книги из ГПНТБ / Колоколов А.А. Двигатели внутреннего сгорания изотермического подвижного состава учебник

пускового клапана вручную на корпусе 3 имеется эксцентриковый ры­ чаг 8, вращающийся на валике 6.

При пуске дизеля воздух от воздухораспределительного золотни­ ка по каналу в головке цилиндра поступает в полость 10, своим давлением опускает клапан и тем самым открывает проход в цилиндр.

корпус 3, в котором находятся конический клапан 4, пружина 5 и регулировочная гайка 2, фиксируемая стопором /. Седло клапана через уплотнительную прокладку 7 ввернуто в головку цилиндра. Пружина 5 плотно прижимает клапан к гнезду седла. В случае превышения давления в цилиндре клапан 4, преодолевая сопротив­ ления пружины, поднимется и откроет отверстие в седле. При этом излишнее количество газов выходит из цилиндра в атмосферу.

Отработавшие газы выводятся из дизеля по выпускному трубо­ проводу 2 (рис. 92) в глушитель /, который расположен на крыше вагона. В выхлопной трубе имеется шаровое уплотнение 4, при-

130

вернутое фланцами 3. Выхлопная труба закрывается защитным предохранительным металлическим кожухом 5.

Шаровое соединение показано в разрезе на рис. 93. Оно состоит из фасонной трубы 5, концы которой зажимаются при помощи шаровых уплотнителей 2. Герметичность соединения достигается уплотнительными асбестовыми прокладками 4. Для прочности крепления разъем­ ные фланцы / имеют сферическую внутреннюю поверхность, в которую плотно входят шаровые уплотнители, затягиваемые гайками 3.

Г л а в а IX

ДИЗЕЛИ 4НВД-21 И 4ВД-21/15

§52. Рабочий процесс дизеля 4НВД-21

Дизель 4НВД-21 является модернизацией дизеля 4ДВ-224, по­ этому некоторые детали и узлы их имеют конструктивное сходство (рис. 94 и 95).

В дизеле применена раздельная камера сгорания, часть объема ко­ торой заключена в надпоршневом пространстве, часть — в специальной вихревой камере головки цилиндра.

Процесс смесеобразования в дизеле происходит следующим образом. При ходе поршня вверх воздух сжимается над поршнем в камере сжа­ тия и, перетекая по каналу, заполняет вихревую камеру. По мере при­ ближения поршня к в. м. т. давление в камере сжатия повышается. За 19° поворота кривошипа коленчатого вала до момента прихода порш­ ня в в. м. т. топливный насос через форсунку 5 (см. рис. 95) подает топ­ ливо в вихревую камеру. Впрыснутое навстречу потоку воздуха топ­ ливо самовоспламеняется и частично сгорает в этой камере. Из-за мало­ го объема вихревой камеры и недостатка кислорода не может быть обеспечено сгорание всей дозы топлива. Давление образовавшихся в вихревой камере газов будет в 2—3 раза выше давления в камере сжа­ тия, и несгоревшее топливо выбрасывается с большой скоростью в основную камеру сгорания. Над поршнем образуются вихревые пото­ ки, способствующие хорошему распыливанию топлива и перемеши-

шатунные шейки

132

ванию его с воздухом. Остатки топлива полностью сгорают, повышая давле­ ние над поршнем. Образо­ вавшиеся при сгорании горючей смеси газы, стре­ мясь увеличить свой объем,

ссилой давят на поршень

изаставляют его переме­ щаться вниз.

Надо иметь в виду, что впрыснутое форсункой топ­ ливо воспламеняется не сразу; требуется какое-то время для нагревания ка­ пелек впрыснутого топли­ ва до температуры воспла­ менения. Это время назы­ вается запаздыванием вос­ пламенения. Для обеспече­ ния полного сгорания и получения полной мощ­ ности топливо впрыски­ вается в вихревую камеру дизеля 4НВД-21 с опере­ жением за 19° (по углу по­ ворота кривошипа колен­ чатого вала) до прихода поршня в в. м. т. Более поздний впрыск, топлива вызывает ухудшение его сгорания, перегрев дизеля

кое давление впрыска топлива, нетребовательность к качеству топлива, хорошее смесеобразование, лучшая приспособляемость к пе­ ременным режимам и большая мягкость работы. Однако на распыливание топлива в камере сгорания тратится часть топлива, которое сго­ рает в вихревой камере. Поэтому расход топлива у дизелей данного типа будет несколько больше, чем у дизелей с непосредственным впры­ ском топлива в камеру сжатия.

Вихревая камера дизеля 4НВД-21 располагается в головке цилиндра сбоку от его оси, в результате чего снижается нагрев днища поршня

133

от воздействия струи горячих газов, вылетающих из вихревой камеры.

В целом работа дизеля 4НВД-21 протекает так же, как и работа четырехтактных двигателей с непосредственным впрыском топлива.

§ 53. Устройство дизеля

Дизели 4НВД-21 установлены на 12- и 5-вагонных рефрижератор­ ных секциях в качестве основного силового агрегата. Общая компо­ новка и конструктивное выполнение отдельных узлов и деталей этого дизеля в основном обычные для современных быстроходных дизелей.

Цилиндры дизеля размещены в одном блоке, который устанавли­ вается на картере. Коленчатый вал монтируется в пяти коренных подшипниках, расположенных в перегородках картера. Система смазки — комбинированная: часть деталей смазывается от масляного насоса под давлением, часть — масляным туманом от разбрызгивания. Топливный насос блочного типа соединен с центробежным регулятором числа оборотов. Форсунки применены закрытого типа с бесштифтовым соплом. Система охлаждения — циркуляционная с охлаждением воды в радиаторе. Отбор мощности со стороны маховика осуществляется с по­ мощью эластичной муфты. Система пуска — воздушная или электри­ ческая.

Б л о к ц и л и н д р о в 1 (рис. 96) — литой чугунный, является основной деталью дизеля. В него вставляются четыре расположенные в ряд гильзы 5, которые изготовлены из чугуна повышенной твердости. Наружные поверхности гильз во время работы дизеля охлаждаются водой. Уплотнение водяной полости 4 в местах запрессовки гильз до­ стигается в верхней части притиркой бурта гильзы к гнезду в блоке, в нижней—двумя уплотнительными резиновыми кольцами 2, уложен­ ными в канавки. Полость каждого цилиндра уплотнена медной про­ кладкой 6.

Разъем нижней полости блока цилиндров с картером проходит по оси коленчатого вала. Во фланце 14 сделаны отверстия для шпилек 12, которыми блок крепится к картеру.

Для повышения прочности и жесткости внутри блока имеются ребра и перегородки. Через все перегородки блока параллельно оси колен­ чатого вала проходит сквозное отверстие, закрытое крышкой 3, для размещения подшипников распределительного вала.

На верхней плоскости блока размещены шпильки 7 для крепления четырех головок цилиндров и отверстия 8 для прохода охлаждающей воды из блока в головки. На боковых продольных стенках верхней ча­ сти блока установлены крышки 9, которыми закрываются люки для доступа к деталям механизма газораспределения, а на продольных стен­ ках нижней части блока —• крышки 13 люков для осмотра подшипников коленчатого вала и площадка для установки топливного насоса с на­ правляющими отверстиями 10.

По торцам со стороны четвертого цилиндра блок закрывается спе­ циальной уплотнительной крышкой а со стороны первого цилиндра

134

Для предупреждения проворачивания вкладышей подшипников в дно каждой постели впрессованы стальные штифты 4. На дизелях выпуска после 1962 г. применяются безбуртовые вкладыши. Для пре­ дотвращения их осевого смещения в крышку каждого подшипника впрессован второй удерживающий штифт. Наличие штифтов в постелях картера не позволяет вынимать вкладыши без демонтажа коленчатого вала.

В круглое окно прилива 5 запрессовывается универсальный саль­ ник. Со стороны четвертого цилиндра в торцовой стенке картера имеют­ ся окна 2 и 3 для монтажа соответственно шестеренного и ручного масляных насосов, а также окно / для магнитного масляного фильтра.

В боковой части картера по всей длине проложена главная масля­ ная магистраль 6, состоящая из отдельных трубок, соединенных спе­ циальными резьбовыми муфтами. Подвод масла к коренным подшип­ никам коленчатого вала осуществляется по наклонным каналам в пере­ городках картера. Для предохранения нижней части цилиндровых втулок от попадания масла внизу картера установлены ложные днища (отражательные листы).

сгорания, и одновременно служит основанием для монтажа деталей газораспределения, форсунки, предохранительного клапана и другой арматуры. Головка цилиндра представляет собой сложную отливку из чугуна. Во время работы дизеля она подвергается воздействию вы­ соких давлений газов и в ее стенках возникают значительные тепловые напряжения. Сложность изготовления головки цилиндра определяется и наличием в ней вихревой камеры 8.

Для охлаждения в головке цилиндра имеется водяная рубашка. На нижней плоскости, обращенной в сторону цилиндра, сделан уплотнительный бурт 17, который при установке головки на блок входит в

136

Рис. 99. Головка цилиндра

ручей, образуемый цилиндровой втулкой и блоком. Для крепления на блоке по углам головки предусмотрены четыре сквозных отверстия 3 для шпилек, а также резьбовые 19. Кроме того, на верхней ее плоскости имеются гнезда 2 и 7 соответственно для предохранительного и пуско­ вого клапанов и отверстие для форсунки. Стойка валика коромысел газораспределения крепится тремя шпильками на площадке 5, а через два отверстия 6 проходят штанги толкателей. Отверстие 4 предназна­

накаливания или зажигательного патрона и 10 для форсунки.

Охлаждающая вода поступает в головку из блока через отверстие 23, а отводится в радиатор для охлаждения через отверстие / / . В верти­ кальных каналах 13 смонтированы направляющие втулки 20 впускного и 18 выпускного клапанов.

Отверстия 16 и 15 предназначены соответственно для предохрани­ тельного клапана и выпуска газов при срабатывании этого клапана. Овальное окно 22 служит выходом из вихревой камеры.

Подача воздуха в цилиндр при запуске дизеля осуществляется через отверстие 21. Для удаления формовочной земли на головке предусмот­ рены технологические отверстия, которые после обработки заглушают пробками. Две заглушки 14 сделаны съемными для очистки внутренней полости головки от накипи и прочих отложений.

Отвод отработавших газов и подвод свежего воздуха осуществля­

ются по каналам 12, отлитым внутри головки. Выхлопной и всасыва-

137

Уплотнение водяной полости блока в месте запрессовки гильзы осу­ ществляется вверху и внизу. Верхняя часть гильзы имеет бурт 1, который при сборке дизеля тщательно притирается к кольцевой ступен­ чатой расточке блока. Нижняя часть уплотняется двумя кольцами из

138

§ 54. Кривошипно-шатунный механизм

к другу. Шатунные 1 и коренные 2 шейки вала подвергнуты поверхност­ ной закалке, тщательно отшлифованы и отполированы. Слева (по ри­ сунку) коленчатый вал имеет утолщение 3 со ступенчатой заточкой 4 для крепления маховика. В щеках просверлены каналы 5 для подвода масла к шатунным подшипникам. В шатунных шейках для уменьшения инерционных сил высверлены отверстия 7 большого диаметра. Эти от­ верстия используются как масляный резервуар, для чего они закрыва­ ются с двух сторон фасонными пробками 6, стянутыми болтом 8. На конец 11 коленчатого вала на шпонке насаживается шестерня привода газораспределения.

Для уравновешивания инерционных сил и уменьшения нагрузки на коренные подшипники к четырем щекам шатунных шеек при помощи стяжных шпилек 10 закрепляются противовесы 9.

Крепление противовеса к щеке осуществлено с помощью фасонного паза в виде «ласточкина хвоста». Противовес имеет радиальный разрез, оканчивающийся отверстием, которое ликвидирует концентрации на­ пряжений. В то же время разрез придает противовесу упругость и лег­ ко стягивается шпилькой с корончатой гайкой. В средней части шпиль­ ки имеется пояс, которым она на половину диаметра утапливается в ложбине щеки. Благодаря этому исключается смещение противовеса вдоль оси вала. При ремонте вала менять местами противовесы нельзя, так как будет нарушена его балансировка.

На дизелях выпуска до 1959 г. каждый противовес притягивался к торцу щеки двумя болтами М20. Сами противовесы имели несколько иную форму.

Для предотвращения утечки масла по шейке вала в месте выхода его из картера на цилиндрическую часть фланца монтируется универ­ сальный сальник (рис. 103) с самозажимным устройством, которое представляет собой штампованную стальную обойму 1 с кольцом из

Рис. 102. Коленчатый вал

139