Практические занятия № 3

Механизм газораспределения четырех- и двухтактного двигателей.

 

Газораспределительный механизм обеспечивает своевремен­ное поступление в цилиндры топлива, свежего воздуха и вы­пуск газов.

 

В 4-х-тактных двигателях эти процессы осуществляются впус­кными и выпускными клапана­ми, приводимыми в действие рас­пределительным валом.

Распре­делительный вал соединяется с коленвалом через шестеренчатую или цепную передачу.

 

Двухтактные двигатели, как правило, имеют контурное газо­распределение, для чего в цилин­дре сделаны окна, открывающи­еся и закрывающиеся самим пор­шнем, который выполняет фун­кции распределительного золот­ника. Это самая простая конст­рукция.

 

В некоторых двухтакт­ных двигателях имеется прямо-точно-клапанная или прямо-точно-щелевая продувка.

При прямо-точно-клапаннойпродувке газы выпускаются через клапа­ны, установленные в крышках цилиндра, а подача воздуха — через окна во втулке.

 

 

 

Рис. 56. Расположение клапанов на головке цилиндра дизеля Ч 12/14:

1 - головка; 2 - направляющая втул­ка; 3- клапан; 4- пружина; 5 - опорная шайба пружины.

 

 

Рис. 57. Распределительный вал дизеля 6S275

 

 

Рис. 58. Газораспределительный

механизм дизеля «ГанцЭндрашик» (8ЧР21,6/31):

1 - кронштейн рычага; 2 - гайка штан­ги; 3 - штанга толкателя; 4 - тарелка пружины; 5 - пружина; 6 - упор; 7 -нижняя опора пружины; 8 - втулка;9- толкатель; 10 - палец; 11 - ролик; 12- штифт;13 - упор

 

Распределительный вал от­крывает в определенной после­довательности впускные и вы­пускные клапаны при помощи имеющихся на нем профиль­ных кулачковых шайб.

 

У нере­версивных двигателей распред­валы имеют только одинарные кулачные шайбы, у реверсив­ных — сдвоенные, переднего и заднего хода для впускных и выпускных клапанов.

 

Кулачковые шайбы впускных и выпускных клапанов и ТНВД у нереверсивных двига­телей изготовлены заодно с распредвалом и расположены в соответствии с фазами газо­распределения и порядком ра­боты цилиндров.

 

У реверсивных дизелей кулачные шайбы закреплены на рас­предвале. При набегании ролика штанги на выступ кулачной шайбы клапаны открываются, а при сбегании ролика на ци­линдрическую часть шайбы клапаны закрываются под воздей­ствием пружины.

 

Толкатели передают осевое усилие от толкателя к рычагу. Рычаг (коромысло) служит для передачи усилия от штанги или кулачной шайбы к клапану.

Рычаг выполняют неравноплечим. Длинное плечо, сопряженное со стержнем клапана, снабжают бойком, роликом или плоским наконечником на сферической опоре.

В коротком плече расположен регулировочный болт, с помощью которого устанавливается нужный тепловой зазор в механизме газораспределения.

 

В современных СОД вместо регулировочного болта используют гид­равлический толкатель, который автоматически устраняет зазор в кла­панном механизме.

 

В современных МОД механический привод выпускного клапана за­менен на гидропневма­тический. Такой привод повышает надежность работы, уменьшает шум, износ, устраняет удары в приводе, увели­чивает срок службы клапана.

Рис. 59. Выпускной клапан МОД с гидропневматическим приводом:

а - общий вид клапана; б - схема привода.

 

2-х тактные

 

Система воздухоснабжения 2-х тактных дизелей состоит из газотурбонагнетателя (ГТН), воздухоохладителя, ресивера, воздуховодов, глушителей шума в системе воздухоснабжения.

 

Классификация систем:

 

Системы воздухоснабже­ния классифицируются последующим признакам:

 

1. Почислу ступеней сжатия воздуха: одно- и двухступенчатые.

В 4-х-тактных двигате­лях безнаддува ГТНотсут ­ ствует.

Ихсистемы возду­хоснабженияработают безсжатия воздуха благодаря всасывающему действию поршней двигателей.

 

2. Почислу компрессоров: бескомпрессорные, одно и многокомпрессорные.

 

3. По назначению и числу теплообменников: сохладителями и подогревателями воздуха.

4. По способу поддержанию параметров воздуха: нерегулиру­емые и регулируемые.

 

Рис.60. Схемы двухтактных малооборотных ДВС:

ВР - воздушный ресивер; ЭВ -электровоз­духодувка; ОНВ - охладитель надувочного воздуха; ВК - выпускной коллектор; ТК-турбокомпрессор,

 

Элементы системы.

1. Центробежные, поршневые и роторно-лопастные компрес­соры.

Центробежные — это газотурбонагнетатели(ГТН).

 

Поршневые — это продувочные насосы на двухтактных дви­гателях, они приводятся от коленчатого вала. У таких двигате­лей первая ступень наддува от ГТН,вторая ступень проду­вочные насосы.

 

2.Ресиверы воздушные могут быть выносными (автономны­ми), либо встроенными, как в V-образном двигателе (между цилиндрами V-образного двигателя).

 

Система газоотвода состоит из выпускных коллекторов, газотурбонагнетателей (ГТН), газоот­водов, глушителей, утиль-котлов.

Выпускные коллекторы предназначены для отвода из цилиндров отработавших газов.

 

Глушители снижают шум отработавших га­зов.

 

Утиль-котлы — для преобразования энергии отработавших газов в энергию пара.33эм.10.10.18г.32эм.10.10.18г.31эм.13.10.18г.

 

Элементы системы.

1. Выпускные коллекторы подразделяются на однотрубные и многотрубные, охлаждаемые изо­лированные, изолированные с охлаждаемым или неохлаждаемым кожухом.

 

2.Глушители шума могут быть активного (по­ложительного) или пассивного (расширитель­ного) типа.

 

3. Газоотводы имеют компенсаторы линзового (сильфонного) или поршневого типа.

 

 

Топливные и масляные насосы.

 

1. Топливная система обеспечивает подачу топлива в рабочие цилиндры. Она состоит из системы низкого и высокого давления.

 

2. Система низкого давления предназначена для подачи топлива в систему высокого давления и включает в себя цистерны, фильтры, насосы, сепараторы, подогреватели и топливопроводы с арматурой.

 

3.Система высокого давления предназначена для впрыска топлива в камеру сгорания и включает в себя ТНВД и форсунки, соединенные топли­вопроводом высокого давления.

 

4. Насосы в системе низкого давления — это топливо-подкачивающие насосы. Они обычно шестеренчатые или поршневые с приводом от ко­ленвала.

 

 

ТНВД выполняются либо автономными для каждого цилиндра, либо блочными (для высокооборотных двигателей).

ТНВД разделяют на золотниковые и клапанные.

 

В золотниковых ТНВД дозиро­вание подачи топлива осуще­ствляется плунжерами золотниками,

а в клапанных — специальными клапанами с механическим приводом от толкателей, связанных с плунжером.

 

Плунжер с толкателем приводится в движение от кулачковой шайбы распредвала.

 

У топливоперекачивающих насосов и приемных насосов сепараторов ставят фильтры грубой очистки (сетчатого типа).

 

Перед топливоперекачивающим насосом устанавли­вают фильтры тонкой очистки (порис­тая бронза, войлок, фетр, керамичес­кие материалы).

32эм.13.10.18г.

 

Масляные насосы

Масляные насосы, подаю­щие масло в нагнетательную магистраль, называются циркуляционными.

 

Они бывают шестеренчатыми или винтовыми, навешенными или автоном­ными.

 

Лубрикаторы — это многоплунжерные насосы, в которых каждый плунжер обеспечивает периодическую подачу неболь­ших порций масла к одному отверстию на втулке цилиндра.

 

Они приводятся в движение от коленвала через систему приво­дов или от распредвала и имеют устройство дозировки, позво­ляющее изменять момент и длительность подачи масла на по­верхность цилиндра.

 

Рис. 62. Принципиальная схема топливной системы

Рис. 63. Топливный насос с регулировкой подачи топлива путем изменения момента конца подачи с помощью отсечного клапана

Рис. 65. Схема действия шестеренчатого насоса:

1 - ведущая шестерня; 2- ведомая шестерня; 3 - входной канал; 4 -выходной канал; 5- корпус насоса

 

Рис. 66. Шестеренчатый ревер­сивный насос дизеля NVD-36

 

Практические занятия №4

 

Регулирование ДВС. Регуляторы числа оборотов.

 

Каждый двигатель рассчитан на определенное число оборо­тов, выше или ниже которого он работать не должен.

Механизм, служащий для автоматического регулирования числа оборотов двигателя, называется регулятором.

 

На дизелях применяются одно-, двух и всережимные регуля­торы и предельные автоматические регуляторы.

 

Однорежимные регуляторы устанавли­ваются на ВДГ для поддержания посто­янного числа оборотов при постоянной нагрузке.

 

Двухрежимные регуляторы обеспечи­вают автоматическое регулирование при двух скоростных режимах: при ми­нимальных и максимальных числах оборотов.

 

Всережимные регуляторы применя­ются на двигателях, у которых нагруз­ка переменная. Они автоматически под­держивают заданное число оборотов при изменении нагрузки.

 

Предельные регуляторы устанавли­ваются на двигателях для предупреж­дения возрастания числа оборотов сверх допустимого.

Рис. 67. Схема действия осевого центробежного регулятора

 

Рис. 68. Центробежный всережимный регулятор дизеля ЗД6:

1 - крышка; 2 - корпус; 3 -рычаг; 4 - ролик; 5 - масло­отражатель; 6 - шарикопод­шипник; 7 · тарелка регу­лятора; 8 шарик; 9 - крестовина; 10 упорный диск

 

Фильтры. Сепараторы. Маслоохладители.

 

1. Топливные фильтры.

Топливо фильтруется на всем пути от танков до ТНВД.

 

У топливоперекачивающих насосов и приемных насосов сепараторов ставят фильтры грубой очистки (сетчатого типа).

 

Перед топливоперекачивающим насосом устанавли­вают фильтры тонкой очистки (порис­тая бронза, войлок, фетр, керамичес­кие материалы).

 

Фильтры грубой и тонкой очистки выполняют сдвоенны­ми, причем фильтрующие патроны ра­ботают попеременно; возможна замена

фильтрующего патрона без остановки двигателя.

 

Заключитель­ная очистка топлива проходит в щелевом фильтре, размещен­ном в штуцере ТНВД, перед форсункой или в форсунке.

 

В настоящее время на судах применяются специальные авто­матизированные фильтрационные установки, в которых топ­ливо очищается от механических примесей и от воды (установ­ки «Скаматик», «Винслоу» и др.)

 

Рис. 69. Сдвоенный сетчатый фильтр дизеля:

ί - корпус фильтра; 2 - крышка; 3 - пру­жина; 4 - кран для выпуска воздуха; 5 -кран переключения.

 

Рис. 70. Щелевой фильтр:

1 ·· корпус; 2 - фильтрующий элемент; 3 -штуцер нагнета­ния топлива; 4 -штуцер при­ема топлива

 

2. Масляные фильтры.

 

Масляные фильтры по принципу действия могут быть трех типов: магнитные, просеивающие и центрифугирующие.

 

В магнитных фильтрах магнитная вставка отбирает из масла металлические частицы износа.

 

В просеивающих фильтрах очистка масла осуществляется при проходе его через фильтру­ющие материалы.

 

Центробежные фильтры или цент­рифуги очищают масло от примесей, плотность которых больше плотнос­ти масла.

 

При вращении ротора филь­тра эти частицы отбрасываются и осе­дают на стенках статора, очищенное масло из центральной части фильтра направляется в магистраль.

 

Конструкция фильтров позволяет очищать либо заменять одну из его секций без остановки двигателя.

 

Рис, 71. Устройство фильтрующего элемента пластинчатого фильтра:

1 -дистанционная прокладка; 2 -скре­бок; 3 - пластинка; 4- дистанцион­ная прокладка; 5 ·неподвижный ва­лик; 6 - подвижный валик-

 

Рис. 72. Фильтр тонкой очистки топлива дизеля:

ί- сетка фильтра; 2 - стержень фильтра; 3, 4 - фильтрующие эле­менты; 5 - корпус фильтра; 6 -крышка фильтра; 7 - пробка для выпуска воздуха.

Рис. 73. Фильтры грубой и тонкой очистки масла дизеля Д-54:

1 - медная прокладка; 2- войлочное уплотнительное кольцо; 3- наружная фильтрующая сетка; 4- стержень стяжного болта; 5- внут­ренняя фильтрующая сетка; 6 -колпак фильт­ра грубой очистки; 7- стойка; 8 - корпус; 9 -фильтрующий элемент АСФО-1; 10 -пробка клапана; 11 -пробка сливного клапана; 12 -фланец корпуса; 13- колпак фильтра тонкой очистки; 14 -уплотняющее кольцо; 15- пру­жина;Î6- стяжной болт

 

3. Сепараторы.

 

При обводненном или сильно заг­рязненном масле или топливе фильт­ры не обеспечат их очистку. В этом случае для очистки топлива или мас­ла используют сепараторы.

 

Процесс сепарирования основан на использовании центробежной силы, возникающей при вращательном дви­жении жидкости, для отделения час­тиц примеси.

 

Сепараторы бывают с ручной очисткой с выводом их из действия, с очисткой без вы­вода из действия и само­очищающиеся сепарато­ры непрерывного дей­ствия.

 

Самые распростра­ненные сепараторы на иностранных судах типа «Альфа-Лаваль».

 

Рис. 74. Масляный фильтр дизеля 6S275:

1- патрубки; 2- фильтру­ющий элемент; 3- рукоят­ки; 4 - крышка; 5- корпус.

 

Рие. 75. Фильтрующий элемент АСФО-1:

1- пластина; 2 -прокладка; 3- стяжка; 4- уплотнительное кольцо;5- чаша;6- ручка; 7- верхняя крыш­ка; 8- отсек в прокладке; 9 -канавки в радиальных перемычках прокладок; 10- центральное фигурное отверстие в плас-тинах и прокладках; 11 - нижняя крышка; 12 -перепускное отверстие.

Рис. 76. Масляный охладительдизеля 6S275:

1, 6 - крышки; 2- патрубок; 3 -корпус; 4 -кронштейн крепления; 5- патрубок; 7 -труб­ка; 8- перемычка

Водяные насосы пресной и забортной воды.

 

Для подачи забортной воды и пресной в систе­мах охлаждения двигателей обычно используются насосы центробежного типа, которые приводятся от коленвала.

 

Изредка применяются вихревые и поршневые насосы.

 

На крупных су­довых двигателях насосы имеют ав­тономный электропривод.

 

На осталь­ныхдвигателях насосы пресной и забортной воды приводятся от коленвала.

 

Часто автономные цен­тробежные насосы делают комбинированные — пресно-заборт­ной воды.

 

Рис. 77. Циркуляционный поршневой насос дизеля

 

Рис.78. Циркуляцион­ный центробежный насос дизеля ЗД6:

1 -корпус насоса; 2- штуцер для подвода смазки; 3 - пру­жина; 4- крышка сальника; 5- шарикоподшипник; 6- валик крыльчатки; 7 -крыльчатка; 8- крышка насоса

 

 

J2

 

 

Рис. 79. Циркуля­ционный шесте­ренчатый насос дизеля 2Ч13/18:

1 - корпус; 2–крышка;3 - шестерня ведо­мая; 4 -шестерня ве­дущая: 5 -валик; 6 -торцевое уплотнение; 7 - шестерня.

Практические занятия №5

Терморегуляторы.

Для автоматического регулирования температуры охлаждающей воды и поддержания ее в заданном диапазо­не служит устройство, называемое тер­морегулятором. Они бывают разного типа и конструктивного использова­ния. Наиболее распространенный тер­морегулятор сильфонного типа.

Рис. 80.Двухклапанный терморегулятор типа СТ-2-238:

1-корпус; 2- защитный козырек; 3 -крышка корпуса;4 -чувствительный элемент;

5 - седло нижнего клапана

 

 

Воздушные компрессоры и баллоны сжатого воздуха.

 

Дизели, запускающиеся сжатым воздухом, снабжаются баллонами для хранения воздуха.

Нормальное рабо­чее давление в баллонах 25-30 атм. Баллонов основного запаса воздуха должно быть не менее двух, а их сум­марная емкость должна обеспечивать 12 последователь­ных пусков для реверсивных дви­гателей и 6 пусков для нереверсив­ных двигателей. Бывают еще ава­рийные пусковые баллоны с аварий­ным дизель-комп­рессором.

Чаще всего в ка­честве компрессо­ров на судах ис­пользуются порш­невые компрессо­ры с электропри­водом и аварий­ные дизель комп­рессоры.

 

 

 

Рис.81. Двухступенчатыйкомпрессор дизеля 6S275:

1 - цилиндр компрессора; 2 -двухступенчатый пор­шень; 3- холодильник; 4 -крышка цилиндра; 5, 6 -всасывающий и нагнетательный клапаны ступени высокого давления соответственно; 7,8- всасываю­щий и нагнетательный клапаны ступени низкого дав­ления соответственно.

 

Поршневые компрессоры классифицируются по следующим признакам:

* Давление нагнетателя: низкого давления, меньше 10 ат; среднего 60-80 ат; высокого 80-150 ат и более.

* Число ступеней: одноступенчатые и многоступенчатые.

* Число цилиндров: от 1 до 6.

. Расположение цилиндров: вертикальное, горизонтальное, V-образное.

* Быстроходность: быстроходные (Ст=4~5 м/ сек); тихоход­ные (Ст =2-3 м/сек).

* Системы охлаждения цилиндров: с воздушным охлажде­нием; с водяным охлаждением.

* Система охлаждения воздуха: с промежуточным холодиль­ником; с промежуточным и концевым холодильниками воздуха,

* Привод: с электроприводом; с паровым приводом; с дизель­ным приводом; с ручным приводом.

 

 

Реверсивные муфты.

 

Изменение направления движения судна достигается од­ним из следующих способов:

1. Установкой реверсивных двигателей;

2. Использованием реверсивной муфты или реверс-редуктора;

3. Использованием винта регулируемого шага (ВРШ).

 

Реверсивная муфта состо­ит из следующих деталей: корпуса, крышки корпуса с уплотненным устрой­ством и упорно-опорными подшипниками вала соеди­нения муфты с двигателем, вала соединения ее с валом гребного винта, барабана с сателлитовыми шестерня­ми, барабана с дисками трения, механизма пере­ключения и бугеля.

 

В большинстве случаев разобщительная муфта, реверсивный механизм и редуктор объединяются водном корпусе.

Во время работы на хо­лостом ходу рычаг вклю­чения находится в верти­кальном положении. При этом диск переключения не прижимает диски пере­днего и заднего хода, в ре­зультате чего оба вала ос­таются разобщенными между собой.

 

Для включения муфты на передний ход необходимо рычаг подать вперед (от себя). При этом нажимной диск прижимается к диску пере­днего хода, передавая вращающий момент валу редуктора, ко­торый будет вращать вал гребного винта.

При включении муф­ты на задний ход рычаг перемещают до упора на себя.

 

Более сложные по конструкции реверс-редукторы.

 

В настоящее время большое распространение получили гид­равлически управляемые муфты, где в качестве рабочей жид­кости используется смазочное масло, подаваемое специальным насосом.

Преимуществом таких муфт является то, что они уп­равляются через золотниковое устройство, с помощью которо­го масло подается под давлением в одну из полостей переднего либо заднего хода.

Управление золотником можно осуществить дистанционно.

 

Поэтому муфты с гидравлическим управлением легко приспособить для управления с мостика.

 

Рис. 84. Многодисковая разобщительная муфта с цилиндрическими шестернями:

а - продольный разрез; б -общий вид муфты и механизма управления

 

 

 

 

Рис. 85. Реверс-редуктор дизеля 6L275PN:

1 - ведущая шестерня; 2, 6, 13, 15 - роликовые под­шипники; 3 - пальцы; 4 -ведущая шестерня пере­днего хода; 5 - втулка; 7 -ведущий вал; 8, 14 - флан­цы; 9 - отверстие сообще­ния с поршнем; 10 - пор­шень муфты трения задне­го хода; 11 - вентиляцион­ный суфлер; 12 - ведущая шестерня заднего хода; 16 - ведомый вал; 17 - ведо­мая шестерня; 18 - пере­городка в корпусе.

 

 

Рис. 86. Двухдисковый реверс-редуктор дизеля ЗД6:

1 - барабан реверсивной муфты; 2 · диск трения переднего хода; 3 - диск трення заднего хода; 4 - крышка барабана; 5 - вал переднего хода; 6,7,18,19,22,23 - шарикоподшипники; 8 - вал заднего хода; 9 - диск трения нажимной; 10,11,24 - крышки корпуса; 12 - суфлер; 13 - роликовый подшип­ник; 14 - шестерня (ведущая) переднего хода; 15 - шестерня (ведущая) задне­го хода; 16 - рым; 17 - корпус реверс-редуктора; 20 - шестерня (ведомая) заднего хода; 21 - шестерня (ведомая) переднего хода; 25 - муфта включения.