Конструктивные элементы поршневых компрессоров
Шатун крейцкопфного компрессора соединяет коленчатый вал с ползуном (крейцкопфом), бескрейцкопфного — непосредственно с поршнем (через поршневой палец). Шатуны представляют собой стержни фигурного сечения с верхней и нижней головками.
Рис. 23. Шатуны:
а — штампованный с косым разъемом, б — штампованный с одной разъемной головкой, в — точеный с отъемной нижней головкой
Шатуны выковываются из стали и выполняются различными по конструкции (рис. 23). Кривошипная головка шатуна — разъемная. Подшипник кривошипной головки называется мотылевым. Он имеет чугунные вкладыши, залитые баббитом.
Для лучшего сцепления баббита с телом шатуна или вкладыша на их внутренней поверхности делают специальные канавки в форме «ласточкиного хвоста», покрываемые перед заливкой слоем полуды. Залитый в подшипник баббит сначала обрабатывают на расточном станке, а затем тщательно пришабривают по краске к шейке вала. Разъемная головка шатуна стягивается шатунными болтами, являющимися деталями первостепенной важности для безопасной работы компрессора.
В плоскости разъема вкладышей мотылевого подшипника помещаются прокладки, регулируя толщину которых изменяют величину масляного зазора подшипника.
В шатунах с отъемной нижней головкой с помощью прокладок между головкой и телом шатуна можно регулировать величину вредного пространства компрессора. В шатунах с косым разъемом нижней головки применяют сменные тонкостенные вкладыши.
В верхние головки шатунов запрессовывают втулки, к которым подается принудительная смазка.
Коленчатый (или коренной) вал — одна из самых ответственных частей компрессора. Коленчатый вал имеет коренные и шатунные шейки и удлиненный конец с конусом и резьбой для крепления маховика. Шатунные шейки называют также мотылевыми. Шейки валов шлифованные. Переход от образующей шейки к щеке (галтель) выполняют в виде плавной кривой.
Через коренные подшипники коленчатый вал передает усилия от движущихся частей компрессора на раму. На мотылевых шейках коленчатого вала крепятся шатуны. С помощью коленчатого вала, колена которого вместе с шатунами образуют шатунно-кривошипный механизм, вращательное движение двигателя преобразуется в возвратно-поступательное движение поршней. Число колен вала кратно числу цилиндров компрессора.
Коленчатые валы выковывают или штампуют из стали с последующей обточкой и шлифовкой на станках. В щеках и шейкам коленчатых валов высверлены каналы с выходом на поверхность, по которым подается смазочное масло.
Уравновешивание сил инерции движущихся масс компрессора частично осуществляется противовесами, закрепляемыми на щеках коленчатого вала. Во время работы коленчатый вал испытывает переменные напряжения изгиба, среза и кручения, поэтому его делают из высококачественной стали. Для компрессоров малой и средней производительности применяют роликовые и шариковые подшипники качения.
Подшипники скольжения используют в основном в крупных компрессорных машинах. Они состоят из корпуса, крышки и вкладышей. Регулируют зазор вкладышей набором прокладок.
Маховик облегчает работу двигателя, запасая энергию в моменты нахождения поршня в среднем положении и отдавая ее при выходе поршня к крайним положениям (мертвым точкам). Маховики крупных горизонтальных компрессоров часто изготавливают как одно целое с ротором синхронного электродвигателя.
Маховики вертикальных компрессоров в случае ременной передачи от двигателя к компрессору служат одновременно и приводными шкивами.
При использовании клиновых ремней в маховиках протачивают соответствующие пазы.
Крейцкопф (ползун) соединяет прямолинейно двигающийся шток с шатуном, совершающим сложное движение. Шток поршня крепится через стальной палец к ползуну. Для регулирования вредного пространства служат специальные гайки.
Источник
Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности
Смотрите также
Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.
Шатун поршня состоит из следующих элементов.
Поршневая головка
Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.
В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.
Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.
Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.
Кривошипная головка
Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.
На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.
По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.
В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме «сухого трения» очень быстро истирается.
Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.
Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.
MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:
- Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C
Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания
Отверждается при комнатной температуре
Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.
Силовой стержень
Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.
Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.
Из чего изготавливают шатуны?
Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.
При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.
В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.
В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.
Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.
Почему шатуны выходят из строя?
Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.
Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.
Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.
К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.
Ремонт шатунов
Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:
Износ зазора в верхней головке цилиндра
Износ поверхности и зазора в нижней части головки
Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.
Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.
После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.
Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.
Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.
Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.
Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.
Присоединяйтесь
© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Шатун — компрессор
В табл. 37 приведены номинальные и ремонтные размеры шатунных шеек коленчатого вала и вкладышей шатуна компрессора . [31]
Шатуны двигателя связывают его поршни 12 с шатунными щеками коленчатого вала, на котором насажены шатуны компрессора . Последние через ползуны и поршневые штоки компрессора передают усилия коленчатого вала поршням 1 компрессора. [32]
Кроме того, в значительном числе случаев детали различных конструкций машин, выполняющие тождественные функции, например шатуны компрессоров , двигателей внутреннего сгорания, паровых машин и др., технологически индивидуализируются в большей степени, чем это практически необходимо. В силу этого типизацией технологических процессов с точки зрения обобщения методов производства может быть охвачена значительно большая номенклатура деталей машин различного функционального назначения, чем это имеет место в настоящее время. Сказанное подтверждается работами в области систематизации и классификации деталей машин самого различного назначения. Так, например, ЭНИМСом установлено, что 85 — 88 % по числу деталей автомобиля являются общемашиностроительными деталями и только 12 — 15 % специфическими, характеризующими особенности устройства и назначение автомобиля. Аналогичные явления имеют место и в других отраслях машиностроения. [33]
Кроме того, в значительном числе случаев детали различных конструкций машин, выполняющие тождественные функции, например шатуны компрессоров , двигателей внутреннего сгорания, паровых машин и др., технологически индивидуализируются в большей степени, чем это практически необходимо. В силу этого типизацией технологических процессов с точки зрения обобщения методов производства может быть охвачена значительно большая номенклатура деталей машин различного функционального назначения, чем это имеет место в настоящее время. Сказанное подтверждается работами в области систематизации и классификации деталей машин самого различного назначения. Так, например, ЭНИМС установлено, что 88 — 85 % по числу деталей автомобиля являются общемашиностроительными деталями и только 12 — 15 % специфическими, предопределяющими особенности устройства и назначение автомобиля. Аналогичные явления имеют место и в других отраслях машиностроения. [34]
У малых холодильных компрессоров в некоторых случаях для удешевления стоимости изготовление кризошипно-шатунного механизма вал снабжают эксцентриками, заменяющими шатуны компрессора ( фиг. [35]
Пример выполнения одноколейного стального вала двухрядного У-образного компрессора показан на рис. 6.17. Вал 7 имеет одно колено 5, на котором расположены два шатуна компрессора . Он установлен на двух конических подшипниках 3, с фиксацией в осевом направлении со стороны привода. Левый подшипник смонтирован в переходном корпусе 4, внешний диаметр которого выбирается из условия обеспечения возможности осевого монтажа коленчатого вала. Противовесы 8 выполнены отдельно от вала и крепятся к нему с помощью болтов. [36]
Масло по трубке 27 из масляной магистрали двигателя направляется к задней крышке картера компрессора в центральную часть коленчатого вала и по каналам 29 подается к подшипникам шатунов компрессора . Коренные шарикоподшипники, поршневые пальцы и стенки цилиндров компрессора смазываются разбрызгиванием. [37]
К шатунным подшипникам и поршневому пальцу компрессора 6 смазка поступает из главной масляной магистрали 8 двигателя по трубке через заднюю крышку, уплотнитель и каналы коленчатого вала и шатуна компрессора . Масло после смазывания деталей компрессора сливается в картер двигателя по желобу кронштейна крепления компрессора. [38]
Характерным примером электрокинетического улавливания и осаждения частиц в зоне фрикционного контакта является перенос частиц меди в агрегатах холодильников из мест слабого коррозионного растворения фреоном материала медных трубок к участкам фрикционного контакта коленчатого вала с шатуном компрессора . Этот пример интересен тем, что в месте фрикционного контакта меди нет. Контактирует сталь по стали, и поэтому перенос частиц и образование сервовитной пленки из этих частиц весьма наглядно. Вместе с тем вынесение процесса избирательного растворения из зоны контакта приводит к выпадению из комплекса ИП системы снижения удельных давлений. В тех узлах трения, где удельные давления велики, это обстоятельство может ухудшить свойства комплекса ИП. [39]
Дно картера; 12 — поршни силовых цилиндров; 13 — шатун силового цилиндра; 14 — окно для впуска продувочного воздуха; is — окно для выхлопа продуктов горения; 1в — клапан для впуска газа; п — запальная свеча; is — выхлопной коллектор; 19 — холодильник для смазочного масла; 20 — центробежный насос для подачи охлаждающей воды; 21 — шатун компрессора , соединяющий ползун с Коленчатым валом; 22 — мотылевый подшипник коленчатого вала; S3 — сальник компрессорного штока; 24 — люк для осмотра сальника; 25 — съемная крышка для осмотра воздушных клапанов; 26 — отверстие для впуска воздуха в продувочный насос. [41]
Всасывающие клапаны расположены в верхней части поршня, нагнетательные — в клапанной крышке. Шатуны компрессоров стальные, двутаврового сечения, с баббитовыми вкладышами в нижних головках и бронзовыми втулками в верхних. Поршневой палец стальной, полый, свободно плавающий. От продольного перемещения палец ограничен пружинящими кольцами. В компрессоре 2ФВ — 19 на каждом колене вала закреплено по одной головке шатуна, в компрессоре 4ФУ — 19 -по две головки. На крайних щеках вала расположены чугунные противовесы, которые служат для уравновешивания инерционных сил, возникающих при поступательном движении поршней. Они уменьшают вибрацию, возникающую при больших оборотах. Вал опирается на два подшипника качения. Уплотнение вала достигается мембранным сальником с металлическими кольцами трения и масляным затвором. Смазка движущихся частей кривошипно-шатунного механизма осуществляется под давлением от шестеренчатого затопленного насоса. Такое расположение насоса исключает необходимость в ручном насосе для подкачки масла при запуске машины. На всасывающей линии компрессора смонтированы грязеуловитель и запорный вентиль. [42]
К валу присоединяют ротор электродвигателя, собирают полностью электродвигатель и закрывают три вышеуказанных подшипника. Шатуны компрессора не устанавливают. Между щеками устанавливают распорную фиксирующую скобу с грузом, которая не допускает изгибов колена при проточке шейки внешнего коренного подшипника. [43]
Центровка шатуна по поршню компрессора и поршня по цилиндру производится тем же способом, как и для рабочих цилиндров двигателя. При сборке шатуна компрессора следует предварительно очистить в нем внутренний канал для подвода смаэки к головному подшипнику и уплотнить сальниками кривошипный подшипник. [44]
Крейцкопфную головку шатуна крупных компрессоров выполняют в виде проушины с вкладышем из двух частей, закрепляемых с помощью клина ( фиг. Однако в шатунах компрессоров новых типов вкладыш крейцкопфной головки делают неразъемным в виде втулки. В случае износа вкладыш заменяют. Для крепления вкладыша в головке шатуна делают прорезь, стягиваемую одним или двумя винтами, но чаще головку шатуна выполняют с запрессованным вкладышем. [45]
Источник