Устройство крышек. Изготовляют крышки цилиндров, как правило, из чугуна марок СЧ24-44 и СЧ28-48. Большинство дизелей речного флота имеет индивидуальные крышки. У быстроходных дизелей крышки выполняются как одна деталь и называются головками двигателя. Головки изготовляют из алюминиевых сплавов. Встречаются чугунные головки для группы цилиндров; у двигателя 4410, 5/13, например, две головки, каждая из которых предназначена для двух цилиндров.

У четырехтактного двигателя в крышке цилиндра находятся впускной и выпускной клапаны и форсунка. Кроме того, как правило, в крышке размещены еще пусковой, индикаторный и иногда декомпрессионный клапаны. Некоторые двигатели имеют по два впускных и выпускных клапана на цилиндр.

В центре квадратной крышки цилиндра двигателей типа Л275 расположено гнездо для форсунки. Особенностью конструкции крышек двигателей завода «Шкода» является то, что гнездо для форсунки образовано медной гильзой, развальцованной в верхнем и нижнем днищах крышки.

Рис. 1. Крышка цилиндра двигателя Л275

Такая конструкция способствует хорошему охлаждению форсунки, что повышает надежность ее работы. Однако применение вставной гильзы усложняет крышку и может быть причиной течи при нарушении плотности раз-вальцоЕКи.

Симметрично относительно поперечной оси крышки размещены гнезда для впускного и выпускного клапанов. От клапанов идут каналы для входа воздуха и для выпуска отработавшего газа. В данном случае каналы направлены в одну сторону. Следовательно, впускной и выпускной коллекторы будут расположены с одной стороны борта, а сторона распределения останется свободной. Это облегчает обслуживание двигателя. Вместе с тем расположение впускного коллектора и впускных патрубков вблизи нагретых впускных нежелательно: это приводит к повышению температуры свежего заряда, т. е. к уменьшению коэффициента наполнения. У многих двигателей впускные и выпускные коллекторы располагаются с разных сторон.

Гнездо у рассматриваемой крышки предназначено для пускового клапана, а канал — для крепящихся сбоку крышки предохранительного клапана и индикаторного крана.

Все гнезда и каналы для воздуха и газов омываются охлаждающей водой. Она поступает в крышку из блок-картера через два нижних отверстия и выходит через отверстие, расположенное сверху с другой стороны.

Крышка крепится к блок-картеру четырьмя шпильками, для которых предусмотрены отверстия. Бурт является уплотнительным, предотвращающим прорыв газа из цилиндра. Для него на торце втулки цилиндра протачивают канавку, в которую кладут медную или стальную прокладку.

В верхней части крышки имеются нарезанные отверстия: для крепления стойки клапанных рычагов, для крепления форсунки, для крепления пускового клапана и для крепления корпуса водяного крана.

Полость для воды, охлаждающей крышку цилиндра, иногда разделяется горизонтальной перегородкой на две части: нижнюю меньшей высоты и верхнюю — большей. Вода входит из блок-картера через четыре отверстия в днище (на рисунке не показаны) в нижнюю полость и движется по ней с повышенной скоростью, интенсивно охлаждая днище крышки. Затем через карман, сделанный вокруг гнезда для форсунки, переходит в верхнюю полость и из нее выходит через верхнее отверстие (на рисунке не показано).

Как видно, в крышке цилиндра двигателя 6ЧРН 36/45 приняты меры к тому, чтобы весь поток воды омывал стенки гнезда для форсунки, выполненного в чугуне. Следовательно, эта крышка характерна интенсификацией охлаждения нижнего днища и гнезда для форсунки.

К фланцу крышки крепятся предохранительный и декомпрессионный клапаны; гнездо служит для пускового клапана. Каналы для выхода отработавшего газа и для входа воздуха направлены в одну сторону.

Крышка, изображенная на рис. 2, крепится шестью шпильками, для которых предусмотрены отверстия. На нижней поверхности крышки отсутствует уплотнительный бурт, подобный бурту на рис. 1. Такая конструкция крышки нередка: крышка садится на весь торец втулки цилиндра или на часть его, причем стык также уплотняется медной или стальной прокладкой. Головки цилиндров уплотняются цельными прокладками под всю головку с вырезами над цилиндрами и отверстиями для прохода охлаждающей воды.

У крышки на рис. 2 имеется выгородка с двумя отверстиями в днище для прохода штанг приводов открытия клапанов. Эта выгородка вместе с колпаком, крепящимся к крышке сверху, закрывает клапанные приводы, предотвращая разбрызгивание смазочного масла. В других двигателях закрытия клапанных приводов делают отъемными. Так, у двигателей завода «Шкода» боковое закрытие крепится к поверхностям, а для крепления колпака служат отверстия.

Рис. 2. Крышка цилиндра двигателя 6ЧРН 36/45

В каждой крышке предусматриваются отверстия для доступа в пространство охлаждения с целью его чистки. У крышек двигателей Л275 эти отверстия глушат пробками. Крышки двигателя 6ЧРН 36/45, кроме пробок, имеют люки, закрываемые крышками.

У быстроходных сильно нагруженных дизелей встречается моноблочная конструкция остова: головка отливается за одно целое с блоком цилиндров. Втулка цилиндра вставляется в моноблок снизу, причем моноблок предварительно подогревают, а втулку вместе с напрессованной на нее гильзой охлаждают в жидком азоте. Головка моноблока имеет гнезда для двух выпускных и для двух впускных клапанов на каждый цилиндр. Седла для клапанов сделаны вставными из бронзы.

Охлаждающая вода подводится к моноблоку через отверстие и попадает в кольцевую камеру. Вода, пройдя через отверстия гильзы, движется по каналам между винтовыми ребрами втулки вверх, затем по каналам направляется вниз, откуда через отверстия гильзы поступает в кольцевую камеру. Отсюда по каналу она переходит в полость охлаждения головки моноблока.

Моноблочная конструкция остова исключает возможность прорыва газов между головкой и блоком цилиндров, обеспечивает большую жесткость блока, позволяет увеличить проходные сечения клапанов.

Арматура крышки цилиндра. Охлаждающая вода из блока цилиндров перепускается в крышку большей частью по внутренним переходам через трубки, вставляемые в переливные отверстия блока. Трубки уплотняются резиновыми кольцами с распорной втулкой или без нее, обжимаемыми при креплении крышки. Аналогичные трубки применяют и для перехода воды в общую головку, но в данном случае резиновые кольца не примыкают к трубкам.

В двигателях без наддува вода из крышек цилиндров перепускается в зарубашечное пространство выпускного коллектора. Перепуск ее в коллектор в небольших двигателях осуществляется простыми патрубками. В двигателях средней и большой мощностей на перепускных патрубках устанавливаются термометры для контроля за температурой воды и краны для ее регулирования.

Корпус перепускного крана двигателя НФД48 крепится к крышке цилиндра, а его патрубок входит свободно в расточку фланца и уплотняется резиновым кольцом при креплении фланца к выпускному коллектору. В других двигателях фланец и патрубок выполняются заодно.

Кран у двигателя НФД48 шторного типа. У некоторых двигателей краны представляют собой проходную пробку. За краном установлен термометр. Руководствуясь его показаниями, краном можно регулировать охлаждение цилиндра: уменьшать или увеличивать количество воды, проходящей через зарубашечное пространство.

К арматуре крышки цилиндра относятся также предохранительный клапан и индикаторный кран. Их часто выполняют в одном блоке.

Предохранительный клапан устанавливают на двигателях с диаметром цилиндра 180 мм и более. Он служит для сигнализации о том, что давление сгорания в цилиндре чрезмерно велико и опасно. Клапан состоит из корпуса, крепящегося к крышке цилиндра, и клапана, нагруженного пружиной. Корпус каналом соединен с цилиндром двигателя. Натяжение пружины регулируется пробкой так, чтобы при давлении, превышающем нормальное давление горения на 25%, клапан поднимался. В случае такого «подрыва» клапана газы будут выходить через окна с очень сильным звуком, что привлечет внимание обслуживающего персонала.

Рис. 3. Моноблок

Рис. 4. Способы перепуска охлаждающей воды

Рис. 5. Перепускной патрубок

Рис. 6. Предохранительный клапан и индц каторный кран двигателя Л275

Рис. 7. Нагрузка на половину крышки цилиндра

Индикаторный кран предназначен для присоединения к штуцеру прибора, называемого индикатором и позволяющего контролировать рабочий цикл. Индикаторный кран используют также для оценки на глаз качества сгорания топлива и как декомпрессионный: при открытом индикаторном кране облегчается проворачивание двигателя вручную, поскольку цилиндр сообщается с атмосферой.

Клапан индикаторного крана открывается и закрывается штоком, имеющим нарезанный участок, при вращении маховичка. При открытии крана шток надо вывертывать до отказа, так как он имеет головку, перекрывающую выход газа через резьбу штока. Этим обеспечивается сохранность резьбы и устраняется ошибка в показаниях индикатора.

Нагрузка на крышку цилиндра. Из предыдущего известно, что при креплении крышки цилиндра шпильки затягиваются с силой, значение которой определяют по формуле. Этой силой крышка прижимается к торцу втулки цилиндра. Следовательно, по средней окружности уплотнительного бурта на крышку будет действовать сила реакции. Очевидно, что крышка изгибается, причем опасным будет сечение по оси цилиндра.

Для исследования напряженности опасного сечения надо рассмотреть картину сил слева или справа от него.

Как отмечалось, эту реакцию можно считать распределенной по средней окружности, а у половины крышки — по полуокружности уплотнительного бурта. Согласно правилам механики, распределенную нагрузку можно заменить сосредоточенной равнодействующей силой, приложенной в центре тяжести той фигуры, по которой распределена нагрузка. В данном случае точкой приложения равнодействующей реакции будет центр тяжести полуокружности.

Рис. 8. Расчетная схема крышки цилиндра при неработающем двигателе

Как указывалось, затяжка шпилек, крепящих крышку цилиндра, может привести к появлению трещин под фланцем втулки и в блок-картере. Кроме того, следствием перетяжки могут быть и трещины в днище крышки цилиндра. Во время крепления, т. е. при неработающем двигателе, трещин в крышке может и не быть. Они могут появиться позже, при работе двигателя, когда увеличатся напряжения изгиба и когда возникнут тепловые напряжения.