Voznitskiy_-_Sudovye_dvigateli_vnutrennego_sgora (1)

Глава 13

СИСТЕМЫ ПУСКА И РЕВЕРСИРОВАНИЯ

§ 13.1. Системы пуска

Задача пусковой системы состоит в раскручивании двигателя до оборотов, при которых создаваемые в цилиндрах давление и темпера­ туры сжимаемого воздуха будут достаточны для самовоспламенения впрыскиваемого топлива. Раскручивание судовых дизелей осуществ­ ляется сжатым воздухом, и лишь пуск быстроходных двигателей не­ большой мощности производится с помощью электростартера или пус­ ковой турбинки, работающей на сжатом воздухе.

Процесс пуска включает следующие три этапа:

►интенсивный разгон двигателя в начальный период под дей­ ствием давления пускового воздуха, поступившего в цилиндр, поршень которого находился в пусковом положении;

►последующий разгон двигателя под давлением воздуха, посту­ пающего в остальные цилиндры в соответствии с порядком их работы;

►переход двигателя на работу на топливе.

Подача пускового воздуха осуществляется в тот цилиндр, пор­ шень которого находится в положении, соответствующем такту рас­ ширения. Обычно это соответствует положению соответствующего колена вала на участке 1-6° за ВМТ и до 100-110° п.к.в. В этот момент в цилиндр через специальный пусковой клапан поступает сжатый воз­ дух. Под его давлением поршень движется вниз, вращая коленчатый вал. В дальнейшем в период пуска воздух поступает последовательно во все цилиндры в порядке их работы. Особенно тяжелые условия пус­ ка создаются в главных судовых дизелях с прямой передачей на греб­ ной винт, так как энергия пускового воздуха должна преодолеть не

единяется с каналом В, ведущим к управляющему цилиндру пускового клапана одного из цилиндров. После закрытия главного пускового кла­ пана золотник с помощью пружины 1 отжимается от шайбы 4. Канал В сообщается с полостью Б, соединенной с атмосферой, и магистраль управляющего воздуха разгружается. При реверсе распределительный валик воздухораспределителя сдвигается в осевом направлении, и под хвостовики золотников подводится второй комплект кулачных шайб.

I H 3 - 0 LD

LB LA

Рис. 13.4. Воздухораспределитель двигателя «Зульцер» RTA72U:

1 - ведущая шестерня, 2 - кулак, 3 - реверсивный поршень, 4 - ролик, 5 - управляю­ щий клапан, 6 - вал, 7 - ведущая шестерня, 8 - крышка шестеренного привода, АА - штуцер подвода пускового воздуха, AL - пусковой воздух к управляющим клапанам, EL - вентиляция (сброс давления), LA - пусковой воздух от пневматического логи­ ческого элемента для хода вперед, LB - пусковой воздух от пневматического логи­ ческого элемента для хода назад, LC - пусковой воздух к отключающему клапану, LD - пусковой воздух к пусковым клапанам, ОВ - отверстие подачи смазки, при открытии главного пускового клапана воздух заполняет полость А

на все управляющие клапаны 5, сидящие на кулаке 2. В зависимости от положения управляющих клапанов 5 пусковой клапан под давлением воздуха, поступающего от соответствующего управляющего клапана, открывается в том цилиндре, поршень которого находится в пусковом положении (за ВМТ). Под действием давления воздуха поршень при­ ходит в движение и вращает коленчатый вал.

Кулак 2 также вращается, и следующий по порядку работы ци­ линдров управляющий клапан 5 активируется и подает воздух в сле­ дующий цилиндр. При достижении заданных оборотов система ДАУ включает подачу топлива, и пусковой режим прекращается. Подача сжатого воздуха в пусковую систему прекращается, и она сообщается с атмосферой, управляющие клапаны 5 пружинами поднимаются над кулаками, и процесс пуска прекращается.

В двигателях «МАН Бурмейстер и Вайн» при реверсе распредели­ тельный валик воздухораспределителя смещается, в осевом направле­ нии и под хвостовики золотников подводится второй комплект кулач­ ных шайб, соответствующих заднему ходу.

Пусковые клапаны служат для подачи сжатого воздуха в цилинд­ ры при пуске дизеля. Клапаны открываются воздухом, поступающим к их управляющим поршням от воздухораспределителя.

Пусковой клапан дизеля «Бурмейстер и Вайн» (рис.13.5а) состоит из штока 6 с тарелкой 8 и направляющими ребрами 7, уравновешиваю­ щего поршня 5, пружины 4 и управляющего поршня 3. Масленка 2 и тавотница 1 служат для подачи смазки. Воздух от главного пускового клапана подводится в полость между уравновешивающими поршнем и тарелкой клапана, а от воздухораспределителя - в полость над управ­ ляющим поршнем.

Пусковой клапан дизеля «Зульцер» (рис.13.56) состоит из корпу­ са, штока 6, клапана с тарелкой 7 и уравновешивающим поршнем 5, управляющих поршней 4 и 3 и пружины 1. Управляющий поршень 3 выполнен дифференциальным. Управляющий воздух для открытия клапана подается от воздухораспределителя в полость А; одновремен­ но полость под поршнем 4 воздухораспределитель сообщает с атмос­ ферой. Давление управляющего воздуха действует вначале только на меньшую площадь дифференциального поршня 3. Клапан начнет от­ крываться, если давление управляющего воздуха равно или больше давле­ ния в цилиндре. Этим предотвращается забрасывание пламени из ци­ линдра в пусковой трубопровод при применении смешанного пуска, когда в цилиндр подаются одновременно сжатый воздух и топливо.

Рис. 13.5. Пусковые клапаны дизелей:

а) «Бурмейстер и Вайн»; 6) «Зульцер»

После небольшого перемещения поршня 3 вниз уплотнительное кольцо малого поршня открывает прорези 2, через которые воздух по­ ступает в полость Б, и клапан начинает быстро открываться за счет давления на полную площадь дифференциального поршня.

Для закрытия клапана управляющий воздух из воздухораспреде­ лителя подается в полость В; одновременно полости А и Б сообщаются с атмосферой. Клапан начинает закрываться за счет воздействия возду­ ха на поршень 3. Перед посадкой клапана на седло управляющий пор­ шень 4 отсекает поступление воздуха в полость В, и закрытие осуще­ ствляется путем воздействия воздуха на поршень 4; одновременно ма­ лый поршень 3 разобщает полость Б с атмосферой. Оставшийся в по­ лости Б воздух по каналам К перетекает в полость В, что обеспечивает торможение и мягкую посадку клапана на седло.

Надежность пуска зависит от следующих факторов:

►степень износа цилиндро-поршневой группы и в первую оче­ редь поршневых колец;

►тепловое состояние двигателя перед пуском;

Рис. 13.6. Реверсирование воздухораспределителя

версирования дизеля должно обеспечивать правильное чередование и изменение фаз распределения органов пуска, газораспределения, топливоподачи, а также реверсирование навешенных на дизель вспомога­ тельных механизмов. Необходимость изменения фаз распределения при реверсировании дизеля вытекает из следующего. Предположим, что кривошипы коленчатого вала шестицилиндрового дизеля занимают по­ ложение, показанное на рис. 13.6а. В рассматриваемом варианте для пуска дизеля в направлении «Вперед» необходимо подать воздух в пя­ тый цилиндр, который в рассматриваемом случае находится в пуско­ вом положении, и диск дискового воздухораспределителя (или пуско­ вая шайба воздухораспределителя со звездообразным расположением золотников) соответственно должен находиться в положении, при ко­ тором воздух после открытия главного пускового клапана должен по­ ступить к пусковому клапану пятого цилиндра (рис. 13.66). При этом пусковая шайба будет вращаться против часовой стрелки.

188 Судовые двигатели внутреннего сгорания

него хода) для каждого золотника, и его распределительный валик при реверсировании должен смещаться в осевом направлении.

Предположим также, что при работе четырехтактного дизеля «Впе­ ред» в одном из цилиндров закончился процесс расширения и пор­ шень находится в НМТ. Так как выпускной клапан начинает откры­ ваться до НМТ, то при рассматриваемом положении поршня выступ кулачной шайбы 3 уже набежит на ролик 1 толкателя выпускного кла­ пана (рис. 13.7а), и он будет открыт на величину h. Если с этого момен­ та вал дизеля должен изменить направление вращения на обратное, то процесс выпуска независимо от направления вращения должен про­ должаться, а следовательно, должен открываться и выпускной клапан. Однако при обратном вращении распределительного вала кулачная шайба 3 уже не может открыть клапан и требуется установка второй шайбы 2, зеркально расположенной по отношению к первой. Таким образом, для возможности работы дизеля «Вперед» и «Назад» необхо­ димо иметь по две кулачные шайбы для каждого клапана.

Подача топлива в цилиндр обычно начинается до ВМТ и заканчи­ вается после нее по прошествии 20-25° п.к.в. Следовательно, при по­ ложении поршня в ВМТ плунжер ТНВД еще продолжает свой нагнета­ тельный ход, и кулачная шайба топливного насоса должна быть закли­ нена по отношению к кривошипу с отставанием на угол (р (рис.13.76). Точки НП и КП на профиле шайбы соответствуют началу и концу подачи топлива; их расположение зависит от способа регулирования ТНВД и цикловой подачи топлива. При реверсировании дизеля рабо­

перекидыванием ролика 3 с помощью сервомотора 4 с профиля кулака 1 на 2 или наоборот.

Процесс реверсирования главных судовых дизелей является весь­ ма напряженным, так как при реверсировании во время хода судна приходится быстро тормозить не только вращающийся вал двигателя, но и гасить инерцию движения судна. После подачи сигнала «Стоп» (выключения подачи топлива) крутящий момент двигателя падает до нуля, но его вал продолжает вращаться под действием инерции движу­ щихся масс двигателя, а также в силу того, что гребной винт за счет продолжающегося движения судна переходит в режим гидротурбины. Процесс торможения составляет 2-10 минут в зависимости от скорос­ ти хода судна, его водоизмещения и характеристик гребного винта. Реверсирование двигателя может быть осуществлено лишь после оста­ новки двигателя. Если же на ходу судна поступает команда «Полный назад», то обстоятельства заставляют прибегнуть к быстрой остановке двигателя за счет подачи контрвоздуха в цилиндры, в которых в этот период происходит такт сжатия.

Реверсирование двигателя на ходу судна включает следующие операции:

►выключение подачи топлива; ►реверсирование газораспределительных органов и топливопо-

дачи из положения «Вперед» в положение «Назад» ещ е‘при вращающемся вале;

►торможение двигателя контр-воздухом; ►пуск двигателя в требуемом направлении и перевод на работу

на топливе.

Торможение контрвоздухом осуществляется после реверсирова­ ния воздухораспределителя, тогда пусковой воздух к пусковым клапа­ нам начнет поступать за 65-110° п.к.в. до прихода поршней в ВМТ и тем самым тормозить их движение.

Нужно иметь в виду, что режим реверсирования с контрвоздухом является весьма напряженным и к нему следует прибегать лишь в экст­ ренных ситуациях.