Устройство дизеля и его техническая характеристика

/ Тепловоз М62 / Устройство дизеля и его техническая характеристика

Дизель 14Д40 (рис. 3) представляет собой двухтактный • двенадцатицилиндровый двигатель простого действия с прямоточной кла-панно-щелевой продувкой, с двухрядным У-образным расположением цилиндров и комбинированной двухступенчатой системой наддува. Блок цилиндров 5 установлен на раме дизель-генератора 2 и закреплен болтами. Рама имеет поддон 1, служащий резервуаром для масла. Уровень масла замеряют масломерным щупом 28, расположенным с правой стороны дизеля. В нижней части к блоку цилиндров на стальных подвесках подвешен коленчатый вал 3. В блоке дизеля в два ряда установлены двенадцать (по шесть в ряд) цилиндровых втулок 8. Втулки подвешены и прикреплены шпильками к крышкам цилиндров 10, которые в свою очередь крепятся к блоку цилиндров. В крышках размещены форсунки 19, выпускные клапаны 11, а также установлены индикаторные вентили 17 и стойки с рычагами 12 привода выпускных клапанов. Крышки сверху закрыты колпаками 18.

Если смотреть со стороны генератора, то цилиндры, расположенные в правом ряду, принято называть правыми, а цилиндры левого ряда- левыми. Торец дизеля со стороны агрегатов наддува и насосов принято называть передним (от него ведется отсчет цилиндров), а торец со стороны генератора-задним.

В средней части втулки цилиндров имеют продувочные окна, соединенные с воздушными ресиверами 7 с люками, закрытыми крышками 25. Выше продувочных окон втулки цилиндров охлаждаются водой. В нижней части в боковых стенках блока цилиндров также имеются люки, плотно закрытые крышками 26, на которых с одной стороны дизеля установлены предохранительные клапаны 27, срабатывающие при давлении в картере свыше 0,5 кгс/см2 (49 кПа). На задних стенках наддувочных ресиверов также установлены аналогичные предохранительные клапаны.

В развале блока цилиндров расположен распределительный вал 15, кулачки которого воздействуют через толкатели 13 и рычаги 12 на выпускные клапаны, и закреплен болтами лоток 14. В отверстиях лотка установлены направляющие толкателей. Сверху на лотке расположены двенадцатиплунжерный топливный насос 16 и его привод.

Коленчатый вал имеет шесть шатунных шеек, к которым крепятся шатунные механизмы, состоящие из прицепных шатунов 6, соединенных с главными шатунами 24 при помощи пальцев 4. Главные (правого ря-16 да) и прицепные (левого ряда) шатуны соединены с поршнями 22 при помощи пальцев 23 «плавающего» типа. Ход поршня главного шатуна - 300 мм, прицепного-304,3 мм. Для уменьшения напряжений, возникающих вследствие крутильных колебаний в системе коленчатый вал дизеля-якорь тягового генератора, на переднем конце коленчатого вала установлен маятниковый антивибратор.

Поперечный разрез дизеля
Рис. 3. Поперечный разрез дизеля:

1 - поддон; 2 - рама дизель-генератора; 3 - коленчатый вал; 4, 23 - пальцы- 5 - блок цилиндров; 6 - прицепной шатун; 7 - воздушный ресивер; 8 - втулка цилиндров-, водяной коллектор; 10 - крышка цилиндров; 11 - выпускной клапан; 72 -рычаг-И - толкатель; 14 - лоток; 15 - распределительный вал; 16 - топливный насос- ]7 - индикаторный вентиль; 18 - колпак; 19 - форсунка; 20 - водяная труба- 21 - выпускном коллектор; 22 - поршень; 24 - главный шатун; 25, 26 - крышки; 27 '- предохранительный клапан; 28 - щуп

На переднем торце блока цилиндров дизеля смонтирован зубчатый редуктор, который служит приводом нагнетателя, водяных и масляного насосов, прикрепленных к корпусу редуктора. На корпусе редуктора имеются также опорные лапы для установки турбокомпрессоров, к газовым турбинам которых через выпускные коллекторы 21 направляются из цилиндров выпускные газы. Отработавшие в турбокомпрессорах газы через глушитель шума выпуска удаляются в атмосферу. Вал редуктора вращается непосредственно от коленчатого вала дизеля.

Воздухоснабжение цилиндров дизеля - двухступенчатое. Первая ступень воздухоснабжения состоит из двух, работающих параллельно, центробежных турбокомпрессоров, воздух в которые поступает через маслопленочные фильтры с правой и левой стороны тепловоза. Из компрессоров воздух направляется в нагнетатель объемного типа (вторая ступень), который нагнетает его в цилиндры дизеля через ресиверы 7 и продувочные окна втулок цилиндров под давлением порядка 1,2 кгс/см2 (117, 6 кПа).

На торце блока со стороны генератора смонтирован привод распределительного вала, который одновременно является приводом топливного насоса и тахометра, объединенного регулятора, предельного выключателя и переднего распределительного редуктора. Частота вращения вала отбора мощности привода переднего распределительного редуктора равна удвоенной частоте вращения коленчатого вала.

Регулятор и предельный выключатель установлены на верхней части корпуса закрытия привода распределительного вала, а тахометр в верхней части заднего торца блока цилиндров дизеля-с правой стороны.

С левой и правой стороны блока над воздушными ресиверами вдоль всего дизеля проходят водяные коллекторы 9, из которых вода поступает в полость охлаждения втулок. В коллекторы вода нагнетается правым водяным насосом, левый насос обеспечивает охлаждение масла дизеля. После охлаждения втулок и крышек цилиндров вода поступает в коробки, приваренные к патрубкам выпускных коллекторов » сое-\ диненные с трубами 20. С правой стороны блока цилиндров дизеля около выносного подшипника установлены фильтр тонкой очистки топлива и заливная горловина для масла. В том же месте только с левой стороны блока установлен центробежный фильтр масла, а около первого цилиндра-фильтр грубой очистки масла. Центробежный фильтр автоматически отключается при давлении масла в системе ниже 1,5 кгс/сма (0,245 МПа). Для обеспечения разрежения в картере и других полостях, связанных с ним, дизель снабжен системой вентиляции, связывающей всасывающие полости центробежных компрессоров с полостью картера через маслоотделитель. Отсепарированное масло по сливной трубе отводится в картер.

Чтобы предотвратить скопление масла в ресиверах наддувочного воздуха и возможное воспламенение паров масла, на дизеле установлена система удаления масла из ресиверов. Масло из ресиверов по трубкам непрерывно сливается в поддоны рамы, расположенные с обеих сторон дизеля. Для контроля за работой этой системы на раме имеются специальные штуцера.

На торце дизеля со стороны генератора установлено реле давления,, которое обеспечивает остановку дизеля при понижении давления масла ниже 1,6+0,2 кгс/см2 (156,8+19,6 кПа), снятие нагрузки (на 12-й и выше позициях контроллера) с генератора при давлении масла ниже 2,2 + 0,2 кгс/см2 (215,6 + 19,6 кПа) и не позволяет пустить дизель при давлении масла ниже 0,2 ■- 0,3 кгс/см2 (19,6 - 29,4 кПа). На этом же торце дизеля смонтирован валоповоротный механизм, червяк которого находится в зацеплении с зубчатым венцом муфты, соединяющей дизель с генератором. Для предотвращения пуска дизеля с включенным валоповоротным механизмом установлен блокирующий выключатель, разрывающий цепь пуска, если механизм включен.

В двухтактных дизелях полный рабочий цикл (наполнение цилиндра чистым воздухом, его сжатие, сгорание поступившего топлива в цилиндр и расширение газов, а также очистка цилиндра от отработавших газов) происходит за один оборот коленчатого вала. Коленчатый вал на номинальном режиме работы дизеля имеет частоту вращения 850 об/мин, следовательно, в каждом цилиндре происходит 850 полных циклов в минуту. Эффективность столь быстрого цикла обеспечивается установкой фаз газораспределения.

При сгорании топлива, поступившего через форсунки, в камере сгорания, образованной днищами крышки и поршня и стенками цилиндровой втулки, давление повышается до ПО кгс/см2 (10,78 МПа), поршень идет вниз и через шатун вращает коленчатый вал. Через 96° поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки (в. м. т.) начинают открываться выпускные клапаны. К этому времени энергия газов передана коленчатому валу дизеля, отработавшие газы под давлением, превышающим атмосферное, через выпускные клапаны устремляются в выпускные коллекторы и далее к турбокомпрессорам.

Через 134° поворота коленчатого вала от в. м. т. поршень начнет открывать продувочные окна. К этому времени давление газов в цилиндре равно или меньше давления наддувочного воздуха. Кроме того, создавшееся движение выпускных газов устанавливает направленный в выпускные клапаны инерционный поток струи. Таким образом, воздух, поступая из воздушного ресивера, вытесняет отработавшие газы н заполняет свежим воздушным зарядом объем цилиндра.

Через 46° поворота коленчатого вала от нижней мертвой точки (н. м. т.) поршень закроет продувочные окна, тогда как выпускные клапаны еще открыты. Установившийся ранее поток, поддерживаемый движением поршня, обеспечивает дальнейшую очистку цилиндра от отработавших газов до закрытия выпускных клапанов, которое происходит через 58° поворота коленчатого вала от н. м. т.

Установка дизель-генератора
Рис. 4. Установка дизель-генератора: а - схема расположения амортизаторов; б - амортизатор; 1 - амортизатор; 2 - рама дизель-генератора; 3 - упругий элемент; 4 - плита

Воздушный вихрь, образованный при продувке, сохраняется и в конце сжатия, что обеспечивает хорошее перемешивание воздуха с топливом и полное его сгорание. Полному смесеобразованию способствует и форма камеры сгорания, образованная поршнем, который имеет в середине и по краям выступы, устраняющие мертвые зоны воздушного потока. За 20° до в. м. т. поршня через форсунки впрыскивается топливо. Благодаря высокому давлению топлива в процессе впрыска 300 кгс/см2 (свыше 29,4 МПа) _и малому диаметру (0,4 мм) отверстий сопла форсунки топливо распиливается на мелкие туманообразные частицы и смешивается с воздухом. К моменту вспышки воздух в камере сгорания имеет температуру, достаточную для самовоспламенения топлива. Давление сгорания достигает своего максимального значения в момент, когда поршень перешел в. м. т. и начинает двигаться вниз. В это время давление газов от сгоревшего топлива передается на днище поршня и далее через шатун к коленчатому валу дизеля. Таким образом, за один оборот коленчатого вала дизеля происходит полный рабочий цикл.

Дизель-генератор установлен на 22 амортизаторах (рис. 4, а). К раме тепловоза амортизаторы крепятся на болтах, а к амортизаторам в свою очередь крепится рама дизель-генератора также на болтах. Амортизатор (рис. 4, б) представляет собой две стальные плиты 4, между которыми расположен резиновый упругий элемент 3. Прочность на разрыв приварки резинового упругого элемента к плитам не менее 6000 кгс, а статическое сжатие под нагрузкой 1300 кгс в пределах 0,3 - 0,7 мм.

Комплект амортизаторов подбирают таким образом, чтобы разность статических прогибов амортизаторов между собой была*' не более 0,1 мм, причем более жесткие амортизаторы ставят с двух сторон равномерно по концам рамы. Амортизатор к опорным поверхностям главной рамы ирамы под дизель-генератор пригоняют по всему периметру, качание амортизатора на опорных поверхностях не допускается. Допускается местное неприлегание амортизатора к опорным поверхностям не более 0,2 мм на глубину 15 мм. Разность величин зазоров между опорной поверхностью рамы дизель-генератора и опорной поверхностью амортизаторов допускается не более 0,15 мм (регулируют установкой пластин над и под амортизаторами). Разрешается устанав-

Техническая характеристика дизеля

Закрепив дизель-генератор на амортизаторах, устанавливают четыре (два с каждой стороны) продольных упора, предотвращающие его смещение от сил, возникающих при работе тепловоза. Поперечные смещения дизель-генератора воспринимаются амортизаторами. Зазор между упором и опорной поверхностью платика рамы дизель-генератора должен быть не более 0,5 мм при разности зазоров по высоте не более 0,35 мм.

ТЯГОВАЯ И ТЕХНИЧЕ-КАЯ ХАРАКТЕРИ-ТИКИ ТЕПЛОВОЗА | Тепловоз 2М62 | Узлы остова дизеля