Фундаментная рама дизеля ПД1М

На дизеле ПД1М рама, картер, поддон и нижняя половина коренного подшипника объединены в единую конструкцию — фундаментную раму (рис. 4), на которую установлен цельнолитой чугунный блок цилиндров.

Фундаментная рама дизеля ПД1М представляет совой цельную отлив­ку из серого чугуна, служащую основанием для блока дизеля и станины генератора, а также для коленчатого вала, корпуса распределительного и кулачкового вала, корпуса привода масляного насоса. Блок дизеля и станина генератора прикреплены к раме с помощью сшивных шпилек и анкерных болтов и фиксированы на раме двумя контрольными штифта­ми. На уширенной части поверхности 7 рамы со стороны генератора прикреплен также на шпильках корпус привода распределительного и кулачкового валов. Передняя обработанная поверхность 15 служит для крепления на ней корпусов валоповоротного диска и привода масляно­го насоса. С обеих сторон на раме для осмотра шатунно-кривошипного механизма имеются люки 2, закрываемые крышками (по одной крышке на три люка) на паронитовых прокладках. Чтобы давление внутри рамы дизеля не поднималось выше атмосферного, ее внутренняя полость со­общается с всасывающей полостью турбокомпрессора через сапун, ус­тановленный на крышке корпуса привода распределительных валов.

Фундаментная рама по длине разделена семью перегородками 13, слу­жащими основаниями для коренных подшипников коленчатого вала. Опоры четвертого и седьмого подшипников уширены, так как они не­сут значительно большую нагрузку, чем остальные. Полости между пе­регородками сообщаются между собой через отверстия. Нижняя часть рамы имеет уклон от краев к середине и служит маслосборником. Кана­лом 14 маслосборник соединен с полостью масляного насоса. На входе в канал установлена фильтрующая сетка. Сверху маслосборник закрыт шестью металлическими сетками. Масло в раму заливают через горло­вину, ввернутую сверху в прилив рамы с левой передней стороны. Сли­вают масло через трубу, ввернутую в отверстие 12. С правой стороны рамы через окна в перегородках проходит маслоподводящая труба 3, от которой через штуцера и масляные трубки масло под давлением подводится для смазывания коренных подшипников коленчатого вала, под­шипников распределительного и кулачкового валов, рычагов толкате­лей и пальца промежуточной шестерни привода распределительного вала. Механически обработанный задний торец блока имеет кольцевую центрирующую проточку для фиксации станины тягового генератора. К поверхности 6 прикрепляют разъемный корпус уплотнения коленча­того вала, предохраняющего полость генератора от попадания в нее масла из рамы дизеля. Принцип устройства уплотнения заключается в использовании разности давлений в картере рамы и в полости генерато­ра: создаваемый вентилятором генератора подпор воздуха в полости не дает маслу проникнуть через уплотнение.

Фундаментная рама дизеля ПД1М крепится жестко на раме тепловоза с помощью шпилек. Для разгрузки шпилек от срезающих усилий к на­стильному листу рамы приварены упоры, удерживающие раму от про­дольных и поперечных перемещений.

К наиболее серьезным повреждениям, появляющимся в фундамен­тной раме, относятся: трещины, ступенчатость постелей коренных подшипников.

Трещины чаще всего встречаются в зонах максимальных нагрузок и концентрации напряжений. В фундаментной раме трещины наблюда­ются в местах переходов вертикальных ребер к постелям коренных под­шипников и боковых стенок к лапам крепления. Трещины выявляют ме­тодами цветной или магнитной дефектоскопии.

Ступенчатость постелей коренных подшипников возникает в резуль­тате остаточной деформации как самого блока, так и крышек подшип­ников. При этом постели подшипников несколько смещаются и дефор­мируются, их несущие части из-за различия в величинах деформаций по опорам располагаются как бы на разных уровнях — ступенями, соос­ность постелей нарушается. Определяют ступенчатость постелей с по­мощью технологического вала или оптическим способом. При ревизии блока и картера дизеля должны быть проверены надежность крепления блока с фундаментной рамой дизеля и картера с рамой тепловоза. Ослабшие гайки и болты закрепляют, ослабшие призонные болты заменяют.

При ревизии фундаментной рамы (картера) следует убедиться, нет ли трещин в местах пересечения поперечных перегородок с продольными стенками, вертикальных ребер с постелями подшипников, в местах пе рехода от боковых стенок к лапам крепления и верхних углах смотрово­го люка картера у второй и четвертой опоры.

Картерные люки ремонтируют. Вновь устанавливаемые сетки карте­ра должны соответствовать чертежу. Допускается уменьшение площади живого сечения сеток картера не более чем на 25 %, а сетки всасывающе­го канала масляного насоса не более чем на 5 %.

Блок цилиндров

Блок цилиндров служит базой для размещения цилиндропоршневой группы и большинства других сборочных единиц и агрегатов дизеля. Он воспринимает усилия от давления газов на поршни в цилиндрах и силы инерции деталей шатунно-кривошипного механизма, совершающих воз­вратно-поступательное и вращательное движения. Поэтому прочность и жесткость блока должны быть достаточно высокими, поскольку дефор­мация блока во время работы дизеля в значительной степени влияет на надежность деталей шатунно-кривошипного механизма.

Блок цилиндров дизеля ПД1М (рис. 5) отлит из чугуна СЧ 21-40 и внут­ри разделен поперечными перегородками 15 на шесть гнезд, в которые вставлены цилиндровые втулки, образующие со стенками блока полости, омываемые водой. Блок имеет две обработанные горизонтальные плос­кости: нижнюю (фланец) для соединения с фундаментной рамой и верх­нюю, к которой прикреплены крышки цилиндров. Водяные простран­ства каждого цилиндра сообщаются между собой через окна в нижней части поперечных перегородок блока. В верхней плите блока вокруг каждой цилиндровой втулки предусмотрены устройства для перепуска воды из охлаждающих полостей блока в крышки цилиндров. На блоке в подшипниках установлен распределительный вал, рычаги и штанги тол­кателей.

Цилиндровые втулки опираются на бурты верхнего пояса. Нижний пояс блока служит для направления втулок в блоке и является опорной поверхностью для их резиновых уплотнительных колец. Для увеличе­ния жесткости поперечные перегородки и стенки блока снабжены вер­тикальными и горизонтальными ребрами. Цилиндровые втулки не име­ют специальных водяных рубашек охлаждения. Они охлаждаются во­дой, циркулирующей в полости блока. Уплотнение верхней части водяной полости достигается тщательной подгонкой кольцевой плос­кости бурта цилиндровой втулки к бурту 23 верхнего пояса блока, а ниж­ней части — тремя резиновыми кольцами на нижнем поясе втулок.

С правой стороны отсек цилиндров отделен продольной перегород­кой, за которой размещается распределительный вал, рычаги толкате­лей и штанги привода клапанов. Распределительный вал уложен в брон­зовых подшипниках, залитых баббитом и запрессованных в отверстия перегородок блока. Масло к подшипникам поступает из картера по труб­кам, а затем по вертикальным и горизонтальным каналам в блоке. От­сек распределительного вала имеет люки, закрытые двумя крышками и уплотненные паронитовыми прокладками. К приливам 12 с левой сто­роны прикреплен корпус блока топливных насосов высокого давления, а к приливам 18 — фильтр тонкой очистки топлива. В нижней части блока имеется отверстие 17 для слива воды. Другое такое же отверстие является контрольным: открывая его, проверяют, вся ли вода слита. Вдоль левой стороны блока проходит узкий продольный канал 13 для воды, сообщающийся с отверстиями во фланцах 10 и 22.

К фланцу 6 с отверстием прикреплен нагнетательный патрубок водяно­го насоса, корпус которого прикреплен к фланцу 7. К фланцу 10 подсое­динен всасывающий патрубок насоса. Фланец 22 имеет поверхность 21 для крепления патрубка подвода воды от охлаждающего устройства. Прой­дя по продольному каналу в блоке во всасывающую полость насоса через отверстие в фланце 10, вода нагнетается через отверстие во фланце 6 и далее в охлаждающие полости цилиндров. Для перепуска воды из водя­ного пространства охлаждения цилиндров в охлаждающие полости кры­шек вокруг каждого цилиндра верхней полости блока проделано по шесть малых отверстий 3 и два больших отверстия 2. Перепускные отверстия уплотнены водотеплостойкими резиновыми кольцами.

На верхней плоскости блока с правой стороны имеются двенадцать отверстий 1 для прохода штанг привода рабочих клапанов. По этим же отверстиям стекает масло из коробки привода клапанов в картер. В со­единениях между крышкой и блоком установлены уплотнительные ре­зиновые кольца. Наиболее серьезными повреждениями блока дизеля могут быть трещи­ны, искажение формы расточек в блоке под втулки цилиндров, кавитаци­онные разрушения и коррозия поверхности блока, охлаждаемой водой.

Трещины блока дизеля возникают в посадочных гнездах втулок цилин­дров, выявляют их методами неразрушающего контроля (цветной и маг­нитопорошковой дефектоскопией).

Искажение формы расточек под втулки цилиндров у блока дизеля проис­ходит в основном в верхней части в плоскости, перпендикулярной оси ко­ленчатого вала. Устраняют искажение формы расточек под втулки цилинд­ров наращиванием отдельных участков электроискровым способом.

При выполнении ремонта ТР-3 производят осмотр вставных колец бло­ка дизеля, которые могут быть установлены при капитальном ремонте. Кольца, имеющие ослабления, трещины, овальность, выпрессовывают и заме­няют. Постановку колец производят с применением эпоксидных смол. Гер­метичность блока после запрессовки втулки проверяют опрессовкой водой при температуре 50—60 °С и давлении 0,30—0,35 МПа (3—3,5 кгс/см2) в те­чение 20 мин. Течь воды в соединениях не допускается.

Кавитационные разрушения стенок блока и втулок цилиндров дизеля наблюдаются в зауженных сечениях охлаждающей поверхности блока. Свищи от коррозии в блоке устраняются путем заварки или постановки гужонов (штифтов) или накладок. Разрешается устранение свищей в бло­ке с применением эластомера ГЭН- 150(B) или эпоксидных смол.

Допускается оставлять дефекты некоррозионного характера на посадочном гнезде блока при сохранении ширины притирочного пояска не менее 2 мм.

Втулки цилиндров

Втулки цилиндров дизеля (ПД1М) (рис. 6) служат в качестве направля­ющих для перемещения поршней. Они образуют рабочий объем цилиндров, в котором происходит преобразование химической энергии топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала дизеля. В связи с вы­сокой температурной напряженностью необходимо охлаждение втулок, а большая скорость возвратно-поступательных перемещений поршня оп­ределяет высокие требования к чистоте обработки их внутренней поверх­ности и качеству масла. Для отвода тепла, выделяемого при сгорании топ­лива, от стенок цилиндров втулки омываются водой, циркулирующей меж­ду блоком дизеля и охлаждающими секциями радиаторов.

Специальных рубашек цилиндровые втулки не имеют, поэтому охлаж­дающая вода циркулирует непосредственно между втулками и корпу­сом блока.

Втулки отливают из специального антифрикционного легированного чугуна и выполняют с некоторым утолщением от середины к верху, так как в верхней части давление газов значительно больше, чем в нижней. Их внутренняя поверхность для снижения потерь на трение обрабаты­вается хонингованием.

Водяное пространство между втулкой цилиндра и блоком уплотнено в верхней части тщательной обработкой сопрягаемых опорных поверх­ностей А бурта втулки и блока, а в нижней части — тремя резиновыми кольцами, установленными в канавках 2 втулки. Плотность газового стыка между втулкой цилиндра и цилиндровой крышкой обеспечивает­ся тщательной притиркой по поверхности Б.

Перед демонтажем втулки спускают воду из системы охлаждения бло­ка, снимают клапанную коробку, цилиндровую крышку и вынимают пор­шень с шатуном. Втулку извлекают из блока при помощи приспособле­ния и мостового крана.

Характерные неисправности втулок цилиндров: износ рабочей повер­хности, вызывающий изменение ее цилиндрической формы; трещины; потеря герметичности водяного и газового стыков, коррозия стенок.

При выполнении ремонта ТР-3 измеряют износ рабочей поверхнос­ти цилиндровых втулок. Втулки, имеющие задиры, глубокие риски, на­волакивание металла на рабочей поверхности, трещины в любом месте, коррозию стенки более 50 % толщины, заменяют, а имеющие износ по I поясу, превышающий допустимое значение, восстанавливают местным хромированием. Наработок (износ) в верхней части втулок от работы пор­шневых колец более 0,15 мм зачищается до плавного перехода. Цилинд­ровые втулки, имеющие глубокие риски, подплавление металла на рабо­чей поверхности цилиндра и трещины (независимо от размера и места расположения) подлежат замене. Допускается оставлять без замены втул­ки, если риски и мелкие задиры на рабочей поверхности цилиндра имеют глубину не более 0,5 мм и общую площадь не более 50 мм2.

Внутреннюю поверхность втулки цилиндра измеряют индикаторным нутромером. Размер и характер износа, а также степень деформации ра­бочей поверхности втулки и цилиндра определяют перед выемкой ее из блока и после установки в блок.

Для продления срока службы разрешается втулки, имеющие износ не более 0,5 мм, а овальность более 0,2 мм, поворачивать на 90° по отноше­нию к оси коленчатого вала. При этом на втулку наносят новую риску.

Перед окончательным монтажом втулки цилиндра в блок производят ее «прикидку» без резиновых колец, а окончательный монтаж — с помо­щью приспособлений (рис. 7, а, б).

Герметичность водяных стыков между втулками цилиндров и блоком проверяют опрессовкой горячей водой при температуре 50—60 °С и дав­лении 0,30—0,35 МПа в течение 20 мин. Течь воды по нижнему пояску В устраняется заменой резиновых колец. Нарушение герметичности водя­ного стыка между блоком и втулкой по пояску А и газового стыка между втулкой и цилиндровой крышкой по поверхности Б устраняют шабров­кой контактных поверхностей втулки с последующей их притиркой с по­мощью приспособлений, представляющих собой кольца соответствующей формы. Качество прилегания контактирующих поверхностей проверяют по краске. Прилегание должно быть непрерывным по всей окружности с шириной притирочного пояска не менее 2 мм. Для обеспечения герметич­ности по стыку А разрешается на посадочную поверхность бурта втулки наносить клей-эластомер ГЭН-150(B) или эпоксидную смолу на блок.

Крышка цилиндра

Крышка цилиндра служит для размещения впускных и выпускных клапанов, топливной форсунки и вместе с втулкой цилиндра и головкой поршня образует рабочий объем цилиндра. Каждый цилиндр дизеля имеет индивидуальную крышку. При работе дизеля крышка испытывает высокое давление газов и боль­шие температурные напряжения, для снижения которых внутренние полости крышки охлаждаются водой. Крышки цилиндров отливают из высокопрочно­го чугуна. В них имеются каналы для поступления воздуха к впускным клапа­нам, для выхода отработавших газов от выпускных клапанов, полости для ох­лаждения днища крышки и газовыпускного тракта.

Крышка цилиндра дизеля ПД1М (рис. 15) имеет вид восьмигранной ко­робки с обработанными верхними и нижними плоскостями и двумя боковыми гранями. Снизу на днище крышки имеется кольцевой бурт, которым крышка уплотнена на втулке цилиндра. Отверстия под клапаны имеют обработанные посадочные места. Для направления клапанов в отверстия крышки запрессованы чугунные втулки: длинные 10—для выпускных клапанов 1—для впускных 2 клапанов. Сквозные отверстия в крышке служат для прохода штанг толкателей. В центре крышки запрессована стальная втулка для установки форсунки. По на­ружному контуру крышки имеется восемь отверстий для прохода шпилек крепле­ния крышки к блоку дизеля. Четыре шпильки служат для крепления клапанной коробки и ее крышки. Внутри крышки проходит канал, идущий от ее днища к отверстию в приливе на боковой поверхности крышки для индикаторного крана.

Крышка охлаждается водой, поступающей от блока дизеля через шесть ма­лых и два больших отверстия. Для распределения потока охлаждающей воды в отверстие, находящееся со стороны воздушного канала, запрессована чугунная втулка с внутренним диаметром проходного сечения 35 мм, а в отверстие со стороны выпускного канала — диаметром 13 мм. Таким образом, основной поток воды поступает со стороны наименее нагретой части крышки. Омывая дно и стенки крышки, вода поднимается вверх, равномерно охлаждая крышку, и через отверстие попадает в вертикальный патрубок водяного коллектора.

Преждевременный ремонт крышек вызывается появлением трещин и потерей герметичности между крышкой и блоком из-за повреждения ре ре­зиновых втулок. Эти повреждения возникают из-за нарушения теплово­го режима дизеля или правил крепления крышки на блоке.

Перед снятием крышки с дизеля для определения объема ремонта измеряют линейный размер камеры сжатия при помощи приспособления (рис. 16), а зазор между плоскостью Б (см. рис. 15) крышки и блоком — щупом. Приспособление устанавливают через форсуночное отверстие крышки (предварительно форсунка снимается) при положении поршня в нижней мертвой точке Раздвинув крылья 1 приспособления, проворачивают коленчатый вал до тех пор, пока поршень не пройдет верхнюю мертвую точку. По толщине свинцовых кубиков 7, измерен­ных микрометром, определяй гг линейный размер камеры сжатия. В процессе ре­монта линейный размер камеры сжатия регулируют торцовкой поверхности А крышки (если она меньше нормы) или уменьшением высоты уплотнительного бурта 12 (см. рис. 15) крышки (если она больше нормы).

Зазор между крышкой и блоком увеличивают проточкой поверхности Б крыш­ки, а уменьшают за счет уменьшения высоты уплотнительного бурта 12. Бурт крышки пришабривают по плите до обязательного устранения поперечных рисок. Прилегание бурта должно быть по окружности непрерывным, а по ши­рине не менее 2 мм. Крупные изъяны на бурте устраняют наплавкой или свар­кой в соответствии с Инструкцией по сварочным и наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов и дизельпоездов с последующей обработкой на станке. Биение бурга относительно отверстия в цилиндровой крышке для распыли­теля форсунки должно быть не более 0,6 мм, а высота — 4,9—5,9 мм. Шпильки крепления клапанной коробки и водяного патрубка, имеющие трещины и срыв ниток, заменяют. Величину углубления посадочных мест клапанов цилиндро­вой крышки определяют по выступающему стержню эталонного клапана (впус­кного или выпускного) относительно верхней плоскости крышки.

Для разборки крышки на ней монтируют специальное приспособле­ние (рис. 17). Снимают детали 3 и 13 (см. рис. 15), сжав пружины рычагом при­способления, удаляют детали 5 и 6, приподняв рычаг и сняв детали 4, 7 и 8, высвобождают клапаны.

После этого снимают с крышки приспособление и из из­влекают клапаны. Впускные и выпускные клапаны проверяют с помощью дефектоскопа; трещины не допускаются. Местные выгорания, раковины, забоины, по­перечные риски на притирочной фаске тарелки клапана устраняют про­точкой на станке и притиркой. Притирочные пояски на тарелке клапана и в гнезде крышки должны быть непрерывными шириной не менее 2 мм независимо от их расположения на посадочных поверхностях. Допуска­ется оставлять на притирочных поверхностях гнезда крышки и клапана круговые риски, расположенные не более чем на 60 % длины окружнос­ти, неглубокие раковины или поперечные риски, находящиеся вне притирочного пояса. Качество притирки клапанов проверяется на «каран­даш» или на «керосин»; в течение 10 мин пропуск керосина через клапа­ны не допускается. Величина углубления тарелок клапанов относитель­но цилиндровой крышки подлежит обязательной проверке. При углублении тарелок клапанов более допускаемой величины клапан заменяет­ся или протачивается дно цилиндровой крышки на станке.

Направляющие клапанов запрессовывают в крышку с натягом 0,008—0,05 мм

или заменяют на новые, если зазор между клапаном и нижней частью направля­ющей превышает допускаемый размер. Проверяют также состояние пружин, высота которых должна быть в пределах допускаемых размеров.

Перед установкой крышки на дизель в нее ввинчивают форсунки и измеряют величину выхода носка распылителя, регулируя его установкой не более двух медных прокладок или заменой гильзы крышки. Прокладки, устанавливаемые под форсунки, отжигают. Крышки должны устанавливаться на дизеле на рези­новых кольцах чертежного размера. Крепление крышек производят в соответ­ствии с технологическими инструкциями завода-изготовителя дизеля.

Клапанные коробки, рычаги толкателей штанг снимают и разбирают, дета­ли очищают, масляные каналы в рычагах и штангах промывают осветитель­ным керосином под давлением и продувают сжатым воздухом. Смазочные труб­ки ремонтируют. Самоподжимные сальники, имеющие кожаные манжеты с оборванными краями или дающие излом при перегибе на 180°, заменяют.

Втулки рычагов рабочих клапанов и толкателей штанг заменяют при ослаб­лении их в посадке, если они достигли предельного износа. Разрешается восста­навливать втулки омеднением или методом осадки. Оси рычагов клапанов и толкателей штанг шлифуют, если выработка в местах работы рычагов или самоподжимных сальников превышает 0,10 мм. Шлифованные поверх­ности осей полируют; граненность и следы шлифовки не допускаются.

Валики роликов и рычагов толкателей заменяют при достижении предель­ного зазора между валиком и его роликом. Диаметр ролика разрешается уменьшить не более чем на 2 мм. Смещение осей роликов толкателей относи­тельно осей кулачков распределительного вала допускается не более 2 мм. Перекос между роликом и кулачком допускается не более 0,03 мм на длине образующей кулачка. Высота пружины должна быть в пределах допуска.

Масляные жиклеры, нижняя и верхняя головки штанг, пяты рычагов рабочих клапанов и толкателей, ударники ремонтируют или заменяют новыми в зависимости от состояния этих деталей. Бронзовый боек ры­чагов рабочих клапанов заменяют, если зазор между бойком и ударни­ком менее допускаемого размера.

Погнутые рычаги и штанги разрешается править; рычаги, имеющие трещины, восстанавливаются газосваркой. Собранную клапанную коробку опрессовывают. При давлении 0,03 МПа (0,3 кгс/см2) и температуре масла не менее 45 °С утечка масла в отдель­ных местах по самоподвижным сальникам допускается не более 30 ка­пель в 1 мин. После запуска дизеля регулируют подачу масла жиклера­ми, для чего их заворачивают до упора, а затем отворачивают на 1+0,5 оборота и направляют паз жиклера в сторону клапана.

Контрольные вопросы

1. Каково предназначение рамы дизеля и ее устройство?
2. В чем заключается назначение блока цилиндров?
3. Каково назначение цилиндровой втулки?
4. Каковы особенности устройства цилиндровой крышки?
5. Какова конструкция рабочего клапана?

Конспект лекций