книги из ГПНТБ / Селиверстов В.М. Теплосиловое оборудование подъемно-транспортных машин учебник

Клапаны (рис. 93) двигателей состоят из головки и штока 3. Го­ ловки бывают плоской 2, выпуклой 4 и тарельчатой 5 формы. У го­

ловки имеются цилиндрический поясок и уплотнительная фаска, снятая под углом 45 или 30°. Фаской клапан плотно садится на седло 1.

ратурных условиях. При работе двигателей выпускные клапаны нагре­ ваются до 700—900° С, а впускные — до 400° С. В связи с этим вы-

Рис. 93. Клапаны

пускные клапаны часто выполняют с выпуклой головкой, что уве­ личивает их общую прочность и жесткость. У некоторых карбюра­ торных двигателей (ЗИЛ-130, ЗМЗ-66 и др.) выпускной клапан 6

имеет натриевое охлаждение. Он выполняется в этом случае полым с утолщенным штоком. Внутреннее пространство клапана примерно наполовину заполняется металлическим натрием (fnJI = 100°С). Во вре­ мя работы двигателя натрий находится в клапане в жидком состоянии и, перемещаясь внутри него, отводит тепло от головки к более холод­ ному штоку и далее к направляющей втулке.

Впускные клапаны обычно изготовляют из хромистых или хро­ моникелевых сталей, а выпускные — из более жаростойких хромо­ кремнистых сталей.

167

Гл а ва XXIII

СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ

§ 94. Система питания карбюраторного двигателя

Система питания должна обеспечивать качественное приготовление горючей смеси. В нее входят (рис. 94): топливный бак 1, отстойник 2, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, воздухоочиститель 4

и впускной трубопровод 7. При установке топливного бака выше карбюратора надобность в топливоподкачивающем насосе отпадает.

Топливо из бака через фильтр-отстойник подается в поплавковую камеру карбюратора. Последний обеспечивает дозирование, распы-

Рис. 94. Схема системы питания карбюраторного двигателя

ление, частичное испарение и перемешивание топлива с воздухом, поступающим из атмосферы через воздушный фильтр. Образовавшаяся

вкарбюраторе горючая смесь по впускному трубопроводу направля­ ется в цилиндры двигателя. Количество горючей смеси, поступающей

вцилиндры, регулируется дроссельной заслонкой 6. В приведенной

схеме питания установлен карбюратор с падающим потоком. Такие карбюраторы имеют меньшее сопротивление по воздушной стороне, что позволяет увеличить коэффициент наполнения цилиндра. Отра­ ботавшие газы через выпускной коллектор 8 и глушитель 9 отводятся

ватмосферу.

Бензобак служит для хранения топлива, его размеры и конструк­ ция предопределяются типом подъемно-транспортной машины. Ми­ нимальные размеры бака должны обеспечить работу машины в течение одной смены. Крышка бензобака обычно закрывается герметично и имеет клапаны, исключающие возможность повышения или пониже­ ния давления выше или ниже атмосферного.

Топливный фильтр грубой очистки и отстойник обычно объединя­ ют в одном корпусе. Фильтр представляет набор тонких (0,15 мм) латунных или алюминиевых дисков с выштампованными по окруж­ ности выступами. Диски собирают в пакет так, что между ними обра­ зуется зазор в 0,05 мм.

Пакет пластин устанавливается по центру корпуса фильтра-отстой­ ника. Топливо поступает в корпус фильтра, где, вследствие малых

168

скоростей его движения, происходит отстаивание крупных механи­ ческих частиц и воды, которые периодически удаляются через нижние сливные отверстия. Отстоявшееся топливо проходит между пластин­ ками фильтра, подвергаясь грубой очистке.

Диафрагменный насос в карбюраторных двигателях используется для подкачки бензина (рис. 95). В верхней части его размещены кла­ паны, а в нижней находится привод насоса. Между фланцами верх­ ней и нижней частей корпуса зажата диафрагма 6, выполненная из не­

Обычно производительность на­ соса больше потребной, что гаран­

тирует безотказную его работу даже в случае появления в системе паровых пробок. Давление развиваемое насосом, обычно не превы­ шает 0,12—0,13 МН/м2. При повышении давления в напорной магист­ рали пружина 3 не может преодолеть его, поэтому при вращении эксцентрика 7 хвостовик 1 рычага 8 в отверстии штока 2 будет ко­

лебаться вхолостую. В этом случае подача топлива в карбюратор прекратится. Рычаг 10 используется для ручной подкачки бензина

в систему смазки вызывает повышенный износ деталей двигателя. Воз­ духоочистители делятся на инерционные, фильтрующие и комбиниро­ ванные.

Наиболее широкое применение в транспортных двигателях полу­ чили воздушные комбинированные масляно-инерционные воздухо­ очистители (рис. 96). Воздух поступает в кольцевое отверстие 1 меж­

ду корпусом и направляющим цилиндром и опускается вниз. При по­

169

Частицы масла, захваченные воздушным потоком, смачивают фильтрующий элемент 2, на котором задерживаются более мелкие

частицы пыли. В качестве фильтрующих элементов используются металлическая сетка или набивка из капронового волокна. При

ванные масляно-инерционные воздухоочистители задерживают до 98% твердых частиц.

Карбюратор является главным элементом системы питания дви­ гателя. Он должен обеспечивать наивыгоднейшую по составу горю­

чую смесь для любого режима работы двигателя. В качестве примера рассмотрим карбюратор модели К-22Г, применяемой на дви­ гателях ГАЗ-51А.

Карбюратор К-22Г (рис. 97) с падающим потоком смеси, баланси­ рованный, трехдиффузорный, с компенсацией смеси путем изменения проходного сечения диффузора. В поплавковой камере расположены поплавок 18 и игольчатый клапан 19. Поплавковая камера сообще­ на с воздушным патрубком балансировочным каналом 13.

Пусковым приспособлением карбюратора служит воздушная за­ слонка 12 с клапаном И , связанная с дроссельной заслонкой 25.

Это облегчает управление заслонками при пуске двигателя.

Система холостого хода состоит из топливного жиклера 5, двух воздушных жиклеров 8 и 9, эмульсионного жиклера 7 и двух распы­ лителей 3, расположенных в задроссельном пространстве. Около рас­ пылителей 3 имеется отверстие 4, соединяющее камеру с вакуумным

регулятором опережения зажигания. Состав горючей смеси на оборо­ тах холостого хода регулируется винтом 2.

В главную дозирующую систему входят: блок главного и допол­ нительного жиклеров 24, блок распылителей 15 и система диффузо­

170

ров. Количество топлива, поступающего через главный жиклер, ре­ гулируется иглой 23. К корпусу большого диффузора 10 прикреплены упругие пластины 6, которые могут отжиматься при определенном

перепаде давлений в диффузоре.

В систему экономайзера входят клапан 22 и жиклер экономайзе­ ра, а в систему ускорительного насоса — впускной 17 и нагнетатель­ ный 18 клапаны, жиклер и распылитель 14 ускорительного насоса.

Рис. 97. Схема карбюратора К-22Г

поршень 21 со штоком привода 20 и рычаг, закрепленный на оси

дросселя. Общими для главной дозирующей системы и системы эко­ номайзера являются колодец, в котором движется поршень, и система привода к поршню.

Карбюратор К-22Г оборудован регулятором предельного числа оборотов. Основными деталями его являются дроссельная заслонка со скошенной поверхностью, обращенной в сторону потока смеси, и пружина 1 (подробнее работа регулятора рассматривается в § 101).

При пуске двигателя воздушная заслонка закрывается, одновре­ менно приоткрывается дроссельная заслонка. Топливо в смеситель­ ную камеру карбюратора подается через главную дозирующую систе­ му и систему холостого хода. Совместное действие двух дозирующих устройств позволяет получить богатую смесь. После запуска двигате­ ля воздушная заслонка открывается. При работе на малой частоте вращения в задроссельном пространстве создается большое разре­ жение, в результате чего топливо для приготовления смеси подается

171

через жиклер 5 системы холостого хода. По мере открытия дросселя

вдиффузоре увеличивается разрежение, и топливо начинает поступать

всмесительную камеру через распылители главной дозирующей систе­ мы. При увеличении открытия дроссельной заслонки разрежение в диф­ фузоре становится больше разрежения в зоне расположения распыли­ телей 3 и система холостого хода отключается, топливо подается в

смесительную камеру через главный и дополнительный жиклеры.

Свозрастанием нагрузки на двигатель повышаются расход воздуха и перепад давлений до диффузоров и после них, что приводит к откры­ тию пластин 6. В результате этого все большее количество воздуха

будет проходить в обход внутреннего и промежуточного диффузоров. С момента открытия пластин, разрежение во внутреннем диффузоре стабилизируется и подача топлива через главный жиклер почти не уве­ личивается. Дополнительный жиклер, распылитель которого уста­ новлен в горловине большого диффузора, при всех нагрузках рабо­ тает как жиклер элементарного карбюратора. В связи с такой сов­ местной работой главного и дополнительного жиклеров горючая смесь обедняется.

При больших нагрузках богатую смесь получают с помощью эко­ номайзера, включенного в главную дозирующую систему. Когда дрос­ сельная заслонка открыта почти полностью, дополнительно поступаю­ щее топливо проходит через жиклер экономайзера и распылитель главного жиклера. Чтобы исключить обеднение горючей смеси при быстром открытии дроссельной заслонки, карбюратор оборудован ускорительным насосом. При быстром открытии заслонка резко пово­ рачивается и через систему тяг приводит в движение поршень ускори­ тельного насоса, который подает топливо к жиклеру 14.

§ 95. Система зажигания карбюраторного двигатепя

Горючая смесь в карбюраторных двигателях воспламеняется от электрической искры (дуги), возникающей между электродами свечи. Для получения надежного искрового разряда к электродам необхо­ димо подвести ток высокого напряжения. Величина этого напряжения зависит от расстояния между электродами, плотности среды в цилинд­ ре и составляет 12—20 тыс. вольт. Источником электрического тока высокого напряжения могут быть аккумуляторные батареи или спе­ циальные магнитно-электрические машины (магнето). Батарейное зажигание применяется в автомобильных, а зажигание от магнето — в тракторных двигателях. В карбюраторных двигателях, устанавли­ ваемых на подъемно-транспортных машинах, широкое распростране­ ние получило батарейное зажигание. Как указывалось, электрическая искра должна подаваться в цилиндры до прихода поршня в в. м. т. с опережением на угол сроп. Величина оптимального угла опережения зажигания зависит от нагрузки и частоты вращения двигателя. С уменьшением нагрузки двигателя (дроссельная заслонка прикрыта) увеличивается доля остаточных газов в свежем заряде и снижается скорость сгорания смеси. Последнее требует увеличения угла опере­ жения зажигания, так как в противном случае сгорание смеси перей*

172

дет на линию расширения. С повышением частоты вращения угол опережения зажигания также должен увеличиваться, поскольку при той же скорости сгорания смеси растет скорость движения поршня. Величина угла опережения зажигания на различных режимах работы двигателя определяется по результатам его испытания.

Система зажигания должна: создавать высокое напряжение, пода­ вать ток высокого напряжения на электроды свечи в строго опреде­ ленный момент времени, обеспечивать изменение угла опережения зажигания в соответствии с изменением режима работы двигателя.

Принципиальная схема батарейного зажигания четырехцилиндро­ вого двигателя приведена на рис. 98. В этой схеме источниками пи-

Рис. 98. Принципиальная схема батарейного зажигания четырехцилиндрового карбюраторного двигателя

тания являются генератор и аккумуляторная батарея. При пуске и работе двигателя на малой частоте вращения система зажигания полу­ чает питание от аккумуляторной батареи, а при нормальной частоте вращения — от генератора, приводимого в действие от коленчатого вала двигателя. В последнем случае, кроме того, происходит под­ зарядка аккумуляторной батареи. Приведенная схема зажигания од­ нопроводная. Вторым проводом служит металлическая масса двига­ теля. Минусовая клемма аккумуляторной батареи 1 соединена с кор­

пусом двигателя. Ток низкого напряжения от аккумулятора через реле-регулятор 3, выключатель зажигания 4 и первичную обмотку 7 индукционной катушки поступает к прерывателю 8. В индукцион­ ную катушку входят сердечник 5, первичная обмотка 7, состоящая

из небольшого числа витков медной проволоки диаметром 0,8 мм, и вторичная обмотка 6, состоящая из большого числа витков тонкой

проволоки диаметром 0,1 мм. Индукционная катушка преобразует первичный постоянный ток низкого напряжения в переменный ток вы­ сокого напряжения.

Прерыватель тока имеет неподвижный контакт (наковальню) 10, соединенный с массой двигателя, и подвижный (молоточек) 11,

изолированный от массы и прижимаемый пластинчатой пружиной

173

12 к кулачковой шайбе 9, получающей вращение через передачу от

вала двигателя.

Число выступов кулачковой шайбы равно числу цилиндров дви­ гателя, а скорость вращения ее в четырехтактных двигателях в 2 раза меньше скорости вращения коленчатого вала. При вращении кулачко­ вого валика периодически размыкаются и замыкаются контакты 10 и 11, в результате чего изменяется интенсивность магнитного поля

вокруг первичной обмотки индукционной катушки.

При замкнутых контактах ток низкого напряжения от аккумуля­ торной батареи через первичную обмотку индукционной катушки, подвижный и неподвижный контакты идет на массу двигателя, по кото­ рой он возвращается к минусовой клемме батареи. В первичной об­ мотке индукционной катушки возникает постоянное магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через сердечник и проходят через витки обеих обмоток.

Первичная цепь низкого напряжения при набегании кулачка на подвижный контакт размыкаете^, и во вторичной обмотке индукцион­ ной катушки индуктируется ток высокого напряжения. При размы­ кании контактов прерывателя исчезающее магнитное поле вызывает в первичной обмотке ток самоиндукции, уменьшающий импульс вто­ ричного напряжения и вызывающий сильное искрение на контактах. Для устранения вредного влияния э. д. с. самоиндукции в цепь низко­ го напряжения параллельно контактам прерывателя включен конден­ сатор 13. Индуктируемый во вторичной обмотке 6 ток высокого напря­ жения поступает на разносную пластину бегунка 14 распределителя 15, имеющего четыре неподвижных контакта 16. Последние соединены проводом со свечами зажигания 17 соответствующих цилиндров.

Бегунок (подвижный контакт) распределителя и кулачок прерывате­ ля располагаются на одном валу, и в момент размыкания контактов прерывателем бегунок находится против одного из неподвижных кон­ тактов. При вращении бегунок распределителя направляет ток высо­ кого напряжения поочередно на свечи всех цилиндров двигателя согласно порядку их работы.

При подводе тока на электродах свечи образуется искровой разряд, воспламеняющий горючую смесь в камере сгорания двигателя. Момент подачи искры и мощность искрового разряда в свече зависят от зазора

ваться вокруг кулачкового валика. При повороте диска в сторону вращения кулачка контакты разомкнутся позже и угол опережения зажигания уменьшится; если же повернуть диск в обратную сторону, контакты разомкнутся раньше и угол опережения зажигания увели­ чится.

В современных двигателях оптимальный угол опережения подачи искры в зависимости от частоты вращения вала и нагрузки обеспечи­ вается автоматически с помощью центробежного и вакуумного регу­ ляторов, которые конструктивно объединены с прерывателем-распре­ делителем. При работе двигателя на средней и повышенной частотах

174

вращения питание системы зажигания переключается на генератор 2. В схеме системы зажигания предусмотрен реле-регулятор 3 авто­

матически включающий в сеть тока генератор и выключающий его при изменении частоты вращения двигателя.

§96. Система питания дизеля

Всистему питания дизеля входят: топливный бак, фильтры для очистки топлива, топливоподкачивающий насос, насосы высокого дав­

ления для подачи топлива к форсункам, форсунки и контрольно­ измерительные приборы.

Топливо из расходной цистерны 1 через фильтр предварительной очистки 2 засасывается топли­ воподкачивающим насосом 3 и подается к топ-

Сливной трудопровод

6 -V V У У V

аI n Магистральный

100 МН/м2. Топливные насосы высокого давления направляют топли­ во через фильтры тонкой очистки 6 к форсункам 7.

Топливо, просочившееся через неплотности в форсунках, отво­ дится по сливному трубопроводу в сливную цистерну 8.

Схемой предусматривается установка параллельно двух фильтров грубой очистки, что обеспечивает непрерывную работу системы, когда один из фильтров отключен для очистки. Топливная система имеет перепускной редукционный клапан 4, через который избыток топлива,

нагнетаемого топливоподкачивающим насосом, перепускается об­ ратно в расходную цистерну. Редукционный клапан поддерживает в трубопроводе постоянное избыточное давление, равное 0,05—0,1 МН/м2. В береговых дизельных установках в систему питания входит также воздухоочиститель.

Фильтры предварительной очистки топлива бывают сетчатые, пластинчато-щелевые и войлочные. Они относятся к фильтрам низкого давления и устанавливаются перед топливоподкачивающим насосом. Эти фильтры очищают топливо от механических примесей и воды.

175