Картеры. У крупных двигателей станины изготовляют в виде отдельных стоек, устанавливаемых на фундаментную раму. К стойкам крепят цилиндры, а пространство между стойками закрывают стальными щитками.
Станины двигателей малой и средней мощностей в целях достижения большей жесткости выполняют в виде цельной коробчатой детали, называемой картером. Обычно картеры отливают из чугуна тех же марок, что и фундаментную раму. Встречаются стальные картеры и картеры из алюминиевых сплавов.
Картер двигателей небольшой мощности чаще всего является основной несущей деталью остова. В этом случае фундаментальная рама отсутствует и картер крепится непосредственно к фундаменту полками. Снизу картер имеет легкий поддон, служащий маслосборным резервуаром. На верхнюю плоскость картера устанавливают цилиндры, крепящиеся шпильками.
У двигателей автотракторного типа несущий картер обычно крепится к фундаменту «на трех точках». В этом случае картер крепится к фундаменту двумя лапами со стороны маховика и балкой с противоположного торца. Третьей точкой опоры служит муфта, лежащая на балке. Такое крепление двигателей встречаемся и на флоте (двигатель ЗД6).
При несущем картере подшипники коленчатого вала лежат на подвесках, крепящихся к картеру снизу Над подшипниками предусмотрены поперечные перегородки с ребрами жесткости. Такие подшипники называют коренными, причем этот термин обобщающий: рамовые подшипники тоже коренные.
Подвеска коренного подшипника имеет усиленное сечение в вертикальной плоскости, в связи с чем сводится до минимума опасность искажения формы подшипника вследствие деформации подвески. Смазка к подвесному подшипнику подводится через вал или по каналам от масляной магистрали, просверленным в приливах картера или блок-картера.
Цилиндры и блок-картеры. В двигателях малой и средней мощности цилиндры выполняют в виде цельнолитой детали — блока из чугуна, а иногда из алюминиевого сплава. Блоки имеют вставные втулки цилиндров, причем в пространстве между стенками блока и втулками циркулирует охлаждающая вода.
Рис. 1. Несущий картер
Рис. 2. Коренной подшипник двигателя
Рис. 3. Блок-рама
Крепление деталей остова. Применяют два основных способа крепления деталей остова: болтовое и анкерное.
При болтовом креплении детали остова соединяют между собой попарно: крышка цилиндра с блок-картером, блок-картер болтами с фундаментной рамой.
Сила давления газов, действующая на поршень и на крышку, передается через вал на рамовые подшипники и через шпильки цилиндра — блок-картеру. От действия этой силы стенки блок-картера испытывают напряжения растяжения.
Поскольку прочность чугуна при растяжении значительно меньше, чем при сжатии, в большинстве случаев применяется крепление остова двигателя стальными анкерными связями, воспринимающими на себя растягивающие усилия.
Анкерные связи ставятся по две в плоскостях, проходящих через середину длины каждого коренного подшипника. Их затягивают так, чтобы сила затяжки была раза в полтора больше, чем сила, которая будет действовать на каждую анкерную связь от максимального давления газов при работе двигателя. Тогда при неработающем двигателе стенки блок-картера будут испытывать напряжения сжатия от силы, а при работающем — от разности этой силы и силы.
Если двигатель имеет отдельные картер и блок цилиндров, то анкерные связи стягивают все три детали: фундаментную раму, картер и блок. Встречаются и иные варианты: у двигателя ЗД6 анкерные шпильки, ввертываемые в картер, крепят картер, блок и крышку (головку) цилиндра.
У некоторых двигателей применяется смешанное крепление остова: помимо анкерных связей, детали крепятся бортами или шпильками.
Обеспечение взрывобезопасности в картере. В картерное пространство из цилиндра проникает газ, количество которого зависит от плотности поршня в цилиндре и от состояния поршневых колец. В составе его имеются продукты неполного сгорания топлива. Кроме того, в картере находятся пары масла, могут появиться и пары топлива. Все это делает картерные газы взрывоопасными, и перегрев деталей, прорыв искры из цилиндра могут быть причиной взрыва, приводящего к разрушению стенок картера. Поэтому картер должен иметь отвод газов и предохранительные клапаны.
У небольших двигателей газы отводятся из картера с помощью суфлеров. Корпус суфлера окном сообщается с картерным пространством. Внутри корпуса предусмотрено устройство для задержки масла набивка из тонкой проволоки или проволочной сетки). Картерные газы выходят в атмосферу через лабиринт, образованный ребрами, и через набивку. На ребрах и на проволоке набивки остается масло, увлекаемое газами. Оно стекает обратно в картер через отверстия.
Рис. 4. Суфлер
Рис. 5. Предохранительный клапан картера
В некоторых двигателях средней мощности без наддува обеспечивается отсос газов во впускной коллектор, т. е. в цилиндры двигателя, для чего картер соединяется с впускным коллектором специальной трубой.
Перечисленные вентиляционные устройства хотя еще и встречаются на флоте, но их следует считать устаревшими.
Согласно введенным с 1969 г. Правилам Речного Регистра РСФСР, при естественной вентиляции картера вентиляционные трубы должны выводиться на верхнюю открытую палубу.
В качестве предохранительных клапанов картера обычно устанавливают пружинные. Предохранительный клапан двигателя ДР 30/50 изображен на рис. 5. Дисковый клапан нагружен пружиной и уплотнен в картерном люке резиновым кольцом. Клапан действует не только как предохранительный, выпускающий при взрыве газы из картера, но и как невозвратный: он предотвращает обратный поток свежего воздуха после падения давления в картере. Приток свежего воздуха может привести к повторному взрыву.
Конструкция клапана должна обеспечивать безопасность машинного персонала и предохранение оборудования машинного отделения от выброса пламени. Согласно Правилам Речного Регистра РСФСР клапан должен открываться при избыточном давлении в картере 0,1—0,2 кгс/см2.