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.