Table of Contents
Трактора тягового класса 0.6 т.с. Т-25 «Владимирец» и Т-16 «Шассик» оснащаются дизельным двухцилиндровым двигателем марки Д-21 или его усовершенствованной версией Д-21А1. Силовой агрегат выпускался Владимирским моторно-тракторным заводом ВМТЗ. Данный дизель является усеченной версией четырёхцилиндровых двигателей Д-37 и Д-144 трактора Т-40, где детали цилиндропоршневой группы, кривошипно-шатунного механизмов унифицированы. Отличие Д-21 и Д-21А1 заключается в той же логике, что и в дизелях Д-37 и Д-144, где усовершенствованный Д-21А1, как и Д-144, имеет более высокие показатели развития мощности за счёт включения в состав коленчатого вала противовесов, обеспечивающих повышение крутящего момента силовой установки. В последствии Владимирским заводом был выпущен аналог Д-21 — дизель Д-120 в ряде модификаций, которые отличаются друг от друга мощностью за счёт изменения динамических характеристик. Данную усовершенствованную силовую установку также используют в составе тракторов Т-25 и Т-16, а также в составе другой самоходной или стационарной специальной технике. В целом можно сказать, что двигатели Д-21 и Д-120, в своих модификациях, принадлежат одному семейству двухцилиндровых дизелей воздушного охлаждения с одинаковой цилиндропоршневой и кривошипно-шатунной основой.
Характеристики
Двигатель Д-21 дизельный, двухцилиндровый, четырёхтактный воздушного охлаждения с непосредственным впрыском топлива и естественным всасыванием воздуха в цилиндры.
| Параметры | Д-21 | Д-21А1 |
| Порядок работы | 1-2-0-0 | |
| Диаметр поршня, мм | 105 | |
| Ход поршня, мм | 120 | |
| Рабочий объём, л | 2.07 | |
| Степень сжатия | 16.5 | |
| Номинальная мощность, кВт/л.с. | 14.7/20 | 18.4/25 |
| Номинальная частота вращения, об/мин | 1600 | 1800 |
| Расход топлива при эксплуатационной мощности, г/кВт в час. | 253 | |
| Крутящий момент, кг/м | 8.95 | 10.5 |
| Размер длина/ширина/высота, мм | 689/628/865 | |
| Масса, кг | 272-295 | |
- Угол опережения подачи топлива в цилиндры 22-24° до верхней мертвой точки хода поршня
- Давление начала впрыска топлива форсункой 170+5 кг/см²
- Максимальная температура в камере сгорания достигает 1750°С
- Давление в камере сгорания при сгорании горючей смеси достигает 72 кг/см².
- Давление масла в системе смазки при номинальных оборотах на прогретом дизеле 1.5-3.5 кг/см².
- На минимальных холостых оборотах давление в магистрали смазочной системы не менее 0.8 кг/см².
- Частота вращения турбины охлаждения 5100 об/мин, производительность турбины – до 1200 м³/час.
- Объём заправки масла в картер двигателя 7 литров.
- Объём заправки масляного поддона воздухоочистителя – 0.9 кг
Устройство дизеля Д 21
Двигатель состоит из литого чугунного картера, двух оребрённых чугунных цилиндров, пары алюминиевых головок цилиндров с ребрами охлаждения, переднего листа, крышки распределительных шестерен, картера маховика. Образуя, всеми перечисленными частями, единый остов, к силовой установке крепится всё остальное вспомогательное оборудование.
Блок
Картер дизеля отлит из чугуна. В нижней части отливки расположены три постели под коренные опоры коленчатого вала. В верхней части картер имеет две вертикальные цилиндрические полости под установку цилиндров. На передней стенке оборудованы канал для подвода масла от первого коренного подшипника коленчатого вала к передней шейке распределительного вала, канал подвода масла к отверстию под палец промежуточной шестерни газораспределения, а оттуда к пальцу промежуточной шестерни привода балансировочного вала и шестерни привода топливного насоса.
На фрезерованной площадке передней стенки блока отверстие 3 обеспечивает подвод масла от насоса в основную магистраль. Здесь же на передней стенке размещены гладкие отверстия под установочные штифты 2 и резьбовые отверстия для крепления переднего листа.
Задняя стенка оборудована каналами подвода смазки от третьего коренного подшипника к задним опорам распределительного кулачкового и балансировочного валов. А также канал, обеспечивающий подвод масла на левую сторону верхней задней части блока для подачи через трубку к цилиндрам. Тут же, на задней стенке, присутствуют два гладких отверстия под установочные штифты картера маховика, определяющих его положение относительно блока.
Правая боковая стенка блока, в нижней своей части, оборудована овальной фрезерованной бобышкой для установки таблички производителя, где указываются модель, номер, год выпуска, мощность и частота оборотов силовой установки. В нижней части блока расположена фрезерованная плоскость под крепление передней опоры дизеля. Выше места крепежа расположена бобышка 6 под редукционный клапан системы смазки. В верхней части правой стороны расположены две фрезерованные бобышки под установку валика декомпрессорного механизма.
На левой стенке блока с низу в передней части находится обработанная плоскость под переднюю опору дизеля. Верхняя задняя часть оборудована отверстием для подсоединения трубки, подводящей масло к цилиндрам. Сверху, посередине расположено резьбовое отверстие М12 для трубки масляного манометра.
Цилиндропоршневая группа
Два оребрённых чугунных цилиндра двигателя установлены в вертикальные цилиндрические расточки блока, где для предотвращения течи масла между опорной поверхностью блока и цилиндром установлены медные прокладки толщиной 0.3 мм. Для стяжки цилиндров с головками в горизонтальной плоскости блока имеются восемь резьбовых отверстий, в которые вкручиваются крепежные шпильки.
Цилиндры
По высоте цилиндра расположены 18 теплоотводящих горизонтальных рёбер с шагом 8 мм, где толщина рёбра у вершины 1.5 мм (толщина верхнего ребра 5 мм, нижнего – 3 мм). Для равномерного охлаждения по окружности цилиндра рёбра имеют разную высоту. Ближе к вентилятору высота рёбер меньше на противоположной стороне цилиндр имеет высокий профиль рёбер. Спереди и сзади высота рёбер уменьшена для компактности двигателя. В углах цилиндров рёбра отсутствуют для расположения анкерных шпилек крепления.
В нижней части цилиндра расположен стопорный фланец, поверхность ниже фланца обработана для его установки в цилиндрическую расточку блока.
Верхний край цилиндра имеет лабиринтные канавки для улучшения уплотнения в стыке с головкой цилиндров.
Размерные группы цилиндров двигателя:
- Большой Б — 105+(0.06-0.04) мм
- Средний С – 105+(0.04- 0.02) мм
- Малый М – 105+0.02 мм
Размерная маркировка цилиндра нанесена на обратной наружной поверхности в нижней его части.
Поршни
Поршни двигателя изготовлены из алюминиевого сплава АЛ10. В днище поршня расположена сферическая камера сгорания диаметром 28 мм и объёмом 47.2 см³ в старых модификациях дизеля, в Д-21А1 диаметр камеры сгорания 56 мм.
На внешней цилиндрической поверхности поршня расположены пять канавок под кольца. Верхние три из них под компрессионные кольца, два нижних – под маслосъёмные. В канавках под маслосъёмные кольца имеются отверстия для прохода масла снимаемого с поверхности цилиндра. По размеру головка поршня, подверженная более высокому температурному воздействию, имеет меньший размер по отношению к юбке. Данная разница в размере компенсируется тепловым расширением сплава поршня.
По диаметру юбки поршни подразделяются на три замерные группы:
- Б – 105 –(0.12 -0.14) мм
- С- 105 –(0.14 -0.16) мм
- М- 105 –(0.16 -0.18) мм
На расстоянии 77.1 мм от днища на цилиндрической поверхности бобышках поршня расположены отверстия диаметром 35 мм под поршневой палец. В отверстиях расположены канавки под стопорные кольца, фиксирующие палец.
Группы размеров поршней по диаметру под палец:
- 01 – 35+(0.005- 0.009) мм
- 02 – 35+(0.009-0.013) мм
- 03 – 35+(0.013- 0.017) мм
Для увеличения прочности бобышки соединены с днищем поршня через ребро жёсткости. Для подвода масла к пальцу в бобышках просверлены отверстия.
При комплектации дизеля поршня подбираются по весу с максимальной разницей по весу не превышающей 10 грамм. Вес поршня и его размерная группа выбиваются на днище. Для подгонки веса поршней допускается снятие части металла с нижней части юбки.
Нижняя часть поршня имеет круговые вырезы для прохождения противовесов вращающегося коленчатого вала на расстоянии 30 мм от оси поршневого пальца.
Кольца
Поршневые кольца изготовлены из серого чугуна с добавлением хрома, никеля и молибдена. Зазор в замке новых установленных колец в цилиндр составляет 0.640.16 мм. Компрессионные кольца для увеличения износостойкости имеют хромированную поверхность. Для улучшения приработки колец с цилиндрами новые кольца имеют поверхностное лужение.
На втором компрессионном кольце имеется верхняя выточка по внутреннему диаметру. При работе такое кольцо скручивается и прилегает к цилиндру только нижней кромкой наружной поверхности. Это способствует быстрой приработке кольца.
Третье кольцо имеет нижнюю выточку по наружному диаметру. Это придаёт кольцу характер работы как маслосъёмного кольца при этом снижается давление его рабочей поверхности на поверхность цилиндра.
Зазор по высоте между плоскостью кольца и посадочной канавки в поршня для поршневых колец 0.095-0.135 мм.
Маслосъёмное кольцо комплектуется из двух скребковых колец. Верхнее кольцо имеет на своей нижней плоскости имеют радиальные пазы для съёма масла с поверхности цилиндра. Установка маслосъёмных колец производится по схеме. Неправильная установка маслосъёмных колец ведёт к значительному перерасходу масла при его прорыве в камеру сгорания дизеля.
Кривошипно-шатунный механизм
Особенностью дизеля Д-21 является то, что в виду характера работы четырёх тактов двухцилиндрового ДВС динамический процесс происходит волнообразно. Поэтому для уравновешивания вращения в конструкцию дизеля включён дополнительный вал с балансирами, взаимодействующий с коленчатым валом через шестерни.
Коленчатый вал дизеля своими коренными опорами размещается в трёх постелях отлитого чугунного блока двигателя, с низу закреплённого бугелями-крышками через резьбовые шпильки с помощью гаек и замковых шайб. Каждая коренная крышка установлена с натягом по своим боковым поверхностям. Коренные постели расточены за одно с крышками. Поэтому не допускается их раскомплектовка или перестановка местами. Для соблюдения комплектности каждая крышка помечена номером от передней плоскости блока-картера. При сборке коренных опор коленчатого вала крышки устанавливаются таким образом, чтобы впадины под установочный усик вкладыша были направленны в правую сторону двигателя. Для удобства демонтажа каждая крышка оборудована резьбовым отверстием М10 под болт или съёмник.
Поршневой палец
При нагреве дизеля между пальцем и цилиндрической поверхностью бобышки поршня образовывается рабочий зазор.
Размерные группы поршневых пальцев:
- 01 – 35-0.004 мм
- 02 – 35-(0.004-0.008) мм
- 03 – 35-(0.008-0.012) мм
Отметка размерной группы пальцев нанесена на его торце или цилиндрической поверхности.
Шатуны
Деталь изготовлена из высокопрочной хромистой стали 45Х. В верхнюю головку запрессована бронзовая втулка ОЦ-10-2 с отверстием для подвода масла к поршневому пальцу. С внутренней стороны отверстие имеет расширение размером 1.2 мм для лучшего распределения смазки.
Шатуны по размеру отверстия под поршневой палец подразделяются на две группы:
- Б – 35+(0.020-0.021) мм
- М – 35+(0.021-0.013) мм
Клеймо размерной группы верхнего отверстия наносится на торец малой верхней головки шатуна, где иногда вместо клейма группы «М» стержень шатуна может окрашиваться красной краской, в случае размерной группы «Б» — стержень не окрашивается.
Комплектность шатуна помечается на его боковой поверхности нижней крышки ближе к разъёму. Разукомплектование крышек с шатунами или замена их местами не допускается. Ширина нижней головки шатуна позволяет демонтаж через цилиндр двигателя в сборе с поршнем.
Крышка шатуна крепится специальными высокопрочными хромированными болтами с гайками. Проворачивание болта не допускается упором грани головки крепёжного болта. Гайки корончатые стопорятся шплинтами.
Вес шатунов строго контролируется. Так, измерение веса шатуна, приложенное к центру оси большой нижней головки должно составлять 1080±10 грамм; измерение, приложенное к центру оси малой верхней головки шатуна под палец поршня должно составлять 800±10 грамм. Подгонка веса осуществляется снятием металла с нижней поверхности крышки и с верхней поверхности головки под палец.
На посадочной поверхности нижней головки шатуна с одной стороны в месте разъёма имеются пазы под усики вкладышей. При сборке кривошипно-шатунного механизма усики должны быть по правую сторону коленчатого вала по ходу дизеля. Вкладыши нижних головок шатунов являются взаимозаменяемыми.
Вкладыши
Подшипники скольжения выполнены из стальной ленты и покрыты антифрикционным сплавом АО-20. Толщина покрытия 0.42-0.855 мм, где у разъёма оно уменьшается до 0.2 мм. Новые двигатели комплектуются вкладышами номинала Н1 и Н2, маркировка номинала вкладыша наносится на тыльной стороне кислотой.
Коренные вкладыши выполнены из биметаллической ленты с антифрикционным покрытием АСМ толщиной 0.5-0.7 мм. Толщина поверхностной полуды вкладыша 0.003 мм. Нижние и верхние части коренных вкладышей отличаются, заменять их местами нельзя.
Для первой и третьей коренной шейки подшипники-вкладыши одинаковы. На верхних вкладышах имеются кольцевые выточки для подвода масла к шатунным шейкам, а на верхних вкладышах первого и третьего подшипников ещё по два отверстия для прохода смазки к опорам распределительного вала и промежуточной шестерне привода газораспределения. Второй наиболее нагруженный коренной подшипник шире первого и третьего на 4 мм. На верхней части второго коренного подшипника имеется прорезь 8 мм, через которую смазка поступает по каналам в валу к остальным коренным и шатунным шейкам.
От проворачивания вкладыши фиксируются в пазах своих постелей своими усиками у плоскости разъёма.
Коленчатый вал
Кривошипный вал двигателя изготовлен из высокопрочной стали 45Х и опирается на три коренные опоры клока двигателя. Шатунные шейки вала расположены относительно друг друга под углом 180°. Для повышения прочности шейки вала закалены токами высокой частоты. От первой шатунной шейки просверлены два масляных канала диаметром 8.5 мм: один канал к первой коренной шейке, а второй через вторую коренную шейку к второй шатунной шейке. От второй шатунной шейки просверлен канал к третей коренной шейке. Вторая коренная шейка имеет еще два перпендикулярных друг другу канала для забора масла из магистрали блока двигателя и распределения по каналам ко всем коренным и шатунным шейкам.
Наклонные каналы заглушены коническими пробками со стороны щёк шатунных шеек. Передний край вала оборудован маслоотражательной шайбой, ведущей шестерней привода газораспределения, шестерней привода масляного насоса и шкивом вентилятора. На задний конец вала устанавливается маховик. В переднем конце вала имеется резьбовое отверстие М16 для специального болта, которым фиксируется шкив привода вентилятора. Задний торец коленчатого вала оборудован двумя гладкими отверстиями 12 мм под установочные штифты для центровки маховика и шестью резьбовыми отверстиями М12х1.25 (с мелким шагом резьбы) для крепления маховика. Болты крепления выполнены из хромоникелевой стали марки 40ХН. Оба края коленчатого вала уплотняются самоподжимными каркасными сальниками АСК-50х72х9 и АСК-85х110х9.
В шатунных шейках имеются полости в которых центробежной силой очищается масло. Забор очищенного масла из полостей осуществляется через вставленные развальцованные трубки. Полости шатунных шеек заглушены специальными пробками.
Коленчатый вал оборудован четырьмя противовесами, которые закреплены болтами с заваренными электродуговой сваркой головками.
Динамическая балансировка вала осуществляется при высверливании части метала из тела противовесов в специальных местах.
От осевого перемещения вал фиксируется во второй коренной шейке, упорные буртики которой упираются в упорные полукольца установленные в блоке.
В заднем торце коленчатого вала имеется расточка для установки подшипника 204 передней опоры вала сцепления. Опора уплотняется каркасным сальником АСК-20х40х9.
Маховик и уравновешивающий вал
Кроме шести резьбовых отверстий крепления и двух гладких центровочных отверстий под штифты маховик внутри расточки Ø280 мм имеет три отверстия для отвода продуктов износа фрикционных накладок диска сцепления и вентиляции. Дополнительные резьбовые два отверстия М8 на ступице маховика используют для его демонтажа. А также на конической плоскости расточки маховика есть два отверстия для слива масла, попадающего из под сальника задней опоры коленчатого вала.
Зубчатый венец маховика на 133 зуба изготовлен стали 45, напрессовывается с натягом 0.155-0.57 мм. Перед посадкой на маховик венец нагревают до температуры 250-300°С. Зубья венца закалены токами высокой частоты. Вес маховика около 50 кг.
Балансировочный вал установлен в блоке на две подшипниковые опоры в виде бронзовых втулок скольжения. По наружной поверхности втулки имеют канавки с отверстиями для подвода масла к шейкам вала. Для привода вала на его конец напрессована шестерня, удерживаемая сегментной шпонкой. Два груза, передний 1 и задний 4, закреплены на валу с помощью шайб. От проворачивания грузы удерживаются сегментными шпонками. Шпонки грузов и приводной шестерни вала взаимозаменяемы между собой.
Механизм газораспределения
Впускной клапан открывается до достижения поршнем 16° верхней мертвой точки ВМТ в конце такта выпуска и закрывается в начале такта сжатия через 40° после нижней мертвой точки НМТ. Таким образом впускной клапан открыт на 236° пути поворота коленчатого вала.
Выпускной клапан открывается в конце рабочего хода за 40°до достижения поршнем НМТ, для лучшего вентилирования цилиндра, и закрывается в начале такта всасывания через 16° после прохождения ВМТ поршнем и также открыт на протяжении 236° поворота коленчатого вала. Выше описанный порядок работы впускных и выпускных клапанов показывает, что на пути поворота 32° коленчатого вала в конце такта выпуска и начале такта всасывания оба клапана цилиндра открыты.
Головки цилиндров
Головки отлиты из алюминиевого сплава и являются между собой взаимозаменяемыми. Для повышения теплоотдачи головки имеют наружное и внутреннее оребрение. Расстояние между рёбрами 6 мм, толщина вершины ребра 2 мм. Для увеличения жёсткости соединения головки с цилиндрами её основание имеет толщину 19-23 мм. Между впускным и выпускным клапаном, в средней части головки, имеется сквозной канал с вертикальным ребром жёсткости, соединяющим верхнюю и нижнюю плиту головки. Такая конструкция обеспечивает эффективное охлаждение клапанов и форсунки.
Сверху в головку запрессованы направляющие втулки клапанов и два штифта крепления крышки, а также присутствуют три резьбовых отверстия (два М10 и одно М8), в которые ввернуты с натягом шпильки крепления стойки и оси коромысел.
С низу в головку запрессованы сёдла клапанов из жаростойкого легированного чугуна повышенной твердости. В нижней соединительной плоскости предусмотрен поясок глубиной 3 мм, обеспечивающий высокую плотность в стыке между головкой и цилиндром.
Для установки форсунки в головку посажена и раскернена стальная вставка с резьбой. Стык форсунки с головкой уплотняется медной прокладкой.
Впускной и выпускной каналы выходят на левую сторону головки и заканчиваются фланцами с соединительными шпильками для соединения с соответствующими коллекторами. Для крепления к цилиндру головка имеет четыре отверстия.
Смазка к клапанному механизму подводится через резьбовое отверстие, через установленный штуцер соединённый маслопроводной трубкой от масляной магистрали блока дизеля.
В верхней плите в двух отверстиях установлены резиновые уплотнители с кожухами штанг толкателей. Торцы кожухов не должен выступать выше торца уплотнительного кольца.
Шестерни распределения
Все зубчатые колёса выполнены из хромистой стали со спиральным зубом под углом 26°46´. Такая форма зубьев обеспечивает плавность хода и бесшумность работы. Ведущая шестерня на коленчатом валу имеет ширину венца 20 мм, все остальные шестерни с шириной венца 15 мм. У всех шестерён на торце одного зуба венца имеется метка для правильной сборки привода. После сборки проверяют боковой зазор в зацеплении всех шестерён, который должен быть в пределах 0.1-0.3 мм при любом положении коленчатого вала.
Ведущая шестерня коленчатого вала напрессована на его конец и фиксируется от проворачивания сегментной шпонкой.
Шестерня распределительного вала закреплена тремя болтами и центрируется штифтом. Промежуточная шестерня установлена на кольце, запрессованном в блоке и зафиксированном двумя болтами. Между ступицей шестерни и фланцем пальца размещена упорная бронзовая шайба. Палец имеет сверление для подвода смазки от масляной магистрали, идущей от первого коренного подшипника к переднему подшипнику распределительного вала, к втулке промежуточной шестерни. С переднего торца отверстие на пальце закрыто цилиндрической пробкой, запрессованной с натягом.
Привод топливного насоса осуществляется от промежуточной шестерни распределения. Шестерня привода соединена с кулачковым валом ТНВД шлицевым фланцем, который крепится к фланцу шестерни двумя болтами. Этими же болтами со шлицевым фланцем связана соединительная планка привода счётчика моточасов. В отверстия шестерни привода топливного насоса запрессована бронзовая втулка. Буртик втулки упирается в торец фланца топливного насоса, что исключает трение стали по стали. Осевые перемещения ограничиваются приливом в крышке распределительных шестерён. На фланце шестерни привода расположено через 22° 30´ шестнадцать резьбовых отверстий М8, а на шлицевом фланце через 21°10´35´´ — семнадцать гладких отверстий. Угол опережения впрыска топлива регулируют вращением шлицевого фланца относительна фланца шестерни, совмещением выбранных отверстий. Смещение шлицевого фланца относительно фланца шестерни на одно отверстие изменяет угол опережения впрыска топлива на 4° по углу поворота коленчатого вала. Поворот шлицевого фланца относительно фланца шестерни против часовой стрелки (если смотреть на привод со стороны крышки распределительных шестерён) увеличивает угол опережения, а поворот по часовой стрелке уменьшает угол опережения впрыска. Масло к трущимся поверхностями втулки шестерни и установочному фланцу топливного насоса поступает по трубке под давлением в крышке распределительный шестерён, от передней опоры балансировочного вала.
Привод балансировочного вала осуществляется от промежуточной шестерни распределения через промежуточную шестерню механизма уравновешивания, установленную на пальце, запрессованном в блоке. Палец удерживается шайбой, закреплённой к его торцу двумя болтами М6 с замковой шайбой. В отверстие шестерни запрессована бронзовая втулка. Осевое отверстие заднего торца в пальце закрыто цилиндрической заглушкой.
Распределительный вал
Кулачковый вал установлен в блоке на двух опорах. В качестве подшипников в конструкции использованы втулки из антифрикционного чугуна. Подвод смазки цилиндрическим поверхностям опор осуществляется через сверления во втулках каждой опоры.
Передняя опорная втулка имеет буртик, в который упирается торец распределительного вала. Для удобства сборки две опорные шейки имеют разный диаметр: задняя 47 мм, передняя- 51 мм.
Вал изготовлен из стали 45. На валу размещены (от переднего края) четыре кулачка с одинаковым профилем: первый и третий для управления впускными клапанами, второй и четвертый для управления выпускными клапанами. Поверхность кулачков закалена токами высокой частоты. На переднем крае вала оборудована шейка, на которую устанавливается и закрепляется тремя болтами М8 приводная шестерня. Положение шестерни относительно кулачков определяется штифтом.
Осевое смещение вала вперед ограничивается подпятником, запрессованным в передний торец вала, и бобышкой в крышке распределительных шестерён. Осевое смещение вала назад ограничивается торцом ступицы шестерни.
На задней опорной шейке вала имеется фрезерованная канавка, через которую масло поступает к сверлению в блоке и далее через трубку к головкам цилиндров. Таким образом, масло для смазки клапанного механизма, размещенного на головке цилиндров, поступает под давлением дозированными порциями (число порций в минуту равно половине числа оборотов коленчатого вала).
Толкатели и штанги
Клапанные толкатели выполнены из хромированной стали с закалёнными и циментированными рабочими поверхностями. Снизу толкатель имеет тарелку, в которую упирается кулачок распределительного вала. В средней части толкателя имеется кольцевая выточка диаметром 12 мм. В эту проточку глубиной 4 мм входит конец валика декомпрессионного механизма. Такая проточка есть на всех толкателях для взаимозаменяемости, хотя для работы декомпрессора выточка необходима только для толкателей впускных клапанов. В верхней торцевой части толкателя имеется сферическое полированное углубление, в которое входит конец штанги. Для обеспечения равномерного износа детали, повышения её рабочего ресурса и стабильности зазора толкатель получает вращательное движения вокруг своей оси благодаря тому, что кулачок распределительного вала контактирует с толкателем не по его центру контактной плоскости, а по краю. Направляющие втулки толкателей, запрессованные в блок изготовлены из антифрикционного чугуна. Каждая втулка имеют продольный паз для стока масла, поступающего из кожухов штанг, и отверстия для прохода валика декомпрессионного механизма. С верху втулка имеет расточку для резинового уплотнительного кольца, которое уплотняет соединение кожуха штанги с втулкой толкателя. Буртик на втулке толкателя обеспечивает упор в верхнюю плоскость блока.
Штанга толкателя изготовлена из дюралюминиевого прута с сечением 10 мм и длинной 316 мм. По своим концам на длине 55 мм штанга обработана до диаметра 9 мм, чтобы избежать задевания за кромку кожуха. На концы штанги напрессованы стальные наконечники, обеспечивающие надежное износостойкое сопряжение «толкатель – штанга» без значительных износов. Кожух штанги изготовлен из сварной трубки длинной 242 мм, наружным диаметром 18 мм и толщиной стенки 1 мм. Нижний конец трубки-кожуха завальцован до диаметра 15.5 мм. В верхний конец кожуха штанги для уплотнения соединения кожуха с головкой устанавливается резиновое уплотнительное кольцо, посаженное в специальную расточку в головке цилиндров.
Стойка и ось коромысла
К головке стойка крепится тремя шпильками: одной передней М8 и двумя М10. В верхней части стойки расположено отверстие Ø16 мм, в котором посажено на горячую ось коромысла. От нижней плоскости стойки до этого отверстия просверлен канал Ø5 мм, по которому подводится масло к оси коромысла от канала в головке цилиндров. Ось изготовлена из стали в виде прута с сечением Ø16 мм, внутри которого просверлено отверстие для подвода смазки к коромыслам.
По наружи ось цементирована и закалена. В середине оси сделана кольцевая выточка глубиной 0.9 мм и шириной 8 мм с радиальным отверстием диаметром 3 мм к центральному каналу для подвода масла от стойки в этот канал и далее по радиальным сверлениям и кольцевым выточкам, к сопрягаемым поверхностям осей и втулок коромысел. На концах оси коромысел выполнены кольцевые выточки для установки стопорных колец предотвращающих осевое смещение коромысел.
Клапанные коромысла
Каждая головка оборудована двумя стальными литыми коромыслами: левое –впускного клапана, правое – выпускного клапана. Коромысла отличаются изгибом переднего конца со стороны гайки. Передний конец коромысла оборудован бойком для нажатия на торец стержня клапана. Боёк закалён токами высокой частоты, его контактная поверхность отполирована. На заднем коротком конце коромысла выполнено отверстие М12 под регулировочный винт, с помощью которого настраивается тепловой зазор клапана, фиксируемый контргайкой. В отверстие коромысла запрессована металлокерамическая втулка. На верхней площадке коромысла просверлено вертикальное отверстие для подвода смазки, к контактируемым в процессе газораспределения поверхностям бойка коромысла и торца стержня клапана. В заднем торце коромысла высверлено продольное отверстие для подвода смазки к сопрягаемым поверхностям винта и штанги. С этой же целью на винте сделана кольцевая проточка с отверстием, идущим к центру винта, где она соединяется с глухим осевым сверлением в сфере винта. Втулка коромысла имеет отверстие и кольцевую проточку глубиной 0.5 мм и шириной 4 мм для подвода смазки по сверлениям к регулировочному винту и бойку коромысла.
Клапаны и пружины
Впускной клапан имеет тарелку 44 мм, выпускной — 38 мм. Оба клапана выполнены из жаропрочной сильхромовой стали. Конические поверхности клапана и седла притерты. На стержне выпускного клапана имеется скребок для удаления нагара с поверхности втулки. Стержень клапана шлифованный. На хвостовике шестерня выполнена кольцевая выточка под буртик сухаря для его крепления на клапане. Клапаны установлены в направляющих втулках из антифрикционного чугуна запрессованных в тело головки цилиндров. Пружина клапана изготовлена из проволоки сечением 4 мм. Для того чтобы пружина не разбивала посадочные места в головке, под неё установлена стальная шайба. Для притирки клапана в нижней плоскости тарелок сделана прорезь.
Клапанная крышка выполнена из алюминиевого сплава. С низу крышка имеет уплотнительный поясок шириной 6 мм и два отверстия для фиксации на штифтах головки цилиндров. Сверху в крышке развальцованы два отверстия. В качестве уплотнителя между крышкой и головкой установлена пробковая прокладка.
Декомпрессионный механизм
Действие механизма заключается в приоткрытии впускных клапанов обеих цилиндров, обеспечивая облегчение проворачивания дизеля при проведении регулировочных мероприятий или холодном запуске.
Механизм состоит из двух валиков с лысками на своих краях, установленных в отверстиях блока с правой стороны.
От выпадения валики удерживаются крышками, которые зафиксированы на блоке болтом с пружиной шайбой. Концы валиков входят в кольцевые проточки толкателей впускных клапанов. Эти концы закреплены на длине 5-8 мм. На противоположные рифлёные концы валиков напрессованы рычаги, которые соединены между собой рейкой. В блоке валики уплотнены резиновыми уплотнительными кольцами.
Для включения декомпрессора рейку управления устанавливают в крайнее заднее положение. При этом концы валиков, входящие в проточку толкателя, поворачиваются цилиндрической поверхностью вверх и через штангу и коромысло приподнимают толкатели, обеспечивая открытие впускных клапанов.
Смазочная система
Смазка двигателя Д-21 осуществляется комбинированным способом, где основная часть механизма получает смазку под давлением, а незначительная часть смазывается разбрызгиванием. Давление в системе обеспечивается шестерёнчатым насосом, размещённым в нижней части переднего листа двигателя. Привод узла осуществляется от коленчатого вала двигателя с помощью шестерёнчатой пары. Ведущая шестерня установлена на коленчатом валу, ведома установлена на ведущем валике масляного насоса. При номинальных оборотах дизеля 1600 об/мин. производительность насоса составляет 24 литра в минуту.
Рабочее давление в системе смазки регулируется и при номинальных оборотах двигателя составляет от 1.5-3.5 кг/см². На холостых оборотах минимальное давление в системе может составлять 0.8 кг/ см². Во избежание появления течи в уплотнениях повышать давление масла регулировкой выше 3.5 кг/см² не рекомендуется.
Для поддержания постоянного рабочего давления масла в систему включён редукционный клапан, размещённый спереди на левой стенке блока двигателя.
Для очистки масла в систему включена центробежная центрифуга установленная на передней крышке распределительных шестерён.
Работа системы смазки
В процессе работы дизеля масляный насос через маслозаборник всасывает масло из поддона и нагнетает его под давлением в сверление на передней стенке блока через трубку. По этому сверлению масло поступает к редукционному клапану системы, который отрегулирован на давление 5.5 кг/см². Часть масла сливается в картер, а другая направляется по сверлению проходит в крышке распределительных шестерён через встроенную трубку и далее проходит к центрифуге. Очищенное масло из центрифуги по каналу в крышке поступает в горизонтальный канал блока. Из этого канала масло подходит к второй коренной шейке коленчатого вала и к дистанционной трубке, соединённой с штатным манометром системы, а также к трубке клапанного механизма. От второй коренной шейки масло разделятся на два потока. Один поток идёт по сверлениям в коленчатом вале к первой шатунной шейке и оттуда к первой коренной шейке. Второй поток уходит к второй шатунной шейке и оттуда на третью коренную опору коленчатого вала. От первой коренной шейки масло по сверлениям в передней стенке блока поступает к передней опоре распределительного вала и к пальцу промежуточной шестерни распределения. От пальца промежуточной шестерни масло по наклонному сверлению подводится к пальцу промежуточной шестерни привода балансировочного вала и далее к передней опоре балансировочного вала. Отсюда по другому наклонному сверлению через полый установочный штифт масло подходит к крышке распределительных шестерён и по П-образной трубке через сверление в переднем листе к фланцу топливного насоса. По сверлению во фланце масло подводится к втулке шестерни привода ТНВД.
От третей коренной шейки масло проходит по сверлению в стенке блока к задним опорам балансировочного и распределительного валов.
Масло поступившее под давлением ко всем трущимся поверхностям через зазоры сопрягаемых частей стекает в поддон двигателя. Шестерни распределения смазываются разбрызгиванием масла.
Смазка, поступившая в горизонтальное сверление блока через поворотный угольник в его задней части, идет по трубке к головке цилиндров и далее по сверлениям к стойке коромысел и по вертикальному каналу к оси коромысел. По оси коромысел через радиальные сверления масло подводится к коромыслам и через сверления в коромыслах к регулировочным винтам и штангам. Боёк коромысла смазывается разбрызгиванием через вертикальное сверление в коромысле. Масло скопившееся в ванночке под крышкой клапанов, через кожухи штанг сливается в картер, попутно смазывая толкатели и втулки толкателей.
Масляный насос
В корпусе односекционного масляного шестерёнчатого насоса выполнены: впускное отверстие Ø17 мм и выпускное — Ø12 мм; отверстия под втулку валика ведущей шестерни и ось ведомой шестерни диаметром 19 и 15 мм; четыре резьбовых отверстий М6 для болтов крепления крышки; четыре отверстия диаметром 8.7 мм для крепления узла к переднему листу дизеля, и два отверстия диаметром 8 мм для штифтов, с помощью которых центруется насос при установке на двигатель.
В крышке предусмотрены также отверстия под втулку валика и ось шестерён насоса диаметром 15 и 19 мм, четыре отверстия для крепления крышки к корпусу насоса, отверстия диаметром 9 мм под установочные штифты, центрирующие крышку по корпусу. Крышка шлифуется с обеих сторон до толщины 10-0.1 мм.
Металлокерамические втулки под ведущий валик шестерни запрессовывается в корпус и крышку с натягом от 0.027 до 0.095 мм после чего они разворачиваются до размера 15+(0.06-0.03)мм. Если между втулкой и корпусом нет натяга, крышка и корпус подлежат ремонту.
Ведущая и ведомая шестерни насоса имеют по 11 зубьев и изготовлены из хромистой стали. Ширина шестерён выполняются с высокой точностью и имеют размер 12+0.035 мм. Ведущая шестерня устанавливается на валик по скользящей посадке с натягом 0.024 мм или зазором не более 0.05 мм. При зазоре 0.1 мм требуется ремонт или замена деталей. От проворачивания шестерня на валике фиксируется сегментной шпонкой. Шпонка в паз валика устанавливается с натягом от 0.017 до 0.07 мм. При зазоре в соединении 0.3 мм требуется замена или ремонт деталей.
В ведомую шестерню запрессована металлокерамическая втулка с натягом от 0.027 до 0.095 мм. Внутренний диаметр втулки развернут до размера 15+(0.06-0.03) мм. На ось, диметром 15±0.012 мм устанавливается шестерня с зазором от 0.03 до 0.072 мм. Допускается работа деталей при зазоре 0.2 мм. При увеличении зазора более 0.25 мм детали подлежат замене или ремонту.
Воздушное охлаждение
Обдув двигателя осуществляется турбиной вентиляторного типа, получающего привод через ременную передачу от шкива установленного на передний край коленчатого вала. Ротор турбины вращается с частотой 5100 об/мин, обеспечивая производительность 1100-1200 м³/час воздуха. На привод вентилятора затрачивается 0.9 л.с. мощности двигателя. Ротор нагнетает воздух под кожух вентилятора, в пространство между рёбрами цилиндров и головок. На выходе (с левой стороны двигателя) установлен средний дефлектор, в котором по оси цилиндров выполнены узкие вертикальные прорези. Воздух максимально охватывает поверхности цилиндров и через прорези дефлекторов выбрасывается наружу.
Система охлаждения обеспечивает нормальную работу двигателя при температуре окружающей среды 45-50°С, при этом температура перемычек между клапанами не превышает 220°С, а температура в верхней части цилиндра между первым и вторым ребром и температура нижней части распылителя не превышает 200°С.
В холодный период, при температуре ниже 5°С, на вентилятор с задней стороны, под кожухом, устанавливается дроссельный диск, уменьшающий поток подаваемого воздуха для обдува двигателя. Таким образом температура масла в двигателе не падает ниже 70°С.
Для сохранения хорошей производительности турбины важна правильная настройка натяжения ремня привода. На правильно отрегулированном натяжении его верхняя ветвь при усилии в 3 кг должна прогибаться не более чем на 10-15 мм.
Вентилятор статически балансируется. Допустимый дисбаланс 10 г/см. Для уравновешивания металл снимается на внутренней поверхности обода ротора на ширине 15 мм, отступая от переднего торца 5 мм.
Топливная система двигателя оснащена топливным насосом НД-21/2 пучкового типа. Схема питания и другие узлы системы идентичны с дизельными двигателями Д-37 или Д-144.
Загрузка...
