книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

Основные требования, предъявляемые к дизелям

Общими требованиями

конструктивно-эксплуатационного х а р а к ­

т е р а ,

предъявляемыми ко

всем типам

дизелей,

являются:

1 .

Надежность, т . е .

способность

дизелей

к нормальной, б е с ­

денных остановок и снижения заданной мощности.

2 . Высокая экономичность, определяемая начальной

стоимо­

стью дизеля, удельными расходами топлива и масла,

а также

капитального

ремонта.

4. Безотказный пуск холодного и горячего дизеля с наимень­

шими затратами энергии.

5. Простота конструкции дизеля и технологичность

его и з г о ­

товления,

а

также простота монтажа и пусконаладочных

работ.

6. Возможно меньшие габариты и вес дизеля на единицу мощ­

ности.

7. Возможно лучшая уравновешенность дизеля

и отсутствие

з а ­

претных,

критических

зон оборотов в диапазоне

рабочих режимов

д и з е л я . "

8. Устойчивость

скоростных режимов дизеля

и необходимое

к а ­

9. Доступность и удобство осмотра, разборки, ремонта

и з а ­

мены

основных механизмов дизеля

(подшипников,

подвижных

д е т а ­

лей

КШМ и ГРМ и

т . д . ) .

10. Наличие

валоповоротного

приспособления

для проворачива-

101

ния

коленчатого

вала дизеля

при

регулировках механизмов

и

а г р е г а т о в ,

при

осмотрах

и перед

пуском.

1 1 .

Полная

безопасность

обслуживания

дизеля

при

всех

о п е ­

рациях

эксплуатации.

12.

Обеспечение минимального

шумового

уровня от

дизеля и

его

систем

(выхлопной,

наддува и

т . д . ) .

13. Возможность использования дизелем различных сортов

жидкого

топлива,

в том числе и сернистого.

14. Возможность автоматизации процессов управления дизелем.

Некоторые

из

указанных

требований являются

противоречивыми,

и одновременное

выполнение

этих

требований является

весьма

2 .

Быстрый

автоматический пуск и прием

нагрузки в случае

обѳсточивания

внешних источников

электроснабжения.

3.

Высокие

и весьма жесткие

требования

к статическим и ди ­

приема нагрузки, нормальной работы под

нагрузкой, остановки,

защит

и

сигнализации,

обеспечивающая длительную

(до

нескольких

л е т )

необслуживаемую

работу ДГУ.

5. Число оборотов коленчатого вала

в минуту

должно быть

связано с числом пар полюсов ротора синхронного

генератора

условием

получения стандартной частоты

тока 50

г ц .

6

. Возможность использования моторесурса дизеля в режиме

чередования кратковременных нагрузок с

длительными

перерывами

в работе в течение большого промежутка

времени

(до

нескольких

десятков

л е т ) .

7. Обеспечение обитаемости сооружений, в которых располо­

жены

дизели.

8

. Минимальные объем и сроки производства регламентных

буквы и цифры,

расшифровывающие его тип, основные геометриче­

ские

размеры и

особенности конструктивного

исполнения.

Буквы обозначают: Ч - четырехтактный;

Д - двухтактный;

Р -

реверсивный; К - крейцкопфннй; H - с наддувом; С - судовой

торной

передачей.

Перед

буквенными

обозначениями в марке дизеля пишется

циф­

р а , указывающая число

цилиндров. Цифры,

стоящие

после

букв

( в виде дроби), обозначают: в числителе - диаметр цилиндра

в

сантиметрах; в знаменателе - ход поршня в сантиметрах.

Например, марка І2ЧН Щ обозначает 12-цилиндровый

четырех­

тактный дизель с наддувом с диаметром цилиндра 180 мм

и ходом

поршня 200

мм. Марка

ІОД | § обозначает 10-цилиндровый

двухтакт­

ный дизель с диаметром цилиндра 200 мм

и ходом

поршня

500

мм.

Кроме маркировки по ГОСТ завод-изготовитель

каждой

новой

модели дизеля присваивает ему заводскую марку.

Так

дизель

І2ЧН Щ выпускается марок М-6І2, М-6І4,*М-607,

М-6І8. Эти

мар ­

ки не раскрывают основных данных дизеля,

но соответствуют

р а з ­

личным

его

модификациям

Государственного

стандарта.

Как прави­

л о , заводом

выпускается

ряд двигателей.

К ряду двигателей относятся дизели с определенными

диа ­

метрами цилиндров и ходами поршней, имеющие различное

число

цилиндров и различного исполнения (с наддувом,

без

наддува,

рядные,

Ѵ-образныѳ

и

т . д . ) . Дизели данного ряда имеют широ­

линдров,

шатуны, вкладыш подшипников, клапанные группы, э л е ­

менты систем и т . д . ) ,

что облегчает эксплуатацию и ремонт

д и ­

зелей и удешевляет их

изготовление.

§

I I . КРИВОШИПНО-ШАТУИНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДИЗЕЛЕЙ

Типы кривошипно-шатунных механизмов дизелей. Основные

не ­

подвижные

и

подвижные

детали КШМ дизелей будут рассмотрены

при­

менительно

к

дизелям

войсковых автономных источников электро ­

снабжения,

созданных

преимущественно на базе дизелей малой и

средней

мощности.

Неподвижными деталями кривошипно-шатунного механизма

я в ­

ляются:

вен

подвижных

деталей КШ и газораспределительного

механизма,

а также для крепления на нем элементов систем дизеля.На

рис . 28

представлены наиболее распространенные схемы

кривошипно-шатун-

ных механизмов

дизелей. На р и с . 2 8 , а представлена схема одно­

рядного

дизеля

с вертикальным расположением

цилиндров.

Из

условия

уравновешенности дизели данной схемы

могут

иметь

1,2,

3,4

или

б цилиндров. Существенное увеличение

мощности при н е ­

цилиндровых

Ѵ-образных (рис.28 б) и

звездообразных (рис . 28 г)

дизелях. Звездообразные дизели могут

иметь несколько рядов

цилиндров (до

8 - 1 0 ) . Таким

образом,

многорядные

звездообраз ­

ные дизели могут иметь до нескольких

десятков цилиндров.

На р и с . 2 8 , в представлена

схема кривошипно-шатунного меха­

низма двухтактного дизеля со

встречно-движущимися

поршнями.

является

основной неподвижной

деталью и предназначен для

связи

остальных

неподвижных деталей

кривошипно-шатунного

механизма

в единое

целое . Полость картера, в

которой располагаются

к о ­

ленчатый

вал и

шатуны, должна быть

непроницаема

для

газов

и

масла. Картеры

современных дизелей

выполняются

литыми. Типич­

ков коленчатого вала . Подвеска 7 крепится к перегородке

2 а н ­

керными связями 5. Связью 6 обеспечивается необходимая

жест-

105

кость

картера и плотность

установки подвесок. К базовой плос ­

кости

І - І картера крепится

поддон 8. К привалочной плоскости

П-П с помощью анкерных связей I крепится блок цилиндров. Плос­

костью

Ш-Ш опорных коробчатых приливов 4 дизель опирается на

ческим

требованиям:

-

обладать хорошими литейными качествами;

-

быть достаточно прочным, жестким и недорогим;

-

резьбовые соединения в картере должны обладать

доста ­

точной

прочностью;

- желательны минимальные температурные деформации.

Этим требованиям удовлетворяют серый чугун марок

СЧ 18-36,

СЧ 28-48, а также алюминиевые сплавы АЛ-4 и АЛ-5.

легированных сталей

2000 - 3000 к Г с / с м 2 .

Анкерные связи

под­

вергаются действию

переменной нагрузки,

поэтому .запасы

проч-

Блок

цилиндров. Блок цилиндров представляет

собой

отливкув

( р и с . 3 0 )

с полостями

I I и

расточенными

колодцами,

в

которые

вставлены

гильзы

цилин­

дров

7,

опирающиеся

опор­

/ 2 ,3

ным

буртом

6

на

расточку

колодца. Бурт 6 гильзы

н е ­

сколько

выступает

под

плоскостью

І - І

и обминаю­

щаяся усилием анкерных свя­

зей

мягкая

прокладка

12

обеспечивает

гидравлическую

плотность соединения. Гиль­

зы

цилиндров

7

омываются

охлаждающей

жидкостью,под­

водимой

через

отверстие

10

в

зарубашечное

пространст­

во

I I .

Из

зарубашѳчно-

го

пространства

I I

жидкость

отводится

через

каналы 5

в

блоке

и

прокладке

в

п о ­

лости головки блока.Уплот-

Рис.ЗО

нительные

резиновые

коль ­

ца

9

обеспечивают

гидрав -

лическую

плотность

полостей

I I

и позволяют

гильзе

деформиро­

в а т ь с я независимо

от

блока

8.

Между цилиндрами

в

блоке 8,

про ­

кладке 12

и головке блока 13 просверлены вертикальные

колодцы,

в которых

размещаются

анкерные

связи картера . В блоках

ци­

107

-

отверстия для пусковых клапанов и индикаторных кранов;

-

колодцы

для анкерных связей

(последние элементы

на

рис . 30 не показаны).

В

головках

блоков предкамѳрных

и вихрекамерных дизелей д о ­

больших

температурных

напряжений.

Гильзы цилиндров (цилиндровые втулки) . Гильзы

цилиндров 7

во время

работы дизеля

подвергаются механическому

износу,

в о з ­

действию

химически активных продуктов сгорания, сильному и

н е ­

средственно водой не охлаждается. Такие гильзы называют

с у ­

хими.

3 многооборотных дизелях средней и большой мощности гильза

выполняется двухстенной, т . е . на гильзу напрессовывается

р у ­

башка. В этом случае блок цилиндров непосредственно не

омы­

108

Т

а б

л

и

ц а

6

Параметры элементов КПШ

Значения

параметров

H =

(1,0

*

1,5)6

В =

(1,6

* 2,0)1?

Толщина стенок блок-цилиндров..

<L

=

(0,05

*

0,06)2?

Толщина стенок гильз-цилиндров:

S = ( 0 , 0 6 ' t

0,I)D

8 =

(0,04

* 0,05)2)

8 =

2 *• 5 мм

(1,25

+

I,35)D

Ц = ( 1 , 7 * 2 , 0 ) 1 )

Минимальный зазор

зарубашечного

1 = 10 + 15 мм

Гильзы цилиндров

рассчитываются

на напряжение

растяжения

турные

напряжения.

Опорный бурт гильзы,

кроме

т о г о , рассчиты­

вается

на смятие,

изгиб и скалывание от усилия

затяжки

анкер ­

ных

связей .

Для

тонкостенных гильз ( jr- ^ 0 , 9 )

растягивающие

напряже­

ния

можно считать

равномерно распределенными по толщине втулки

61 = Р

г,

= Р

-2-

к Г с / с м - ,

pz-p,

о

Е

^

5

где

Р

-

максимальное давление

газов

в

цилиндре,

к Г с / с м 2 ;

5 - толщина стенки гильзы.

Температурные

напряжения

растяжения

на внешней

поверхности

тонкостенной втулки определяются по формуле

OL*

=

2 ( /

к Г с / с м 2 ,

т

где

c l -

коэффициент

линейного

расширения;

£

-

модуль

упругости

материала;

jU

-

коэффициент

Пуассона;

ht

-

температурный

перепад

по толщине стенки,

для

чугунных

втулок

<о* » 5,55àt

:

Для

стальных

втулок

6*

«

t6,3ùt.

Суммарные напряжения растяжения для чугунных втулок

не

должны превосходить 400 - 600

к Г с / с м 2 .

Коренные подшипники коленчатого вала . Подшипники коренных

опор коленчатого вала

состоят

из двух цилиндрических полувкла­

дышей, располагающихся в расточке перегородки 2

картера

(см.

рис . 29)

и подвески 6.

От осевого

перемещения и

поворота

полу­

вкладыши

удерживаются

штифтами.,

запрессованными

в перегородку

и подвеску, входящими в углубления на внешних поверхностях

полувкладышей. Толстостенные

полувкладыши мало-

и среднеобо­

стали 30 или бронзы и заливаются слоем баббита (Б 90,

Б

83)

толщиною 0,4

- 1,5

мм. Многооборотные дизели имеют тонкостен­

ные стальные (Ст . 10, Ст . 15, Ст.20) омедненные вкладыши,

по ­

крытые слоем свинцовистой бронзы или баббита. Для ускорения

приработки бронза

покрывается очень тонким слоем олова,

бабби­

т а , индия. С целью

увеличения несущей способности вкладыша его

внутренняя поверхность иногда растачивается по гиперболе

со

стрелой

f =

0,01

* 0,015мм. На внутренней поверхности

вкла ­

дыша, в разгруженной его части (у стыка) делается плавное

углуб ­

ление,

называемое

холодильником. В это углубление подводится

вращени» коленчатого

вала

и обеспечению чисто

жидкостного т р е ­

ния

в

паре

коренная шейка

коленчатого вала -

подшипник.

Главные подвижные детали КМ дизелей

Подвижные детали КМ дизелей предназначены для преобразо­

вания

поступательного

движения, поршней во вращательное

движе­

ние

коленчатого

вала .

Главными подвижными деталями кривошипно-шатунного

механиз­

ма

дизеля

является:

-

коленчатый

вал

с маховиком;

-

шатун с

подшипниками;

-

поршень

с

поршневым

пальцем и поршневыми кольцами.