Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Корпусные детали двигателя Ford Fusion - файл 1.doc


Корпусные детали двигателя Ford Fusion
скачать (207 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc207kb.23.11.2011 00:07скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Блок цилиндров состоит из следующих элемен­тов: боковых и торцевых стенок, цилиндров, межцилиндровых пере­мычек (в некоторых конструкциях может отсутствовать) и верхней горизонтальной плиты, объединенных термином «водяная рубаш­ка». При отливке цилиндров совместно с водяной рубашкой и при отсутствии установленных в них тонкостенных гильз, сухих гильз, блок называется негильзованным блоком цилиндров. Если цилиндры съемные и омываются охлаждающей жидкостью, то их называют мокрыми гильзами.

Блок цилиндров двигателей серии Duratec изготавливают из алюминиевого сплава, что позволяет уменьшить его массу до 30% и массу всего двигателя на 12...20%. Алюминиевые сплавы обеспечивают лучший теплоотвод от нагретых зон и, следо­вательно, меньшие величины температурных градиентов и терми­ческих напряжений. Однако большее температурное расширение приводит к необходимости учета этого явления при назначении величин зазоров между элементами сопряжения поршень — ци­линдр. Гильзы выполняют из серого чугуна.

Ford поставляет блок цилиндров только в сборе с коленчатым валом и поршнями. Все масляные каналы и каналы слива охлаждающей жидкости закрыты пробками. Чтобы не повредить верхнюю привалочную поверхность блок цилиндров устанавливается на мягкую подставку. Неплоскостность привалочной поверхности должна находиться в пределах 0,05 мм.

Картер состоит из боковых и торцевых стенок, перегородок коренных опор и двух плит: верхней — в месте стыковки цилиндров и картера и нижней, на которой фиксируется масляный поддон. Последний может быть выполнен как в виде тонкостенной штампованной конструкции, предназначенной только для сбора и размещения масла, так и в виде монолитного несущего элемен­та, объединяющего в единый блок крышки коренных подшип­ников.

Рис. 1 Масляный картер с прокладкой двигателей серии Duratec








Алюминиевые масляные картеры защищают двигатели серии Duratec. С




ноября 1999 г. Ford вместо прокладки начал применять специальный пастообразный герметик. Герметик, содержащий силоксан, наносится на уплотняемые поверхности блока цилиндров, фланец масляного насоса и посадочные поверхности сальников коленчатого вала. Металлические прокладки не предусмотрены.
Цилиндры.

Применение негильзованного блока цилиндров ру­башки обеспечивает высокую прочность и жесткость блок-картера. Такая конструкция способствует уменьшению габаритов и массы корпуса и сокращает объем его механической обработки.

Однако при этом технологически сложно получить качественную отливку со стабильными геометрическими параметрами. Кроме того, при изготовлении блока необходимо предусмотреть комплекс технологических мероприятий по повышению износостойкости по­верхности цилиндра.

При выходе же из строя одного из цилиндров требуется замена всего блока.

Блоки цилиндров с мокрыми вставными и сухими гильзами в большей или меньшей степени лишены указанных недостатков. Однако мокрые гильзы могут дополнительно деформироваться при нарушении технологии монтажа.

^ Сухие гильзы изготовляют двух видов: с верхним опорным бур­том и без него

(рис. 1, а, б). Толщина стенок таких гильз цилинд­ров составляет 2...4 мм. Гильзы второго типа запрессовывают в блок с некоторым натягом с целью фиксации их для окончатель­ной обработки после установки в блок и при работе двигателя. Гильзы с опорными буртами по завершении механической обработ ки запрессовывают в блок (блоки из алюминиевого сплава) или устанавливают в нем по скользящей посадке с зазором 0,01...0,04 мм (чугунные блоки). Разновидностью сухих гильз являются укорочен­ные вставки из аустенитного чугуна в верхней зоне цилиндра, подверженной наибольшему износу.



Рис. 2 Основные типы гильз цилиндров:

а — сухая без опорного бурта; 6 — сухи с верхним опорным буртом; « — мокрая с верхним

опорным фланцем; г — мокрая с нижним опорным фланцем; д — мокрая со средним опорным

фланцем; 1— опорные фланец; 2— направляющие (центрирующие) пояса; ^ 3— уплотнвтельные

кольца; 4— опорный бурт; 5— сухая гильза; 6— мокрая гильза
Особое внимание при использовании сухих гильз уделяют обес­печению хорошего контакта с блоком. В противном случае ухудша­ются условия теплоотдачи от гильзы в охлаждающую жидкость, а радиальное распределение температур становится более нерав­номерным, что вызывает ее нежелательную термическую дефор­мацию.

^ Мокрая вставная гильза имеет опорный фланец (7), который располагается в верхней, средней или нижней части гильзы в коль­цевых

приливах блока

(рис. 2, в, г, д). Жесткость фланца должна быть достаточной для предотвращения излишней деформации гиль­зы при затяжке силовых болтов (шпилек).

Более низкое расположение опорного фланца способствует улуч­шению охлаждения наиболее термически нагруженных верхней ча­сти гильзы и поршневых колец. Это уменьшает термическое короб­ление верхнего пояса гильзы, позволяет снизить износ и исключить задиры поверхностей трения элементов цилиндра и поршневой

группы.

Для герметизации водяной рубашки в кольцевых канавках ниж­него направляющего пояса гильзы устанавливают уплотнительные кольца (3) из фторкаучука, фторугольно-водородного каучука, фто-росиликонового каучука или резины.

Верхний посадочный пояс гильзы располагают таким образом, чтобы уплотняющий пояс поршня при его положении в ВМТ нахо­дился на уровне жидкости в рубашке охлаждения.

Вследствие высокочастотной вибрации, вызываемой ударами от перекладок поршня, на охлаждаемой поверхности мокрой гильзы происходят кавитационные процессы, приводящие к ее эрозии. Снижению их интенсивности способствует комплекс кон­структивных мероприятий, уменьшающих энергию ударов от пе­рекладок поршней, а также: повышение жесткости гильзы, более плотная ее посадка в направляющие пояса, установка специаль­ного демпфирующего кольца в зоне нижнего стыка гильзы и бло­ка (рис. 3).

Верхний торец гильзы должен выступать над опорной плоско­стью блока на 0,05...0,15 мм с целью более надежной герметиза­ции газового стыка при затяжке анкерных шпилек.





Рис. 3 Уплотнение гиль­зы в нижнем поясе:

^ 1— гильза цилиндре; 2
— блок-картер; 3—кольцо для уплотнения стыка; 4— анти-кавитацноиное кольцо; 5— центрирующий пояс
Толщину стенок цилиндра назначают минимально достаточной для ограниче­ния до уровня допустимой его деформа­ции при сборке и работе двигателя (для стенок мокрых чугунных гильз — 5...8 мм). В негильзованных блоках выбор толщины стенки цилиндра производят с учетом воз­можной его «разностенности» при изготов­лении и необходимого припуска на расточку при ремонте.




Длину цилиндра устанавливают мини­мальной из условия обеспечения возможно­сти свободного движения противовесов и шатуна. При этом допускается выход ниж­ней кромки юбки поршня за пределы ци­линдра при его положении в НМТ до вели­чины 0,2D) в случае отсутствия на поршне нижнего маслосьемного кольца на юбке поршня.

Для уменьшения массы блок-картера высота водяной рубашки внизу ограничивается осью поршневого пальца при нахождении поршня в НМТ и составляет около 70% хода поршня S.

Требуемая долговечность цилиндров достигается рациональным подбором материалов гильзы, поршня и поршневых колец, оп­тимизацией микрогеометрии и твердости их рабочих поверхностей, обеспечением стабильности его теплового состояния вне зависимо­сти от режимов работы двигателя, а также подбором характеристик и качества очистки топлива, масла и воздуха.

Гильзы цилиндров изготовляются методом центробежного литья из:

  • серых и малолегированных чугунов перлитной структуры со среднепластинчатым неориентированным графитом, с добавками хрома, молибдена, фосфора, меди, ванадия для повышения извосо-и коррозионной стойкости поверхности цилиндра;

  • азотируемых сталей;

алюминиевых заэвтектических сплавов с протравливанием ра­бочих поверхностей цилиндра до появления на них вкраплений кремния для повышения износостойкости.

Снижению расхода масла на угар и повышению износостой­кости поверхности цилиндра способствует создание по периметру и по образующей рабочей поверхности цилиндра маслоудержива-ющего рельефа методом накатки или хонингования.

^ Коренные подшипники являются одними из наиболее нагружен­ных элементов двигателя (рис. 4). Для повышения коэффициента надежности жидкостного трения в подшипниках важно ограничить деформации элементов данного узла, а также обеспечить соосность коренных опор двигателя.



Рис. 4 Крепление крышек коренных подшипников коленчатого вала:

1 -основная силовая птттипька; ^ 2— стяжная сквозная шпилька; 3— стяжной болт; 4— фиксиру­ющая поверхность; 5— призонная втулка; 6— фиксирующие выступы крышки; 7— установочный штифт
При разъемных коренных подшипниках нижняя его часть выпол­нена в виде крышки и фиксируется в перегородке картера болтами или шпильками. Для уменьшения момента, деформирующего крышку, расстояние от оси шпилек до оси коленчатого вала прини­мается минимально возможным.
Посадка крышки осуществляется по торцевым плоскостям, выфрезерованным в приливах перегород­ки картера. Увеличению жесткости и прочности картера способст­вует стяжка крышки со стенками картера с ряде случаев специальными установочными штифтами или призонными втулками ^ 5 (см. рис 4).

Тонкостенные вкладыши коренных подшипников скольжения устанавливают в опорах с натягом (большим в случае картеров из алюминиевых сплавов); от проворачивания и осевых перемещений их фиксируют штифтами, запресованными в картер (крышку), или отгибными «усиками», упирающимися в плоскости стыка верхней и нижней частей опоры. В картере обычно располагаются главная масляная магистраль диаметром 10... 14 мм и каналы диаметром 3...5 мм для подвода масла под давлением к подшипникам коленчатого вала.
Головки цилиндров.

В соответствии с функциональным назначе­нием конструкция головки цилиндров должна:

  • создавать объем камеры сгорания в соответствии с требовани­ями, предъявляемыми к ее форме способом организации рабочего процесса;

  • обеспечивать оптимальную конструкцию впускных и выпуск­ных каналов;

  • создавать надежное уплотнение газового стыка;

  • осуществлять режим циркуляции охлаждающей жидкости, обеспечивающий наименьшую тепловую напряженность элементов головки на всех режимах работы;

• обеспечивать рациональное размещение необходимых деталей двигателя (свеч/форсунок, опор распределительного вала и т. д.), монтируемых на головке цилиндров.

Головки цилиндров выполняют в виде единой отливки для одного ряда цилиндров или индивидуально для каждого цилиндра.

^ Индивидуальные головки позволяют минимизировать их терми­ческие деформации, что позволяет повысить эксплуатационную на­дежность

ремонте и эксплуатации двигателя. Головки данного типа обычно используют в двигателях, форсированных наддувом.

Ввиду высоких газовых и термических нагрузок для обеспечения необходимой жесткости головки ее нижнюю опорную стенку со стороны привалочной плоскости делают достаточно массивной. При этом снижается вероятность коробления седел клапанов и по­вышается надежность газового стыка. Опорная стенка в головках из алюминиевого сплава имеет приблизительно в 1,5 раза большую толщину, чем в чугунных.

В головки из алюминиевого сплава двигателей с искровым зажиганием свечи ввертывают в бронзовые втулки бобышек, кото­рые со всех сторон омываются охлаждающей жидкостью.

В дизелях с разделенными камерами сгорания вихревые камеры и предкамеры располагают в головке и выполняют составными. Верхняя часть вихревой камеры располагается в теле головки, а ни­жняя изготовляется из жаростойкой стали и монтируется с внутрен­ней стороны головки заподлицо с привалочной ее плоскостью. Предкамеры устанавливают в специальную полость головки с на­ружной ее стороны.

При жидкостном охлаждении для снижения тепловой нагружен-ности головки в ней создают системы каналов и полостей для циркуляции охлаждающей жидкости. В дизелях жидкость поступает в головку из блока цилиндров к наиболее ее нагретым зонам к форсунке/свече, к седлу и приливам направляющей втулки выпуск­ного клапана, к перемычкам между клапанами, к выпускным пат­рубкам, к вихревой камере или предкамере. В ДсИЗ охлаждающая жидкость в головку подается насосом непосредственно из ради­атора. Для интенсификации охлаждения наиболее термонагружен-ных зон организуют направленное движение жидкости с помощью специальных запрессованных распределительных трубок, направля­ющих ребер и т. п.

Головка цилиндров является одним из наиболее нагруженных элементов двигателя. Она нагружается усилиями от предваритель­ной затяжки, воспринимает и передает на анкерные связи усилия от давления газов. Характерной особенностью условий работы головки цилиндров являются высокие термические напряжения, по величине значительно превышающие механические. Это является следствием высоких температур и больших их градиентов между отдельными элементами ее конструкции. При неудачно организо­ванном охлаждении в перемычках между клапанами могут образо­вываться трещины вплоть до появления прогаров. При больших термических деформациях головки может наблюдаться разгермети­зация клапанов и газового стыка. В головках из чугуна температура поверхности камеры сгорания достигает 350 СС, перепады температур между отдельными точками доходят до 150 °С, а градиенты температур составляют 6...10 К/мм. В головках из алюминиевых сплавов, обладающих лучшей тепло­проводностью, максимальные температуры не превышают 300 °С, перепады температур достигают 60 °С, а градиенты температур 1,5...2 К/мм. Более благоприятное тепловое состояние головок из алюминиевых сплавов позволяет успешно использовать их в двига­телях, форсированных наддувом.

Головка блока цилиндров двигателя Duratec изготовлена из алюминиевого сплава и устанавливается на блок цилиндров по направляющим втулкам. Новые головки цилиндров поставляются в сборе с распределительными валами и клапанами. При наличии рисок или повреждений привалочной поверхности головка блока не ремонтируется и не подлежит шлифованию. Неплоскостность привалочной поверхности допускается не более 0,05 мм.

Температурный датчик головки блока (датчик CHT) находится рядом со свечой зажигания 3-го цилиндра. Он измеряет температуру непосредственно металла головки блока, а не температуру охлаждающей жидкости. Датчик СНТ — изделие одноразового применения из-за его деформации при монтаже.

^ Уплотнение газового стыка (рис. 4).

Для предотвращения про­рыва газов и охлаждающей жидкости между головкой и блоком цилиндров их стыковочная зона уплотняется прокладками. К их конструкции предъявляются следующие требования:

  • сохранять работоспособность в течение длительного периода эксплуатации при воздействии на них высоких температур, а также коррозионно-активных элементов;

  • обладать достаточной пластичностью для заполнения неров­ностей на опорных поверхностях головки и блока цилиндров;

  • иметь необходимую упругость для обеспечения герметично­сти газового стыка при высокой ее усталостной прочности.

Упругость и толщину прокладки определяют величинами неров­ностей уплотняемых поверхностей, жесткостями, упругомеханичес-кими свойствами стягиваемых деталей и характеристиками матери­ала прокладки.



Рис. 4. Уплотнение газового стыка:

а — с уплотняющей прокладкой и плоским торцом гильзы; б — с прокладкой и выступающим буртиком верхнего торца гильзы; « — с прокладкой и уплотняющим кольцом; г — с уплот­няющим кольцом; 1— опораая плоскость; 2— центрирующий пояс; 3— прокладка; 4— уплот­няющее кольцо; 5— резиновое кольцо уплотнения жидкостного стыка

В автомобильных двигателях в основном используют проклад­ки следующих конструкций:

цельнометаллические в виде листа из мягкой стали, меди или

алюминия;

наборно-металлические, представляющие собой набор (пакет)

нескольких тонких листов мягкого металла;

прокладки с основой в виде сетки или перфорированного листа
из стали или алюминия с наполнителем из листов графитизирован-
ного термостойкого картона. Для повышения прочности картон
пропитывают резиной или специальными связующими жаростой­
кими материалами.

Металлическая окантовка отверстия прокладки в зоне камеры сгорания позволяет защитить ее от действия газов, повысить ее упругость, прочность и надежность. Для создания больших удель­ных давлений в зоне окантовки толщину прокладки здесь несколько увеличивают.

Прокладка головки блока двигателя Duratec — это многослойная металлическая прокладка.

В ряде конструкций на каждом цилиндре устанавливаются уп­лотняющие кольца из красной меди или алюминия, заполняющие кольцевые канавки торца гильзы при затяжке анкерных шпилек (болтов). В высокофорсированных двигателях аналогичным обра­зом могут использоваться прокладки из мягкой стали.

Для уплотнения водо- и маслопроводящих каналов в прокладке устанавливают резиновые кольца.

^ Материалы корпусных деталей.

Блок-картеры двигателей в ос­новном изготовляют из чугуна или алюминиевого сплава и пока достаточно редко из магниевого сплава. Алюминиевый сплав по сравнению с чугуном менее износостоек, имеет в 2,5 раза мень­шую плотность, в 1,5 раза меньшую прочность, в 3 раза большую теплопроводность, вдвое больший коэффициент линейного рас­ширения. Для обеспечения требуемой прочности и жесткости элеме­нты конструкции блок-картера из алюминиевых сплавов имеют большие размеры, что частично нивелирует их преимущества по массе по сравнению с чугунными блоками. В целом изготовление блок-картера из алюминиевого сплава Цилиндры изготовляют из алюминиевого сплава, содер­жащего 30% кремния с оптимизированной структурой кристаллов, и для повышения их износостойкости предусматривают специаль­ные технологические мероприятия.

Перспективным материалом корпусных элементов является чу­гун с вермикулярным графитом, имеющий в 2 раза большую про­чность по сравнению с серым чугуном с пластинчатым графитом. Его применение позволяет снизить массу конструкции и прибли­зиться по этому параметру к блок-картерам из алюминиевых спла­вов.

При окончательном выборе материала для корпусных деталей ДВС исходят из совокупной стоимости всех этапов их жизненного цикла, в том числе изготовления (стоимости материала, отливки и обработки) и эксплуатации (затрат на перемещение дополнитель­ной массы, надежности и долговечности).
Лабораторная работа на тему:

«Корпусные детали»


АМ-351


Изм.

Лист

N докум.

Разраб. Евстафьев

Пров. Малышев В.С.

МГТУ

Кафедра ЭиТ

Подп.

Дата

Лит.

Лист

Листов



Скачать файл (207 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации