Агрегаты наддува

Наддув обеспечивает заполнение цилиндров дизеля воздухом под избыточным давлением, что является одним из наиболее эффективных способов повышения (форсировки) мощности дизеля. Наддув обеспечивает не только зарядку цилиндров свежим сжатым воздухом, но и качественную продувку (очистку) цилиндров от продуктов сгорания.

На дизеле 2Д100 наддув и продувка осуществляются при помощи воздуходувки объемного типа, нагнетающей атмосферный воздух в цилиндры дизеля через воздушный ресивер.

На дизеле 10Д100 применен комбинированный двухступенчатый наддув, он создается двумя турбокомпрессорами ТК-34С (1-я ступень) и приводной воздуходувкой центробежного типа (вторая ступень). Атмосферный воздух засасывается турбокомпрессорами и подается под давлением по двум коллекторам к воздуходувке второй ступени, где воздух дополнительно сжимается и через охладители и воздушный ресивер поступает в цилиндры дизеля.

Со всасывающей полостью воздуходувки дизеля 2/1100, а также с полостями всасывания турбокомпрессоров дизеля 1 ОД 100 соединены трубы, по которым осуществляется вентиляция картера за счет отсоса воздуха воздуходувкой и турбокомпрессорами. Для предотвращения попадания масла в воздуходувку и турбокомпрессоры из вентилируемых полостей картера воздух предварительно проходит через маслоотделители.

Воздуходувка дизеля 2Д100. Основными частями воздуходувки (рис. 49) являются корпус, два рабочих колеса (ротора), две координационные шестерни и торцовые плиты с подшипниками. Воздуходувка крепится к торцу блока дизеля консольно.

Корпус отлит из алюминиевого сплава АЛ-9. В корпус ввернуты шпильки, которые крепят переднюю плиту 13 и зад-

18. Агрегаты наддува
Рис. 49. Воздуходувка дизеля 2Д100: 1 - корпус; 2 - верхнее рабочее колесо; 3-задняя плита; 4 к 5 роликовый и шариковый подшипники; 6-упорная шайба; 7- регулировочная прокладка; 8- нижнее рабочее колесо; 9 и 10 - проставочные кольца; /1 - кожух; 12 - пробка; 13 - передняя плита; 14- ведущая шестерня; 15 - шестерня привода; 16 - призопный болт; 17 - ведомая шестерня; 18-маслоуловитель; 19 - уплотнительное кольцо: 20 - балансировочная пробка; 2і - балансировочная шайба; 22- прокладканюю 3. Под резьбу шпилек и болтов в алюминиевый корпус предварительно ввертывают стальные ввертыши, предотвращающие износ резьбы в теле корпуса. Ввертыши фиксируются в корпусе цилиндрическими штифтами. Штифты, которыми фиксируется плита относительно корпуса, также устанавливают через стальные ввертыши. Отверстия ввертышей под штифты обрабатывают совместно с отверстиями в плитах.

Рабочие колеса (роторы) трехлопастные, отлиты из алюминиевого сплава АЛ-5. Для уменьшения шума и пульсации воздуха в ресивере их лопасти выполнены по винтовой форме. Валы ротора стальные. В торцы лопастей ввернуто по шесть пробок 20, к ним прикрепляют балансировочные шайбы 21.

Между роторами (рис. 50) установлены постоянные по величине зазоры.

Координационные шестерни 14 и 17 (см. рис. 49) обеспечивают аинхронное вращение рабочих колес и исключают соприкосновение лопастей между собой. Необходимые величины зазоров между рабочими колесами устанавливают путем поворота аестернп 14, закрепленной на валу. Для этого шестерня 14 соединена иризонными болтами 16 с шестерней 15 в определенном положении. После окончательной проверки зазоров между}лопастями рабочих колес на их торцах клеймят порядковый номер координационных шестерен и ставят метки 0-0. После сборки и регулировки зазоров рабочие колеса с координационными шестернями представляют один комплект, в котором замена отдельных детален не допускается.

Радиальные зазоры между рабочими колесами и расточками в корпусе обеспечивают центрированием торцовых плит 3 и 13 относительно корпуса 1. Осевые зазоры между рабочими колесами и торцовыми плитами регулируют стальным простеночным кольцом 9 и бумажными прокладками 22.

При работе воздуходувки радиальные усилия от каждого рабочего колеса воспринимаются двумя роликовыми подшипниками 4, а осевые усилия - двумя радиально-упорными шарикоподшипниками 5. Шарикоподшипники разгружены от радиальных нагрузок, так как они помещены в обоймах, установленных в плите 3 с радиальным зазором. Шариковые подшипники установлены с предварительным осевым натягом, создаваемым вследствие разности толщины колец 9 и 10 (наружное кольцо 10 имеет большую толщину, чем внутреннее 9). Толщину колец подбирают при сборке по месту, поэтому каждая

18. Агрегаты наддува
Рис. 50. Схема ротороп воздуходувки - вид на рабочие колеса со стороны шестеренпара радиальпо-упорных шариковых подшипников вместе с кольцами 9 и 10 образует комплект, в котором замена отдельных деталей не допускается. Все детали такого комплекта клеймят одним номером.

Осевой разбег рабочих колес регулируют прокладками, устанавливаемыми под упорную шайбу 6. Для новых воздуходувок (н подшипников) допускается отсутствие осевого зазора при условии проворачивания наружной обоймы шарикоподшипника 5 руками за два болта, ввертываемых в эту обойми.

Чтобы в нагнетаемый воздух не попадало масло из подшипников, на валах установлены маслоуловители 18 с чугунными разрезными уплотнительными кольцами 19.

Координационные шестерни изготовляют из стали Марки 45ХН, зубья их прикатывают друг к другу и клеймят одним общим номером. Таким образом, они представляют собой один комплект, в котором замена отдельной шестерни не допускается.

Каждое рабочее колесо подвергают после сборки динамической балансировке. Допускаемый дисбаланс не более 60 гем с каждой стороны колеса.

Турбокомпрессоры. Перед установкой на дизель оба турбокомпрессора - правый и левый - монтируют на общем кронштейне. Правый и левый турбокомпрессоры одинаковы по конструкции и отличаются лишь корпусами и зеркальным расположением всех узлов и деталей.

Турбокомпрессор (рис. 51) представляет собой центробежный воздушный нагнетатель, приводимый во вращение турбиной, работающей от выхлопных газов дизеля. Турбина и нагнетатель смонтированы на общем валу.

Основными частями турбокомпрессора являются: остов, ротор 7 с рабочими колесами 2 и 9, сопловой аппарат 12, диффузор 4, подшипники 14 и 22 и входное устройство.

Отработавшие газы из цилиндров дизеля по выхлопным коллекторам поступают в каналы газоприемного корпуса 13 и далее в сопловой аппарат. Проходя сопловой аппарат, газы расширяются, приобретают необходимое направление и скорость и, поступая на лопатки рабочего колеса турбины 9, приводят во вращение ротор. Через выхлопной корпус 10 газы удаляются в атмосферу. При вращении ротора воздух по каналам корпуса 1 компрессора засасывается из атмосферы в рабочее колесо компрессора 2, сжимается и приобретает значительную скорость. Пройдя колесо, воздух попадает через диффузор в спиральный канал, откуда он подается через наддувочный коллектор в воздуходувку второй ступени.

Остов состоит из трех корпусов /, 10 я 13 и кожуха 6 с теплоизоляцией. Все корпуса отлиты из алюминиевого сплава, соединены между собой круглыми сцентрированными фланцами, что облегчает сборку (правого и левого турбокомпрессоров). Газоприемный и выхлопной корпуса, омываемые горячи ми газами, имеют водяную рубашку для их охлаждения водой из системы охлаждения дизеля. В центральной части корпусов 1 и УД расположены полости подшипников, закрываемые крышками 15. К фланцам выхлопного корпуса 10 крепятся лапы 20, которыми турбокомпрессор укрепляется на кронштейне дизеля. Теплоизоляционный кожух 6 предохраняет вал ротора от воздействия горячих газов и вместе с кожухом 8 соплового аппарата образует канал для направления выхлопных газов. Теплоизоляционный кожух состоит из лабиринта 21, кожуха 19 и экрана 13. Благодаря тому, что кожух составной, его разборку и сборку можно производить без демонтажа рабочего колеса 2 компрессора.

Ротор 7 имеет вал сварной конструкции, состоящий из рабочее колеса турбины и приваренных к нему полувалов. Лопатки, рабочего колеса 9 турбины крепятся к диску приваркой или елочными замками. Диск и лопатки изготовляют из жаропрочной стали. Рабочее колесо 2 компрессора, изготовляе-

18. Агрегаты наддува
Рис. 51. Турбокомпрессор: 1 - корпус; 2- рабочее колесо; 3 - вставка; 4 - диффузор; 5 - резиновое кольцо: 6 - теплоизоляционный кожух; 7 - ротор; 8 - кожух соплового аппарата; 9 - рабочее колесо турбины; 10-иыхлопной корпус; 11 - проушина; 12 - сопловой аппарат; 13-газоприемный корпус; 14 - опорный подшипник; 15 - крышка подшипника; 16- штуцер; 17 - дроссель; 18- экран; 19 - кожух ротора; 20- лапы; 21 - лабиринт; 22 - опорно-упорный подшипник
18. Агрегаты наддува
Рис. 52. Опорно-упорный подшипник:

' - пятэ; 2 - втулка подшипника; !> - корпус; 4 - компенсатор; 5 - стопорный винт; 6 - шайба; 7-гайка; 8 -замочная пластинанос из алюминиевого сплава, плотно насажено на вал)и разборке не подлежит. С тыльной стороны диска рабочего/колеса компрессора выполнены гребешки, которые сопрягаются с аналогичными гребешкг ми на лабиринте 21 и таким образом образуют лабиринтное уплотнение, препятствующее утечкам сжатого воздуха в газовую полость выхлопного корпуса.

Во время работы ротор совершает до 20 тыс. об/мин, поэтому его подвергают динамической балансировке. Цапфы ротора, закаленные ТВЧ, вращаются в подшипниках. На конце ротора со стороны компрессора имеется пята 1 в виде массивной плотной шайбы со скошенными лысками на рабочей поверхности, создающими масляный клин при вращении ротора (рис. 52). Осевые усилия, действующие на вал в сторону компрессора, передаются через пяту на торец упорного подшипника. Шайба 6, закрепленная гайкой 7, ограничивает осевой зазор ротора.

Сопловой аппарат представляет собой неподвижный лопаточный венец, расположенный перед рабочими лопатками турбины. Лопатки соплового аппарата заключены между двумя кольцами. Изготовлены лопатки из жаропрочной стали. Снаружи сопловой аппарат и колесо турбины охватывает чугунный кожух 8 (см. рис. 51), который удерживает наружное кольцо аппарата, не препятствуя его термическим расширениям, и предотвращает утечку газа из колеса турбины. Кроме того, кожух 8 обеспечивает безопасность в случае отрыва лопаток турбины.

Диффузор 4 выполнен в виде диска с лопатками, образующими решетку. В диффузоре за счет снижения скорости воздуха повышается его давление. Наличие решетки обеспечивает направление потока.

Подшипники и уплотнения. Подшипники 22 и /1 являются опорами ротора турбокомпрессора. Подшипник 22 со стороны компрессора опорно-упорный, он воспринимает радиальные и осевые усилия. Опорно-упорный подшипник (см. рис. 52) заключен в стальной корпус 3, имеющий фланец с отверстиями для крепления. В фланец запрессована втулка 2 из высокооловя-нистой бронзы. При монтаже подшипники устанавливаются так, чтобы их сливные каналы располагались внизу. Масло кподшипникам подводится п:і системы смазки дизеля через фильтр, установленный на турбокомпрессоре. Отфильтрованное масло под давлением поступает к подшипникам по штуцерам 16 (см. рис. 51). Полости, в которых расположены подшипники, отделены уплотнениями от внутренних полостей. Уплотнение со стороны компрессора (рис. 53) препятствует попаданию масла из подшипника в компрессор. Оно состоит из двух упругих колец 1 типа поршневых и лабиринтов 2, образуемых завальцованными в вал ротора гребешками, и запрессованной в корпус компрессора втулки 3. Между кольцами и лабиринтом подводится воздух (по сверлениям). Воздух компенсирует разрежение, которое создается вследствие связи этой полости с входной частью компрессора, и уравновешивает давление по обеим сторонам колец, а также повышает эффективность уплотнения. Кольца во время вращения ротора прижимаются к втулке (за счет упругости) и остаются неподвижными или медленно проворачиваются.

Уплотнение со стороны турбины предотвращает прорыв газов в полость подшипника, а также препятствует попаданию масла из подшипника на нагретую часть вала, где оно может закоксоваться и, заполнив зазоры, будет препятствовать свободному вращению ротора.

Уплотнение состоит из двух упругих колец и двух групп лабиринтов, в полость между которыми по сверлениям в выхлопном и газоприемном корпусах и во втулке подводится сжатый воздух из компрессора. Воздух препятствует проникновению горячих газов и способствует охлаждению вала ротора.

Чтобы уравнять давление с обоих сторон колец и не допустить поступления газов и воздуха в подшипник (и далее по сливному маслопроводу в картер дизеля), турбокомпрессоры имеют дренаж, по которому воздух удаляется из полости между лабиринтами и упругими кольцами.

Воздуходувка дизеля 1 ОД 100. Воздуходувка второй ступени (рис. 54) приводится в действие от верхнего коленчатого вала через редуктор. С целью уменьшения габаритов воздуходувка объединена в один узел с редуктором.

Колесо воздуходувки 6 и вращающийся направляющий аппарат 8 монтируют консольно на нижнем (ведомом) валу /, который выполнен за одно целое с цилиндрической шестерней. Колесо 6" закреплено на шлицах вала 1 гайкой 9. которая закрывается колпаком обтекаемой формы. Гайку 9 затягивают

18. Агрегаты наддува
Рис. 53. Уплотнение сс стороны компрессора: 7 - кольцо; 2 - лабиринт: .V - втулка; 4 - вал ротора
18. Агрегаты наддува
Рис. 54. Воздуходувка с редуктором: 1--ведомый вал с шестерней; 2 - корпус редуктора; 3 - лопаточный диффузор; 4- корпус воздуходувки; 5-- крышка корпуса; 6- колесо воздуходувки; 7-подводящий патрубок; 8 - вращающийся направляющий аппарат; 9- гайка; 10 - лабиринтное уплотнение; /1 - опорный подшипник; 12 - шестерня с фрикционной муфтой; 13-маслоуловитель; 14 - муфта; 15 - ведущая шестерня; 16 - торсионный вал; 17-трубопровод масла; 18 - промежуточный вал с шестерней; 19 - гайка; 20 - пята; 21 - упорно-опорныйподшипник; 22 -- прокладкаусилием 50-60 кГм или 33-40 кГ на плече 1,5 м. Через подводящий патрубок 7 воздух поступает в колесо воздуходувки 6 и, будучи сжатым, проходит лопаточный диффузор и улитку корпуса 4. Для исключения потерь сжатого воздуха из полости колеса в редуктор предусмотрено лабиринтное уплотнение 10.

Через канал а полость лабиринтного уплотнения сообщается с атмосферой, это предохраняет детали уплотнения от повышенного износа вследствие давления на них воздуха, просачивающегося из полости воздуходувки.

Стыковые поверхности лопаточного диффузора 3 и крышки 5 точно пригоняют друг к другу; при проверке по краске они должны иметь прилегание на площади не менее 80%.

Нижний - ведомый вал 1 опирается на два подшипника скольжения, изготовленные из бронзы с баббитовой заливкой. Осевое Положение вала 1 фиксируется упорно-опорным подшипником 21 для сохранения гарантированного зазора между колесом 6' и| крышкой 5 в пределах 0,8- 1,5 мм. При этом стальная каленая пята 20 упирается в залитый баббитом торец упорно-опорного подшипника 21. Пяту закрепляют гайкой 19, а величину осевого зазора регулируют набором прокладок 22.

Вал 1 в сборе с колесом 6, направляющим аппаратом 8, лабиринтным уплотнением 10, пятой 20 и гайками 9 и 19 динамически сбалансирован; допускаемый дисбаланс не более 20 гсм. После балансировки на колесе 6, направляющем аппарате 8 и вале 1 клеймят общий номер.

Редуктор воздуходувки является ускорительным. Он состоит из двух пар цилиндрических шестерен с общим передаточным отношением 1:10.

Правильность зацепления шестерен проверяют на прилегание по краске; отпечаток краски должен быть не менее70% подлине и не менее 60% по высоте зуба. Зазоры между зубьями должны быть в пределах 0,11-0,25 мм.

Для смягчения ударных нагрузок на зубья шестерен при резком изменении числа оборотов в конструкции редуктора предусмотрены эластичная пружинная муфта, которая вмонтирована в ведущую шестерню 15, и центробежная фрикционная муфта, расположенная в шестерне 12 второй ступени. Кроме того, привод к редуктору от верхнего коленчатого вала осуществляется через торсионный вал 16, который также является упругим элементом, смягчающим ударные нагрузки, особенно при пуске дизеля. Чтобы масло не просачивалось из редуктора, на верхнем валу монтируют маслоуловитель 13.

Подшипники и шестерни смазываются маслом, поступающим под давлением из верхнего масляного коллектора дизеля к трубопроводу 17, а из трубопровода - по отдельным трубкам непосредственно к точкам смазки.

После сборки и закрепления всех соединений проверяют плавность вращения вала воздуходувки. Момент, необходимый для вывода вала из состояния покоя, при смазанных подшипниках не должен превышать 0,2 кГм.

Для осмотра шестерен имеются два лючка в нижней части корпуса 2 и один люк в верхней крышке редуктора. Корпус редуктора 2 выполнен неразъемным из алюминиевого сплава. Детали воздуходувки - корпус 4, крышка 5, колесо 6 - с целью снижения их веса также изготовлены из алюминиевого сплава.

⇐ | Система охлаждения | | Тепловозные дизели 2Д100 и 1 ОД 100. Аврунин А. Г. | | Предохранительное устройство от разноса дизеля 10Д100 | ⇒