno svrškem 5 a nižší 6 podpůrné pásy. Pouzdra jsou zalisována do otvorů na horním konci 4 aby voda proudila do víka.
Vložka dieselového válce K6S310DR (Obr. 20) slouží k usměrňování pohybu pístu a spolu s ním a víkem válce tvoří spalovací prostor. Pouzdro je odstředivě odlité z vysokopevnostní litiny a kaleno. Horní část pouzdra je silnější, protože tlak plynu ve spalovací komoře dosahuje 7 – 9 MPa (70-90 kgf/cm2). Vnitřní povrch objímky (zrcadlo válce) o průměru 310 mm zpracovány do vysokého stupně čistoty (broušení s následným honováním).
Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli:
Pouzdro válce (obr. 42) je válcová část. Vnitřní průměr válce dieselových motorů 1 OD 100 je 207 mm, dieselových motorů 11D45-230 mm, D70-25 mm a D49-260 mm a u dieselových motorů D5O je tento průměr 318 mm.
Rýže. 42. Vložka dieselového válce 10D100
Vnitřní povrch vložky válce je vystaven vysokým teplotám a tlakům plynů. Je nutné, aby tření pístu o stěny pouzdra bylo minimální a aby pístní kroužky vždy přilnuly k pouzdru a zajistily tak dobrou těsnost. Za těchto podmínek se lze vyhnout silnému opotřebení pouzdra, pístu a kroužků. Vložky válců z větší části (dieselové D100, 11D45G D49, D50, D70) jsou odlévány z litiny legované chromem, niklem a molybdenem. U některých dieselových motorů (1D12 a M756) jsou pouzdra vyrobena z ocelových trubek. Píst a jeho kroužky však časem při provozu na naftu opotřebují povrch pouzdra, odstraní z něj tenkou vrstvu kovu a následně se opotřebují samy. Pokud by byla vložka válce vyrobena z jednoho kusu s blokem, pak by se při opotřebení jeho stěn musel vyměnit celý blok, což by bylo nerentabilní. Proto moderní dieselové motory používají vložky válců, které se vkládají do patic bloku. Kvalita vnitřního povrchu vložek válců, která velkou měrou ovlivňuje hustotu válce, se posuzuje podle správnosti geometrického tvaru vložek a požadované drsnosti (čistoty) jejich povrchu. Význam těchto požadavků si lze představit, budeme-li mít na paměti, že ani jemné broušení, zanechávající hrubost, měřeno výškou, o nepravidelnostech 0,12-0,2 mikronů (1 mikrometr – 1/1000 000 m), neposkytuje požadované čistota povrchová vrstva. Pro zušlechtění povrchu vložek válců se jako hlavní metoda používá tzv. honování (slovo „honování“ pochází z anglického hone – doslova naostřit, dokončit), přičemž výška hřebene je 0,05 až 0,1 mikronu, tzn. je výrazně méně než při broušení. Po honování se ošetřený povrch jeví (podíváte-li se na něj pouhým okem) zrcadlově hladký: dokonce se mu říká válcové zrcadlo. Pro lepší udržení maziva na vnitřním (pracovním) povrchu litinových pouzder se často provádí tzv. fosfátování těchto povrchů (nanášení tenké vrstvy fosfátů). Provedení pouzdra do značné míry závisí na typu vznětového motoru (dvoutaktní nebo čtyřdobý), tzn. je na charakteristikách provozního procesu motoru a jeho tepelných podmínkách. Podívejme se, jak jsou zatížena různá místa pouzdra. U vznětových motorů 1 OD 100 a 2D100 je nejvíce tepelně a mechanicky namáhána střední část, neboť je zde umístěn spalovací prostor. Jiný obrázek máme u vznětových motorů, řekněme typu D50, u kterých je horní část pouzdra vystavena největšímu teplu a největšímu úsilí, protože zde je teplota a tlak plynů nejvyšší. Spodní část pouzdra je v lepším stavu, protože vyžaduje menší tlak a tepelné zatížení. Každé naftové pouzdro D100 je společné pro horní a spodní píst. Není těžké uhodnout, že celková pevnost pouzdra se změní jen málo, pokud se tloušťka jeho stěny zmenší tam, kde je tlak plynu nižší. Právě z těchto důvodů je naftové pouzdro D50 zesíleno v horní části a ve střední části pouzdra. Dieselové motory typu D100 mají lisovaný ocelový plášť (nezbytný pro chlazení), díky kterému se zvyšuje jeho pevnost. Místa utěsnění pláště s průchodkou jsou speciální válcové pásy umístěné nad a pod podélnými žebry na vnějším povrchu průchodky. Pouzdro musí být nejen pevné, ale také tuhé. Je nutné z něj intenzivně odvádět teplo vznikající při spalování paliva, jinak je normální provoz vznětového motoru nemožný. Chlazení střední části vnějšího povrchu pouzdra dieselových motorů se provádí vodou.
Rýže. 43. Vložka dieselového válce typ D49
V různých provozních režimech nafty se teplota stěn průchodek pohybuje v širokém rozmezí. Proto je pouzdro v dieselovém bloku instalováno tak, aby se mohlo volně vysouvat. K tomu je horní konec naftového pouzdra D100 pevně připevněn k bloku pomocí čepů a spodní konec je ponechán volný, což umožňuje, aby se při zahřátí vysouvalo dolů. Na obrázku 43 je znázorněna vložka válce vznětového motoru D49, jehož konstrukce se nazývá závěsná. Objímka je spojena s krytem válce. Na pouzdro je nalisován plášť, společně se kterým se pouzdro vkládá do dieselového bloku. Spoje mezi pláštěm a rukávem jsou utěsněny kroužky. Objímka válce tedy není přímo připojena k bloku, ale je v něm jakoby zavěšena.
Píst a jeho části jsou během své činnosti vystaveny nejen velmi vysokému tepelnému a mechanickému zatížení, ale také se pohybují vysokou rychlostí. Při otáčení klikového hřídele se rychlost pístu mění z nuly na maximum. Průměrná rychlost pístu moderních dieselových motorů lokomotiv se pohybuje v rozmezí 7,2–11,5 m/s. V důsledku proměnlivé rychlosti pohybu vznikají setrvačné síly, které působí na píst. Hlava pístu, která je v přímém kontaktu s horkými plyny (teplota 1200 – 1800 °C), je ve zvláště obtížných podmínkách. Na píst působí velké síly z působení plynů. Na hlavu pístu vznětového motoru D50, jehož spodní plocha je přibližně 800 cm2, tak působí síla přesahující 450 N (46 tf). Tato síla je více než 2x větší než hmotnost samotného dieselového motoru s generátorem. Nebylo by přehnané říci, že spolehlivost naftového motoru závisí především na dílech skupiny pístů. Vyvinout spolehlivou konstrukci pístu se však ukazuje jako obtížné: na jedné straně je potřeba pevnost a tuhost, na druhé straně lehkost: čím nižší je hmotnost částí skupiny pístů, tím menší je velikost vznikajících setrvačných sil. při pohybu, tím vyšší rychlost otáčení klikového hřídele může být povolena. Situaci komplikuje skutečnost, že píst musí být intenzivně chlazen, jinak se vlivem vysokých teplot sníží pevnostní vlastnosti materiálu, ze kterého je vyroben, a píst může zkolabovat. Odvést teplo z pístu ale není tak snadné, protože se pohybuje. Touha zajistit vysokou pevnost, lehkost a zajistit, aby píst nevyžadoval chlazení olejem vedl k tomu, že u řady dieselových motorů (například D50, M756, 1D12) je vyroben z hliníkové slitiny (křemík, do hliníku se přidávají přísady niklu, manganu atd.). Pozoruhodnou vlastností této slitiny je, že dobře vede teplo. Pokud se tedy při nejvyšším naftovém zatížení hlava hliníkového pístu zahřeje na 300 °C, pak by měl stejný píst ze šedé litiny teplotu asi 500 °C, což by vyžadovalo speciální (olejové) chlazení. Litina vede teplo třikrát hůře než pístová hliníková slitina. Když k tomu přidáme, že hliníková slitina je 2,6krát lehčí než litina, je jasné, proč jsou písty mnoha značek naftových motorů vyrobeny ze slitin na bázi hliníku.
Rýže. 44. Píst dieselových motorů 10D100 a 2D100 bezčepového provedení
U různých dieselových motorů lokomotiv se písty mohou navzájem lišit konstrukcí, materiálem a velikostí, ale všechny mají tvar skla (obrázek 44), jehož výška je téměř vždy větší než průměr. Naftové písty nemají striktně válcový tvar. Pokud by měl píst po celé délce stejný vnější průměr, pak by se jeho hlava, která pracuje ve vysokoteplotní zóně, roztáhla více než spodní část, což by vedlo k zadření pístu ve vložce válce. Aby k tomu nedocházelo, je průměr hlavy pístu při výrobě mírně zmenšen ve srovnání s průměrem její spodní části, nazývané plášť, to znamená, že píst má kónický tvar. Při zahřátí má takový píst tvar blízký válcovému. Boční plocha pístů moderních dieselových motorů má velmi složitý geometrický tvar, tvořený řadou kuželových a válcových ploch. Strana pístu přivrácená ke spalovací komoře je obvykle konkávní, což zlepšuje podmínky spalování paliva. Podívejme se krátce na konstrukci pístu vznětových motorů D100 (viz obr. 44). Jeho hlavními částmi jsou tělo (sklo) s konkávním dnem a vložka, která je s tělem spojena pomocí pružinového pojistného kroužku. Tělo pístu je vyrobeno z šedé litiny legované chromem, niklem, molybdenem a mědí; To bylo provedeno pro zvýšení pevnosti materiálu. Vložka má dva otvory, do kterých jsou zalisována bronzová pouzdra; je do nich vložen pístní čep. Střední část čepu vstupuje do horní hlavy ojnice. Tato konstrukce pístu se nazývá kompozitní. U kompozitního pístu lze kompresní komoru vznětového motoru měnit nastavením podložek různé tloušťky (od 0,1 do 3,0 mm) instalovaných mezi vložku a horní a spodní desku. Takové spojení tělesa pístu s vložkou (bez čepů) je možné pouze u dvoudobých dieselových motorů, kde tlakové síly plynu vždy přitlačují těleso pístu k vložce, protože převyšují síly setrvačné. Od roku 1974 jsou bezčepové písty standardně instalovány na dieselové motory 10D100 a 2D100. Píst dvoudobého vznětového motoru 11D45 má rovněž kompozitovou konstrukci, u které je vložka rovněž spojena s tělem pístu pomocí pojistného kroužku. U čtyřdobých dieselových motorů D49 je hlava pístu ze žáruvzdorné oceli spojena s trnem pístu z kované hliníkové slitiny pomocí čtyř svorníků.
