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

Щелевой фильтр состоит из двух втулок, вставляемых одна в другую с зазором по диаметру 0,02—0,04 мм. Внутренняя втулка имеет несквозные продольные канавки. Одна половина их не доходит до верха, а другая — до низа. Топливо под большим давлением попа­ дает в канавки, которые начинаются сверху, затем перетекает через зазор между втулками в канавки, заканчивающиеся внизу. Этим фильтром задерживаются примеси размером более 0,04 мм. Отфильт­ рованное топливо поступает к распылителю форсунки.

Топливоподкачивающие насосы, применяемые в дизелях, могут быть поршневыми, шестеренчатыми и лопастными (коловратными).

Поршневой подкачивающий насос устанавливается на тракторных двигателях типа Д (рис. 101, а). Поршень насоса 4 получает движение вверх под действием кулачка 7 через толкатель 6 и шток 5 и вниз под действием пружины 2. Шток и поршень насоса не имеют жесткого

соединения.

Рис. 101. Топливоподкачивающие насосы:

а— поршневой; 6 — шестеренчатый; в — лопастной

с__

При движении поршня вверх топливо через клапан 1 перетекает

в полость под поршень. В нагнетательную магистраль оно не поступа­ ет. Во время обратного движения верхняя полость поршня под дей­ ствием пружины 2 заполняется топливом через всасывающий клапан 3, а из нижней полости оно направляется в нагнетательную магист­

раль.

Если расход топлива вдвигателе уменьшится, то из-за возрастания давления в нагнетательной полости поршень насоса под действием пружины не сможет совершить полного хода и производительность его понизится.

топливо, поступающее во всасывающую полость, заполняет впадины зубцов и переносится из них в нагнетательную полость, откуда вы­ тесняется в нагнетательную магистраль.

Подкачивающий насос коловратного типа применяется на двига­

177

При вращении ротора из-за увеличения объема между пластинкой и корпусом сначала происходит всасывание топлива, а затем, по мере уменьшения указанного объема, его подача в нагнетательную магист­ раль.

Постоянное давление топлива в шестеренчатых и коловратных насосах поддерживается автоматически редукционным клапаном, раз­ мещаемым обычно в корпусе насоса.

§97. Топливная аппаратура дизелей

Ктопливной аппаратуре относятся топливные насосы высокого давления и форсунки.

Топливный насос должен обеспечивать:

1)подачу топлива к форсунке в определенный момент в строго оп­ ределенном количестве, соответствующем нагрузке двигателя;

2)требуемое давление впрыска;

3)регулирование количества подаваемого топлива.

От правильной и точной работы топливных насосов зависит эко­ номичность и надежность дизеля. Мощность дизеля изменяется в за­ висимости от количества топлива, подаваемого в цилиндр двигателя. При этом порции топлива, подаваемые за один ход насоса, весьма малы и иногда составляют десятые и сотые доли грамма.

В многоцилиндровых дизелях топливные насосы должны обеспечить равномерную подачу топлива по цилиндрам. Разница в количестве подаваемого топлива по отдельным цилиндрам не должна превышать 5— 10%. Это позволяет избежать перегрузки отдельных цилиндров при максимальной мощности двигателя.

Топливные насосы делают всегда плунжерными (поршневыми). Как правило, на каждый цилиндр устанавливается отдельный насос. В быстроходных двигателях все топливные насосы обычно размеща­ ются вместе в одном агрегате.

Количество подаваемого топлива изменяется за счет изменения величины полезного хода плунжера. Последнее достигается тем, что на некотором участке хода плунжера остается открытым всасывающий или специальный перепускной клапан, через который происходит об­ ратный слив части топлива, заполняющего объем надплунжерного пространства насоса. Количество сливаемого топлива из цилиндра насоса может регулироваться специальными отсечными всасывающими и перепускными клапанами или плунжером насоса специальной конст­ рукции, который управляет открытием всасывающих перепускных

сосы золотникового типа имеют наибольшее распространение, они просты, компактны и надежны в работе.

Основными элементами каждой секции четырехплунжерного на­ соса золотникового типа (рис. 102, а) являются плунжер 8 и гильза 9. Плунжер получает движение от кулачковой шайбы 1. При набегании выступа кулачка на ролик толкателя 2 плунжер, преодолевая натя­ жение пружины 4, начнет двигаться вверх. Вниз он перемещается

178

под действием пружины 4. Зазор между толкателем и плунжером ре­ гулируется винтом 3. Топливо, подаваемое топливоподкачивающим насосом, через отверстие 15 (рис. 102, б) направляется во внутрен­ нюю полость гильзы 9. При движении плунжера вверх некоторая часть топлива вытесняется через оба отверстия 15 во всасывающую

полость насоса до тех пор, пока его верхняя кромка не перекроет их. После перекрытия этих отверстий начинается сжатие топлива, за­ полняющего рабочую полость гильзы. По достижении давления, на

Рис. 102. Топливный насос золотникового типа:

а — общий вид; б — плунжерная пара; в — характерные положения плунжера в гильзе

которое отрегулирована пружина 11 (см. рис. 102, а) нагнетатель­ ного клапана 10, последний откроется и по трубопроводу 12 топливо

будет поступать к форсунке.

В рассматриваемом насосе подача топлива регулируется пере­ пуском в конце нагнетательного хода плунжера части его обратно через отверстие 14 (см. рис. 102, б) во всасывающую магистраль.

Для этого в верхней части на поверхности плунжера выфрезерована

пор, пока винтовая кромка 17 плунжера не откроет всасывающее от­ верстие 15 (см. рис. 102, б). С этого момента топливо из нагнетатель­

ной полости через канавку и винтообразный вырез будет вытесняться обратно во всасывающую полость насоса. Одновременно под действием пружины И и давления топлива в нагнетательной магистрали клапан 10 закроет отверстие в корпусе, и подача топлива к форсунке прекра­

тится.

Таким образом, в рассмотренном насосе подача топлива прекра­ щается в момент открытия винтообразной кромкой плунжера вса­

179

сывающего отверстия гильзы. При повороте плунжера вокруг верти­

закрытые. Основным элементом форсунки является распылитель, об­ разующий факел нужной конфигурации. В открытой форсунке отвер­ стие в распылителях не перекрывается клапаном (иглой) и внутрен­ ние пространства ее и камеры сгорания никогда не разобщаются

(рис. 103, а, /).

Открытые форсунки не имеют подвижных деталей, отличаются про­ стотой устройства и изготовления. К недостаткам их относятся нечет­ кие фиксированные начало и конец подачи топлива и возможность нагарообразования в отверстиях распылителей, что ухудшает распили­ вание топлива, снижает экономичность и мощность двигателя.

180

В связи с этим в дизелях чаще применяют закрытые форсунки. В них имеется игла, закрывающая доступ топливу в цилиндр в проме­ жутки между подачами. Закрытые форсунки бывают одно- и много­ дырчатые (рис. 103, б). Корпус форсунки 6 и распылитель 1 плотно прижимаются накидной гайкой 3. Распыливающие отверстия в распы­ лителе запираются иглой 2, открывающей их только на период впрыс­ ка топлива. Игла 2 упирается в нажимной шток 5, имеющий вверху тарелку 7, на которую давит пружина 8. Степень затяжки пружины регулируется винтом 10, фиксируемым контргайкой 9. Между корпу­ сом форсунки и распылителем установлен щелевой фильтр 4.

Топливо из топливного насоса по каналу в корпусе форсунки и че­ рез щелевой фильтр поступает в кольцевую канавку, расположенную на торце распылителя, откуда по сверлениям попадает в полость под иглой. В результате давления топлива на конусную поверхность иглы происходит ее подъем и впрыск топлива в цилиндр (см. рис. 103, а, II).

Давление открытия иглой отверстий регулируется изменением натяга пружины 8 с помощью винта 10.

Закрытые форсунки бывают одно- и многодырчатые с числом от­ верстий от четырех до десяти.

Многодырчатые форсунки используют главным образом в дизелях

снеразделенными камерами сгорания, а однодырчатые в двигателях—

сразделенными камерами сгорания. Форсунки с однодырчатыми рас­ пылителями бывают штифтовые и бесштифтовые. В штифтовых рас­ пылителях игла на нижнем конце имеет цилиндрический или кони­ ческий штифт (см. рис. 103, а, III). Штифты свободно проходят

через сопловое отверстие. При подъеме иглы топливо распыляется,

проходя через узкую кольцевую щель между штифтом и стенками соплового отверстия. Достоинством штифтовых форсунок является наличие большого отверстия и способность их самоочищаться, что исключает образование нагара и засорения.

§ 98. Системы смазки двигателей

Данные системы служат для подачи смазочного масла к трущимся поверхностям деталей с целью снижения механических потерь в дви­ гателях, а также для отвода тепла от деталей. Смазка защищает де­ тали от коррозии и способствует уплотнению поршневыми кольцами рабочей полости цилиндров.

В зависимости от способа подвода масла к трущимся поверхностям

имеются специальные выступы, которые при вращении коленчатого вала захватывают масло из поддона картера двигателя и разбрызги­ вают его. По каналам и через зазоры в подшипниках масло попадает на трущиеся поверхности и смазывает их.

Эта система отличается простотой, однако она не обеспечивает на­

дежной смазки наиболее нагруженных трущихся поверхностей двига­

181

теля. Кроме того, при такой схеме смазки большая часть масла на­ ходится в распыленном состоянии и быстро окисляется, что ухудшает его качество. Все это ограничивает применение данной схемы смазки, которая получила распространение в двигателях небольшой мощно­ сти, например в пусковых двигателях дизелей.

П р и н у д и т е л ь н а я система смазки предусматривает смаз­ ку всех трущихся поверхностей двигателя под давлением. Эта система смазки применяется в мало- и среднеоборотных судовых дизелях.

При к о м б и н и р о в а н н о й системе смазки масло к наиболее нагруженным трущимся поверхностям двигателя (подшипникам ко-

Рис. 104. Схема комбинированной системы смазки с мокрым картером

ленчатого и распределительного валов и др.) подается под давлением, а к остальным деталям — разбрызгиванием и самотеком. Данная си­ стема смазки наиболее распространена в двигателях, применяемых на подъемно-транспортных машинах.

Различают также системы с «мокрым» и «сухим» картером. В систе­

шой мощности обычно применяется комбинированная система смазки с мокрым картером (рис. 104). Масло заливается в картер до опреде­ ленного уровня, измеряемого контрольным щупом 2. Из поддона 1 картера оно через плавающий фильтр-маслоприемник 3 засасывается

шестеренчатым масляным насосом 7 и подается в пластинчато-щелевой фильтр грубой очистки 6.

Плавающий фильтр-маслоприемник позволяет забирать наиболее чистое масло из верхних слоев, а мелкая металлическая сетка обес­ печивает первичную очистку масла, подаваемого из картера в мас­ ляную магистраль.

Давление масла после насоса, в зависимости от типа двигателя, принимается в пределах 0,2—0,8 МН/м2. Когда давление масла повы-

182

шается сверх допустимого, часть его редукционным клапаном 5 пере­

пускается во всасывающую магистраль. При засорении фильтра гру­ бой очистки или при очень вязком масле сопротивление фильтрующих элементов возрастает, повышается давление, в результате чего откры­ вается перепускной клапан 8 и масло проходит в главную магистраль

системы, минуя фильтрующие элементы. Из нее масло поступает на смазку рамовых подшипников, подшипников распределительного вала

ик осям коромысел при верхнем расположении клапанов.

Кшатунным подшипникам масло подводится по сверлениям в шей­ ках и щеках коленчатого вала. В некоторых двигателях по сверлению в шатуне масло может подаваться на смазку головного подшипника. Остальные детали двигателей смазываются разбрызгива­ нием. Так, в двигателе ГАЗ-51 с нижним расположением кла­ панов разбрызгиванием сма­ зываются цилиндры, поршне­ вые кольца, кулачки распре­

делительного вала и толка­ тели.

ла. Из него масло поступает в картер двигателя.

В качестве фильтрующего элемента в фильтре тонкой очистки ис­ пользуется набор картонных пластин с картонными прокладками. Масло очищается в результате прохождения его сквозь пористую массу картона пластин и прокладок. Загрязненный фильтрующий элемент заменяется новым. Для контроля за давлением в масляной системе в главную магистраль включен манометр 9. В некоторых двигателях

для охлаждения масла в системе смазки установлен масляный холо­ дильник (радиатор) 4. В приведенной схеме часть масла после насоса

внешних условий и нагрузки двигателя и регулируется вручную или автоматически терморегулятором.

Принципиальная схема наружных маслопроводов комбинирован­ ной системы смазки с сухим картером двигателя Д6 приведена на рис. 105. При работе двигателя масло, стекающее в картер 6, отсасы­ вается из него двумя секциями шестеренчатого насоса 5 и подается че­ рез масляный холодильник 2 в специальный бак 1, установленный вбли­

зи двигателя. Температура масла, подаваемого в масляный бак, может регулироваться частичным перепуском его помимо холодильника с по­ мощью терморегулятора 3. Из масляного бака масло забирается нагне­

183

тательной секцией насоса 4 и подается в комбинированный фильтр 7,

в корпусе которого размещены фильтры грубой очистки с фильтрую­ щими элементами проволочно-щелевого типа и тонкой очистки с филь­ трующими элементами из хлопчатобумажной нескрученной нити.

Ведущие шестерни всех трех секций масляного насоса получают вращение от одного вертикального вала, имеющего привод от колен­ чатого вала двигателя. После фильтра грубой очистки масло направ­ ляется во внутреннюю полость коленчатого вала 9, откуда оно по­

ступает к рамовым и шатунным подшипникам со стороны шейки вала. Масло, прошедшее грубую очистку по специальным сверлениям в блок-картере, также подается к подшипникам валиков передач и по наружным трубопроводам 8 к механизму газораспределения и приводу

и зубья шестерен деталей передач смазываются разбрызгиванием. Перед пуском двигателя масло прокачивается ручным насосом 10 по

системе для обеспечения смазки трущихся поверхностей подшипников в начальный период работы двигателя.

Условия смазки деталей и моторесурс двигателя во многом зави­ сят от правильного выбора смазочного масла. Основными физико-хи­ мическими свойствами масел являются вязкость, температура вспышки, стабильность, антикоррозионность, зольность, коксуемость.

При работе двигателя масло, соприкасаясь с горячими поверх­ ностями, окисляется с образованием твердых и смолистых веществ, количество которых зависит от зольности и коксуемости масла. Твер­ дые вещества ухудшают смазывающую способность масла и при пере­ греве способствуют образованию нагара на поршне и в его кольцевых канавках.

В процессе работы двигателя масло разжижается топливом, загряз­ няется продуктами износа и окисления. Это ограничивает срок службы масла и вызывает необходимость его замены. Смена масла у быстро­ ходных двигателей происходит через 100—300 ч работы.

Для улучшения эксплуатационных свойств масел к ним добавляют присадки, которые могут быть антиокислительными, антикоррозион­ ными, моющими, повышающими вязкость масла и др. Присадки, влия­ ющие на ряд свойств масла, называются комплексными.

Сорт применяемого масла зависит от типа двигателя, условий его работы и материалов, используемых в подшипниках, и указывается в паспорте двигателя.

Автомобильные масла М-8А и М-10А широко применяют в бензино­ вых четырехтактных двигателях, а масла М-6Б, М-10Б и другие — как в бензиновых, так и в автотракторных дизелях.

Всудовых быстроходных дизелях используются дизельные масла

Д-11, Дп-11, Д-14 и авиационные МС-20 и МК-22.

При добавлении присадок к маслу в марке ее ставят индекс «п». Цифра в марке масла показывает его среднюю кинематическую вязкость (в сст) при 100° С.

184

§ 99. Системы охлаждения двигателей

Рассматриваемые системы предназначены для отвода тепла от дета­ лей двигателей (поршней, цилиндров, крышек и выпускных кол­ лекторов), соприкасающихся с продуктами сгорания, имеющими вы­ сокую температуру. В процессе работы температура этих деталей должна поддерживаться на определенном уровне. Следовательно, от­ вод тепла в систему охлаждения при различных режимах работы дви­ гателя должен быть регулируемым. В зависимости от типа двигателя, режима его работы, степени наддува и других факторов система охлаж­ дения отводит от 15 до 35% тепла, выделяемого при сгорании топлива.

По способу отвода тепла системы охлаждения двигателей бывают

зонах, удаленных от источни­ ков воды. Недостатками этой системы являются: увеличение габари­

тов двигателя, повышенный шум при его работе, необходимость при­ менения более качественных' материалов для изготовления деталей, трудность регулирования температурного режима при различных нагрузках двигателя.

Большинство автотракторных двигателей и все судовые двигатели имеют жидкостное охлаждение. В этих системах охлаждения тепло­ отводящей средой при положительных температурах окружающего воздуха служит вода, а при отрицательных — водные растворы эти­

вых установках и на плавучих сооружениях отводится различными методами. Это обусловливает и различное конструктивное выполнение систем охлаждения. Принципиальная система водяного охлаждения дизеля, установленного на плавучем кране, изображена на рис. 106. Водяной насос 5, приводимый во вращение от коленчатого вала двига­ теля, нагнетает охлаждающую воду в зарубашечное пространство ци­ линдра. Отсюда она перетекает в охлаждающие полости цилиндровой крышки, а затем в выпускной коллектор.

При прохождении воды через зарубашечное пространство охлаж­ дается не только цилиндр, но и поршень через поршневые кольца, ко­

185

торые соприкасаются со стенками цилиндра. Горячая вода из двига­ теля направляется к автоматическому регулятору температуры — термостату 3, где поток ее разветвляется: часть воды идет на холодиль­ ник 4 двигателя, где она охлаждается, а часть по обводному трубо­

проводу проходит мимо холодильника. Соотношение между этими по­ токами зависит от температуры воды на выходе из двигателя. Далее оба потока соединяются и направляются к приемному патрубку насоса 5.

На линии внутреннего контура системы охлаждения установлен расширительный бак 2, через который система заполняется водой. Он

также служит для возможности изменения объема охлаждающей воды в результате ее расширения при нагревании и отвода образовавше­ гося пара.

Для охлаждения воды внутрен­ него контура в холодильнике 4 ис­

пользуется забортная вода, пода­ ваемая насосом 1. Температура во­

ды на выходе из двигателя должна поддерживаться в пределах 70— 85° С, а на входе в него — на 8— 10° С ниже. Постоянство темпера­ турного режима двигателя при раз­ личных нагрузках его обеспечи­ вается термостатом (рис. 107). Он состоит из герметично закрытого гофрированного цилиндра-сильфо­ на 3, заполненного легкоиспаря­

ющейся жидкостью (например, водным раствором этилового спирта), и клапана 4. Верхняя часть цилиндра-сильфона укреплена в корпу­ се 2 регулировочной гайкой 1.

При повышении температуры воды, выходящей из двигателя и омы­ вающей цилиндр-сильфон, в последнем происходит кипение легко­ испаряющей жидкости, в результате чего возрастает давление ее па­ ров. Сильфон удлиняется, прикрывая перепускной клапан и увеличи­ вая количество воды, поступающей в холодильник двигателя. При по­ нижении температуры наблюдается обратное явление: увеличивается открытие перепускного клапана и уменьшается количество воды, по­ ступающей в холодильник двигателя. Регулируется термостат гай­ кой 1.

Всистеме охлаждения судовых двигателей для циркуляции воды обычно используют поршневые и центробежные насосы, имеющие при­ вод от двигателя.

Впринципиальной схеме системы охлаждения автотракторных двигателей, применяемых в береговых установках (рис. 108), в ка­

честве холодильника используется радиатор, в котором вода внутрен­ него контура охлаждается потоком воздуха, подаваемым вентилято­ ром 3. Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков 1\ между ними

располагается пластинчатая или трубчатая теплообменная поверх­ ность 2. Из нижнего бачка охлажденная вода забирается насосом 9

186