Горение топлива в цилиндрах дизеля.

Дизельное топливо представляет собой смесь различных углеводородов. Средний элементарный состав жидкого топлива: 87%-углерод, 12%-водород, 0, 5%-кислород, 0, 5%-сера. Теоретически необходимое количество воздуха составляет 14, 5кг. на 1кг топлива. Установлено, что для нормальной работы дизеля при номинальной мощности коэффициент избытка воздуха должен составлять 1, 8-2, 2.

При испарении и распространении паров топлива в среде сжатого воздуха образуется легковоспламеняемая паровая фаза. В этой фазе зарождается пламя, которое способствует быстрому испарению топлива и распространению горения по всему объему цилиндра. Таким образом Ti- есть время, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспламенению или период задержки воспламенения топлива – обычно составляет 6-15% угла поворота коленвала или 0, 001- 0, 002сек.

Склонность к воспламенению является одной из важнейших характеристик дизельного топлива. Топливо более склонное к воспламенению имеет меньший период задержки воспламенения, в результате чего рабочий процесс протекает более благоприятно, т.е. дизель работает мягко. Склонность дизтоплива к воспламенению оценивается цитановым числом. Чем оно больше, тем качество топлива выше. На тепловозах применяют дизтопливо с цитановым числом от 45-60 ед. При применения топлива с большим цитановым числом улучшается пусковые свойства дизеля и уменьшается нагарообразование.

Правильный выбор моментов (фаз) открытие и закрытие клапанов определяет качество очистки цилиндров от газов и зарядки их свежим воздухом. Качество зарядки цилиндров свежим воздухом оценивается коэффициентом наполнения. Угол поворота коленвала дизеля от начала впрыскивания топлива в цилиндр до прихода поршня в ВМТ называется углом опережения подачи топлива. Оптимальный угол опережения впрыскивания зависит от частоты вращения вала и нагрузки дизеля, он устанавливается заводом изготовителем опытным путем.

 

Назначение и устройство рамы дизеля.

 

Рамы дизелей. Д-49 сварены из горизонтальных и вертикальных листов, усиленных ребрами жесткости. Снизу к рамам приварены поддоны, образующие емкости для масла, закрытые сетками. Сюда же сливается масло после смазывания подшипников и охлаждения поршней дизеля. Для измерения уровня масла в ванне с двух сторон имеются щупы, а для заливки масла служат две горловины. Внизу установлен маслозаборник, соединенный со всасывающей полостью масляного насоса.

Рама дизеля Д-50. Представляет собой цельную отливку из серого чугуна, служащую основанием для блока дизеля и станины генератора, а также для коленвала, корпуса распредвала и кулачкового вала, корпуса привода масляного насоса. Блок дизеля и станина генератора крепятся к раме с помощью шпилек и анкерных болтов и фиксируются контрольными штифтами. На уширенной части поверхности рамы со стороны генератора прикреплен на шпильках корпус привода распределительного и кулачкового валов. Передняя обработанная поверхность служит для крепления на ней корпусов валоповоротного диска и привода масляного насоса. С обеих сторон к раме для осмотра шатунно-кривошипного механизма имеются люка закрываемые крышками на паронитовых прокладках. Чтобы давление внутри рамы не поднималось выше атмосферного, ее внутренняя полость сообщается со всасывающей полостью турбокомпрессора через сапун, установленный на крышке корпуса привода распредвалов.

Рама по длине разделена 7-ю перегородками, служащими основанием для коренных подшипников коленвала. Опоры 4 и 7 подшипников уширены, так как несут большую нагрузку чем остальные. Полости между перегородками сообщаются между собой через отверстия. Нижняя часть рамы имеет уклон и служит маслосборником. На входе в масляный канал установлена фильтрующая сетка. Сверху маслосборник закрыт 6 металлическими сетками. С правой стороны рамы через окна в перегородках проходит маслоподводящая труба, от которой через штуцера и масляные трубки масло подводится для смазывания коренных подшипников коленвала, подшипников распределительного и кулачкового вала, рычагов толкателей и пальца промежуточной шестерни распредвалов. Задний торец блока имеет кольцевую центрирующую проточку для фиксации станины тягового генератора. К внутренней поверхности задней части прикрепляют разъемный корпус уплотнения коленвала, предохраняющего полость генератора от попадания масла из рамы дизеля.   

Блок дизеля.

Назначение: блок цилиндров служит базой для размещения цилиндро-поршневой группы и большинства других сборочных единиц и агрегатов дизеля. Он воспринимает усилия от давления газов на поршни в цилиндрах и силы инерции деталей шатунно-кривошипного механизма, совершающих возвратно-поступательные и вращательные движения.

Д-49.

Блок цилиндров дизеля Д-49 имеет V-образную форму. Нижняя картерная часть блока сварена из литых стоек-опор, а верхняя из листов. В продольных верхних листах и средних листах выполнены расточки для установки цилиндров блока. В расточку средних плит запрессованы втулки из нержавеющей стали повышенной твердости. Из этой же стали выполнены втулки, по которым вода из коллектора поступает в полости рубашек охлаждения цилиндров. Шпильки крепления цилиндровых втулок пропущены через всю верхнюю часть и ввернуты в плиты нижней части, в результате чего сварные швы верхней части оказываются разгруженными от растягивающих усилий. В развале блока образован коллектор наддувочного воздуха и масляный канал для подводки масла к подшипникам коленвала. Для подвода воздуха из коллектора к впускным клапанам крышек цилиндров, в блоке имеются проставки, состоящие из обечайки, двух стальных, двух резиновых колец и болтов.

Снизу к литым стойкам блока прикреплены подвески коренных подшипников. Стык между стойками и подвесками выполнен зубчатым, для увеличения поверхности фиксации. У дизелей 7-Д49 со стальным коленвалом этот стык выполнен плоским, с увеличением поверхности сопряжения за счет дополнительного бокового крепления подвесок к стойкам блока.

В переднем листе блока имеется отверстие через которое подводится масло в масляный канал, откуда по каналам в стойках блока на смазывание коренных подшипников. К выносному коренному подшипнику масло поступает из полости коленвала. На смазывание привода насосов масло поступает по каналу в торце блока. Для слива масла из крышек цилиндров в картер в блоке имеются отверстия, через которые проходят трубки с проставками и уплотнениями.

Доступ в картер дизеля обеспечивается через люка с крышками. На крышках установлены предохранительные клапана, открывающиеся при повышении давления в картере. (байпасные клапаны)

Д-50.

Блок цилиндров дизеля Д-50 отлит из серого чугуна. По длине блок разделен пятью перегородками на гнезда для установки цилиндровых втулок. Внизу поперечные перегородки имеют окна для подвода охлаждающей воды. На бурты верхнего пояса опираются цилиндровые втулки. Нижний пояс блока служит для направления втулок в блоке и является опорной поверхностью для их резиновых уплотнительных колец. Для увеличения жесткости поперечные перегородки и стенки блока снабжены вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости.

Цилиндровые втулки охлаждаются водой, циркулирующей в полости блока. Уплотнение верхней части водяной полости достигается тщательной подгонкой кольцевой плоскости бурта цилиндровой втулки к бурту верхнего пояса блока, а в нижней части тремя резиновыми кольцами на нижнем поясе втулок.

С правой стороны отсек цилиндров отделен продольной перегородкой, за ней размещается распредвал, рычаги толкателей и штанги привода клапанов. Распредвал уложен в бронзовых подшипниках, залитых баббитом и запрессованных в отверстия перегородок блока. Масло к подшипникам поступает из картера по трубкам (от масляной трубы в картере). Отсек распредвала имеет люки, закрытые двумя крышками. К приливам с левой стороны крепится корпус топливного насоса и фильтр тонкой очистки топлива.

В нижней части блока имеется отверстие для слива воды. Другое такое-же отверстие является контрольным. Вдоль левой стороны блока проходит узкий продольный канал для воды, сообщающейся с отверстиями во фланцах. К переднему фланцу крепится патрубок подвода воды от охлаждающих секций. Пройдя по продольному каналу в блоке, вода попадает через отверстие во всасывающую полость насоса и далее через отверстие во фланце блока нагнетается в охлаждающие полости цилиндров. Для перепуска воды из водяного пространства цилиндров в охлаждающие полости крышек, вокруг каждого цилиндра имеется по 6 малых и 2 больших отверстия, которые уплотняются водотеплостойкими резиновыми кольцами.

С правой стороны в верхней плоскости блока имеется 12 отверстий (по 2 на каждый цилиндр) для прохода штанг привода клапанов. По этим же отверстиям масло из коробки привода клапанов стекает в картер. Отверстия также уплотняются резиновыми кольцами.

Цилиндровые втулки.

Назначение: втулки цилиндров дизеля служат в качестве направляющих для перемещения поршней. Они образуют рабочий объем цилиндров, в котором происходит преобразование химической энергии топлива в механическую энергию для вращения коленвала дизеля. Цилиндровые втулки отливают из специального антифрикционного легированного чугуна.

Втулка цилиндра дизеля Д-49 подвесного типа – подвешена на шпильках к крышке цилиндров. Жесткой связи втулки с блоком дизеля нет. В результате чего газовый стык выведен из силовой схемы блока дизеля и разгружен от осевых усилий давления сгорания. Стык (газовый)

 

 между втулкой и крышкой цилиндра уплотнен стальным омедненным кольцом.

Водяная рубашка сверху уплотняется резиновыми кольцами на втулке, а снизу кольцами во втулке из нержавеющей стали, запрессованной в блок дизеля.для перетока воды в рубашку сверху в отверстия запрессованы втулки, покрытые теплоизолирующим слоем и уплотненные паронитовыми прокладками и резиновыми кольцами.

Втулка цилиндра дизеля Д-50 выполнена с некоторым утолщением от середины к верху, так как в верхней части давление газов больше чем в нижней. Втулка верхним буртом притирается к блоку цилиндров, а нижним поясом центрируется в нем. Внизу втулка уплотняется тремя резиновыми кольцами, установленными в ручьях. Кольцевой паз в торце бурта служит для установки крышки цилиндров.

Коленчатые валы.

Коленчатый вал дизеля Д-50 откован из стали. Кривошипы шатунных шеек повёрнуты один относительно другого на 120 градусов. При этом каждые 2 кривошипа одинаково направлены, т.е. вспышка топлива происходит одновременно в двух цилиндрах. Коренные шейки 4 и 7 коренных подшипников шире остальных. Четвертая шейка воспринимает инерционные силы от движущихся масс 3 и 4 цилиндров, седьмая шейка воспринимает часть массы якоря генератора и является упорной, она заканчивается буртом, удерживающих коленвал от осевых смещений.

Для уменьшения массы вала в шатунных шейках высверлены каналы. Коренные шейки сплошные. Для подвода масла от коренных шеек к шатунным выполнены наклонные каналы, со вставленными в них трубками. На заднем конце вала имеется фланец для подсоединения к якорю генератора. Между фланцем отбора мощности и седьмой коренной шейкой установлена разъемная шестерня со спиральными зубьями, передающая вращение распредвалу, валам топливного и водяного насосов. На переднем конце вала болтами крепится валопроворотный диск, имеющих по наружной цилиндрической поверхности 12 глухих отверстий.

Внешний торец диска имеет 2 выштампованных ушка со сменными кулачками, служащие водилом поводка вала масляного насоса и шкива привода редуктора вентилятора.

Коленчатый вал дизеля 6Д-49 отлит из высокопрочного чугуна. Для обеспечения рационального распределения металла, выбрана определенная форма полостей шеек. В средней части щек имеются разгружающие выемки, внутренние части шеек выполнены бочкообразными. Для увеличения прочности вала производят накатку роликами галтелей шеек. Для выявления дефектов коленвал подвергают магнитному контролю.

 Для уменьшения внутреннего изгибающего момента в блоке цилиндров и нагруженности коренных подшипников вал имеет противовесы, отлитые за одно целое со щеками. Бурты в задней части вала ограничивают осевое перемещение. Втулка в передней части вала через шлицевой вал передает вращение шестерням привода насоса, а шестерня в задней части – шестерням привода распредвала. Масло на смазку шатунных подшипников поступает по отверстиям в щеках и шейках. Выносной подшипник смазывается маслом по отверстиям в коленвалу и полости образованной специальной втулкой. Шлицы передней втулки смазываются маслом поступающим от первого коренного подшипника.

Стальной коленвал устанавливается в блок цилиндров с плоскими разъемами коренных подшипников. Более высокие механические свойства стали позволили снизить диаметр шатунной шейки до 190мм (у чугунного 200мм).

Надежная и безаварийная работа коленвала зависит от качества фильтрации масла, идущего на его смазывание, и правильной установки вала.

Коренные подшипники.

Коренные подшипники коленвала 6Д-49 имеют тонкостенные стальные вкладыши, залитые тонким слоем свинцовистой бронзы. Верхний вкладыш на внутренней поверхности имеет канавку, которая через отверстия сообщается с маслоподводящей канавкой в стойке блока. Нижний вкладыш бесканавочный, около стыка имеет карманы для захвата и равномерного распределения масла по трущимся поверхностям. Вкладыши установлены в опорах с натягом 0, 22-026мм. Дополнительное положение вкладышей фиксируется штифтом, запрессованным в подвеску блока.

 Упорный подшипник состоит из стальных полуколец прикрепленных винтами к 5 стойке и подвеске блока. Упорная поверхность полуколец покрыта тонким слоем бронзы.

Коренные подшипники коленвала Д-50 состоят из двух одинаковых бронзовых канавочных вкладышей, крышки установленной на шпильках на раме дизеля и трубки, подводящей масло к отверстию подшипника. Вкладыши устанавливаются с натягом 0, 26мм. От осевого смещения вкладыши фиксируются выступами, входящими в пазы стоек рамы и крышек, по толщине вкладыши изготавливают по десяти градационным размерам. Толщина вкладыша нулевого размера 7, 5мм, а десятого 10 мм. Толщина баббитовой заливки вкладышей 0, 75мм. Вкладыши отличаются по ширине: у 4-го -179мм; у7го-208мм; а у остальных 146мм. Вкладыши 7-го подшипника имеют бурты, которые ограничивают осевое перемещение вала в подшипнике. Рабочие поверхности залиты баббитом.

Антивибратор (демпфер) вязкого трения состоит из корпуса, заполненного вязкой силиконовой жидкостью (каучук). Внутри корпуса размещен маховик направляемый двумя боковыми пальцами. Действие основано на поглощении энергии колебании за счет трения инерционной массой и вязкой жидкостью. Когда коленвал вращается равномерно, то маховик за счет сил трения будет вращаться с равномерной скоростью. Если возникают крутильные колебания на валу дизеля, то благодаря наличию вязкого трения энергия колебаний будет поглощаться. Комбинированный антивибратор состоит из маятникового антивибратора и демпфера вязкого трения, присоединенных друг к другу. На коленвалах дизелей Д-50 антивибраторы не применяют.

Шатунно - поршневая группа.

Поршня дизеля Д-50 представляют собой цельную отливку из алюминиевого сплава (силумин). Коэффициент теплопроводности в 4, 25 раза больше, а плотность в 2, 75 раза меньше, чем у чугуна, что позволило не применять специальное охлаждение поршней (масло внутри поршня не подается). Благодаря большому заряду свежего воздуха головки поршней хорошо охлаждаются, а внизу они охлаждаются брызгами масла при работе дизеля. Головка поршня выполнена толстостенной с плавным переходом к цилиндрической поверхности. Торец имеет вогнутую поверхность с 4-мя вырезами для размещения головок клапанов при нахождении поршня в ВМТ. Вогнутая форма поверхности днища способствует лучшему смешиванию топлива с воздухом и лучшему сгоранию. На головке и юбке поршня проточены канавки для размещения 4-х уплотнительных и 3-х маслосъемных колец. В канавках под маслосъемные кольца просверлены сквозные отверстия для стекания масла. В бабышках поршня расположен палец, который удерживается от осевых перемещений заглушками, установленные в отверстия с натягом. Палец смазывается от головки шатуна, а затем масло стекает в картер через прорези в заглушках и по каналам в юбке поршня. Палец изготовлен из высоколегированной хромоникелевой стали, палец свободно с зазором вставляется в отверстие бабышек (палец плавающего типа). Внутри пальца вставлена трубка, развальцованная по концам таким образом, что между пальцем и втулкой образуется камера, куда по 4-м отверстиям всередине пальца масло поступает из кольцевой канавки втулки головки шатуна. Из камеры масло вытекает на поверхность пальца по отверстиям, расположенным по концам.  

Поршень дизеля 6Д-49 составной. Штампованная головка поршня из жаропрочной стали соединена с алюминиевым тронком при помощи шпилек. Для улучшения прирабатываемости поверхность тронка покрыта молибденом, на головке имеются 4 канавки: под 3 уплотнительных кольца и 1 маслосъемное; а на тронке 1 канавка под маслосъемное кольцо с пружинным расширителем (экспандер). Поршневой палец плавающего типа, изготовлен из легированной стали, азотирован и цементирован, от осевого смещения палец удерживается стопорными кольцами. Масло для охлаждения поршня поступает из головки шатуна через отверстие в прижатый к ней пружиной стакан и дальше от центра днища по отверстиям в тронке перетекает в периферийные полости охлаждения, откуда по каналам в тронке стекает в картер. Для поддержания уровня масла в полости охлаждения, в этот канал запрессована втулка. Для обеспечения надежного уплотнения поршня в цилиндре, на поршнях установлены уплотнительные кольца. Для регулирования подачи масла к трущимся поверхностям втулки цилиндра, установлено 2 маслосъемных кольца. Весь комплект колец служит для уплотнения надпоршневого пространства и ограничения потерь масла на угар.

От конструктивных технологических особенностей поршневых колец, а также состояние их в эксплуатации экономичность дизелей по расходу масла может меняться 5-10 раз.

Кольца дизеля Д-49 имеют трапециевидные формы. Такую же форму имеют 2 верхних кольца дизеля Д-50. Такая форма канавок поршня усиливает перемычки между соседними кольцами и уменьшает нагар за счет самоочистки канавок. Форма второй пары уплотнительных колец дизеля Д-50 прямоугольные с коническим скосом. Эти кольца обеспечивают повышенное давление за счет узкой цилиндрической поверхности и хороший контакт со стенками цилиндров.

Коробчатые кольца с двойной сквозной поверхностью установлены на поршнях обеих типов, у этих колец по периметру изготовлены 12 сквозных радиальных пазов. Кольца поршней дизелей Д-50 и Д-49 изготовлены из высокопрочного легированного чугуна, трапециевидные кольца покрываются пористым хромом, что повышает срок службы в 3-4 раза.

Шатуны Д-50.

Шатуны передают усилия действующие на поршень на шатунные шейки коленвала. Изготовлены из высококачественной легированной стали штамповкой. Шатун представляет собой фасонный стержень сечением двутавр, с верхней и нижней головками. Нижняя головка разъемная, крышка шатуна крепится к стержню шатунными болтами. В средней части болты имеют пояски для центровки шатуна и крышки. В верхнюю головку шатуна запрессована втулка (бронзовая), служащая подшипником для поршневого пальца. В средней части имеется кольцевая канавка и отверстие для подвода масла. Шатунный подшипник нижней головки состоит из двух бронзовых вкладышей залитых слоем баббита. Около стыков вкладышей с обеих сторон сделаны холодильники для создания масляного клина. Шатунные подшипники состоят из двух взаимозаменяемых вкладыша, которые удерживаются от осевого смещения буртами, от проворачивания вкладыши фиксируются штифтом, который установлен в нижней половинке подшипника. Отверстие в верхнем вкладыше служит для соединения с маслопроводом стержня. Шатунные вкладыши установлены в постели подшипника с натягом.

Шатуны 6Д-49.

Соединение 2-х шатунов называется шатунным устройством. У дизелей 6Д-49 оно состоит из главного и прицепного шатуна. Прицепной шатун своей расточкой в нижней части опирается на палец и крепится к нему двумя болтами – составляет единое целое. Палец вставлен в проушины нижней головки главного шатуна. Втулка запрессованная в проушины служит подшипником для пальца. В верхней головке шатунов запрессованы стальные втулки, внутренняя поверхность которых покрыта свинцовистой бронзой. Кольцевая проточка в средней части втулки сообщается двумя отверстиями с каналами маслопровода от шейки коленвала к поршню. Нижняя головка главного шатуна имеет зубчатый стык с крышкой шатуна, препятствующий поперечному смещению крышки. Крышки притянуты к головке 4-мя болтами. Вкладыши шатунных подшипников сплошные тонкостенные, залитые свинцовистой бронзой. Наружная поверхность вкладышей покрывается тонким слоем меди. Расточка вкладышей выполнена гиперболически. Шатунные вкладыши устанавливаются с натягом и фиксируются штифтами запрессованными в стержень и крышку. В нижнем вкладыше имеется проточка с отверстиями, по которым масло с шатунной шейки поступает в канал нижней крышки, и перетекает к каналам стержней шатунов. Часть масла направляется по продольному каналу главного шатуна для смазывания верхней головки и охлаждения, а часть масла поступает через канал в пальце прицепного шатуна, к каналу шатуна и далее на смазывание головки шатуна и охлаждения поршня.

Цилиндровые крышки.

Крышки служат для размещения впускных и выпускных клапанов, топливной форсунки. И они вместе с головками поршней и втулкой цилиндра образуют рабочий объем цилиндра. Каждый цилиндр имеет индивидуальную крышку. При работе дизеля крышка испытывает высокое давление и большие температурные воздействия. Для снижения температуры и температурных напряжений внутренние полости крышки охлаждаются водой. Крышки цилиндров отливают из высокопрочного чугуна, в них имеются каналы для поступления воздуха к впускным клапанам и для выхода отработавших газов от выпускных клапанов. Полости для охлаждения днища крышки и для газовыпускного тракта.

Днище крышки Д-49 в местах между клапанами и форсуночными отверстиями имеют меньшую толщину для лучшего охлаждения и более равномерного нагревания. В корпусе крышки в чугунных направляющих втулках размещены      2 впускных и 2 выпускных клапана. Посадочные пояски выпускных клапанов покрыты жаростойким и износостойким кобальтовым сплавом. Для повышения долговечности выпускных клапанов в крышке установлены для них плавающие вставные седла, которые удерживаются пружинными кольцами. Седло и стопорные кольца изготовлены из жаропрочной стали. На верхнюю плоскость крышки установлена закрытая, уплотненная резиновым кольцом и прижатая шпильками к крышке клапанная коробка. В корпусе закрытия крышки на осях со втулками установлены рычаги, каждый из которых открывает 2 одноименных клапана. Усилие от штанг и толкателей через шаровую головку передается на верхний конец рычага, заставляя его поворачиваться относительно оси. При повороте рычаг передает усилие на стержни клапанов через гидротолкатели, вставленные в расточку рычага. Гидротолкатели устраняют при работе дизеля зазор между рычагом и клапаном. Штока клапанов для повышения износостойкости хромированы. Для исключения попадания масла из клапанной коробки в камеру сгорания на штоках клапанов имеются уплотнения, состоящие из фторопластовых колец. Каждый клапан удерживается в закрытом состоянии 2-я пружинами, расположенными между нижними опорными и верхними тарелками, удерживающихся на штоке клапанов с помощью 2-х разрезных сухарей. К закрытию крышки присоединен переходной патрубок, соединяющий полость клапанной коробки с лотком дизеля. Сверху над клапанным механизмом установлена крышка, уплотненная резиновым кольцом. Клапанный механизм смазывается разбрызгиванием масла, поступающего из лотка дизеля. Из крышки цилиндров по отверстию в лотке и трубке в блоке дизеля масло стекает в картер.

Цилиндровая крышка Д-50 имеет вид восьмигранной коробки с обработанными верхними и нижними плоскостями и двумя боковыми гранями. Снизу на днище крышки имеется кольцевой бурт, которым крышка уплотнена во втулке. Для увеличения охлаждающей поверхности днища, в зоне выпускных клапанов расстояние между ними выполнено больше чем между отверстиями для впускных клапанов. Отверстия под клапаны имеют обработанные посадочные места. Для направления клапанов в отверстия крышки запрессованы чугунные втулки: длинные для выпускных, короткие для впускных; сквозные отверстия в крышке служат для прохода штанг толкателя. В центре крышки запрессована стальная втулка для установки форсунки. По наружному контуру крышки имеется восемь отверстий для прохода шпилек крепления. Внутри крышки проходит канал, идущий от ее днища к отверстию в приливе на боковой поверхности крышки, в прилив ввернут индикаторный кран. Для распределения охлаждающей воды в отверстие, находящимся со стороны воздушного канала, запрессована чугунная втулка диаметром сечения 35мм, а в отверстие выпускного канала диаметром сечения 13мм, таким образом основной поток воды поступает со стороны наименее нагретой части крышки, омывая дно и стенки крышки вода поднимается вверх, равномерно охлаждая крышку и через отверстия попадает в вертикальный патрубок водяного коллектора.  

    

    

Клапанный механизм Д-50.

Механизм состоит из клапанов и их привода. Клапаны изготовлены штамповкой из высококачественной хромистой стали. Впускные и выпускные клапаны отличаются только длиной стержня. Тарелки клапанов притерты к посадочным местам. Направление клапанов обеспечивается чугунными втулками, на наружных буртах которых установлены двойные пружины. Пружины сверху упираются в тарелку, которая удерживается замочным сухарем, состоящим из двух половинок, которые удерживаются на замочной части клапанов тремя выступами. При нажатии пружиной на тарелку благодаря коническому сопряжению тарелки с сухарями, они плотно охватывают замочную часть клапанов.

Для уменьшения шума при работе клапанов, над сухарями установлены фибровые прокладки, которые удерживаются в тарелках стопорными кольцами. Сверху на клапан свободно установлены стальные закаленные колпачки. Рычаги клапанов установлены в клапанной коробке, отлитой из чугуна и закрытой алюминиевой крышкой. В клапанной коробке с обеих сторон имеется по 2 прилива, в сквозные расточки которых установлены оси рычагов (приливы имеют прорези и стянуты болтами). Снаружи отверстия под оси рычагов закрыты плоскими заглушками. В расточке корпусов рычагов запрессованы бронзовые втулки, служащие подшипниками для осей. Втулки имеют отверстия и канавки, через которые масло поступает для смазывания осей рычагов. Для предотвращения вытекания масла через зазоры в торцах рычагов в их выточках установлены самоподжимные сальники (сальник с пружиной).

Рычаг выпускных клапанов- трех плечий. Плечи на концах имеют головки с резьбовыми отверстиями с клемными разрезами. Рычаг впускных клапанов – четырехплечий. Плечи этого рычага по устройству аналогичны плечам рычагов выпускных клапанов, но выполнены более короткими. Дополнительное четвертое плечо имеет выточку, в которую запрессована пята для упора пружины, зажатой между фланцем корпуса клапанной коробки и упором. Эта пружина служит для создания дополнительного усилия, чтобы избежать запаздывания при закрытии впускных клапанов.

В отверстиях головок плеч рычагов ввернуты ударники, которые застопорены болтами клемных зажимов. На сферическую головку ударников надет бронзовый боек, закрепленный пружинным кольцом. Масло к бойкам поступает от осей рычагов через осевые каналы в плечах и жиклера.

 

Распределительный вал Д-50.

Распредвал Д-50 изготовлен из легированной стали и состоит из 3-х частей, соединенных между собой призонными шпильками. Шейки и кулачки каждой части выполнены за одно целое с валом. Вал имеет 8 опорных шеек и 12 кулачковых. Семь опорных шеек расположены в подшипниках блока цилиндров (бронзовые втулки, залитые баббитом), а 8-ая располагается в подшипнике крышки корпуса шестеренного привода. Конус между 7 и 8 опорными шейками служит для насадки шестерни привода распредвала (механизм ГРМ). Осевой разбег распредвала регулируют два залитых баббитом полукольца, служащих упорным подшипником. Хвостовик задней части вала имеет внутреннюю систему каналов и проточку на 7-ой опорной шейке для подвода смазки от 7-ой опорной шейки к 8-ой опорной шейке и упорному подшипнику.

Каждый кулачек через рычажную систему оказывает действие на 2 одноименных впускных или выпускных клапана. Масло к опорным подшипникам, кроме приставного 8-ого, подводится по индивидуальным трубкам, идущим от распределительной масляной трубы р раме дизеля. Масло из подшипников сливается в ванну распредвала, а оттуда в раму дизеля. Приводная шестерня закрепляется корончатой гайкой.

 

Рычаги толкателей Д-50.

Смонтированы на полых осях кронштейнов, которые крепятся к приливам поперечных перегородок блока со стороны смотровых люков. Каждый кронштейн служит опорой для двух рычагов. Полость оси кронштейна заглушена с торцов пробками и служит масляным каналом, который сообщается со штуцером подвода смазки. Рычаг толкателя одноплечий, штампованный, стальной. На одном конце имеет головку с роликом, на другом – отверстие с запрессованной втулкой, которая служит подшипником. Ролик толкателя установлен на бронзовой пустотелой оси, для крепления которой в головке рычага имеется две щеки с отверстиями, фиксация производится стяжным болтом. Полость оси ролика также служит масляным каналом. В головке над роликом имеется выточка с запрессованной в ней пятой, которая служит опорой сферической головке штанги.

Штанги представляют собой стальные трубки, в которые с обеих сторон вставлены сферические головки. Для подвода масла к рычагам клапанов в центре сферических головок всех штанг выполнены продольные, сквозные отверстия. Отличаются штанги длиной (впускные штанги короче).

 

Привод распредвала и кулачкового вала Д-50.

Состоит из стальных термически обработанных цилиндрических шестерен с косыми зубьями, размещенных в корпусе на заднем торце блока. Корпус привода с крышкой крепится к раме дизеля стяжными болтами. Большие шестерни закреплены на концах кулачкового и распредвала. Промежуточная шестерня вращается в бронзовых втулках, залитых баббитом. На стальном валике, вставленном в отверстие разрезных щек кронштейна корпуса и зажатых стяжными болтами. Масло для смазывания подшипников и шестерен поступает через внутреннюю полость валика и по радиальному каналу в шестерне к ее зубьям, и затем разбрызгивается внутри корпуса. С шестерней кулачкового вала входит в зацепление шестерня водяного насоса.

 

Лоток и распредвал Д-49.

Базовой деталью механизма газораспределения является лоток, который отлит из алюминиевого сплава и служит для размещения в нем распредвала с кулачковыми шайбами, промежуточных рычагов привода клапанов и установки на нем топливных насосов. Лоток крепится к блоку цилиндров и к корпусу привода распредвала.

Распредвал предназначен для управления движением впускных и выпускных клапанов и работой топливных насосов соответственно порядку работы цилиндров. Распредвал приводится во вращение коленвалом через шестерню привода и приводной втулки, напрессованной на вал, которая вместе с кольцами образует опорно-упорную, а остальные втулки – опорные шейки распредвала. Опорные втулки, впускные, выпускные и топливные кулачковые шайбы состоят из двух половинок закрепленных на валу конусными гайками. Шпонки фиксируют шайбы в строго определенном положении, согласно порядку работы цилиндров.

Подшипники выполнены из алюминиевого сплава. Крепления относительно лотка обеспечиваются фиксаторами. Промежуточные рычаги установлены на оси, прикрепленной к лотку, в которой выполнены каналы для прохода смазки. Штанги привода клапанов имеют съемные закаленные шаровые опоры. Регулировку зазоров в приводе клапанов производят изменением длинны штанг. Масло на смазку подшипников распредвала, распределительного механизма и для гидротолкателей поступает из лотка. Давление масла ограничивается редукционным клапаном размещенным в крышке (2, 3+0, 5). Регулировку редукционного клапана производят на стенде за счет подбора толщины регулировочных прокладок. Из масляного канала лотка масло поступает по каналам: для смазки подшипников распредвала; для смазки толкателей топливных насосов; для смазки привода распредвала; по зазорам между болтами и лотком; каналу в рычагах; на смазку трущихся поверхностей рычагов и роликов и далее по отверстиям в штангах и через отверстие в двуплечих рычагах в гидротолкатели.

Масло из лотка стекает через окна по патрубкам в крышки цилиндров и далее в картер дизеля, а часть масла стекает в полость привода распредвала.

 

Топливоподающие устройства.

 

Топливные насосы высокого давления Д-50.

Предназначены для подачи в цилиндры дизеля под высоким давлением и в соответствии с нагрузкой строго определенных доз топлива на каждый цикл. Состоит из картера, кулачкового вала, толкателей, съемных плунжерных секций и коллектора.

Техническая характеристика ТНВД:

- тип насоса - плунжерный;

- число секций (плунжеров) – 6;

- диаметр плунжера мм – 20;

- ход плунжера мм – 19, 8;

- порядок работы плунжеров – 1, 3, 5, 6, 4, 2;

- номинальная частота хода плунжера – 37, 5 вниз;

- направление вращения вала – по часовой стрелке.

Картер представляет собой чугунную, цельнолитую коробчатую конструкцию. Поперечной перегородкой картер разделяется на 2 отсека, один из которых (правый) используется для установки и крепления деталей топливного насоса. Левый – для установки и крепления РЧВ с приводом, механизма аварийной остановки дизеля и электропневматического сервомотора. Внутри правого отсека имеются 2 полости со сливными отверстиями. Верхняя полость является резервуаром для топлива, которое попадает сюда через неплотности плунжерных пар, а нижняя – резервуаром для масла, стекающего с трущихся поверхностей. В горизонтальной перегородке расточено 6 гнезд, предназначенных для направления движения толкателей. Для смазки толкателей гнезда соединяются маслоподводящими каналами с отверстием средней опоры кулачкового вала. Кулачковый вал выполнен из одной паковки и имеет 3 опорные шейки и 6 кулачковых. В средней части опорных шеек расточены радиальные отверстия, сообщающиеся со сквозным осевым каналом, подводящим смазку к опорным подшипникам и приводу РЧВ.

Толкатель является промежуточным звеном между кулачком вала и плунжером секции. Корпус толкателя стальной. В нижней части на пустотелом пальце, установленном в сквозном поперечном отверстии, расположен ролик. Прямоугольная головка пальца предохраняет толкатель от проворачивания. С правой стороны в корпусе выполнены горизонтальные и вертикальные сверления, которые вместе с радиальными сверлениями в пальце служат для подвода масла к ролику. На наружной поверхности корпуса имеется горизонтальная смазочная канавка и коническое отверстие для стопора, а в нижней части 6 сквозных отверстий для прохода масла и воздуха при движении толкателя. Сверху в хвостовик корпуса ввернут болт, служащий для регулировки моментов начала подачи топлива плунжерами. Болт имеет шестигранник и цилиндрическую головку, на которую опирается стакан пружины плунжера. Положение болта фиксируется стаканом. Стакан, манжета и цилиндр ввернутый в горизонтальную перегородку картера – образуют лабиринтное уплотнение, предотвращающее попадание топлива из верхней полости в нижнюю.

Основными деталями секций топливного насоса являются две прецизионные пары, смонтированные вместе с другими деталями в корпусе отлитом из чугуна. Первая пара – насосный элемент состоит из гильзы и плунжера, а вторая – клапанная пара состоит из нагнетательного клапана и седла. Гильза плунжера выполнена в виде цилиндра с утолщенной верхней частью. Два сквозных отверстия в верхней части соединяют надплунжерное пространство с полостью корпуса, к которой подводится топливо. В одно из этих отверстий входит стопорный винт. Плунжер состоит из цилиндрической головки и фасонного хвостовика. На поверхности головки в верхней части имеется кольцевая выточка, соединенная вертикальным пазом с надплунжерным пространством. Нижняя кромка выполнена круглой, а верхняя фигурной – по винтовой линии. В верхней части она пересекается с кромкой вертикального паза. Винтовая кромка служит для отсечки и регулирования подачи топлива. Выступы плунжера входят в вертикальные пазы хвостовика шестерни, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой. На головку надета тарелка с пружиной, возвращающей плунжер в нижнее положение. Клапанная пара установлена на верхний торец гильзы плунжера и прижата нажимным штуцером. Плотность обеспечивается резиновым кольцом. Клапан выполнен пустотелым. В нижней части он имеет игольчатый посадочный конус, в средней – боковое отверстие, а в верхней – кольцевой буртик. Клапан прижимается к посадочному конусу седла пружиной, которая другим своим концом упирается в упор.

 

Форсунка дизеля Д-50.

Форсунка предназначена для распыления и распределения топлива в камере сгорания. Основной частью форсунки является распылитель, состоящий из корпуса и иглы. Распылитель прикреплен снизу корпуса гайкой. В верхний торец корпуса распылителя и сопрягаемый с ним торец корпуса форсунки имеют притертые между собой поверхности.

Для впрыска топлива в камеру сгорания в нижней части корпуса распылителя выполнена сферическая головка с 9 отверстиями диаметром 0, 35мм. К седлу корпуса распылителя притерт запорный конус иглы, который отделяет полость форсунки от камеры сгорания. На хвостовик иглы в верхней части опирается своей шаровой поверхностью штанга, передавая усилие от пружины. Затяжка пружины отрегулирована при помощи болта на давление впрыска топлива (275 атм).

 

Топливные насосы высокого давления Д-49.

Установлен на лотке дизеля. Плунжер насоса получает постоянное перемещение через толкатель от кулачка распредвала. Состоит из корпуса, в котором установлена втулка с плунжером и седло с клапаном, который сверху закреплен нажимным штуцером. Втулка плунжера закреплена в определенном положении стопорным винтом, во втулке плунжера имеется 2 отверстия: для подвода и отсечки топлива.                           

На плунжере в верхней его части с обеих сторон располагаются верхняя и нижняя отсечные кромки, обеспечивающие регулировку количества подаваемого топлива. Кромки расположены таким образом, что при движении рейки в корпус насоса подача уменьшается, а при выдвижении – увеличивается.

На цилиндрической поверхности плунжера имеются 2 кольцевые канавки: широкая канавка при любом положении (рабочем) плунжера по высоте соединены через боковое отверстие во втулке с полостью всасывания насоса, что исключает проход топлива по плунжеру в масляную систему.

На втулку плунжера установлен зубчатый венец, в пазы которого входит поводок плунжера. Максимальный выход рейки насоса ограждается винтом, который препятствует повороту зубчатого венца. Максимальный выход замеряется от торца рейки до болта. Этот размер устанавливается при регулировании насоса на стенде. Снизу корпуса насоса крепится направляющая втулка толкателя, в ней запрессована другая втулка в которой размещен толкатель: корпус; ось; ролик; упор; тарелка.

 

Форсунка дизеля Д-49.

Закрытого типа, устанавливаются в крышку цилиндров. Уплотнена конусной поверхностью и резиновым кольцом. К нижнему торцу корпуса прикреплены колпаком корпус распылителя и сопло. Для обеспечения одинаковой затяжки колпаков на каждом из них нанесены риски. В корпусе распылителя размещается игла, разобщающая внутренние полости форсунки от камеры сгорания. Корпус распылителя и игла являются комплектом спаренных деталей. Игла прижимается к корпусу распылителя пружиной через штангу. Сжатие пружины производится поворотом регулировочного винта. Топливо подводится в форсунку через щелевой фильтр. Давление впрыска топлива – 320 атм.

 

Механизм управления ТНВД Д-49.

Установлен на лотке. Предназначен для перемещения реек топливных насосов всережимным регулятором ( РЧВ ) в соответствии с заданной частотой вращения. Механизм управления приводится в движение от вала РЧВ. Конструкция механизма управления ТНВД обеспечивает отключение любого из насосов, а также перевода механизма управления в положение нулевой подачи в случае заклинивания плунжера или рейки какого либо насоса.

Для ограничения выхода реек ТНВД на номинальной мощности имеется регулировочный болт, который фиксируется пломбой (находится с левой стороны). Для улучшения работы дизеля на минимальной частоте вращения коленвала без нагрузки механизм управления ТНВД имеет механизм отключения, которым отключаются рейки первого и второго топливных насосов каждого ряда цилиндров. Механизм отключения состоит: из поршней со штоками, пружин, уплотнительных манжет и пружин.

Система вентиляции картера. Д-49.

Разрежение в картере предотвращает вытекание масла и утечку газов через зазоры в местах выхода валов наружу, а также через неплотности в соединениях. На дизеле применена принудительная система вентиляции вентиляции картера. Картерные газы, пройдя через газоотводящую трубу и маслоотделительный бачок, поступают по трубе во всасывающую полость турбокомпрессора. Масло из бачка стекает в картер. Разрежение в картере регулируют вручную поворотом рукоятки заслонки и контролируют по дифференциальному жидкостному манометру (дифманометр).

Основными частями маслоотделительного бачка, предназначенного для отделения паров масла из отсасываемых из картера газов, является каркас, корпус, фильтрующий элемент. Все детали стальные. Отсепарированное масло из бачка по трубе стекает в картер дизеля. При обслуживании в эксплуатации системы вентиляции картера, периодически промывают бачок.

 

Турбокомпрессор.

Обеспечивает подачу воздуха под избыточным давлением для увеличения мощности и экономичности дизеля.

ТГМ6 – ТК 23  масса-180кг, допустимая частота вращения – 28000 об/мин

ТЭМ2; 18 – ТК 30 масса- 350кг, допустимая частота вращения – 28000 об/мин

ТЭМ7 – ТК 35 масса-510кг, допустимая частота вращения – 28000 об/мин

Основными частями являются: остов – состоящий из 3-х корпусных деталей ( корпуса газоприемного, корпуса выпускного и корпуса компрессора); кожух теплоизоляционный; ротор-представляющий собой жесткий вал, с расположенными на нем рабочими колесами (турбинным и компрессорным), сопловой аппарат, диффузор, подшипники.

Корпуса газоприемный, выпускной и компрессора представляют собой отливки из чугуна или алюминиевого сплава.

Корпуса газоприемный и выпускной имеют водяную рубашку, в которой циркулирует вода из системы охлаждения дизеля. Кожух теплоизоляционный защищает вал ротора от теплового излучения горячих газов. Вместе с кожухом соплового аппарата он образует канал, двигаясь по которому газы совершают поворот и направляются в сторону выхлопного отверстия, а также изолируют полости компрессора от горячих полостей турбины. Ротор турбокомпрессора имеет вал сварной конструкции, состоящий из колеса турбины и приваренных к нему полувалов. Рабочие лопатки колеса турбины прикреплены к диску. Диск и лопатки изготовлены из специальных жаропрочных сталей. Колесо компрессора изготавливается из алюминиевого сплава.

Неподвижный лопаточный венец, расположенный перед рабочими лопатками турбины называется сопловым аппаратом, который болтами крепится к газоприемному корпусу. Снаружи сопловой аппарат и колесо турбины обхватывает кожух. Участок проточной части компрессора между колесом и спиральной улиткой, в которой за счет снижения скорости повышается давление воздуха называется диффузором. Он зажат между вставкой и упругим резиновым кольцом, зафиксирован штифтом. В турбокомпрессоре применяются подшипники скольжения. Ротор турбокомпрессора вращается в двух подшипниках – один расположен в центральной части корпуса компрессора, другой в центральной части газоприемного корпуса. Подшипник расположенный со стороны компрессора воспринимает осевые усилия (является опорно-упорным). Масло к подшипникам подводится из системы смазки дизеля. Полости, в которых расположены подшипники отделены от внутренних полостей агрегатов уплотнениями. Уплотнение со стороны турбины не допускает прорыва горячих газов в полость подшипника, а также предотвращает попадание масла на нагретую часть вала, где оно может закоксоваться и препятствовать свободному вращению ротора. Это уплотнение состоит из двух групп лабиринтов и двух упругих колец, между которыми по сверлениям в выпускном и газоприемном корпусах и во втулке подводится сжатый воздух из компрессора.

 

Привод механизма уравновешивания Д-49.

Состоит из корпуса, в котором размещены 3 противовеса с шестернями. Каждый противовес опирается на два роликовых подшипника, установленных в стальных обоймах корпусов. Осевая фиксация подшипников производится стопорными, а осевые разбеги регулировочными кольцами. Средняя шестерня уравновешивания получает вращение от коленвала и передает его крайним. При нахождении любой из шатунных шеек коленвала в крайнем верхнем или нижнем положениях противовесы шестерен должны находиться в нижнем положении. Корпус механизма прикреплен к блоку цилиндров и масляной ванне болтами. Со стороны фланца отбора мощности он закрыт кожухом, состоящим из двух половин. На фланец коленвала напрессован отбойник, который вместе с маслоулавливателем образует уплотнение коленвала. Смазка зубчатых колес и подшипников осуществляется маслом, вытекающим из подшипников коленвала и сливающимся из корпуса привода распредвала. Привод механизма уравновешивания находится сзади дизеля.

 

Привод распредвала.

Установлен на заднем торце дизеля и соединяющим распределительный и коленчатый валы в положении обеспечивающем необходимые фазы газораспределения. Предназначен для приведения во вращение распредвала, РЧВ, механического тахометра, датчика дистанционного тахометра и предельного выключателя.

Привод представляет собой редуктор, состоящий из прямозубых и конических шестерен, размещенных в корпусе, состоящим из 3-х частей. Стыки между корпусами уплотняются паронитовыми прокладками. Шестерня коленвала посредством 4-х шестерен и через шлицевую втулку вращает распредвал. Шлицевая втулка имеет разное количество наружных и внутренних шлицов, за счет чего можно изменять расположение распредвала относительно коленвала с точность9’(минут).

Подвод масла на смазку элементов привода осуществляется через отверстие лотка и по каналам в корпусе. Смазка зубчатых зацеплений производится через форсунки, куда поступает по внутреннему каналу. На смазку шлицов валика механического тахометра и РЧВ масло поступает по каналам и отверстиям в крышке. Подшипники всех шестерен смазываются масляным туманом, который образуется при вращении шестерен.

Привод насосов Д-49.

От привода насосов приводится во вращение 2 водяных, топливоподкачивающий и масляные насосы, а также противовесы механизма уравновешивания. Привод имеет внешний отбор мощности для вспомогательных нужд тепловоза. Зубчатая передача располагается в 3-х корпусах. Все шестерни опираются на шариковые и роликовые подшипники, монтируемые в стальные обоймы. Для привода водяных и топливоподкачивающего насосов в расточке противовесов запрессованы шлицевые втулки. Для привода масляного насоса в шестерню запрессован вал со шлицами которого соединяется поводок насосов. Передача вращения от коленвала к противовесам, топливоподкачивающему и водяным насосам производится шлицевым валом, соединяющим ступицу ведущей упругой шестерни с втулкой коленвала. Ведущая шестерня привода выполнена упругой за счет соединения ее ведущего и ведомого элементов через пружинные пакеты, состоящие из пружин и сухарей, установленных в овальных окнах.

Смазка шестерен и шлицевых соединений производится из масляной магистрали дизеля по внутренним каналам. Через верхнюю форсунку масло подается на зубчатые колеса и с полости коленвала по сверлению в шлицевом вале смазка подходит к передним шлицам этого вала.

 

Топливная система Д-50.

Топливная система ТЭМ2 включает в себя: ТНВД; форсунки; топливные фильтры; вспомогательный топливоподкачивающий насос; топливоподогреватель; топливный бак и трубопроводы с арматурой.

Вместимость топливного бака:

ТГМ6 – 5400л.

ТЭМ2 – 6400л.

ТЭМ7 – 7050л.

Топливо из бака по трубопроводу засасывается топливоподкачивающим насосом. На пути от бака до этого насоса топливо проходит через фильтры грубой очистки. На трубопроводе перед фильтром тонкой очистки установлен разгрузочный клапан, отрегулированный на давление 5, 3 атм, который предохраняет топливоподкачивающий насос от перегрузки. В верхней точке нагнетательного трубопровода, непосредственно за топливоподкачивающим насосом установлен пробный кран для выпуска воздуха из системы. Из коллектора топливо забирается плунжерными парами ТНВД и по трубопроводам высокого давления подводится к форсункам. Часть топлива, просочившегося через притирочные поверхности форсунки по дренажным трубкам стекает в капельницы, затем в сливную коробку, откуда вместе с топливом, просочившимся через плунжерные пары насосов по сливной трубе возвращается в топливный бак.

Топливоподкачивающий насос подает в коллектор больше топлива, чем необходимо для дизеля. Избыток топлива из коллектора по трубопроводу, через регулирующий клапан (2атм) отводится через топливоподогреватель в топливный бак. Циркуляция топлива под давлением обеспечивает: надежное заполнение ТНВД; исключает подсос воздуха в систему; позволяет организовать подогрев топлива в топливоподогревателе. Аварийная система питания дизеля предназначена для обеспечения работы тепловоза при выходе из строя топливоподкачивающего насоса. Работа аварийной системы основана на подсосе топлива в коллектор высокого давления непосредственно из бака, минуя ФГО и ФТО. Топливо по специальному трубопроводу из бака, через предварительно открытый кран, обратный шариковый клапан и сетчатый фильтр, расположенный в корпусе клапана засасывается плунжерными парами. Работа дизеля при подаче топлива через аварийную систему допускается в исключительных случаях и непродолжительное время.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: