Как указывалось ранее, двигатель 10Д100 создан на базе серийного тепловозного дизеля 2Д100 и имеет с ним до 80% унифицированных узлов и деталей. Подробное описание конструкций основных узлов и деталей дизелей 2Д100 приведено в книге1, в данном параграфе будут рассмотрены только те узлы и детали, которые претерпели конструктивные изменения либо вообще отсутствовали ранее (например агрегаты газотурбинного наддува, охладитель наддувочного воздуха и др.).
1 Аврунин А. Г. и др. Дизель Д100. Машгиз, 1958.
Рис. 10. Блок:
1 — крышка нижнего коренного подшипника; 2 — бугель нижнего коренного подшипника; 3 — отсек выпускного коллектора; 4 — окно для прохода воздуха в отсек воздушного ресивера; 5 — крышка верхнего коренного подшипника; 6 — патрубок подвода воздуха к отсеку воздушного ресивера; 7 — отсек топливных насосов и форсунок; 8 — отсек вертикальной передачи; 9 — отсек нижнего коленчатого вала; 10 — отсек управления; 11 — отсек верхнего коленчатого вала
Рис. 11. Нижний коленчатый вал. Арабскими цифрами обозначены коренные шейки, а римскими — шатунные
Блок дизеля.
Блок дизеля (рис. 10) практически сохранился той же конструкции, что и на дизеле 2Д100. Он сварен из вертикальных и горизонтальных цельных стальных листов с вырезами для удобства сборки их перед сваркой. Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость при относительно небольшом весе. Указанными листами блок делится на отсеки. Блок дизеля 10Д100 отличается от блока дизеля 2Д100 конструкцией переднего торца (со стороны электрогенератора): в дизеле 10Д100 он не имеет выступающей части (над люком для осмотра эластичной муфты вертикальной передачи), в которой в дизеле 2Д100 находились шестерни привода объемной воздуходувки, а выполнен прямым и к нему в верхней части болтами прикреплены корпус редуктора с нагнетателем второй ступени и охладители наддувочного воздуха. Отличается также отсек воздушного ресивера, имеющий колено в месте соединения блока с привалочным фланцем охладителя наддувочного воздуха.
Коленчатые валы. Коленчатые валы дизеля (верхний и нижний) отлиты из специального чугуна. Их конструкция в основном подобна конструкции коленчатых валов дизеля 2Д100. На рис. 11 изображен нижний коленчатый вал дизеля 10Д100 и показано смещение кривошипов относительно друг друга. Здесь же приведен разрез первого кривошипа, на котором видно расположение внутренних каналов для подвода смазки от коренного подшипника к шатунному (и далее — по сверлению в стержне шатуна — к втулке верхней головки шатуна и на охлаждение поршня). Передний носок верхнего коленчатого вала дизеля 10Д100 также несколько отличается от его выполнения на дизеле 2Д100 — в соответствии с конструкцией сочленения с торсионным валиком редуктора нагнетателя второй ступени.
Шатуны.
Рис. 12. Шатун:
1 — втулка верхней головки; 2 — стержень шатуна; 3 — шатунный вкладыш; 4 — штифт; 5 — крышка нижней головки; 6 — гайка; 7 — шатунный болт
Шатуны (рис. 12) верхнего и нижнего коленчатых валов одинаковой конструкции, отличие заключается в разной длине стержней. Нижние шатуны длиннее верхних. Это сделано для возможности демонтажа поршней без выемки нижнего коленчатого вала. Шатун — двутаврового сечения, в стержне его просверлен канал для подвода масла от нижней головки к верхней для смазки поршневого пальца и охлаждения поршня. В шатуне дизеля 10Д100 в канале для подвода масла к верхней головке не устанавливается обратный автоматический клапан, как это выполнено в шатуне дизелей 2Д100 выпуска до 1961 г. Это сделано для повышения работоспособности шатунных вкладышей. Верхняя головка предназначена для сочленения шатуна с поршнем при помощи поршневого пальца, в нее запрессована втулка 1, состоящая из двух неразъемных деталей — наружной стальной втулки и внутренней бронзовой. На втулке имеется кольцевая канавка и, кроме того, в ней просверлены отверстия, через которые масло поступает к поршневому пальцу (на внутренней поверхности бронзовой втулки сделаны винтовые канавки для лучшего распределения этого масла). Верхняя головка шатуна имеет шаровую чисто обработанную поверхность, к которой прижимается ползушка поршня, при этом отсутствуют утечки масла, поступающего на охлаждение поршня. Нижняя головка шатуна — разъемная. В ней установлены вкладыши 3, изготовленные либо из бронзы с баббитовой заливкой, либо из алюминиевого сплава; половины вкладышей — одинаковые. Масло к ним поступает под давлением от коренных шеек коленчатых валов. Крышка 5 крепится к шатуну двумя шатунными болтами 7.
Для каждого дизеля комплекты нижних и верхних шатунов подбираются по весу. Допустима разница в весе для каждого комплекта в отдельности не более 600 г.
Поршень.
Поршни дизелей 10Д100 и 9Д100 отличаются от поршней серийного дизеля 2Д100 следующим:
1) формой камеры сгорания в донышке поршня; камера сгорания выполнена в виде тела вращения симметричной формы (типа «Гессельман»); это дало возможность снизить величину максимального давления сгорания на 3—5 кг/см2 без ухудшения (практически) экономичности;
- способом масляного охлаждения; охлаждение осуществляется «взбалтыванием» масла в полости внутри поршня под действием инерционных сил;
- типом поршневого пальца; палец выполнен плавающим: он свободно вращается во втулках вставки и во втулке верхней головки шатуна, вследствие чего уменьшается его износ.
Рис. 13. Поршень:
1 — маслосрезывающие кольца с маслоотводящими прорезями; 2 — маслосрезывающее кольцо без маслоотводящих прорезей; 3 — вставка; 4 — тронк; 5 — поршневой палец; 6 — втулка; 7 — компрессионные уплотнительные кольца; 8 — ползушка уплотнительная; 9 — пружина; 10 — донышко; 11 — прокладки; 12 — шпилька; 13 — удлиненный элемент тройка; 14 — гайка; 15 — отверстие для истечения масла
Поршень (рис. 13) состоит из двух основных частей: собственно поршня и вставки. Собственно поршень представляет собой единую отливку из специального чугуна, состоящую из тронка 4 и донышка 10. В нижней части тронка (только нижнего поршня) имеются два удлиненных элемента 13, служащие для придания поршню устойчивости в момент изменения направления нормальной силы, действующей на него (момент «перевалки»), а также три ручья для маслосрезывающих колец. Первые два кольца 1 имеют маслоотводящие прорези, а в соответствующих ручьях выполнены радиальные отверстия для прохода масла внутрь поршня. Кольцо 2 не имеет маслоотводящих прорезей, а радиальные отверстия в тронке, через которые отводится масло этим кольцом, расположены несколько ниже его ручья. Форма колец видна из рис. 13. В верхней части тронка находятся четыре ручья для компрессионных (уплотнительных) поршневых колец 7, на которые напрессованы бронзовые пояски для улучшения их приработки к зеркалу гильзы цилиндра. Компрессионные кольца нижнего поршня застопорены во избежание их поломок при попадании замков в перемычки выпускных окон. Поломки колец могут привести к аварии турбин. Поршневые кольца изготовлены из специального чугуна. На внутренней поверхности донышка 10 выполнены радиальные ребра жесткости, служащие также опорой для прокладок и вставки.
Вставка 3 отлита из серого чугуна и крепится к собственно поршню четырьмя стальными шпильками 12, ввернутыми в донышко 10. На шпильки 12 навернуты гайки 14, которые стопорятся от отворачивания замковыми шайбами и контрятся шплинтами. Между донышком 10 и вставкой 3 имеется набор прокладок 11, при помощи которых регулируется степень сжатия при сборке дизеля на заводе или в депо (при расчленении комплекта поршень—шатун). В верхней части вставки установлена уплотнительная ползушка 8 из легкого сплава, прижимаемая к верхней головке шатуна пружиной 9. Ползушка 8 уплотняет полость, в которую поступает масло, идущее на охлаждение поршня. Во вставку 3 запрессованы бронзовые втулки 6, на внутренней поверхности которых имеются спиральные канавки для смазки пальца. В этих втулках вращается поршневой палец 5, изготовленный из легированной стали, его наружная поверхность цементирована и полирована. Осевое перемещение пальца ограничено специальными приливами, выполненными на внутренней поверхности тронка.
Масло для охлаждения поршня поступает из сверления в верхней головке шатуна под донышко поршня и далее — в полость между тронком и вставкой. При «взбалтывании» оно омывает внутренние поверхности и нагревается. Нагретое масло вытекает из поршня через отверстия 15 во вставке.
На каждом дизеле поршни подбирают по весу с тем, чтобы улучшить условия уравновешенности и уменьшить вибрации (допустимая разница в весе отдельно для нижних поршней и отдельно для верхних поршней составляет не более 450 г). Нижний поршень тяжелее верхнего на 500 г из-за элементов 13, о которых говорилось выше.
Гильза цилиндра.
Рис. 14. Гильза цилиндра:
1 — гильза; 2 — рубашка; 3 —переходник; 4 — выпускная коробка; 5 — фланец; А — подвод охлаждающей воды; Б — отвод охлаждающей воды; В — водяная полость выпускной коробки
В верхней части гильзы 1 (рис. 14) расположены впускные окна. На гильзе цилиндра дизеля 2Д100 над ними выполнены кольцевые ребра для охлаждения ее продувочным воздухом. На гильзе цилиндра двигателя 10Д100 такие ребра отсутствуют, так как в связи с более высокой температурой наддувочного воздуха в продувочном ресивере дизеля они уже не выполняют своего назначения. В средней части гильзы расположены три отверстия: два диаметральных для переходников 3 форсунок и одно — для переходника индикаторного крана.
Рубашка 2, напрессованная на среднюю часть гильзы, образует полость, в которой циркулирует охлаждающая вода (на наружной поверхности гильзы выполнены продольные ребра для улучшения условий охлаждения, а также для увеличения жесткости). Водяная полость уплотнена резиновыми кольцами. В гнездах блока гильза центрируется тремя поясами и, кроме того, в нижней части плотно входит в расточку выпускной коробки 4, которая снизу крепится к блоку. В водяной полости выпускной коробки В циркулирует вода, охлаждающая коробку и нижнюю часть гильзы. Гильза крепится к блоку при помощи фланца 5, при этом обеспечивается ее осевое перемещение при изменении теплового состояния дизеля. Вынуть гильзу можно только после снятия верхнего коленчатого вала.