Что такое камера сгорания?
Википедия выдает определение: совокупность деталей двигателя, в котором происходит сжигание горючей смеси, называется камерой сгорания. В тепловозном дизеле той самой совокупностью деталей будут стенки цилиндровой втулки, надвигающаяся головка поршня и массивная литая конструкция с клапанным механизмом и форсункой, называемая цилиндровой крышкой.
Конструкция цилиндровой крышки 5Д49
Конструкция цилиндровой крышки напрямую зависит от назначения двигателя и конструкции газораспределительного механизма. Например, в автомобильных двигателях крышки цилиндров объединили в одну деталь, называемую головкой, которой накрыли все цилиндры одновременно.
У дизелей современных тепловозов цилиндровые крышки выполнены индивидуально для каждого цилиндра. Это вызвано большими нагрузками, тяжелыми условиями работы, а значит, и повышенным вниманием со стороны обслуживающего персонала. Это я к тому, что индивидуальный цилиндровый комплект (крышка + втулка + шатунно-поршневая группа) легче обслуживать, конструкция позволяет ремонтировать и испытывать комплект вне блока дизеля, что значительно влияет на качество.
Устройство цилиндровой крышки 5Д49.
Цилиндровая крышка 5Д49 — массивная литая конструкция из высокопрочного чугуна массой 116,7 кг.
Из цилиндровой втулки охлаждающая вода поднимается в полости цилиндровой крышки. Со стороны выпускных клапанов (на снимке на переднем плане) — полость для выхода отработанных газов. С противоположной стороны, как раз со стороны впускных клапанов, — полость для захода воздуха.
Почти все о клапанах.
В цилиндровой крышке размещены два впускных и два выпускных клапана. Почему по два? Чтобы достаточно максимально увеличить проходное сечение для впускаемого воздуха и выхода отработанных газов.
Как впускной и выпускной клапаны отличить друг от друга? У впускного клапана дизеля 5Д49 диаметр тарелки 84 мм, а высота 249,5 мм. Диаметр тарелки выпускного клапана 75 мм, высота 297 мм (тарелка меньше, а стержень длиннее, чем у впускного).
Все клапаны плотно прижаты к своим седлам пружинами. Для этого на выступающую из цилиндровой крышки часть стержня клапана надевают нижнюю тарелку, наружную и внутреннюю пружины, верхнюю тарелку.
Верхнюю тарелку нагружают, сжимая пружины до тех пор, пока не появится хвостовик клапана. В проточку хвостовика вставляют разрезные сухарики и медленно разгружают пружины. Сухарики заточены под конус, оказавшись в полости верхней тарелки, верхней частью упираются в поясок клапана, не дают соскочить тарелке и выпрямиться сжатым пружинам.
В цилиндровой крышке хвостовики клапанов перемещаются в чугунных направляющих втулках. Чтобы исключить попадание масла в камеру сгорания, стержни клапанов в направляющих втулках уплотняются фторопластовыми кольцами и стальными скребками.
Клапана работают в тяжелых условиях, поэтому фаски на тарелках клапанов наплавлены стеллитом (сплав на основе кобальта, хрома и вольфрама, отличающийся особенной прочностью и жаростойкостью). И все же выпускные клапана в более невыгодных условиях. Температура горячего воздуха, омывающего впускные клапана, составляет 450 градусов по Цельсию, а температура выхлопных газов на выходе доходит до 950 градусов.
Учитывая этот фактор, конструкторы создали под выпускной клапан особое, плавающее седло. Оно вставляется в фаску гнезда и держится за счет пружинного кольца, компенсируя расширение тарелки клапана при нагреве.
Газораспределительный механизм.
Газораспределительный механизм (ГРМ) расположен в алюминиевом корпусе, называемом в технической литературе закрытием крышки. Чтобы клапана попарно открывались, каждый в свое время, на них через штанги толкателя и двухплечие рычаги воздействует своими кулачками распредвал.
Рычаг толкателя воздействует на два одноименных клапана, установлен на оси, прикрученной болтами к приливам в крышке. Две расточки выполнены в рычаге для воздействия на хвостовики клапанов, третья расточка, с тыльной стороны, выполнена для штанги толкателя.
Как это все работает?
Распредвал получает вращение через многоступенчатый редуктор (69 группа) от коленвала. Кулачок распредвала накатывается на ролик толкателя, заставляя толкатель повернуться вокруг оси.
Толкатель давит на штангу, которая, в свою очередь, заставляет повернуться вокруг своей оси двухплечий рычаг и утопить два одноименных клапана.
Как только кулачок распредвала соскочит с ролика толкателя, давление рычага на клапан прекратится, и пружины вернут клапан в первоначальное положение, герметично закрыв проход газу или воздушному потоку.
Но есть одна тонкость. Между рычагом и хвостовиком клапана обязательно должен быть зазор приблизительно 0,4–0,5 мм. Когда дизель начинает работать, все детали нагреваются и расширяются. Если зазора не будет, удлинившаяся в результате нагрева штанга надавит на рычаг и приоткроет клапан без ведома распредвала. Рабочий цикл будет нарушен.
Правильная регулировка имеет большое значение. Если зазор больше положенного, рычаг будет сильнее обычного бить по хвостовику, вызывая быстрый износ деталей.
Нас спасет гидротолкатель!
В ГРМ крышки 5Д49 инженеры применили оригинальное решение: в расточки двухплечего рычага поставили гидротолкатели.
Гидротолкатель состоит из толкателя, на который одета втулка с упором, на котором лежит стальной шарик, выполняющий функцию обратного клапана. Втулка зафиксирована на толкателе пружинным кольцом, по центру втулки сквозное отверстие.
Толкатель установлен в колпачке гидротолкателя и зафиксирован шплинтом. В полости толкателя установлены две пружины. Между втулкой гидротолкателя и самим толкателем — полость, заполняемая маслом.
Как это все работает-2.
Масло из лотка распредвала поступает по масляным каналам в рычаге толкателя, штанге, двухплечем рычаге, через отверстие втулки гидротолкателя в полость между толкателем и втулкой. Как только двухплечий рычаг по команде распредвала нажмет на втулку, давление масла в полости гидротолкателя резко вырастет, и шарик поднимется, перекрыв выход масла из гидротолкателя. В итоге на хвостовик клапана рычаг давит не металлической поверхностью, а масляной подушкой.
Алюминиевое закрытие крышки крепится болтами. Горловина соединяет закрытие с лотком распредвала. Клапанный механизм смазывается разбрызгиванием масла из лотка. И вот вам такой литературный каламбур: цилиндровая крышка закрывается закрытием крышки, а закрытие крышки закрывается пластиковым кожухом, который называется крышкой закрытия))).
В заключение обращу внимание читателей на наличие терминов, отмеченных снежинкой*, описание назначения которых можно будет встретить в следующих статьях, или информацию о них можно почерпнуть в наших коротких развивающих фильмах на нашем телеграм-канале https://t.me/mihailsilko24 или в набирающем в последнее время популярность «Рутубе» https://rutube.ru/channel/22129608/.
Приглашаем посмотреть более 50-ти коротких обучающих фильмов, посвященных назначению, устройству и принципу работы различных узлов и агрегатов тепловозов и электровозов. Отписаться никогда не поздно, так что заходите на наш канал))). До скорых встреч!