Горение топлива в цилиндрах дизеля

По химическому составу топлива и реакциям горения определяется теоретически необходимое количество воздуха для сгорания единицы массы топлива (1 кг). Химический состав дизельного топлива устанав­ливается в лабораториях.

Дизельные топлива разных марок имеют примерно одинаковый состав: 86 % углерода (С), 13, 0 % водорода (Н) и 1 % кислорода (О). Для сжигания 1 кг топлива такого состава теоретически требуется

L_o = 14, 4 кг воздуха. В действительности же, чтобы обеспечить пол­ное сгорание впрыснутого топлива, в цилиндр необходимо подать боль­ше воздуха (L), чем требуется теоретически. Отношение а = L/L_o на­зывается коэффициентом избытка воздуха. Исследованиями установ­лено, что для нормальной работы дизеля при номинальной мощности коэффициент избытка воздуха должен составлять 1, 8—2, 2. Если он будет меньше, то топливо сгорает не полностью, что сопровождается «дымлением», перегревом деталей двигателя и работой его при повышенных температурах отработавших газов. Если а будет слиш­ком большим, то в двигателе не будет реализована полная мощность, и, кроме того, он будет иметь повышенные потери тепла с отработав­шими газами. При снижении нагрузки коэффициент избытка воздуха возрастает (рис. 3.9) и на холостом ходу может увеличиться до 6—12. Выбор коэффициента избытка воздуха имеет весьма важное значение для экономичной и надежной работы дизеля. Его величина зависит от того, насколько конструкция дизеля обеспечивает хорошее перемеши­вание частиц топлива с воздухом по всей камере сгорания.

При распыливании топлива через сопла форсунки с малыми от­верстиями в цилиндре образуется кольцевой факел из мелких частиц

 

\
\
	\

Рис. 3.9. Изменение коэффициента избытка воздуха с ростом нагрузки 130

топлива. Форма камеры сгорания должна быть такой, чтобы частицы топлива в виде факела заполнили все пространство камеры, однако не достигли стенок поршня и цилиндра, а сгорали во взвешенном сос­тоянии (рис. 3.10). Вопросам распыла топлива и его перемешивания с воздухом в цилиндре двигателя посвящено много опытных работ и теоретических исследований. Путем подбора диаметра отверстий со­пла форсунок, давления распыла и угла между осями отверстий и осью распылителя можно получать различные диаметры капель топлива, скорости и дальности полета частиц топлива (дальнобойность), на­правления и формы факела распыла.

Хорошим считается распыл, когда диаметр капель равен 10— 20 мкм. На качество смесеобразования существенное влияние оказы­вает вязкость топлива (рис. 3.10, в). Увеличивая диаметр отверстий в

Р, = 14 кгс/см

 

'у	\	у — ^
^■ ■ ■ ■ ^■ :; -|.--г';		щ\			\
	f'	W		§щ	! /' '		" л	I: " "	\
		щ		V/ w						■ и/

Рис. 3.10. Форма факела распыла топлива при разных цикловых подачах

(справа налево — увеличение цикловой подачи):

а — без завихрения воздуха: б—с завихрением; в — влияние вязкости топлива; 1 — факел при маловязком топливе; 2 — при вязком топливе

сопле форсунки, можно получить более крупные капли топлива при одновременном возрастании дальности их полета. Повышение давле­ния распыла топлива (при прочих неизменных условиях) приводит к уменьшению диаметра капель, увеличению дальнобойности части топлива и сокращению времени полета частиц. При возрастании дав­ления в конце сжатия (увеличении плотности воздуха в цилиндре) скорость полета частиц уменьшается, дальнобойность сокращается, диаметр капель топлива увеличивается.

При возрастании частоты вращения вала двигателя увеличивается давление распыла, диаметр капель топлива уменьшается, скорость и путь полета частиц увеличиваются. Большая вязкость топлива спо­собствует увеличению диаметра капель, возрастанию дальнобойнос­ти, удлинению факела топлива с одновременным уменьшением его диаметра. С уменьшением вязкости топлива факел становится коро­че, но большего диаметра.

Завихрение воздуха в цилиндре вызывает укорочение и утолще­ние факела. Чем больше завихрение, тем интенсивнее происходит раз­рушение трудновоспламеняемой фазы и проникновение свежего воз­духа к центру капли топлива, что ускоряет и улучшает процесс го­рения. Все эти зависимости при их умелом использовании дают воз­можность правильно регулировать топливную аппаратуру и процесс смесеобразования в цилиндрах дизелей.

Теоретические исследования и опыты показывают, что впрысну­тая в цилиндр капля топлива в жидкой фазе мгновенно воспламениться не может. Требуется какое-то время t, чтобы капля топлива прогре­лась, испарилась, чтобы пары смешались с воздухом и потом воспла­менились. Время t на подготовку топлива к самовоспламенению тем больше, чем больше диаметр капли и меньше завихрение воздуха в цилиндре.

Подготовка топлива к самовоспламенению протекает таким обра­зом: пары топлива проникают (диффундируют) в среду сжатого воз­духа и образуют вокруг капли вначале трудновоспламеняющуюся (из-за недостатка кислорода) паровоздушную фазу. При дальнейшем испарении и распространении паров топлива в среде сжатого возду­ха образуется легковоспламеняющаяся паровая фаза с коэффициен­том избытка воздуха а = 0, 8/0, 9. В этой фазе зарождается пламя, которое способствует быстрому испарению топлива и распростра-

нению горения по всему объему цилиндра. Таким образом, t есть время, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспла­менению. Это так называемый период задержки воспламенения топ­лива; он может измеряться в градусах угла поворота коленчатого вала Ф° или в секундах. Период запаздывания воспламенения обычно составляет 6—15° угла поворота коленчатого вала или 0, 001—0, 002 с. Когда капля топлива и воздух находятся в состоянии покоя в ци­линдре, то проникновение воздуха через зоны 2 и 3 к воспламеня­ющейся капле затруднено. При относительном перемещении кап­ли в воздухе доступ его к топливу облегчается, поэтому при завих­рении воздуха в цилиндре t уменьшается. Период задержки вос­пламенения оказывает большое влияние на процесс горения в ци­линдре дизеля: чем больше t, тем более «жестко» протекает работа дизеля. При больших значениях t происходит скопление топлива в цилиндре до его воспламенения, и процесс сгорания в дизеле ста­новится мало управляемым, резко повышается давление сгорания p_zn скорость нарастания давления в цилиндре. Особенно резко это проявляется при низких температурах окружающего воздуха Т_ок, когда могут наблюдаться даже пропуски вспышек на холостом ходу и малых нагрузках.

Чем лучше распылено топливо при впрыске в цилиндр, чем выше давление и температура воздуха в конце сжатия, тем меньше период задержки воспламенения топлива и, следовательно, лучше параметр процесса сгорания. Отметим, что для обеспечения надежного воспла­менения впрыснутого в цилиндр топлива температура конца сжатия Т_о должна превышать на 100—200 °С температуру самовоспламене­ния топлива Т_св. Склонность к воспламенению является одной из важ­нейших характеристик дизельного топлива. Топлива, более склонные к воспламенению, имеют меньший период задержки воспламенения, в результате чего рабочий процесс в цилиндре протекает более благо­приятно, двигатель работает «мягко». Если бы период задержки вос­пламенения был равен нулю и топливо, попав в цилиндр, сразу же воспламенялось, то закон сгорания топлива полностью соответство­вал бы закону подачи топлива в цилиндр и мы бы могли управлять процессом горения топлива в цилиндре, задавая требуемый закон впрыскивания. В действительности же, как мы видим, этого нет. Склонность дизельного топлива к воспламенению обычно оценива-

ется цетановым числом, которое определяется на специальной мотор­ной установке путем сравнения воспламеняемости испытываемого образца топлива и эталонной смеси. Чем больше цетановое число, тем качество топлива выше. На тепловозах применяют дизельное топ­ливо с цетановым числом, лежащим в пределах от 45 до 60 единиц. Отметим также, что при применении дизельного топлива с большим цетановым числом значительно улучшаются пусковые свойства дизе­ля и уменьшается нагарообразованне.

Фазы газораспределения дизелей. Правильный выбор моментов (фаз) открытия и закрытия клапанов и окон определяет качество очистки цилиндров от газов и зарядки их свежим воздухом (рис. 3.11). Чтобы повысить коэффициент наполнения г\₀ и улучшить зарядку цилиндров свежим воздухом, клапаны (окна) открывают и закрыва­ют не при крайних положениях поршня, а раньше или позже. При движении поршня вправо в период расширения газов выпускной клапан открывается в точке е, когда поршень еще не дойдет до НМТ, а закрывается в точке е', когда поршень пройдет ВМТ. Впускной кла­пан открывается в точке а и закрывается в точке а'. В период ае' оба клапана открыты. Такие фазы газораспределения дают наилучшее наполнение цилиндров свежим воздухом. Наивыгоднейшие фазы газораспределения устанавливаются заводом опытным путем.

Рис 3.11. Фазы открытия и закрытия клапанов двигателя: е, е' — моменты открытия и закрытия выпускных клапанов; а, а' — моменты открытия и закрытия впускных клапанов; /> ₀ — атмосферное давление (1 кгс/см²); р_а, р_г — давление в цилиндре соответственно в период наполнения

и выпуска

Угол поворота коленчатого вала дизеля от начала впрыска топлива в цилиндр до прихода поршня в ВМТ называется углом опережения подачи топлива ср_оп. Угол опережения подачи оказывает большое влия­ние на протекание рабочего процесса дизеля. При увеличении ср_оп го­рение топлива начинается раньше, максимальное давление сгорания p_z повышается, горение топлива заканчивается раньше и температура отработавших газов уменьшается. С уменьшением угла опережения подачи давление сгорания снижается, а температура отработавших газов повышается. На развернутых индикаторных диаграммах дизеля (рис. 3.12) можно видеть, что если во время сжатия начать впрыск топлива в точке 1, то процесс горения и расширения будет протекать по сплошной линии а. Если топливо начать подавать в точке 2, то дальнейшее протекание процесса будет описываться штриховой ли­нией б. Штриховая линия в соответствует расширению воздуха в ци­линдре при отсутствии впрыска топлива. На этой же диаграмме пока­зан угол задержки воспламенения топлива ср.. Оптимальный угол опе­режения впрыска зависит от частоты вращения вала и нагрузки дизе­ля. Он устанавливается заводом опытным путем.

Рл

 

ф, П.К.В.

Рис. 3.12. Развернутые индикаторные диаграммы дизеля при различных

углах опережения впрыска топлива:

Ф_оп — угол опережения впрыска; ср_г-—угол запаздывания воспламенения топлива; 1 и 2 — начало впрыска; Г я 2' — начало воспламенения топлива

Тепловой баланс дизелей

Не все тепло, выделившееся при сгорании топлива, используется полезно. Значительная часть тепла уносится с охлаждающей водой, маслом, выбрасывается с отработавшими газами, расходуется при ох­лаждении наддувочного воздуха и рассеивается в окружающую среду.

Распределение тепла по составляющим, расходуемым на полезную работу и на различные потери, называется тепловым балансом. Теп­ловой баланс может меняться в зависимости от нагрузки, темпера­туры воды и масла, температуры окружающего воздуха, частоты вра­щения вала дизеля и т.д. Так, например, при температуре охлаждаю­щей воды 50 °С отвод тепла в воду примерно в 1, 4 раза больше, чем при температуре воды в системе 90 °С; соответственно тепло перераспределяется и по другим составляющим.

В табл. 3.1. приведены тепловые балансы различных тепловозных дизелей при температуре воды 70—80 °С.

Таблица 3.1

 

 

Распределение тепла	Дизели
1 ОД 100	5-Д49
Тепло, внесенное в цилиндры дизеля с топливом: тыс. ккал/ч %	4950 100	4650 100
Полезно использованное тепло: тыс. ккал/ч %	1890 38	1906 41, 5
Отвод тепла с водой: тыс. ккал/ч %	564 11, 5	660 14
Отвод тепла с маслом: тыс. ккал/ч %	486 10	4, 7
Отвод тепла от наддувочного воздуха: тыс. ккал/ч %	400 8	144 3
Унос тепла с отработавшими газами: тыс. ккал/ч %	32, 5	37, 3

Мощность и КПД дизеля

Предполагается, что в многоцилиндровых двигателях рабочие процес­сы в цилиндрах протекают примерно одинаково и только смещены по фа­зам на угол сдвига кривошипов коленчатого вала. Поэтому можно считать, что мощность, развиваемая в отдельных цилиндрах, тоже одинакова; тог­да мощность дизеля равна сумме мощностей всех цилиндров.

Различают индикаторную мощность L., получаемую в цилиндрах дизеля, и эффективную мощность N_e, реализуемую на коленчатом валу дизеля. В технической документации, которая составляется на каж­дый двигатель заводом-изготовителем, указывается номинальная мощ­ность дизеля N_eH.

Номинальная мощность — это эффективная мощность, развивае­мая двигателем при наибольшей частоте вращения коленчатого вала и при нормальных условиях. При повышении температуры и умень­шении давления воздуха мощность дизеля падает, а при понижении температуры и повышении давления мощность возрастает. С увели­чением влажности воздуха мощность дизеля снижается. Изменение внешних условий (температуры и давления воздуха) может вызвать изменение мощности дизеля примерно до 8—10 %. Поэтому мощность N_e и удельный расход топлива g_e полученные при данных атмосфер­ных условиях, пересчитывают на нормальные.

Индикаторная мощность дизеля. Зная площадь поршня

можно определить работу, выполненную в одном цилиндре за пол­ный рабочий цикл:

где/). — среднее индикаторное давление, кгс/см²; D — диаметр поршня, м; S — ход поршня, м. Работа в цилиндрах дизеля, выполненная за минуту:

L =p_jFSni,

где п — частота вращения, об/мин;

i — число цилиндров.

Известно, что мощность N_t=Lll5, так как 1 л.с. = 75 (кгс-м)/с. Под­ставив в это выражение значение L, получим

_{= Pl}nD²Sni ¹ 4-60-75т'

где т — тактность (т = 2 — для двухтактного и т = 4 для четырех­тактного дизеля). Индикаторная мощность, подсчитанная по этой формуле, будет в лошадиных силах. Среднее индикаторное давление p_t определяется по индикаторной диаграмме. Для этого строится рав­новеликий прямоугольник, длина и площадь которого соответствен­но равны длине и площади индикаторной диаграммы. Затем замеря­ют высоту этого прямоугольника hi и умножают ее на масштаб давле­ния а, т.е.

_Pi = h_ta.

Для получения индикаторной диаграммы применяют специальные приборы-индикаторы. В тихоходных двигателях (п не более 500 об/мин) используют механические индикаторы, а в быстроход­ных — электропневматические или электрические (см. далее). Пос­ледние два прибора дают развернутую индикаторную диаграмму — по углу поворота вала.

Среднее индикаторное давление в зависимости от конструкции машины и ее форсировки может меняться в широких пределах. В двух­тактном дизеле 10Д100 —/>. = 12кгс/см²; четырехтактных дизелях 2-5Д49 —p_t = 18, 2 кгс/см².

Эффективная и индикаторная мощности связаны соотношением

где г)_м — механический КПД дизеля.

Механический КПД дизеля, определяемый как отношение эф­фективной мощности к индикаторной, характеризует величину меха­нических и гидравлических потерь в трущихся частях двигателя, а так­же затрату мощности на привод вспомогательных механизмов дизеля (топливные, водяные, масляные насосы, механизм газораспределения

и др.); он зависит от конструкции и качества сборки машины и при номинальной мощности принимает значения от 0, 75 до 0, 9.

Если двигатель приводит во вращение электрический генератор постоянного тока, то эффективную мощность можно подсчитать по показаниям электрических приборов, подключенных к клеммам гене­ратора:

Ц6Л/ ^е 1000т1_г '

где /и U— соответственно ток генератора, А, и его напряжение, В;

Л_г — КПД генератора (0, 9—0, 95);

1, 36 — переводной коэффициент (1 кВт = 1, 36 л.с). Эффективная мощность дизеля, установленного на тепловозах с электрической пере­дачей:

1, 36IU

N =--------- +N,

^е 1000т1_г

где N_B — мощность, расходуемая на вспомогательные нужды тепло­воза (вентилятор холодильника, возбудитель, вспомогательный гене­ратор, компрессор и т.д.), л. с. Обычно N_B составляет 8—12 % от эф­фективной мощности дизеля.

Общим коэффициентом полезного действия дизеля, определяющим в конечном итоге его экономичность, является эффективный КПД. Эф­фективным КПД дизеля г\_в называется отношение выработанной им механической энергии к количеству тепла, введенному в дизель с топливом за то же время:

₌ 632N_e

где В_ч — расход топлива дизелем, кг/ч;

Q_T — теплота сгорания дизельного топлива, ккал/кг;

632 — тепловой эквивалент механической энергии, ккал/(л.с. -ч).

Степень совершенства использования тепла в цилиндрах двигате­ля характеризуется величиной индикаторного коэффициента полез-

ного действия г\, Индикаторный КПД определяется как отношение механической энергии, выработанной в цилиндрах дизеля, к теплу, внесенному в дизель с топливом за определенное время (например, за 1 ч):

, 632N_i

Эффективный и индикаторный КПД связаны соотношением

4 = 4л_м-

Индикаторный КПД в современных тепловозных дизелях состав­ляет 0, 43—0, 49. Тогда, приняв средние значения r_t и г_м, получим:

4 = 0, 47-0, 85 = 0, 4.

В новых четырехтактных тепловозных дизелях эффективный КПД достигает значения 0, 42, что соответствует удельному эффективному расходу топлива 150 г/(э.л.с.-ч).

Отношение индикаторного КПД к термическому называется от­носительным КПД г)₀. Этот коэффициент учитывает потери тепла в действительной машине по отношению к идеальной.

Как видим, КПД современного дизеля достиг высоких значений. Следует ожидать, что дальнейший рост КПД дизелей будет сопровож­даться большими трудностями, так как он уже значительно прибли­зился к КПД идеальной машины (r\_t = 0, 62 / 0, 66).

Поэтому усилия ученых направлены на поиски новых путей пре­вращения тепловой (а также и атомной) энергии в механическую с более высоким КПД (60—65 %).

Рамы дизеля

Назначение рам. Все дизель-генераторы оснащены поддизельны-ми рамами. Рамы дизелей 5Д49 и 10Д100 имеют сварную конструк­цию, предназначены для установки на них дизеля, генератора, раз­мещения масла для смазки дизеля, а также для крепления дизель-ге­нератора к раме тепловоза.

Устройство поддизелънойрамы дизеля 1 ОД 100. К двум продольным вертикальным листам рамы сверху и снизу приварены горизонтальные

листы (рис. 3.13). Нижние листы являются опорными фланцами для установки поддизельной рамы на настильный лист рамы тепловоза, а верхние—для установки на него блока дизеля. Со стороны генерато­ра горизонтальные листы усилены накладками. С этой же стороны к вертикальным листам приварены наделки 18, являющиеся опорами под пружины, которые служат амортизаторами для станины главного генератора. Продольные вертикальные листы связаны двумя попе­речными листами. Для придания жесткости и увеличения прочности вертикальные и горизонтальные листы рамы по всей длине связаны ребрами жесткости. Снизу к раме приварен поддон 23, который слу­жит маслосборником, где хранится масло для смазки деталей дизеля и охлаждения поршней. Сюда же сливается масло из подшипников, а также после охлаждения поршней.

В поддон вварен коллектор, служащий каналом для подвода мас­ла к масляному насосу. Масло из поддона в коллектор поступает че­рез отверстия, расположенные с обеих сторон и закрытые сетками 9, а из коллектора к масляному насосу — через трубу. Для придания жесткости поддону внутри него по всей длине приварены попереч­ные перегородки. Поддон спереди и сзади ограничен торцевыми стенками. На передней торцевой стенке имеет три фланца 2, 3 и 5. К фланцу 2 прикрепляют сливную трубу от фильтра тонкой очистки масла; к фланцу 3 — трубу подвода масла к масляному насосу; фла­нец 5 служит для крепления опорной плиты насосов. На задней тор­цевой стенке имеется фланец 16, к которому прикрепляют корпус уплотнения коленчатого вала. Масло в поддон заливают через гор­ловину 12 с фильтрующей сеткой и закрытой крышкой. Для слива масла из поддона в дне его имеется труба 13. Уровень масла в мас­лосборнике измеряют рейкой. Сверху поддона на уголках прикреп­лены шпильками съемные сетки 9, заключенные в рамки. Сетки пре­дохраняют масло в поддоне от засорения относительно крупными посторонними частицами.

На верхнем горизонтальном листе имеются отверстия, предна­значенные для болтов крепления блока с поддизельной рамой. Меж­ду болтом и рамой для уплотнения ставится паронитовая прокладка.

Задняя часть рамы имеет форму вилки, на ней четырьмя болтами с каждой стороны, которые входят в отверстие 17, укрепляют главный генератор.

21

 

Рис. 3.13. Рама дизеля 10Д100:

1 — забор масла; 2 — слив масла из фильтра тонкой очистки; 3 — забор масла насосом; 4 — слив масла из вспомогательных агрегатов; 5 — поверхность креп­ления опорной плиты насосов; б — отверстия для болтов крепления блока с рамой; 7, 15 — отверстие для болтов крепления чалочного приспособления; 8 — верхний лист для установки блока дизеля; 9 — сетки; 10 — трубка масло-мерной рейки; 11 — отверстие заправки дизеля маслом; 12 — горловина залив­ки масла; 13 — отверстие для слива масла в картер; 14, 25 — отверстия для болтов и шпилек крепления дизель-генератора к раме тепловоза; 16 — поверх­ность крепления корпуса уплотнения коленчатого вала; 17— отверстие болтов крепления тягового генератора; 18 — опоры для пружин; 19 — монтажные от­верстия; 20, 22 — отверстие и труба подачи воды к воздухоохладителям; 21 — опорные лапы; 23 — поддон (маслосборник) рамы; 24 — забор масла масло-прокачивающим агрегатом; 25 — отверстия для болтов крепления поддизельной рамы к раме тепловоза

Для крепления приспособления при снятии и транспортировке дизеля в сборке с главным генератором служат отверстия 7, 75 для болтов. Четыре отверстия 19 с каждой стороны в вертикальных лис­тах со стороны генератора служат для монтажа и демонтажа болтов крепления генератора к раме и болтов крепления приспособления для подъемки и транспортировки дизеля в сборке с генератором.

Поддизельную раму со стороны управления через опорные лапы 21 прикрепляют к раме тепловоза четырьмя болтами с мощными пружи­нами. Для этих болтов в лапах 21 имеются отверстия 25. Со стороны генератора поддизельная рама прикреплена четырьмя болтами к на­стильному листу по два болта с каждой стороны, вставленными в от­верстие 14. Для предохранения болтов от среза со стороны генератора на нижних горизонтальных листах рамы слева и справа имеются вы­ступы, которыми поддизельная рама упирается как с торца, так и с бо­ков в упоры, приваренные к настильному листу рамы тепловоза.

При таком креплении деформация поддизельной рамы и блока ди­зеля не зависит от деформации рамы тепловоза. Этим самым улучша­ются условия работы поддизельной рамы и блока дизеля и увеличи­вается срок их службы.

Устройство поддизельной рамы дизеля 5Д49. Рама состоит из бо­ковых, торцевых, верхних и нижних листов, к которым приварен под-дон4(рис. 3.14—вкладка). На раме установлены центробежные филь­тры масла, теплообменник масла 35 и маслопрокачивающий насос 39. К раме тепловоза поддизельная рама прикреплена жестко с помощью болтов и пружин, место установки которых отмечено буквами Л, М, III. Масло из поддона во всасывающую полость масляного насоса подается через маслозаборник 2 с сеткой. Обратный клапан маслоза-борника 36 уменьшает утечки масла при прокачке маслопрокачиваю-щим насосом перед пуском дизеля и после его остановки. Для умень­шения образования масляной пены используются сетки 6. Через гор­ловину 16с сеткой 17масло заливают в дизель. Уровень масла в под­доне рамы измеряют щупом 14. В полость Гсливается масло из воз­душного ресивера дизеля. Масло из этой полости сливается через вен­тиль 24; воздух выпускается через отверстие сапуна.

Отверстия Ф предназначены для установки приспособления при подъеме дизель-генератора. Масляная ванна дизеля предназначена для размещения масла дизеля.

Ремонт поддизельных рам. Наиболее серьезными неисправ­ностями поддизельных рам являются трещины по целому месту и в сварных соединениях, кавитационные разрушения и коррозии. Эти неисправности являются результатом перенапряжения отдельных уз­лов вследствие конструктивных недоработок, неправильного режи­ма сварки, несоблюдения технологического процесса сварки, непра­вильной затяжки болтов, гаек. Кавитационные разрушения являют­ся следствием гидравлических ударов газопаровых пузырьков охлаж­дающей воды. Слабо подтянутые болты и гайки крепления блока с рамой и рамы дизеля с рамой тепловоза обнаруживают обстукивани­ем и закрепляют. Перед затяжкой проверяют прилегания сопрягае­мых плоскостей. В заводских условиях раму очищают от грязи, ос­матривают, дефектоскопируют, обмеряют и ремонтируют. В подди­зельных рамах дизелей трещины в сварных швах и околошевных зо­нах, а также в крышке патрубка для заливки масла заваривают с пред­варительной расчисткой. Отремонтированную поддизельную раму испытывают на проницаемость сварных швов наливом керосина с выдержкой в течение 10 мин. Поврежденные механически или кор­розией картерные сетки и сетки всасывающего канала масляного на­соса и фильтра патрубка для заливки масла восстанавливают поста­новкой заплат или заменяют при уменьшении живого сечения в кар-терных сетках более 25 %.

Картеры дизелей. Картерная часть блока предназначена для раз­мещения коленчатого вала и кривошипно-шатунного механизма ди­зеля, там установлены коренные подшипники вала. Нижняя картер­ная часть блока 5Д49 сварена из поперечных литых элементов-стоек. Сварные швы расположены по осям цилиндров. Такая схема позволи­ла применить контактную сварку элементов, образующих картер. Кар­тер сваривают на специальной автоматической контактной машине по всему поперечному периметру одновременно. Контактная сварка обеспечивает высокое качество сварных швов, их контролируют уль­тразвуком. Все сварные швы элементов конструкции сжаты усилия­ми затяжки шпилек, сварные швы разгружены от растягивающих уси­лий. В этом отличие конструкции блока 5Д49 от 10Д100, где все свар­ные швы подвержены растягивающим усилиям. В нижней части бло­ка имеются люки для доступа в картер, на крышках люков, установ­ленных с правой стороны, имеются предохранительные клапаны, ко-

торые открываются в аварийных случаях при повышении давления в картере дизеля. Картерная часть блока дизеля 10Д100 также сварная, в наклонных боковых листах картера дизеля имеются люки, предназ­наченные для осмотра нижнего коленчатого вала, коренных и шатун­ных подшипников и их монтажа, а также для выемки поршней. Фун­кции и конструкция картеров дизелей 5Д49 и 10Д100 сходны. Неисп­равности картеров аналогичны неисправностям поддизельной рамы. Трещины в околошевных зонах и сварных швах устраняются также расчисткой и заваркой. Не допускается ремонт сквозных трещин свар­ных плит и свищей, блоки с такими дефектами подлежат замене.

Соединения рамы с блоком дизеля и рамой тепловоза. Блок отно­сительно рамы устанавливают с максимальным сопряжением со­ответствующих торцевых поверхностей. Блок к раме крепят равно­мерно с переходом от середины к краям. Прилегания плоскостей бло­ка к раме проверяют щупом. Положение блока относительно рамы фиксируют штифтами на дизеле 10Д100 или призонными болтами на дизеле 5Д49. При соединении блока и рамы дизеля используют про­кладку, для улучшения плотности прилегания. Соединение блока ди­зеля с рамой дизеля у дизелей 5Д49 и 10Д100 аналогично.

Дизель-генератор 5Д49 при установке на раму тепловоза опирается поддизельной рамой на четыре платика в передней и средней частях, а под генератором рама опирается на две пружины. В передней части поддизельная рама крепится к раме тепловоза через пружины, эти пружины имеют предварительную затяжку 50 кН. Для фиксации ди­зель-генератора от поперечных перемещений на раме тепловоза при­варены упоры, от продольных перемещений он фиксируется также упорами, приваренными к раме тепловоза и плотно входящими в вы­рез в нижнем месте поддизельной рамы. У заднего поддизельная рама крепится к раме тепловоза болтами. Опорные пружины под генера­торной частью рамы устанавливаются с усилием, уравновешивающим массу генератора.

Дизель-генератор 10Д100 устанавливают на четыре опорных пла­тика, приваренных к раме тепловоза, опорные поверхности платиков лежат в одной плоскости, поэтому необходима подгонка опорных по­верхностей. Подшлифовкой добиваются такого положения, чтобы в пределах одного платика между ним и рамой дизеля не проходил щуп толщиной 0, 05 мм. Для выполнения этого требования при установ-

ленном на опорные поверхности платиков дизель-генераторе замеря­ют зазоры между платиками и рамой дизеля и по результатам замеров подбирают наборы регулируемых прокладок. Набор регулируемых прокладок устанавливают не более чем под две опоры, и толщина его не должна превышать 4 мм, то же выполняется и при установке ди­зель-генератора 5Д49.

После подгонки дизель-генератора по платикам и определения чис­ла регулируемых прокладок его окончательно устанавливают и крепят. Дизель-генератор крепят и болтами и со стороны нагнетателя—двумя шпильками и пружинами. Крепления концевой опоры шпильками и пружинами исключает передачу дополнительных напряжений, связан­ных с возникновением тепловых деформаций дизеля, а также динами­ческих и статических деформаций рамы тепловоза. Пружины затягива­ют до высоты 182+1 мм, каждая из них обеспечивает натяжение по 49 кН. После затяжки болтов и шпилек их шплинтуют. Под опорой ге­нератора установлены пружины, затянутые до высоты 187 + 1 мм пу­тем установки регулировочных прокладок. Прокладки приваривают к нажимной шайбе и платику. Разгружение пружины равно 39 кН.

Закрепив дизель-генератор, приваривают продольные и поперечные упоры, предотвращающие его смещение от различных сил, возника­ющих при работе тепловоза. Продольные упоры приваривают в выре­зе нижнего листа рамы дизеля вплотную к местам на специальных платиках рамы тепловоза. Для полного прилегания между нижними листами рамы дизеля и упором забивают регулировочные прокладки, которые на боках приваривают к полу электросваркой. Поперечные упоры устанавливают на опорных платиках с зазором между нижним листом рамы дизеля и упором 0, 1—0, 5 мм. Зазор необходим, чтобы во время теплового расширения дизеля не срезало упоры. Зазоры, получающиеся между нижним листом рамы дизель-генератора и на­стильным листом рамы, закрывают заделкой.

3.4. Блоки цилиндров и втулки

Блок цилиндров дизеля 10Д100 (рис. 3.15) сварен из стальных плит, листов, опор, усиливающих угольников, косынок и представляет собой жесткий и прочный остов, способный выдерживать силовые и температурные напряжения во время работы дизеля. Все основные

Рис. 3.15. Блок цилиндров дизеля 10Д100:

1 — ниши для выпускных коллекторов; 2 — отсек управления; 3 — отсек верхнего коленчатого вала; 4 — место установки воздухоохладителя; 5 — люк в отсеке вертикальной передачи; б — люки в отсеке топливной аппара­туры; 7 — люки в отсеке воздушного ресивера; 8 — люки в отсеке нижнего коленчатого вала; 9 — опоры нижних коренных подшипников

детали и узлы дизеля расположены внутри блока. Для их осмотра, регулировки, разборки и сборки в блоке предусмотрены люки, закры­ваемые крышками.

Вертикальными листами толщиной 16 мм (сталь 20Г) блок поде­лен на двенадцать отсеков, из которых в десяти средних размещены втулки цилиндров с верхним и нижним поршнями и шатунами; впе­реди отделен отсек управления 2, а с противоположной стороны — отсек вертикальной передачи. В отсеке управления расположены все механизмы управления топливными насосами, приводные шестерни

кулачковых валов; отсек закрыт крышкой. На торце блока со стороны управления в верхней части укреплен кронштейн для установки двух турбокомпрессоров; внизу — выпускные патрубки и опорная плита для установки водяных и масляного насосов и их приводы. В отсеке 5 расположена вертикальная передача, соединяющая верхний и ниж­ний коленчатые валы. На торце блока со стороны тягового генератора в верхней части установлены воздушный нагнетатель с редуктором, воздухоохладители, в нижней—корпус уплотнения коленчатого вала и валоповоротный механизм.

По всей длине внутри блока приварены четыре узких (300—350 мм) горизонтальных листа (сталь 20) толщиной 25 мм, а сверху и снизу плиты толщиной 25 мм (верхние) и 22 мм (нижние). Горизонтальными листами блок разделен на отсеки.

К верхней плите и вертикальным листам приварены двенадцать опор для коренных подшипников верхнего коленчатого вала, а к ниж­ней плите и вертикальным листам—двенадцать опор 9 для коренных подшипников нижнего коленчатого вала.

В каждой верхней опоре имеется по два отверстия для шпилек, а в нижней — для болтов крепления крышек коренных подшипников. В вертикальных листах с правой и левой сторон внутри блока вва­рено по одиннадцать опор для подшипников кулачковых валов топ­ливных насосов. К верхнему листу отсека воздушного ресивера с ле­вой и правой сторон приварено по десять направляющих втулок, а к нижнему по десять фланцев крепления корпусов толкателей топливных насосов. Втулки цилиндров вставляют в блок сверху и каждую при­крепляют четырьмя шпильками к фланцу, приваренному к гори­зонтальному листу. К двум ниже расположенным горизонтальным листам приварены кольца для направления втулки при монтаже.

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: