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

и подается в зарубашечное пространство цилиндров и в полости ох­ лаждения головки блоков.

В зависимости от режима работы двигателя охлаждающая вода может циркулировать по большому контуру через радиатор или мало­ му контуру помимо него. Количество воды, проходящей по каждому из контуров, регулируется термостатом с двойным клапаном.

При температуре воды выше допустимой из-за увеличения давле­ ния паров в сильфоне 7 верхний клапан 5 поднимается и открывает проход воде из корпуса термостата по трубопроводу 4 в верхний бачок радиатора, а нижний клапан 6 прикрывает отверстие в корпусе, умень­ шая доступ воды в канал 8. В результате этого понижается темпера-

Рис. 108. Схема системы охлаждения двигателя с воздуш­ ным холодильником

тура воды, поступающей в двигатель, а следовательно, и темпера­ тура воды на выходе из него. Вентилятор и центробежный насос при­ водятся во вращение от коленчатого вала двигателя.

В автотракторных двигателях применяют системы охлаждения как открытого, так и закрытого типа. В открытых системах радиатор не­ герметичен и внутренние полости системы могут сообщаться с атмо­ сферой. Температура воды при этом не может быть выше 90—95° С, и в системе происходит постоянное испарение ее. Системы закрытого типа изолированы от окружающей среды. Радиатор закрывается гер­ метически и снабжается сдвоенным паровоздушным клапаном. В си­ стемах поддерживается небольшое избыточное давление, позволяющее иметь температуру воды в пределах 100— 105° С. Закрытые системы экономичнее открытых и более распространены в автомобильных дви­ гателях.

§100. Пусковые устройства двигателей

Впериод пуска двигателя необходимо провернуть коленчатый вал

сопределенной скоростью вращения, при которой будут обеспечены первые вспышки рабочей смеси в цилиндрах. Пусковая частота враще­ ния в карбюраторных двигателях должна быть не менее 50—75 об/мин,

вдизелях 100—250 об/мин.

Высокая степень сжатия и большая пусковая частота вращения дизеля делают его запуск более трудным, чем карбюраторных двига­ телей.

187

Пусковые устройства двигателей в зависимости от способа прокру­ чивания коленчатого вала делятся на механические и пневматические.

гатель постоянного тока кратковременного действия, соединяющийся во время пуска с коленчатым валом зубчатой передачей. Питание элек­ тростартер получает от аккумуляторной батареи напряжением 6—

в тракторных дизелях (КДМ-100, СМД, Д-36 и др.). В качестве их устанавливают двух- и четырехтактные карбюраторные двигатели мощностью 2,5— 15 кВт. Размещают такие двигатели на дизеле. Они осуществляют не только запуск, а и предварительный прогрев дизеля в холодное время. Возможность прогрева обеспечивается общей си­ стемой охлаждения дизеля и пускового двигателя.

Основными преимуществами пускового двигателя являются неза­ висимость числа пусков от емкости аккумуляторных батарей и его легкий запуск в результате прогрева дизеля горячей водой из системы охлаждения пускового двигателя.

К недостаткам этой системы пуска относится усложнение и утяже­ ление конструкции двигателя, необходимость применения двух видов топлива.

Система пуска с ж а т ы м в о з д у х о м получила распростране­

Сжатый воздух при давлении 3—5МН/м2, необходимый для запуска двигателя, хранится в баллонах 1. Из них при давлении 3 МН/м2 воз­ дух поступает к распределителю 2, установленному на двигателе.

Распределитель имеет специальные золотники, регулирующие по­ ступление воздуха к пусковым клапанам 3, расположенным на ци­

линдровых крышках. Количество золотников равно числу цилиндров. После запуска двигателя пусковое устройство автоматически отклю-

188

чается. Баллоны пополняются сжатым воздухом от специального ком­ прессора.

Небольшие двигатели можно запускать вручную с помощью руко­ ятки. Такой пуск применяется редко. Он является резервным на слу­ чай выхода из строя основной пусковой системы.

Для облегчения пуска двигателей часто применяют декомпрессион­ ное устройство. На время пуска оно сообщает полость цилиндров с ат­ мосферой через впускные или выпускные клапаны. Это устраняет сжа­ тие воздуха в цилиндрах и облегчает проворачивание коленчатого ва­ ла. После того как коленчатый вал достигнет нужной частоты враще­ ния, декомпрессионное устройство отключается и производится нор­ мальный пуск двигателя за счет энергии во вращающихся массах кри­ вошипно-шатунного механизма.

§ 101. Регуляторы двигателей

При установившемся режиме эффективная мощность, развиваемая двигателем, должна быть равна внешней нагрузке. Нарушение этого равновесия приводит к изменению частоты вращения двигателя. При увеличении ее необходимо уменьшить подачу топлива в цилиндры, а при уменьшении — увеличить. Цикловую подачу топлива можно увеличить или уменьшить вручную или автоматически с помощью ре­ гулятора.

Условия эксплуатации двигателей, установленных на кранах и дру­ гих подъемно-транспортных машинах при непосредственном соедине­ нии их с исполнительным механизмом, характеризуются частыми изме­ нениями нагрузки и частоты вращения. Поддерживать какую-либо определенную частоту вращения двигателя в данном случае не тре­ буется. Задачей регулятора является ограничение максимальной и обеспечение минимальной частоты вращения, соответствующей ре­ жиму холостого хода, в связи с чем эти двигатели оборудуются одноили двухрежимными регуляторами. При наличии регулятора водитель или крановщик может изменять скоростной режим двигателя в диапа­ зоне от имин до лмак0 акселератором (педалью или рычагом управле­ ния в кабине водителя или крановщика).

Непрерывное регулирование скоростного режима затрудняет ра­ боту крановщика, снижает экономические показатели двигателя. Поэтому в крановых дизель-электрических установках, работающих с переменным режимом, применяются всережимные регуляторы. Они автоматически регулируют мощность двигателя в зависимости от внешней нагрузки, обеспечивая устойчивую частоту вращения вала на всех режимах. В этом случае акселератор соединяется не с рейкой топливного насоса, а с механизмом всережимного регулятора.

Рассмотрим конструктивные схемы некоторых регуляторов. Авто­ мобильные карбюраторные двигатели оборудуют пневматическим одно­ режимным регулятором максимальной частоты вращения. Действие

189

пневматических регуляторов (ограничителей) основано на использо­ вании скоростного напора потока горючей смеси. Карбюраторные дви­ гатели обладают устойчивым режимом холостого хода на малой часто­ те вращения, в связи с чем в регуляторе, обеспечивающем минималь­ ную частоту вращения, не нуждаются.

Схема пневматического регулятора предельной частоты вращения,

ростного напора он увеличивает плечо, на которое действует пру­ жина 6. Колебание заслонки предотвращается демпферным устройст­

шинах, чаще используют всережимные регуляторы (рис. 111). Вертикальный вал 6 всережимного регулятора, к которому шар­

нирно прикреплены грузики 4, приводится во вращение от коленчато­

го вала двигателя через конические шестерни 7 или от валика топлив­ ных насосов. При повышении частоты вращения вала 6 грузики рас­ ходятся и перемещают муфты 3 вверх. Преодолевая натяг пружины 2,

муфта давит на двуплечий рычаг 5, который, поднимаясь вверх, пе­ ремещает рейку 8 топливных насосов в сторону уменьшения подачи

топлива, что приводит к снижению частоты вращения двигателя.

190

При уменьшении частоты вращения двигателя грузики опускают­ ся и муфта, воздействуя на систему рычагов, перемещает рейку топ­ ливных насосов в сторону увеличения подачи топлива, в результате чего восстанавливается прежняя частота вращения. Скоростной ре­ жим работы двигателя изменяется натяжением пружины 2 с помощью акселератора 1. Регулятор обычно устанавливается на конце валика

топливных насосов.

Количество топлива, подаваемого в цилиндр, при одном и том же положении рейки топливных насосов зависит от частоты вращения дви­ гателя. Установлено, что при снижении ее подача топлива за цикл уменьшается. Для получения наибольшего вращающего момента же­ лательно увеличить подачу топлива. Кроме того, при кратковремен­ ных перегрузках двигателя, связанных со спецификой перегрузочного процесса, возникает необходимость увеличить подачу топлива в по­ ложении, когда механизм, передвигающий рейку топливного насоса, доведен до упора. Поэтому все топливные насосы дизелей, используе­ мых в перегрузочных машинах, снабжены корректорами подачи топ­ лива. Они увеличивают подачу топлива за цикл в определенных пре­ делах в период кратковременных перегрузок, возникающих во время эксплуатации перегрузочных машин, и при снижении частоты враще­ ния двигателя. В дизелях корректоры подачи топлива обычно связаны с механизмом регулятора и обеспечивают дополнительное перемещение рейки топливных насосов в сторону увеличения подачи при снижении частоты вращения и после достижения максимальной мощности.

Глава XXIY

ДВИГАТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ, И ИХ ВЫБОР

§ 102. Области применения различных типов двигателей внутреннего сгорания

В качестве первичных тепловых двигателей, создающих механи­ ческую или электрическую энергию, в подъемно-транспортных маши­ нах широко используются ДВС. Их применяют в автопогрузчиках, ав­ томобильных, гусеничных, железнодорожных и плавучих кранах, пе­ редвижных пневматических установках, пневмоперегружателях и др. В связи с большим многообразием перегрузочных машин и отсутствием специальных двигателей на них применяют различные типы ДВС мощностью 10—500 кВт.

Так, на автопогрузчиках Львовского завода грузоподъемностью 3 и 5 т устанавливаются автомобильные четырехтактные карбюратор­ ные двигатели ГАЗ-51, а на автопогрузчиках грузоподъемностью Ют— двигатели ЗИЛ-157К. Карбюраторные четырехтактные двигатели фир­ мы «Континентал» мощностью 24 и 36 кВт используются на всех мо­ делях финских автопогрузчиков «Валмет оу» грузоподъемностью 2 т.

191

Более пятнадцати марок различных автомобильных кранов выпу­ скает отечественная промышленность. Эти краны монтируются на шасси серийных грузовых автомобилей с соответствующими двига­ телями и имеют механический, электрический или гидравлический при­ воды. Так, краны ЛАЗ-690 грузоподъемностью до 3 т с механическим приводом устанавливаются на шасси автомобиля ЗИЛ-164, оборудо­ ванного четырехтактным карбюраторным двигателем ЗИЛ -169 мощ­ ностью 70 кВт.

Приведенные примеры показывают, что в качестве силового агре­ гата на автопогрузчиках, автомобильных кранах и грузовых автомо­ билях применяют четырехтактные карбюраторные автомобильные двигатели. Отечественные двигатели этого типа, устанавливаемые на указанных машинах, имеют агрегатную мощность 40— 150 кВт при однорядном и Ѵ-образном расположении цилиндров, литровую мощ­ ность 15—35 кВт и удельную массу, обычно не превышающую 6 кг/кВт.

Дизели по сравнению с карбюраторными двигателями экономичнее, имеют значительный срок службы (моторесурс), работают на дешевых сортах топлива, более надежны при тяжелых условиях эксплуатации.

В настоящее время дизели получили широкое распространение в автомобилестроении, не говоря уже о тракторостроении, где они вытеснили карбюраторные двигатели. Происходит дизелизация грузо­ вых автомобилей всех типов. Однако следует иметь в виду, что про­ изводство дизелей сложнее и дороже карбюраторных двигателей, они создают значительный шум в работе, у них более дымный выпуск, удельная масса быстроходных дизелей из легких сплавов на 30—40%, а из черных металлов в 2—3 раза больше карбюраторных двигателей.

Наряду с карбюраторными двигателями на грузовых автомобилях и на автомобильных кранах, созданных на базе последних, приме­ няют как двухтактные, так и четырехтактные дизели. Так, на кранах К-61, К-51, К-53, МКА-10А с механическим приводом и К-52 и СМК-7 с электрическим приводом, выполненных на базе автомобиля МАЗ-200, установлен двухтактный четырехцилиндровый дизель ЯМЗ-204 мощ­ ностью 81 кВт, на кранах К-104 и К-162, смонтированных на автомо­ биле КрАЗ-219,— двухтактный шестицилиндровый двигатель ЯМЗ206, на кранах, смонтированных на шасси автомобиля МАЗ-500, — четырехтактный дизель ЯМЗ-236.

На гусеничных, железнодорожных и плавучих кранах в основном применяются четырехтактные дизели. Так, на гусеничном кране Э-1254 грузоподъемностью 20 т установлен четырехтактный дизель 2Д-6 мощностью ПО кВТ, а на кране фирмы «Шкода» грузоподъемностью 5 т — дизель 6S110 мощностью 66 кВт.

Плавучие дизельные краны КПл-3-19, КПл-5-25, КПл-5-30 и дру­ гие, выпускаемые отечественными заводами и иностранными фирмами («Ганц», «Блейхерт»), оборудованы четырехтактными дизелями и в большинстве случаев имеют электрический привод. Основные техни­ ческие характеристики этих кранов приведены в табл. 4.

В качестве главного двигателя на плавучих кранах КПл-3-19 (см. табл .4) установлен четырехтактный четырехцилиндровый трактор­ ный дизель КДМ-100 с предкамерным смесеобразованием.

192

о

5

На дизель-электрических плавучих кранах грузоподъемностью 5 т в качестве главного двигателя использован дизель общепромышлен­ ного назначения Д -12 мощностью 220 кВт. Это дизель с Ѵ-образным расположением цилиндров, двенадцатицилиндровый, быстроходный (п = 1500 об/мин), с однокамерным смесеобразованием.

Отечественная промышленность выпускает такого же типа шести­ цилиндровые двигатели Д-6 с однорядным расположением цилиндров мощностью ПО кВт при 1500 об/мин, устанавливаемые на кранах и эк­ скаваторах.

Двигатели Д-6 и Д-12 применяют для различных технических целей и в зависимости от назначения выпускают нескольких модификаций, отличающихся только дополнительными устройствами.

Наряду с дизелями Д-12 на кранах завода «Теплоход» устанавли­ вают четырехтактные дизели 6 4 23/30 (КПл-5-30) и 84 23/30 (КПл-15- 30), имеющие соответственно мощность 250 и 330 кВт при 750 об/мин.

Технические характеристики основных двигателей, устанавливае­ мых на различных перегрузочных машинах, приведены в табл. 5.

§ 103. Требования, предъявляемые к двигателям перегрузочных машин

Многие подъемно-транспортные машины имеют циклический ха­ рактер работы с большим числом включений. Силовой привод их ра­ ботает при резких переменных нагрузках. Исходя из этих условий, к ДВС, используемым в таких машинах, предъявляются следующие требования:

1)повышенная надежность, обеспечивающая работу двигателя без вынужденных остановок при резко переменных нагрузках и различных скоростных режимах, сотрясениях машины, толчках и ударах;

2)возможность преодоления кратковременных перегрузок, воз­ никающих в период переходных режимов при выполнении погрузоч­ но-разгрузочных работ;

3)высокая экономичность на различных режимах работы двига­

мой прочности, что особенно важно для передвижных перегрузочных машин;

5) долговечность как отдельных деталей, так и в целом всего

значительных колебаниях параметров окружающего воздуха; 9) по возможности полное уравновешивание сил инерции движу­

щихся масс и их моментов;

196

10)низкий уровень шума;

11)доступность и удобство ухода и ремонта за основными дета­ лями.

Требования к ДВС, обслуживающим машины непрерывного транспорта, менее жестки в части надежности работы при ударных и резко переменных нагрузках и необходимости преодоления кратко­ временных перегрузок в переходных режимах.

§ 104. Выбор типа и конструкции двигателя для различных перегрузочных машин

Одной из важнейших задач при проектировании подъемно-транс­ портных машин является выбор типа и конструкции двигателя в ка­ честве силового привода. От правильно выбранного типа и конструк­ ции двигателя зависят технико-эксплуатационные характеристики перегрузочной машины, ее надежность, безопасность и удобство управления.

Двигатель, выбираемый для перегрузочной машины, независимо от привода исполнительных механизмов должен обеспечивать все режимы ее работы. Эти режимы зависят от типа машины, грузоподъем­ ности, продолжительности работы в течение суток, числа включений, температурных условий и т. д.

Для грузоподъемных машин установлены четыре режима работы: легкий (Л), средний (С), тяжелый (Т) и весьма тяжелый (ВТ). Чтобы определить режим работы крана, необходимо знать коэффициенты его использования по грузоподъемности, по времени за сутки и за год,

где Мср — среднее значение величины поднимаемого груза за смену; Мн — номинальная грузоподъемность крана.

Коэффициенты использования крана: в течение суток

г365

где тс — число часов работы крана в сутки; тг — число дней работы крана в году.

Относительную продолжительность включения того или иного ис­ полнительного механизма, характеризующую интенсивность его