ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА

Военная Воздушная ордена Ленина академия КА им. Жуковского
А. Е. Заикин, В. Г. Гаршин, А. Е. Воронцов, Я. С. Адрианов, С. И. Богомолов, Г. Д. Воликов, М. И. Данилов
Авиационные двигатели. Конструкция и расчет деталей
Под редакцией бригинженера, доцента, кандидата технических наук А. Е. Заикина



Издание: Авиационные двигатели. Конструкция и расчет деталей / А. Е. Заикин, В. Г. Гаршин, А. Е. Воронцов, Я. С. Адрианов, С. И. Богомолов, Г. Д. Воликов, М. И. Данилов. Под редакцией бригинженера, доцента, кандидата технических наук А. Е. Заикина. ВВА КА им. Жуковского. — М.: Оборонгиз, 1941. — 612 с. / Утверждено Всесоюзным комитетом по делам высшей школы при СНК СССР в качестве учебника для высших авиационных технических учебных заведений. // Тираж 6000. Подписано к печати 6/II 1941 г. Цена 22 руб.
Scan: Андрей Мятишкин (amyatishkin@mail.ru)

Аннотация издательства: Курс конструкций авиационных двигателей составлен по программе, принятой на инженерном факультете Военной воздушной академии КА им. проф. Н. Е. Жуковского.
Помимо анализа конструктивных форм отдельных деталей авиационных двигателей в книге приведены методы расчета деталей на прочность и изложены вопросы: динамики двигателя, уравновешивания и крутильных колебаний.
В большинстве глав приведены сведения об особенностях производства той детали двигателя, рассмотрению которой посвящена данная глава.
Книга утверждена Комитетом по высшей школе при СНК СССР в качестве учебника по конструкции авиационных двигателей для авиационных, технических Втузов и может также служить пособием для инженерно-технических работников авиационных заводов и институтов.
По конструкции и динамике авиационных двигателей имеются еще следующие книги:
И. Ш. Нейман, Динамика, расчет на прочность авиационных двигателей, ч. I, ОНТИ, 1933, ч. II, ОНТИ, 1934;
И. Ш. Нейман, Динамика авиационных двигателей, Оборонгиз, 1940;
П. И. Орлов, Конструкция авиационных двигателей, Оборонгиз, 1940;
В. А. Доллежаль, Редукторы числа оборотов авиационных двигателей, Оборонгиз, 1939;
Атлас деталей авиационных двигателей, под ред. В. Я. Климова, ч. I, ОНТИ, 1934, ч, II, ОНТИ, 1937;
Атлас общих видов моторов, под ред. А. Е. Заикина, ВВА им. Н. Е. Жуковского, 1838.
Некоторые сведения по конструкции авиационного двигателя можно найти в книгах:
Р. Пай, Авиационные двигатели легкого топлива, Оборонгиз, 1941;
М. М. Масленников, Общий курс авиационных двигателей легкого топлива, ОНТИ, 1938.
В ближайшее время в издании Оборонгиз выходят следующие книги па конструкции и расчету на прочность авиационных двигателей:
П. И. Орлов, Агрегаты авиационных двигателей;
B. А. Доллежаль, Редукторы авиационных двигателей (переиздание);
C. В. Серенсен, Динамическая прочность;
Авиационные двигатели, атлас общих видов и узловых чертежей, под ред. А. Е. Заикина.

Книга в формате DjVu (450dpi):
Раздел первый
Глава I. Динамический расчет авиационного двигателя — 1056 кб
Глава II. Уравновешивание авиационных двигателей — 881 кб
Глава III. Крутильные колебания коленчатых валов — 1651 кб
Раздел второй
Глава I. Коленчатые валы авиационных двигателей — 1674 кб
Глава II. Шатуны авиационных двигателей — 1365 кб
Глава III. Поршни — 1313 кб
Глава IV. Цилиндры и блоки — 3336 кб
Глава V. Газораспределение авиадвигателей — 3036 кб
Глава VI. Картеры — 2445 кб
Раздел третий
Глава I. Редукторы — 1605 кб
Глава II. Нагнетатели — 1529 кб
Глава III. Втулки воздушных винтов — 958 кб
Глава IV. Приводы к вспомогательным агрегатам — 913 кб
Глава V. Смазка авиационных двигателей — 1863 кб

Невыправленный текст в формате TXT — 1144 кб


ОГЛАВЛЕНИЕ
Раздел первый
Глава I. Динамический расчет авиационного двигателя
§1. Введение (стр. 5)
§2. Конструктивная индикаторная диаграмма нормального невысотного и переразмеренного двигателя (стр. 5)
§3. Конструктивная индикаторная диаграмма высотного двигателя с приводным центробежным нагнетателем (П.Ц.Н.) (стр. 8)
§4. Определение приведенных масс шатунно-кривошипного механизма. Точные выражения скорости и ускорения поршня (стр. 13)
§5. Приближенное выражение для сил инерции поступательно-движущихся частей простого шатуннокривошипного механизма (стр. 16)
§6. Силы инерции поступательно-движущихся частей механизма с прицепным шатуном (стр. 20)
§7. Суммирование сил газа и сил инерции поступательно-движущихся масс (стр. 23)
§8. Суммирование сил от нескольких цилиндров, действующих на одну шейку кривошипа (стр. 26)
§9. Суммирование моментов многоколенного вала и нахождение реакций коренных подшипников (стр. 29)
Примеры динамического расчета (стр. 30)
§10. Неравномерность хода (стр. 35)
Глава II. Уравновешивание авиационных двигателей
§11. Общие соображения об уравновешенности (стр. 40)
§12. Уравновешивание вращательно-движущихся масс (стр. 41)
§13. Неуравновешенные силы инерции поступательно-движущихся масс. Приемы исследования уравновешенности двигателя (стр. 43)
§14. Уравновешивание одноцилиндрового двигателя (стр. 45)
§15. Уравновешивание многоцилиндровых однорядных двигателей (стр. 48)
§16. Уравновешивание двухцилиндрового рядного двигателя с углом между коленами вала 180° (стр. 48)
§17. Уравновешивание четырехцилиндрового однорядного двигателя (стр. 51)
а) кривошипы расположены под углом 180° (стр. 51)
б) кривошипы расположены под углом 90° (стр. 52)
§18. Уравновешивание шестицилиндрового рядного двигателя (стр. 55)
§19. Неуравновешенные силы ряда с прицепными шатунами (стр. 57)
§20. Общие признаки уравновешенности рядных двигателей (стр. 58)
§21. Общие приемы исследования уравновешенности многорядных двигателей (стр. 62)
§22. Уравновешивание двухцилиндрового V-образного двигателя (стр. 62)
§23. Уравновешивание двухцилиндрового двигателя с противолежащими цилиндрами (стр. 63)
§24. Уравновешивание восьмицилиндрового V-образного двигателя с расположением колен под углом 180° (стр. 64)
§25. Уравновешивание W-образного 12-цилиндрового двигателя с углом развала между рядами цилиндров в 60° (стр. 65)
§26. Уравновешивание 12-цилиндрового V-образного двигателя с углом развала между рядами цилиндров в 60° (стр. 66)
§27. Общий случай уравновешивания простых звездообразных двигателей с прицепными шатунами (стр. 67)
§28. Уравновешивание звездообразных двигателей с центральными шатунами (стр. 76)
§29. Уравновешивание двойных звезд (стр. 76)
Глава III. Крутильные колебания коленчатых валов
§30. Гармоническое движение (стр. 79)
§31. Свободные колебания с одной степенью свободы (стр. 80)
§32. Приведенная длина вала (стр. 83)
§33. Эквивалентная масса (стр. 85)
§34. Приведенная схема двигателя с редуктором и нагнетателем (стр. 87)
§35. Свободные колебания вала с двумя массами (стр. 89)
§36. Свободные колебания вала с тремя массами (стр. 91)
§37. Свободные колебания вала с многими массами (стр. 94)
§38. Упрощенные методы определения периода собственных колебаний (стр. 99)
§39. Вынужденные колебания без затухания (стр. 102)
§40. Динамические демпферы (стр. 106)
§41. Вынужденные колебания с затуханием (стр. 111)
§42. Гармонический анализ (стр. 115)
§43. Гармоники момента от сил инерции поступательно-движущихся частей. Суммирование гармоник от газовых и инерционных сил (стр. 123)
§44. Суммирование гармонических моментов от нескольких цилиндров на одном колене (стр. 124)
§45. Резонансные режимы работы двигателя (стр. 126)
§46. Вынужденные колебания кручения коленчатого вала рядного двигателя (стр. 129)
§47. Определение амплитуды вынужденных колебаний при резонансе по методу Видлера (стр. 135)
§48. Торзиографирование (стр. 140)
Раздел второй
Глава I. Коленчатые валы авиационных двигателей
§49. Взаимное расположение колен (стр. 143)
§50. Число опор коленчатого вала (стр. 152)
§51. Подшипники для коленчатых валов (стр. 153)
§52. Разъемные конструкции коленчатых валов (стр. 154)
§53. Расчет стяжного болта (стр. 160)
§54. Элементы конструкции колена (стр. 161)
§55. Противовесы (стр. 166)
§56. Носок коленчатого вала (стр. 168)
§57. Упорные подшипники (стр. 170)
§58. Уплотнение в носке (стр. 172)
§59. Осевая фиксация вала редукторных двигателей (стр. 173)
§60. Конструкция хвостовиков валов (стр. 174)
§61. Расчет на прочность коленчатого вала (стр. 177)
§62. Материал, производство и монтаж коленчатых валов (стр. 184)
Глава II. Шатуны авиационных двигателей
§63. Поршневая головка и стержень шатуна (стр. 187)
§64. Кривошипные головки шатунов однорядных двигателей (стр. 191)
§65. Кривошипные головки шатунов многорядных двигателей (стр. 193)
§66. Кривошипные головки шатунов звездообразных двигателей (стр. 202)
§67. Определение основных размеров шатунного механизма (стр. 210)
§68. Расчет деталей шатуна (стр. 215)
§69. Материал и производство шатунов (стр. 219)
Глава III. Поршни
§70. Общие сведения (стр. 222)
§71. Конструктивные элементы поршня (стр. 225)
§72. Поршневые бобышки (стр. 228)
§73. Юбка поршня (стр. 230)
§74. Палец поршня (стр. 234)
§75. Расчет на прочность поршня и его деталей (стр. 236)
§76. Поршневые кольца (стр. 240)
§77. Расчет поршневого кольца (стр. 243)
§78. Поршни как органы газораспределения (стр. 250)
§79. Материал, изготовление и монтаж поршней и их деталей (стр. 251)
Глава IV. Цилиндры и блоки
§80. Общие сведения (стр. 259)
§81. Конструкция камеры сгорания (стр. 264)
§82. Отдельно стоящие цилиндры двигателей водяного охлаждения (стр. 267)
§83. Отдельно стоящие цилиндры двигателей воздушного охлаждения (стр. 273)
§84. Головки цилиндров звездообразных двигателей (стр. 279)
§85. Головки цилиндров рядных двигателей воздушного охлаждения (стр. 286)
§86. Гильзы цилиндров двигателей воздушного охлаждения (стр. 290)
§87. Оребрение цилиндров (стр. 290)
§88. Силовые схемы блоков (стр. 294)
§89. Элементы конструкции головок и рубашек блока (стр. 301)
§90. Гильзы блока (стр. 307)
§91. Мелкие детали конструкции блока (стр. 310)
§92. Блоки двигателей воздушного охлаждения (стр. 312)
§93. Седло клапана, направляющие клапанов, свечные втулки (стр. 312)
§94. Расчет на прочность деталей цилиндра (стр. 316)
§95. Материалы для головок и блоков цилиндров (стр. 320)
Глава V. Газораспределение авиадвигателей
§96. Привод к распределению рядных двигателей (стр. 326)
§97. Привод к клапанам рядных двигателей (стр. 332)
§98. Нижнее газораспределение в рядных двигателях (стр. 337)
§99. Конструкция кулачковых валиков (стр. 338)
§100. Регулировка газораспределения (стр. 340)
§101. Расположение привода и передаточные числа к кулачковым шайбам звездообразных двигателей (стр. 343)
§102. Кинематические схемы приводов кулачковых шайб (стр. 348)
§103. Конструктивные элементы приводов к кулачковым шайбам (стр. 352)
§104. Кулачковые шайбы (стр. 354)
§105. Установка распределения звездообразных двигателей (стр. 355)
§106. Привод клапанов в звездообразных двигателях от обычных кулачков (стр. 357)
§107. Толкатели и направляющие (стр. 359)
§108. Коромысла клапанов и ударники (стр. 361)
§109. Клапаны (стр. 365)
§110. Производство пустотелых клапанов (стр. 368)
§111. Замки и наконечники клапанов (стр. 369)
§112. Клапанные пружины (стр. 370)
§113. Основные параметры клапанного механизма (стр. 372)
§114. Подъем клапана (стр. 374)
§115. Фазы распределения (стр. 376)
§116. Диаграмма подъема, скорости и ускорения клапана. Время-сечение (стр. 377)
§117. Форма кулачка. Кулачок постоянного ускорения (стр. 379)
§118. Профили кулачков, очерченные дугами круга (стр. 384)
§119. Кулачок с плоским толкателем (стр. 389)
§120. Определение нагрузок клапанного привода (стр. 390)
§121. Расчет клапанных пружин (стр. 392)
§122. Расчет деталей приводов к клапанам (стр. 399)
§123. Зазоры в клапанном механизме (стр. 401)
§124. Материалы, применяемые для изготовления деталей привода газораспределения. Монтажные зазоры (стр. 403)
Глава VI. Картеры
§125. Общие сведения (стр. 405)
§126. Классификация картеров рядных двигателей (стр. 406)
§127. Системы разъемов и силовая связь частей картера (стр. 406)
§128. Соединение половин картера и взаимная их фиксация (стр. 414)
§129. Стенки картера и меры, применяемые к увеличению их жесткости (стр. 415)
§130. Лапы картера (стр. 418)
§131. Носок и задок картера рядного двигателя (стр. 418)
§132. Установка вкладышей (стр. 422)
§133. Материал, производство, дефекты вкладышей (стр. 423)
§134. Картеры звездообразных двигателей. Центральная часть картера однорядного звездообразного двигателя (стр. 428)
§135. Центральная часть картера двухрядного звездообразного двигателя (стр. 431)
§136. Установка подшипников (стр. 434)
§137. Носок и задок картера звездообразных двигателей (стр. 435)
§138. Маслопроводка в картерах звездообразных двигателей (стр. 439)
§139. Крепление звездообразных двигателей к подмоторной раме (стр. 441)
§140. Суфлирование картера (стр. 443)
§141. Шпильки картера (стр. 445)
§142. Материалы для картеров (стр. 447)
Раздел третий
Глава I. Редукторы
§143. Схемы редукторов авиационных двигателей (стр. 451)
§144. Передаточное число (стр. 453)
§145. Элементы конструкции редукторов со смещенными осями. Шестерни и их крепление (стр. 453)
§146. Упругое соединение шестерен (стр. 456)
§147. Опоры шестерен редуктора. Конструкция вала редуктора. Осевая фиксация (стр. 458)
§148. Картеры редукторов (стр. 463)
§149. Смазка подшипников и зубьев шестерен (стр. 463)
§150. Общая схема планетарного редуктора. Уравнительные механизмы (стр. 464)
§151. Установка цилиндрических сателлитов (стр. 466)
§152. Системы посадки конических сателлитов (стр. 470)
§153. Опоры вала планетарных редукторов (стр. 472)
§154. Крепление ведущих и неподвижных шестерен (стр. 472)
§155. Смазка планетарных редукторов (стр. 474)
§156. Материалы, применяемые для деталей редукторов (стр. 476)
§157. Расчет зубчатых колес редуктора (стр. 476)
§158. Расчет упругой муфты редуктора (стр. 483)
§159. Расчет вала редуктора (стр. 484)
Глава II. Нагнетатели
§160. Общие сведения (стр. 487)
§161. Передача к П. Ц. Н (стр. 491)
§162. Элементы привода. Упругое соединение и ведущая шестерня (стр. 494)
§163. Промежуточные шестерни (стр. 497)
§164. Фрикционные соединения (стр. 498)
§165. Колесо нагнетателя. Валик колеса. Опоры валика (стр. 501)
§166. Маслоуплотнители (стр. 503)
§167. Выключающиеся приводы к нагнетателю (стр. 505)
§168. Регуляторы давления (стр. 510)
§169. Расчет деталей привода к нагнетателю (стр. 514)
§170. Расчет на прочность колеса нагнетателя (стр. 518)
Глава III. Втулки воздушных винтов
§171. Втулки деревянных винтов с фиксированным шагом (стр. 525)
§172. Втулки металлических винтов с фиксированным в полете шагом (стр. 526)
§173. Втулки металлических винтов с изменяемым в полете шагом (стр. 529)
§174. Посадка втулок винтов изменяемого шага на вал двигателя и крепление в них лопастей винтов (стр. 531)
§175. Механизм управления лопастями винта изменяемого шага (стр. 534)
Глава IV. Приводы к вспомогательным агрегатам
§176. Общие соображения. Приводы к магнето (стр. 545)
§177. Приводы к водяным и бензиновым насосам (стр. 552)
§178. Распределители самопуска. Инерционные и ручные пусковые устройства (стр. 555)
§179. Дополнительные приводы 561.
Глава V. Смазка авиационных двигателей
§180. Определение вязкости масла (стр. 562)
§181. Расчет подшипников жидкостного трения (стр. 566)
§182. Смазочные канавки и подвод смазки (стр. 572)
§183. Расчет циркуляции масла (стр. 575)
§184. Шариковые и роликовые подшипники (стр. 576)
§185. Системы смазки двигателей (стр. 578)
§186. Масляные помпы (стр. 580)
§187. Редукционные клапаны (стр. 586)
§188. Смазка узлов двигателя (стр. 587)
§189. Система маслопровода в картерах рядных двигателей (стр. 590)
§190. Уплотнения 592:
§191. Фильтры и пеногасители (стр. 594)
§192. Суфлеры (стр. 599)
Предметный указатель (стр. 600)


ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемый курс конструкций авиационных двигателей составлен по программе, принятой на инженерном факультете Военной воздушной академии КА им. проф. Н. Е. Жуковского.

Включенный в книгу материал состоит из анализа конструктивных форм отдельных деталей двигателя и из освещения применяющихся в учебной и конструкторской практике методов расчета деталей на прочность. Вопросы динамики двигателя, уравновешивания и крутильных колебаний изложены в объеме, минимально необходимом для правильного определения расчетных усилий и понимания преимуществ различных конструктивных схем и устройств.

Совместное рассмотрение этих вопросов в одном курсе, когда раздел динамики подкрепляется последующими поверочными расчетами, проектированием и изучением конкретной материальной части, вполне оправдано педагогической практикой кафедры. Целесообразность такого построения курса подтверждается также структурой таких классических курсов конструирования двигателей, как курсы Гюльднера, Дуббеля, Засса, Кернера, Клименко.

Быстрое развитие конструкций авиационных двигателей, ежегодно претерпевающих значительные изменения в деталях, создает большие трудности в изложении курса.

Один из часто практикующихся способов изложения заключается в подробном и последовательном описании выполненных узлов конструкции в различных двигателях, которые, по мнению автора, являются наиболее совершенными или интересными. Другая система, установившаяся в ВВА на основании длительного опыта чтения этого курса, заключается в том, что каждый узел конструкции расчленяется на элементы общие и обязательные для двигателя любой фирмы, и в курсе дается обзор различных конструктивных форм, применявшихся в этих элементах.

Таким образом, например, вместо описания поршней, цилиндров и других узлов двигателей Паккард, Испано-Суиза, Ролльс-Ройс и т. п. разбираются возможные формы днища, юбки, пальца поршня, головки цилиндров, формы связи гильзы цилиндра с блоком, оребрения и пр. с оценкой преимуществ и недостатков различных конструктивных решений.

Достоинство такого способа изложения заключается в том, что общих конструктивных принципов немного, они не устаревают, изложение оказывается более стройным и систематическим. При этом можно, не перегружая курс излишними подробностями, гораздо полнее и шире использовать отрицательный опыт отживших конструкций, который является не менее поучительным, чем положительный опыт конструкций, признаваемых сегодня более совершенными и современными. При этом вообще отпадает необходимость в методологически ошибочном делении конструкций на современные и устарелые, ошибочном потому, что оно суживает горизонт читателя и подавляет техническую инициативу.

В большинстве глав данной книги имеются краткие указания о наиболее характерных особенностях производства отдельных деталей двигателя. Хотя освещение вопросов производства не входит в программу данного курса, но нами приведены краткие данные, необходимые для правильного понимания некоторых конструктивных особенностей деталей, правил контроля и эксплоатации и пр.

Читатель не найдет в книге исследований и сравнения тепловых процессов, теории нагнетателей, карбюрации, специфических вопросов двигателей тяжелого топлива, охлаждения, зажигания, так как все эти вопросы рассматриваются в специальных курсах.

Из вопросов, связанных непосредственно с курсом конструкций авиационных двигателей, в книге отсутствуют обзор общих данных материальной части и перспективы развития конструкций авиадвигателей. Весь этот материал ежегодно обновляется настолько, что помещать его в книгу, рассчитанную на применение в качестве учебника в течение нескольких лет, было бы нерационально. Кроме того, по ряду перечисленных вопросов либо нет установившейся точки зрения, либо при изложении необходимо выходить далеко за рамки программы курса, как например, при рассмотрении вопроса о преимуществах жидкостного и воздушного охлаждения. По тем же соображениям в книге не помещены стандарты, технические условия на отдельные детали и другие справочные материалы, тем более что помещение их, кроме того, значительно увеличило бы объем книги. Отсутствие в иллюстративном материале общих видов двигателей в разрезах объясняется тем, что при сильном уменьшении в книге они теряют педагогическую ценность.

Общая методическая структура курса и трактовка конструктивных материалов приняты такими же, как в лекциях, читаемых в Военной Воздушной Академии КА начальником кафедры бригинженером А. Е. Заикиным. Им же проведена общая редакция всего учебника и написана глава «Крутильные колебания» и все параграфы по расчетам, изложенным в отдельных главах, за исключением расчетов в главе «Смазка». По его указаниям для главы «Динамический расчет авиационного двигателя» выполнены: инж. Талалай — §§2 и 3 и адьюнктом инж. Кораллкиным — §7, 8 и 9.

Остальные главы учебника составлены преподавателями кафедры конструкций авиационных двигателей ВВА.

Военинженер 1-го ранга, доцент Я. С. Адрианов — «Уравновешивание», «Шатуны», «Втулки винтов» и §§5 и 6 главы «Динамический расчет авиационного двигателя».

Военинженер 1-го ранга В. Г. Гаршин — «Поршни», «Цилиндры и блоки», «Картеры».

Военинженер 2-го ранга А. Е. Воронцов — «Коленчатые валы», «Редукторы», «Распределение».

Военинженер 1-го ранга Г. Д. Воликов — «Приводы к нагнетателям».

Военинженер 2-го ранга М. И. Данилов — «Приводы к вспомогательной аппаратуре».

Доцент С. И. Богомолов — «Смазка».

В подготовке к печати принимали участие военинженер 3-го ранга М. И. Шор, военинженер 3-го ранга адъюнкт С. Ф. Копылов, инж. В. И. Алексеев, техники-конструкторы В. С. Епифанова, В. В. Бабух, чертежники-конструкторы Т. В. Голубцова, В. П. Якушева и лаборант В. Талалай.

Авторский коллектив учебника выражает признательность заместителю начальника академии дивинженеру Е. С. Андрееву и начальнику инженерного факультета бригинженеру А. Н. Пономареву за поддержку, оказанную кафедре при выполнении этой работы.

Авторы и редакция приносят также благодарность рецензентам Герою Социалистического Труда доктору технических наук проф. А. А. Микулину и доктору технических наук. проф. Л. К. Мартенсу за ряд денных указаний, сделанных при просмотре рукописи.

Все замечания, пожелания и критические указания читателей будут приняты с благодарностью.