Дизель ЧМЭ3 K6S310DR�

Виконав учень групи № 51

Кущенко Володимир

Дизель тепловоза ЧМЕ3

• Дизель ЧМЕ3 є чотиритактним, шестициліндровим двигуном односторонньої дії з високонапірних наддувом в циліндри за допомогою турбонаддува. Має систему охолодження водою і безпосередньо подає паливо. Здатен з'єднуватися з тяговим генератором TD 802, який утворює тяговий агрегат.Верхня частина і піддон картера зварені із сталевих листів і виливків. Піддон служить для подальшої установки генератора, і потім вже дизель ставлять на раму тепловоза і прикріплюють чотирма втулковими підвісками.

Конструкція дизеля

Рама дизеля�

• Рама дизеля (рис. 18) призначена для укладання колінчастого вала, кріплення блоку циліндрів і тягового генератора, а також для установки дизеля на головній рами тепловоза. Рама являє собою жорстку зварну конструкцію з сталевих листів і виливків.
• Остов можно рассматривать как корпус, в котором смонтированы все подвижные детали дизеля. В процессе работы дизеля на остов действуют большие динамические нагрузки от кривошипно-шатунного механизма, усилия от высокого давления газов в цилиндрах и нагрузки, вызванные значительными изменениями температур деталей дизеля.
• Учитывая сложные условия работы, остов должен обладать достаточной прочностью и жесткостью при сравнительно небольшой массе. Поэтому основные детали остова (рама и блок) дизеля КбБЗЮОЯ изготовлены из стальных элементов, соединенных между собой сваркой. Кроме рамы и блока, к остову относятся цилиндровые втулки, крышки цилиндров и коренные подшипники коленчатого вала.

​

Блок і втулки циліндрів

• Блок циліндрів (рис. 19) служить для монтажу циліндрових втулок і розподільного вала. Блок зварений із сталевих листів і виливків.До верхньої горизонтальної плити 5 товщиною 90 мм приварені сім поперечних перегородок 20 і два бокових похилих аркуша 14 і 17. В утворені шість відсіків уварені шість сталевих литих поясів 18. Знизу до поперечних перегородок і бічним похилим листами приварений обв'язувальний 11 лист товщиною 40 мм. Після зварювання всіх елементів блоку утворюється жорстка коробчата конструкція, що має порівняно невелику масу.
• У верхній горизонтальній плиті расточены шість отворів під циліндрові втулки. Навколо кожного отвори в плиту ввертають п'ять шпильок / (М42) для кріплення кришки циліндра. Для перепуску води з блоку в циліндрові кришки у плиті 3 зроблені по чотири отвори а на кожний відсік (крім першого і останнього). Отвори а, що знаходяться над другий — шостий поперечними перегородками, з'єднані похилими сверлениями з двома сусідніми відсіками, з яких вода потрапляє в загальний патрубок. На задньому торці блоку у плиті 3 є додаткове отвір м, через який вода надходить у шосту циліндричну кришку (див. рис. 22). В місцях кріплення патрубків в плиті просвердлено за два отвори з різьбленням під шпильки.

• Поперечні перегородки зварені з трьох частин — верхньої (сталеве лиття), середньої (сталевий лист товщиною 18 мм) і нижній (стальна відливка арочної форми). Поперечні перегородки блоку розташовані в одних і тих же вертикальних площинах з поперечними перегородками рами дизеля, що дозволяє використовувати їх для з'єднання блоку з рамою і монтажу корінних підшипників колінчастого вала (див. рис. 21). У нижній потовщеної частини кожної перегородки зроблені отвори для проходу анкерних шпильок, укручені в раму дизеля. Сшивные шпильки проходять через отвори в обвязочном аркуші 11 (див. рис. 19). При складанні дизеля між блоком і рамою ставлять прокладку з масло-стійкою папери.

• До торцевих стінках блоку приварені фланці, які разом з фланцями рами дизеля використовуються для кріплення корпусів приводу насосів і привода розподільного вала. До переднього торця блоку кріплять фільтри тонкої очистки палива і масляний фільтр об'єднаного регулятора дизеля. Клевому похилому листу 17 приварені чотири плити 16. До них прикріплені кронштейни для монтажу маслоохладителя. У задній торець верхньої горизонтальної плити і задню поперечну перегородку вкручені вісім шпильок М20 для кріплення кронштейна, на якому встановлений турбонагнітач.Циліндрова втулка (рис. 20) служить для напрямку руху поршня і разом з ним і кришкою циліндра утворює камеру згоряння. Втулка відлита відцентровим способом з високоміцного чавуну і піддана загартуванню. Верхня частина втулки виконана потовщеною, так як тиск газів в камері згоряння досягає 7 — 9 МПа (70 — 90 кгс/см ). Внутрішню поверхню втулки (дзеркало циліндра) діаметром 310 мм обробляють шліфованої з подальшим хонін-гованием.Вгорі втулка має циліндричний борт 7, що входить у виточку горизонтальної плити 3 блока й утримує втулку в підвішеному стані. Під борт втулки для ущільнення водяний порожнини Л блоку ставлять кільце 2 товщиною 1 мм з м'якої відпалений міді. Зверху втулка притиснута до блоку циліндричної кришкою. У блоці втулка фіксується двома направляючими поясами — верхнім (діаметром 358 мм) і нижнім (діаметром 352 мм). Таке кріплення втулки дозволяє їй в процесі роботи змінювати свою довжину з-за зміни температури. На нижньому поясі проточені три кільцеві канавки для постановки гумових кілець 4, ущільнюючих водяну порожнину блоку. Втулку відчувають водою під тиском 8 МПа (80 кгс/см2).Зовні втулку у верхній частині покривають водостійкою фунтової фарбою, а в нижній — червоним масло-стійкою нітроемаллю. Після постановки втулок блок водяні порожнини його відчувають водою під тиском 0,5 — 0,6 МПа (5,0 — 6,0 кгс/см2).

Корінні підшипники

• Корінні підшипники (рис. 21) є опорами колінчастого вала. Кожен підшипник складається з ліжка, кришки, двох вкладишів і двох розпірних комплектів. Постіль 12, расточенная в поперечній перегородці рами дизеля, разом з кришкою 3 утворює роз'ємний корпус корінного підшипника.
• Вкладиші являють собою сталеві тонкостінні напівциліндри, внутрішня поверхня яких має антифрикційне покриття (шар міді, свинцю і олова). На внутрішній поверхні верхнього вкладиша 2 зроблена кільцева канавка в шириною 20 мм, що збігається з трьома радіальними отворами з та в. Центральне отвір з рассверлено діаметром 25,5 мм на глибину 5 мм під штифт 4. Крайні отвори діаметром 15 мм зміщені від центру вкладиша 2 на кут 60°.
• Нижній вкладиш / замість кільцевої канавки має дві полуканавки а, збігаються з канавкою верхнього вкладиша, що збільшує його опорну поверхню і зменшує тиск на нього колінчастого вала. По кінцях вкладишів / і 2 выфрезерованы поглиблення (холодильники) б, що дозволяють маслу виходити з канавок на робочу поверхню вкладишів. Фіксація вкладишів відносно один одного забезпечується двома штифтами, для постановки яких на торцях вкладишів зроблені отвори м діаметром 4,5 мм і глибиною 5,5 мм. Сьомий корінний підшипник є опорно-упорний, тобто він обмежує осьової розбіг колінчастого валу (0,4 — 0,8 мм). Крім того, цей підшипник сприймає додаткове навантаження від якоря тягового генератора. Тому його вкладиші 15 ширше за інших на 19,4 мм і мають борти, торці яких покриті антифрикційним шаром.

• Кришка 3 корінного підшипника відлита зі сталі. В центральний отвір р кришки діаметром 20 мм зверху укручений штуцер 5 для кріплення маслоподводящей трубки 7, а знизу запресований порожнистий штифт 4, виступаючий кінець якого входить в центральний отвір з верхнього додатку 2.
• Штифт 4 має два вікна е, співпадаючих з дугоподібною виїмкою ж, выфрезерованной на внутрішній поверхні кришки. Торцеві поверхні до кришки ретельно оброблені для забезпечення натягу при складанні корпусу підшипника. Додаткова фіксація кришки забезпечується штифтом, запресованим в постіль, який входить в отвір л діаметром 16,2 мм і глибиною 15 мм.

• Зверху кришка має два сферичних поглиблення д під установочні комплекти, притискають її до ліжка. Комплект складається з болта 10, гайки 8, контргайки 9 і пелюсткових шайби 14. При монтажі корінного підшипника болт 10 ввертають в гайку 8, щоб встановити комплект між кришкою 3 і перегородкою 11 блоку, а потім відвертають його, щільно притискаючи кришку до ліжка. Правильна установка розпірного комплекту забезпечується сферичними виступами на торцях гайки і болти, впираються у сферичні виїмки перегородки і кришки. Положення гайки 8 щодо болта 10 фіксується контргайкою 9 і пелюсткових шайбою 14.

Кришка циліндра

• Кожен циліндр зверху закритий кришкою, в якій розміщені робочі клапани і форсунка, є канали для проходу повітря і випуску відпрацьованих газів, а також порожнини для води, що охолоджує кришку. Циліндрова кришка відчуває великий тиск газів і дія високих температур при згорянні палива.Кришка (рис. 22) відлита з чавуну у вигляді порожнистої коробки складної конфігурації. Для кріплення кришки до блоку в ній передбачено п'ять наскрізних отворів під шпильки / (М42). Кільцевий борт і нижній чат-сті кришки забезпечує її центрування з втулкою. Для ущільнення камери згоряння між кришкою і циліндричною втулкою ставлять мідне кільце 31. За рахунок товщини кільця 31 (1,5 — 2,5 мм) регулюють висоту камери стиснення, яка повинна бути дорівнює 13 мм.
• Крышка имеет четыре вертикальных отверстия, в которые запрессованы чугунные направляющие втулки 28 рабочих клапанов. Каждая втулка своим бортом входит в расточку цилиндровой крышки. В днище крышки сделаны четыре гнезда под тарелки клапанов. Герметичность камеры сгорания (при закрытых клапанах) обеспечивается притиркой тарелок клапанов к коническим седлам. Два впускных клапана через общий канал в крышке, заканчивающийся патрубком 4, соединяют цилиндр с впускным коллектором, а выпускные клапаны 32 через общий канал 29 — с одним из выпускных коллекторов. Каналы в крышке для впуска чистого воздуха и выпуска отработавших газов имеют такое расположение относительно друг друга, которое обеспечивает завихрение воздуха в цилиндре при продувке. Для крепления коллекторов торцы крышки имеют обработанные фланцевые поверхности и отверстия под шпильки.
• В центре крышки сделано сквозное отверстие под форсунку 10. Корпус форсунки отделен от водяной полости б медным кожухом 11, уплотненным в крышке путем развальцовки его в верхнем г и нижнем д приливах. Для крепления форсунки в крышку ввернуты три шпильки 8, проходящие через фланец 9. Отверстие под форсунку заканчивается конической расточкой, не позволяющей топливу попадать на поверхность крышки.

​

Робочі клапани

• У кожній циліндричної кришці встановлені два впускних і два випускних клапана, откованных із спеціальної жаростійкої сталі. Всі клапани однакові за конструкцією і мають однакові розміри. Клапани 5

​

• Клапан має тарілку а, стрижень б і верхню замкову частину р. Тарілка своєї фаскою, виконаної під кутом 45°, притерта до конічної розточці (сідла) кришки циліндра. Ширина притирочного паска 3 — 4 мм. В торці тарілки просвердлені два глухих отвори з різьбленням Мб для притирання клапана до кришки.
• Кожен клапан притиснутий до свого сідла двома полірованими пружинами, виготовленими їх хромована-dievoj сталі. Зовнішня пружина 2 має 7,25 витка, а внутрішня 3 — 10 витків, причому напрям витків протилежне. Пружини встановлені між двома тарілками. Нижня тарілка 10 входить в розточку кришки / циліндра і спирається на кільцевій борт направляючої втулки 11, а верхня тарілка 9 закріплена на замковій частині клапана за допомогою розрізного конічного сухаря 4.
• Для постановки сухаря на клапані зроблена виточення,дшже якої проточена канавка в шириною 1,3 мм. В канавку встановлюють сталеве разрезное кільце, що охороняє клапан від падіння в циліндр (наприклад, при зламі пружин) і використовується для зручності монтажу клапана.
• При установці клапана на кришці циліндра / пружини 2 і 3 попередньо стискають, щоб надіти на клапан тарілку 9. Після постановки сухаря 4 на місце пружини звільняють від стиснення. Під дією обох пружин тарілка 9 стискає конічний сухар 4 і фіксується на клапані. Для зменшення шуму при роботі клапана і обмеження просочування оливи по стрижню клапана зверху на сухар кладуть сталевий 7 і гумове 8 кільця, які фіксуються стопорним кільцем 6, встановленим в кільцевій виточками тарілки 9.

Колінчатий вал�

• Шатунно-кривошипний механізм перетворює енергію газів, що утворилися при згорянні палива усередині циліндра, в механічну енергію, що віддається споживачам. До механізму відносяться колінчастий вал, поршні з кільцями, поршневі пальці і шатуни з шатунными підшипниками.
• Колінчастий вал (рис. 24) через шатуни сприймає зусилля від поршнів, що призводить до його обертанню. Обертаючий момент від колінчастого вала передається якоря тягового генератора та допоміжних агрегатів.Вал, викуваний з високоякісної сталі, має сім корінних /—VII (діаметром 240 мм) і шість шатунних 1-6 (діаметром 2)0 мм) шийок.
• Шатунні шийки разом зі щоками 25 і двома сусідніми корінними шийками утворюють кривошипи (коліна), поперечні осі яких розташовані в трьох площинах під кутом 120° між ними. Перехід від корінних шийок до щік зроблений плавним (радіус 12 мм). Для зменшення маси корінні і шатунні шийки виконані порожнистими. Порожнини шийок (крім сьомий корінної) з обох сторін закриті кришками 21, стягнутими шпильками 22. Кришки встановлюють у расточках шийок і ущільнюють алюмінієвими кільцями.
• У корінних і шатунних шийках зроблені радіальні отвори а і б діаметром 18 мм, а в щоках просвердлено похилі канали в такого ж діаметру для проходу масла від першої корінної шийки до першої шатунної, від другої корінної — до другої шатунної і т. д. В сьомий корінній шийці замість радіального отвору зроблено свердління діаметром 12 мм і глибиною 15 мм під пристосування для виїмки нижньої вкладиша сьомого корінного підшипника.

Поршень, поршневий палець і поршневі кільця

• Поршень (рис. 26) сприймає тиск газів, що утворюються при згорянні палива в циліндрі, і через шатун передає зусилля на кривошип колінчастого вала. Поршень відлитий з кремнийалюминиевого сплаву, що володіє високою теплопровідністю. Маса поршня 42 кг.
• Верхня частина поршня — головка — має форму усіченого конуса і виконана товстостінної, так як вона сприймає тиск газів і знаходиться під їх дією високих температур. Конічна форма головки виключає заклинювання поршня внаслідок температурного розширення. Торець головки поршня (днище) має складну форму, що забезпечує хороше змішання палива з повітрям всередині циліндра. Днище поршня разом з циліндричною втулкою і циліндричної кришкою утворює камеру згоряння.
• Так як висота камери стиснення, тобто відстань від торця поршня, що знаходиться у верхній мертвій точці, до циліндричної кришки, дорівнює 13 мм, то для вільного відкриття робочих клапанів при продувці циліндра (хід клапанів 25 мм) в днище зроблені чотири поглиблення /. Два глухі отвори 11с різьбою М12 призначені під болти, якими кріплять монтажну скобу для виїмки і постановки поршня. На зовнішньої поверхні головки проточені п'ять кільцевих канавок (струмків) під поршневі кільця, причому чотири струмка 3 служать для постановки ущільнювальних (компресійних) кілець, а в п'ятий струмок 4 ставлять верхнє маслосъемное кільце.

• Нижня частина поршня — спідниця — має циліндричну форму (діаметр 309,6 мм) і служить для спрямування поршня в циліндрі. На зовнішній поверхні спідниці проточен один струмок 8 під нижню маслосъемное кільце. Для зливу масла, знімається кільцями зі стінок циліндра, у струмках 4 і 8 просвердлені отвори діаметром 9 відповідно 8 і 6 мм.

​

Шатун і шатунні підшипники

• Конструкція. Шатун передає зусилля від поршня на кривошип і разом з ним перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала. Шатун виготовлений гарячої штампуванням із сталі і термічно оброблений. Шатун (рис. 28) має дві головки — верхню 8 і нижню 5, сполучені стрижнем 7 двотаврового перерізу. В стержні шатуна просверлена канал а діаметром 14 мм для проходу масла від нижньої до верхньої головки. На нижній головці зроблена дугоподібна канавка д шириною 16 мм, що збігається з початком каналу а.
• Верхня головка 8 слугує для шарнірного з'єднання шатуна з поршнем. В розточку верхньої головки ставлять з натягом сталеву втулку 9, для чого головку шатуна попередньо нагрівають до температури 80-100 °С. На зовнішній поверхні втулки 9 проточена кільцева канавка шириною до 14 мм, з'єднана шістьма радіальними отворами з внутрішньою поверхнею втулки, покритої шаром свинцювата бронзи товщиною 2 мм Два радіальних отвори ж мають діаметр 16 мм, а чотири радіальних отвори і — діаметр 8 мм Отвори малого діаметра закінчуються холодильниками з. Два великих і два малих отвори з'єднані дугоподібної канавкою е, выфрезерованной на внутрішній поверхні втулки. Зазор на олію між втулкою і поршневим пальцем дорівнює 0,1—0,2 мм.

• Нижня головка шатуна разом з кришкою 2 утворює роз'ємний корпус шатунного підшипника, шатун з'єднує з кривошипів колінчастого вала. В рознімної корпусі встановлюють з натягом два сталевих вкладиша, які мають подвійний антифрикційний шар (мідь і свинець). На внутрішній поверхні нижнього вкладиша 3 зроблена кільцева канавка л шириною 16 мм, що збігається при складанні з двома короткими канавками н верхнього вкладиша 4. По кінцях канавок зроблені радіальні отвори про діаметром 12 мм, а по торцях вкладишів — холодильники м. На зовнішній поверхні вкладишів 3 і 4 зроблені лиски р для проходу шатунних болтів, які фіксують положення вкладишів. Правильність складання і додаткову фіксацію вкладишів забезпечують два штифта 11, встановлених на стику шатуна з кришкою, для чого на зовнішній поверхні вкладишів зроблені циліндричні виїмки п діаметром 16,4 мм і глибиною 4 мм.