Двигатель камаза 740 - чертежи

Содержание

Задание на проект____________________________________ ___

Конструкторская часть

1. Описание конструкции ____________________________ ___

1.1. Двигатель ______________________________________ ___

1.2. Блок цилиндров и привод агрегатов ______________ ___

1.3. Кривошипно-шатунный механизм ___________________ ___

1.4. Система газораспределения ______________________ ___

1.5. Система смазывания _____________________________ ___

1.6. Система питания топливом _______________________ ___

1.7 Система питания двигателя воздухом и выпуска

отработавших газов _____________________________ ___

1.8. Система охлаждения ____________________________ ___

2. Расчет двигателя _________________________________ ___

2.1. Расчет рабочего процесса _______________________ ___

2.2.1 Динамический расчет двигателя___________________ ___

2.3.1 Уравновешивание _______________________________ ___

2.3.2 Расчет сил и моментов, действующих в двигателе_ ___

2.4. Прочностной расчет _____________________________ ___

2.4.1. Расчет коленчатого вала ______________________ ___

2.4.2. Расчет шатуна ________________________________ ___

2.4.3. Расчет поршневого кольца _____________________ ___

2.4.4. Расчет поршневого пальца______________________ ___

2.4.5. Расчет теплового состояния поршня_____________ ___

Список литературы ___________________________________ ___

Задание на проект

Спроектировать четырехтактный шестицилиндровый дизельный двигатель с наддувом на базе двигателя КАМАЗ740 для магистрального тягача автопоезда, со следующими характеристиками:

• Частота вращения коленчатого вала – 2400 об/мин.

• Номинальная степень сжатия – 16

• Количество клапанов на цилиндр – 4шт.

• Скорость – 100 км/ч.

• Грузоподъёмность – 25 тонн

Установить на двигатель систему наддува. Произвести динамический расчет. Произвести тепловой расчет и рассчитать па прочность следующие основные детали:

• Шатун

• Коленчатый вал

• Поршневое кольцо

• Пружина клапана

• Поршень

1. Описание конструкции

1.1 Двигатель

Двигатель 6ЧН12/12, основанный на базе КамАЗ740.11-240 — четырехтактный дизель жидкостного охлаждения с V-образным расположением шести цилиндров с регулируемой системой наддува и охлаждением воздуха после турбокомпрессора.

Двигатель имеет конструктивные особенности:

• поршни, отлитые из высоко-кремнистого алюминиевого сплава, с чугунной упрочняющей вставкой под верхнее компрессионное кольцо и коллоиднографитным приработочным покрытием юбки;

• гильзы цилиндров, объемно закаленные и обработанные плоско-вершинным хонингованием;

• поршневые кольца с хромовым и молибденовым покрытием боковых поверхностей;

• азотированный коленчатый вал;

• трехслойные тонкостенные сталебронзовые вкладыши коренных и шатунных подшипников;

• высокоэффективную фильтрацию масла, топлива и воздуха бумажными фильтрующими элементами;

• закрытую систему охлаждения, заполняемую низкозамерзающей охлаждающей жидкостью, с автоматическим регулированием температурного режима, гидромуфтой привода вентилятора и термостатами;

• электрофакельное устройство подогрева воздуха, обеспечивающее надежный пуск двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха до минус 25°С.

1.2 Блок цилиндров и привод агрегатов

Блок цилиндров отлит из легированного серого чугуна заодно с верхней частью картера. Картерная часть блока связана с крышками коренных опор поперечными болтамистяжками, что придает прочность конструкции. Для увеличения продольной жесткости наружные стенки блока выполнены криволинейными. Бобышки болтов крепления головок цилиндров представляют собой приливы на поперечных стенках, образующих водяную рубашку блока.

Левый ряд цилиндров смещен относительно правого вперед на 29,5 мм, что вызвано установкой на одной кривошипной шейке коленчатого вала двух шатунов.

Спереди к блоку крепится крышка, закрывающая гидромуфту привода вентилятора, сзади—картер маховика, который служит крышкой механизма привода агрегатов, расположенного на заднем торце блока.

Гильзы цилиндров «мокрого» типа легкосъемные, изготовлены из специального чугуна, объемно закалены для повышения износостойкости.

Зеркало гильзы обработано плосковершинным хонингованием для получения сетки впадин и площадок под углом к оси гильзы. Такая обработка способствует удержанию масла во впадинах и лучшей прирабатываемости гильзы.

В соединении гильза — блок цилиндров водяная полость уплотнена резиновыми кольцами круглого сечения. В нижней части два кольца установлены в расточки блока.

Привод агрегатов шестереночный с прямозубыми шестернями, газораспределительный механизм приводится в действие от ведущей шестерни, установленной с натягом на хвостовике коленчатого вала, через блок промежуточных шестерен. Блок промежуточных шестерен вращается на сдвоенном коническом роликоподшипнике. Шестерня распределительного вала установлена на хвостовик вала с натягом. Привод топливного насоса высокого давления осуществляется от шестерни , находящейся в зацеплении с шестерней распределительного вала. Вращение к топливному насосу высокого давления передается через ведущую и ведомую полумуфты с упругими пластинами, которые компенсируют несоосность.

С шестерней привода топливного насоса находятся в зацеплении шестерня привода компрессора и шестерня привода насоса гидроусилителя руля.

1.3 Кривошипношатунный механизм

Коленчатый вал стальной, изготовлен горячей штамповкой, упрочен азотированием или закалкой токами высокой частоты шатунных и коренных шеек.

Коленчатый вал имеет четыре коренные опоры и три шатунные шейки. В шатунных шейках вала выполнены внутренние полости, закрытые заглушками , где масло подвергается дополнительной центробежной очистке. Полости шатунных шеек сообщаются наклонными отверстиями с поперечными каналами в коренных шейках.

На носке и хвостовике коленчатого вала установлены шестерня привода масляного насоса и ведущая шестерня в сборе с маслоотражателем . Выносные противовесы съемные, закреплены на валу прессовой посадкой.

Осевые перемещения коленчатого вала ограничены четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в проточках задней коренной опоры так, чтобы сторона с канавками прилегала к упорным торцам вала, а ус входил в паз на крышке заднего коренного подшипника.

Хвостовик коленчатого вала уплотнен резиновым самоподжимным сальником, установленным в картере маховика.

Маховик из серого специального чугуна, закреплен болтами на заднем торце коленчатого вала и зафиксирован двумя штифтами и установочной втулкой. Зубчатый венец посажен на маховик по горячепрессовой посадке и служит для пуска двигателя стартером. Число зубьев венца маховика 113.

На наружной поверхности маховика имеется паз под фиксатор маховика, который используется при регулировании двигателя.

Шатуны стальные, двутаврового сечения; нижняя головка выполнена с прямым и плоским разъемом. Шатун окончательно обработан в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемы. На каждой шатунной шейке коленчатого вала установлено по два шатуна. Подшипниками скольжения служат втулка из биметаллической ленты в верхней головке шатуна и съемные взаимозаменяемые вкладыши — в нижней. Крышка шатуна закреплена двумя шатунными болтами с гайками.

Поршни из высококремнистого алюминиевого сплава со вставкой (специальный чугун) под верхнее компрессионное кольцо и коллоиднографитным покрытием юбки. На поршне установлены два компрессионных кольца и одно маслосъемное кольцо. Компрессионные кольца в сечении представляют одностороннюю трапецию, изготовлены из чугуна специального химического состава. Рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца покрыта хромом, нижнего — молибденом.

Маслосъемное кольцо прямоугольного сечения с витым пружинным расширителем и хромированной рабочей поверхностью.

В головке поршня расположена камера сгорания. Поршень с шатуном соединен пальцем плавающего типа, осевое перемещение пальца в поршне ограничено стопорными кольцами. Поршневой палец изготовлен из хромоникелевой стали в виде пустотелого цилиндрического стержня, упрочнен цементацией и закалкой.

Вкладыши подшипников коленчатого вала и нижней головки шатуна сменные, тонкостенные, трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Верхний и нижний вкладыши коренного подшипника коленчатого вала невзаимозаменяемые. В верхнем вкладыше имеются отверстие для подвода масла и канавка для его распределения.

1.4 Система газораспределения

Механизм газораспределения предназначен для впуска в цилиндры воздуха и выпуска отработавших газов. Открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов происходит в строго определенных положениях по отношению к верхней и нижней мертвым точкам, которые соответствуют углам поворота шейки коленчатого вала, указанным в диаграмме фаз газораспределения .

Механизм газораспределения двигателя — верхнеклапанный. Кулачки распределительного вала в определенной последовательности приводят в действие толкатели. Штанги сообщают качательные движения коромыслам, которые, преодолевая сопротивление пружин открывают клапаны. Клапаны закрываются под действием силы сжатых пружин. Усовершенствование системы газообмена заключается в использовании двух впускных и двух выпускных клапанов.

Крутящий момент на распределительный вал передается от коленчатого вала через шестерни привода агрегатов.

Головки цилиндров, отлитые из алюминиевого сплава, имеют полости для охлаждающей жидкости, сообщающиеся с рубашкой блока. Стыки головки цилиндра и гильзы, головки и блока уплотнены прокладками. В канавку на привалочной плоскости головки запрессовано кольцо газового стыка, которым головка непосредственно устанавливается на бурт гильзы цилиндра. Герметичность уплотнения обеспечивается высокой точностью обработки сопрягаемых поверхностей кольца и гильзы цилиндра и, дополнительно, нанесением на поверхность кольца свинцовистого покрытия для компенсации микронеровностей уплотняемых поверхностей. Уплотнение перепускных каналов для охлаждающей жидкости осуществляется уплотнительными кольцами из силиконовой резины, устанавливаемыми хвостовиками в отверстия головки цилиндра. Подголовочное пространство, отверстие стока моторного масла и прохода штанг уплотнены формованной прокладкой головки цилиндра.

Впускные и выпускные каналы расположены на противоположных сторонах головки. Впускной канал имеет тангенциальный профиль для завихрения воздуха в цилиндре. В головку запрессованы чугунные седла и металлокерамические направляющие втулки клапанов, которые растачиваются после запрессовки. Каждая головка закреплена на блоке четырьмя болтами. Клапанный механизм закрыт алюминиевой крышкой, под которой размещена уплотнительная прокладка.

Распределительный вал стальной, поверхности кулачков и опорных шеек цементированы и закалены токами высокой частоты. Вал установлен в развале блока на четырёх подшипниках скольжения.

Подшипник задней опоры представляет собой втулку, плакированную бронзой и запрессованную в съемный чугунный корпус. Втулки из биметаллической ленты, запрессованные в поперечные перегородки блока, служат подшипниками для остальных опор вала.

Осевое перемещение распределительного вала ограничено корпусом подшипника, в торцы которого упираются с одной стороны ступица шестерни, с другой — упорный бурт задней опоры шейки вала. Корпус подшипника задней опоры закреплен на блоке тремя болтами.

Толкатели — грибкового типа, пустотелые, с цилиндрической направляющей частью, изготовлены холодной высадкой из стали с последующей наплавкой тарелки отбеленным чугуном. Внутренняя цилиндрическая часть толкателя заканчивается сферическим гнездом для упора нижнего конца штанги.

Клапаны впускной и выпускной изготовлены из жаропрочных сталей. Стержни обоих клапанов на длине 125 мм. от торца покрыты графитом для улучшения приработки.

Во время работы двигателя стержни клапанов смазываются маслом, вытекающим из сопряжении коромысел с осями и разбрызгиваемым пружинами клапанов. Для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору стержень клапана — направляющая втулка на втулке впускного клапана установлена резиновая манжета.

Направляющие толкателей, отлитые из серого чугуна, выполнены съемными для повышения ремонтоспособности и технологичности блока. На двигатель установлены три направляющие, в которых перемещаются три толкателя. Каждая направляющая установлена на двух штифтах и прикреплена к блоку цилиндров двумя болтами. Болты застопорены отгибными шайбами.

Штанги толкателей — стальные, трубчатые, с запрессованными и об-жатыми наконечниками. Нижний наконечник имеет выпуклую сферическую поверхность, верхний — выполнен в виде сферической чашечки для упора регулировочного винта коромысла.

Коромысло клапана – стальное, кованое, с бронзовой втулкой, представляет собой двуплечий рычаг, имеющий передаточное отношение 1,55. В короткое плечо коромысла для регулирования зазора в клапанном механизме ввернут регулировочный винт с контр-гайкой. Коромысла впускного и выпускного клапанов установлены консольно на осях, выполненных заодно со стойкой коромысел; стойка установлена на штифт и закреплена на головке двумя шпильками. Осевое перемещение коромысел ограничено пружинным фиксатором. К каждому коромыслу через отверстия в стойке коромысла подводится смазка.

Пружины клапанов цилиндрические с равномерным шагом витков. и разным направлением навивки. На каждом клапане установлены две пружины. Нижними торцами пружины опираются на головку через. стальную шайбу, верхними – в тарелку. Тарелки упираются во втулку, которая соединена со стержнем клапана двумя конусными сухарями. Разъемное соединение втулка – тарелка дает возможность клапанам проворачиваться относительно седла.

1.5 Система смазывания

Система смазывания двигателя комбинированная, с «мокрым» картером. Масло под давлением подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, к подшипникам распределительного вала, втулкам коромысел, к подшипникам топливного насоса высокого давления и компрессора. Предусмотрена пульсирующая подача масла к верхним сферическим опорам штанг толкателей.

Система смазывания включает в себя масляный насос, картер масляный, фильтры — полнопоточный и центробежный, воздушно-масляный радиатор, масляные каналы в блоке и головках цилиндров, передней крышке и картере маховика, наружные маслопроводы, маслозаливную горловину, клапаны для обеспечения нормальной работы системы и контрольные приборы.

Из картера через маслоприемник масло поступает в нагнетающую и радиаторную секции масляного насоса, из нагнетающей секции через канал в правой стенке блока оно подается в фильтр очистки масла, где очищается двумя фильтрующими элементами, затем поступает в главную магистраль, откуда по каналам в блоке и головках цилиндров направляется к коренным подшипникам коленчатого вала, втулкам коромысел и верхним наконечникам штанг толкателей. К шатунным подшипникам коленчатого вала масло подается по отверстиям внутри вала от ближайшей коренной шейки. Масло, снимаемое со стенок цилиндра маслосъемным кольцом, отводится в поршень и смазывает опоры поршневого пальца в бобышках и подшипник верхней головки шатуна. Через каналы в задней стенке блока цилиндров и картере маховика масло под давлением поступает к подшипникам компрессора, через каналы в передней стенке блока — к подшипникам топливного насоса высокого давления. Предусмотрен отбор масла из главной магистрали для подачи к включателю гидромуфты, который установлен на переднем торце блока и управляет работой гидромуфты привода вентиляторов. Из радиаторной секции масляного насоса масло поступает к центробежному фильтру, далее в радиатор и затем сливается в картер. При закрытом кране масло из центробежного фильтра через сливной клапан, минуя радиатор, сливается в картер.

Остальные детали и сборочные единицы двигателя смазываются разбрызгиванием и масляным туманом.

Масляный насос закреплен на нижней плоскости блока цилиндров. Нагнетающая секция насоса подает масло в главную магистраль двигателя, радиаторная секция — в центробежный фильтр и радиатор. Фильтр очистки масла , установленный на правой стороне блока цилиндров, состоит из корпуса, колпаков и двух бумажных фильтрующих элементов. В корпусе фильтра установлен перепускной клапан с сигнализатором засоренности фильтроэлементов. Сигнальная лампа засоренности фильтроэлементов расположена на щитке приборов в кабине. Допускается свечение или мигание лампы при пуске и прогреве двигателя. При постоянном свечении лампы на прогретом двигателе замените фильтрующие элементы.

В корпусе фильтра установлены датчики давления масла и сигнализации о недопустимом понижении [менее 68,7 кПа (0,7 кгс/см2)] давления масла в главной магистрали.

Перепускной клапан перепускает неочищенное масло в главную магистраль, минуя фильтрующий элемент, при низкой температуре масла или значительном засорении фильтрующих элементов при перепадах давления на элементах 245,8... 294,2 кПа (2,5 ... 3,0 кгс/см2).

Фильтр центробежный масляный — с активно-реактивным приводом ротора, установлен на передней крышке блока цилиндров с правой стороны двигателя. Ротор в сборе с колпаком приводится во вращение струёй масла, вытекающей из тангенциальной щели в оси ротора, а также реактивными силами, возникающими при входе масла в тангенциальные каналы ротора.

При работе двигателя масло из радиаторной секции насоса под давлением подается в фильтр, обеспечивая вращение ротора. Под действием центробежных сил механические частицы отбрасываются к стенкам колпака ротора и задерживаются, а очищенное масло через отверстие в оси ротора и трубку поступает в воздушно-масляный радиатор или через сливной клапан в корпусе фильтра, отрегулированный на давление 49,0 ... 68,7 кПа (0,5 ... 0,7 кгс/см2), в картер двигателя. Перепускной клапан, установленный в корпусе фильтра, отрегулирован на давление 588,4... 637,5 кПа (6,0... 6,5 кгс/см2).

Чтобы не нарушить балансировку ротора при обслуживании фильтра, на роторе и колпаке нанесены метки, которые необходимо совмещать при его сборке.

Картер масляный стальной штампованный закреплен на нижней плоскости блока цилиндров болтами. Между картером и блоком установлена резино-пробковая прокладка для обеспечения герметичности соединения. В нижней части картера имеется сливная пробка.

Радиатор воздушно-масляный трубчато-пластинчатый, двухрядный, воздушного охлаждения, установлен перед радиатором системы охлаждения двигателя.