Станина служит для связи блока цилиндров с фундаментной рамой в единую жесткую конструкцию и образования закрытой полости — картера для КШМ.
Станина служит для связи блока цилиндров с фундаментной рамой в единую жесткую конструкцию и образования закрытой полости — картера для КШМ. В крейцкопфном дизеле станина состоит из отдельных А-образных стоек, установленных в плоскостях рамовых подшипников и закрытых снаружи стальными щитами (см рис. 3.1, е, рис. 3.5, а) или представляет собой коробчатую конструкцию (см. рис. 3.1, ж, рис. 3.5, б). В тронковом дизеле чаще всего применяют станину (рис. 3.5, в, г), изготовленную заодно с блоком цилиндров (блок-станину).Условия роботы станины: нагружена сжимающими усилиями от затяга анкерных связей, а также силами и моментамиот давления поршней на стенки цилиндров или ползунов на параллели, а при отсутствии анкерных связей — дополнительно растягивающими усилиями от давления газов.
Материалом для изготовления станин служат сталь и чугун. Сварные станины МОД обычно выполняют из стали, коробчатые отливают из чугуна. Станины СОД отливают из чугуна, или из стали.
Сварная конструкция станины снижает массу дизеля и упрощает ремонт возможных повреждений (трещин). Недостатки такой конструкции: сварные швы подвержены коррозии; сварные швы, расположенные перпендикулярно к действующим усилиям, плохо работают на разрыв, поэтому для их разгрузки устанавливают длинные анкерные связи.
По конструкции различают составные и цельные станины. Составные станины из А-образных стоек / (рис. 3.5, а) проще в изготовлении, но имеют малую продольную жесткость. Для увеличения жесткости применяют стойки коробчатого или двутаврового сечения с ребрами жесткости.
Положение стоек на фундаментной раме фиксируют контрольными штифтами и призонными болтами. В верхней части стойки скрепляют диафрагмой, отделяющей картер от подпоршневого пространства. Отверстия в диафрагмах для прохода штоков поршней уплотняют специальными сальниками. К стойкам прикрепляют параллели 2, воспринимающие давления от ползунов крейцкопфа.
Параллель — это стальная или чугунная плита, усиленная с обратной стороны ребрами жесткости.
Для осмотра картера и деталей механизма движения в станине имеются люки, закрытые дверцами или съемными щитами.
Цельные (рис. 3.1, ж), а также составные по длине и по высоте (секции 3 и 4 на рис. 3.5, б) или только по длине коробчатые станины имеют высокую жесткость и меньшее число болтовых соединений, что обеспечивает хорошую герметичность картера и упрощает монтаж дизеля.
В тронковых дизелях для увеличения жесткости станины (и остова в целом) станину 11 (рис.3.5, г) обычно изготавливают заодно с блоком цилиндров 8 и применяют рациональные силовые схемы, обеспечивающие равномерное распределение нагрузок и минимальные деформации всех элементов станины. Так в конструкции на рис. 3.5, в болты 5 передают станине горизонтальную составляющую силы, действующей на подшипник 6.
Во время работы дизеля воздух в картере насыщается парами масла и образуется взрывоопасная смесь. При перегреве какой-либо детали или прорыве газов из цилиндра в картер (в тронковых дизелях) концентрация масляных паров резко возрастает и возникает опасность взрыва.
Для предотвращения повышения давления в картере выше атмосферного и удаления паров масла с целью снижения их концентрации предусматривают вентиляцию картера. Вентиляционную трубу, на которой установлены маслоотделитель и пламегасительная сетка, обычно выводят на верхнюю палубу или в машинное отделение.
Для предотвращения разрушения дизеля в случае взрыва масляных паров на крышках люков станины устанавливают предохранительные клапаны 12 (рис. 3.5, г). Суммарное проходное сечение клапанов должно обеспечивать быстрое падение давления в картере. Во избежание поступления в картер свежего воздуха и вторичного взрыва клапаны должны автоматически закрываться. Чаще применяют предохранительные клапаны пружинного типа.
У современных дизелей за концентрацией масляных паров осуществляется постоянный автоматический контроль с помощью специальных приборов — детекторов масляных паров («Гравинер» и др.).
Анкерные связи предназначены для разгрузки деталей остова от разрывающих усилий, вызываемых давлением газов на поршень и крышку цилиндра, и связывания их в единую жесткую систему.
В анкерной конструкции детали остова постоянно испытывают напряжения сжатия. Замена напряжений разрыва напряжениями сжатия особенно выгодна в чугунных деталях, так как чугун значительно лучше работает на сжатие (предел прочности на сжатие составляет 8—9 МПа, на разрыв 1,8—2,6 МПа). Это дает возможность выполнить детали остова относительно тонкостенными и снизить массу дизеля. Если детали остова изготавливают стальными сварными, то связи устанавливают для разгрузки сварных швов. Благодаря упругой деформации связей динамические нагрузки, возникающие во время работы дизеля, поглощаются ими, и остов испытывает только статические нагрузки.
Условия работы анкерных связей определяются растягивающими усилиями от действия газов Pz/4 ( 4 связи), предварительного затяга Р = (1,3 — 1,6)Pz/4, теплового расширения Р, деталей остова, а также изгибающих усилий Ризг от поперечных колебаний связей в плоскости качания шатуна.
Конструкция связей должна отвечать следующим основным требованиям: высокая податливость (упругость) и достаточная прочность.
Материалом для изготовления анкерных связей служит качественная углеродистая сталь или легированные стали. Для устранения концентрации напряжений и контроля качества материала связи шлифуют по всей поверхности.
По конструкции различают связи длинные и короткие, цельные и составные. Длинные связи 3 (см. рис. 3.1, а) стягивают фундаментную раму 4, станину 2 и блок цилиндров 1; короткие связи соединяют только блок цилиндров и ресивер наддувочного воздуха. В некоторых мощных СОД короткие связи стягивают только блок цилиндров. Применение составных связей упрощает их монтаж. Для предотвращения резонансных колебаний анкерных связей часто устанавливают распорные винты 5 (рис. 3.6, б).
Затяжку связей (рис. 3.6, в) производят равномерно и в определенной последовательности (показана цифрами). От равномерности затяжки связей зависит положение оси коленчатого вала и цилиндровых втулок в блоке дизеля. В современных дизелях анкерные связи затягивают специальными гидравлическими домкратами (рис.3.6, г). На резьбу связи выше гайки 7 навертывают поршень 6 домкрата. Под действием давления (40—50 МПа) на поршень масляного гидравлического пресса связь удлиняется, между гайкой 7 и промежуточным кольцом 8 появляется зазор, на размер которого подвертывают гайку.
Практические рекомендации. В процессе эксплуатации двигателей необходимо систематически проверять затяжку связей. При ослаблении затяжки гаек связей рубашка цилиндров приобретают небольшие смещения вверх (при каждом такте сжатие-сгорание) и вниз на остальных ходах. Небольшие смещения, невидимые для глаза, можно зафиксировать с помощью линейного индикатора или уперев большой палец руки в верхнюю плоскость рубашки, а ноготь – в гайку связи. При обнаружении “дыхания” рубашки связи необходимо подтянуть в соответствии с рекомендациями фирмы. После подтяжки обязательно проверить раскепы коленчатого вала.
