Вертикальная передача, воздуходувка и приводы

/ Тепловоз ТЭ3 / Вертикальная передача, воздуходувка и приводы

Вертикальная передача. Только у двухтактных двигателей с прямоточно-щелевой продувкой с противоположно движущимися поршнями и двумя коленчатыми валами или у двигателей, имеющих силовую турбину, мощность которой передается коленчатому валу, используется вертикальная передача. Эта передача выполняет функцию связывающего звена между коленчатыми валами и функцию органа газораспределения. Выпускные окна втулок цилиндров благодаря вертикальной передаче открываются и закрываются раньше продувочных окон, поэтому выпуск газов происходит раньше начала продувки и тем самым создаются условия понижения давления в цилиндре и инерционного движения газов в сторону выпускных окон, что способствует улучшенному процессу очистки цилиндров от выпускных газов и наддуву их свежим воздушным зарядом.

Вертикальная передача выполнена в виде двух пар конических шестерен, по одной паре на каждый коленчатый вал, и вертикального вала (рис. 16). Каждая пара шестерен (большая на коленчатом валу, а малая на валу вертикальной передачи) после взаимной притирки обкаткой на станке составляет комплект, имеющий один номер, с указанием допускаемого бокового зазора.

Большие конические шестерни (см. рис. 2), установленные на концевой части каждого коленчатого вала, прикреплены к фланцам вала болтами, половина из которых призонные (через один). Малые конические шестерни установлены на верхний и нижний валы вертикальной передачи на шпонках с натягом. Верхний и нижний валы вертикальной передачи смонтированы на роликовых подшипниках качения и радиально-упорных шариковых подшипниках в чугунных корпусах, а подшипники со своими распорными втулками стянуты нажимными фланцами шпильками, ввернутыми в торец корпуса.

На конусном хвостовике верхнего вертикального вала 10 установлена ступица 13 и закреплена гайкой 15, навинченной на резьбовую часть конусного хвостовика. К ступице прикреплена своим фланцем шлицевая муфта 16. Верхний и нижний вертикальные валы

Рис. 16. Вертикальная передача: 1 - корпус нижний; 2, 15 - гайки; 3 - вал торсион-ный; 4 - штнфт конический; 5 - раднально-упорный подшипник; 6,7 - кольца регулировочные; 8 - малая коническая шестерня; 9 - большая коническая шестерня; 10-вал верхний; 11-корпус верхний; 12, 18 - фланцы нажимные; 13 - ступнца; 14 - болт; 16 - муфта; 17 - втулка шлицевая; 19 - роликовый подшипник; 20- вал нижний

соединены торсионным валом 3, шлицы которого входят в шлицы нижнего вертикального вала. Верхний конец торсионного вала своими шлицами соединен со шлицевой втулкой, которая в свою очередь наружными шлицами соединена со шлицевой муфтой. Такое двойное шлицевое соединение (торсионный вал-шлицевая втулка-шлицевая муфта) позволяет оегулиповать угол опережения заклинивания валов и взаимное осевое перемещение их при изменении длины торсионного вала при его закрутке или вертикальное из-за теплового расширения.

Вертикальная передача

Воздуходувка. У двухтактных дизелей процесс газообмена осуществляется при помощи сжатого воздуха, который подается продувочным устройством-центробежным или объемным нагнетателем. Воздух, подаваемый для продувки и зарядки цилиндра, очищают от пылевых частиц и масла, попадаемо-го из нагнетателя в процессе сжатия или в пооцессе всасывания газов при вентиляции картера.

Объемные компрессоры, применяв мые в качестве продувочных у двухтактных двигателей, делят на поршневые и роторные. Поршневые компрессоры имеют более высокий коэффициент полезного действия, чем роторные. Недостаток поршневых компрессоров - большие габаритные размеры и несовершенная динамика кривошипного механизма В компрессоре нет предварительного сжатия нагнетаемого воздуха. При вращении роторов из полости всасывания захватывается воздух, заключенный в пространстве между лопастями и коопусом. Давление между этими лопастями равно атмосферному. В первый момент, когда пространство между лопастями начнет сообщаться с нагнетательной полостью, воздух движется в обратном направлении-из нагнетательной полости в пространство между лопастями. Только тогда, когда давление в поостранстве между лопастями повысится до давления в нагнетательной полости, начнется подача воздуха из компрессора в ресивер двигателя. Высокая частота изменения направления воздушного потока вызывает понижение к. п д. компрессора, повышает температуру нагнетаемого воздуха и увеличивает шум при работе Поэтому компрессоры такого типа применяют при небольших давлениях на-гнетания. Роторы таких компрессоров делаются с двумя или тремя лопастями-прямыми или винтовыми. Винтовая форма лопастей роторов обеспечивает плавную подачу воздуха и снижает шумность.

В дизеле 2Д100 установлена роторная воздуходувка типа Рут с тремя винтовыми лопастями (рис. 17), обеспечивающая давление 0,13-0,14 МПа (1,3-1,4 кгс/см2) Воздуходувка состоит из корпуса 1 верхнего и нижнего роторов, передней 13 и задней 3 торцовых плит. Корпус воздуходувки, имеющий каналы для прохода воздуха и оебра жесткости, отлит из алюминиевого сплава. В корпусе выполнена цилиндрическая расточка, в которой размещены роторы.

Роторы трехлопастные, лопасти пустотелые, отлиты из алюминиевого сплава с залитыми внутрь стальными валами, имеющими шлицы и кольцевые проточки, что при заливке обеспечивает более прочное соединение. После механической обработки роторы подвергаются динамической балансировке, а грузики 21, устраняющие дисбаланс, собирают в пакетики и крепят винтом в стальных пробках 20, которые на резьбе завертываются в торцы ротора. От-балансиоованные роторы проверяют на Разгон в течение 1-2 мин при 3000 об/мин.

Роторы вращаются в цилиндрических расточках корпуса, при этом они не должны соприкасаться между собой и со стенками корпуса. Для обеспечения этого требования роторы связаны координационными шестернями. После регулировки радиального зазора по роторам ведущая координационная шестерня 14 фиксируется с шестерней привода воздуходувки путем совместной обработки отвеостий под призонные болты, соединяющие эти шестерни.

При установке роторов в корпус необходимо следить, чтобы лопасть нижнего потора, на торце которой выбита цифра 0, совпала со впадиной верхнего ротора, на которой выбита также метка, а зуб нижней координационной шестерни, имеющий цифру 0, вошел во впадину между зубьями верхней координационной шестерни, имеющую отметку 00. На внешних

Воздуходувка:
Рис. 17. Воздуходувка:

1 - корпус; 2 - рабочее колесо верхнее; 3 - плита тооцовая задняя; 4 - роликовый подшипник; 5 - шариковый подшипник; 6 - шайба упорная; 7 - кольцо оегулнровочное; 8 - рабочее колесо нижнее; 9, 10-проставочные кольца; 11 - кожух; 12 - пробка; 13-плита торцовая пеоедняя; 14 - шестерня кооодинацнонная ведущая; 15 - шестерня поивода; 16 - болт поизонный; 17 - шестеоня ведомая; 18 - маслоуловитель; 19-кольцо уплотнительное; 20-пробка с балансировочными грузиками; 21-балансиоовочные грузикн; 22 - прокладка боковых стенках корпуса имеются два смотровых люка во всасывающую полость, на правом люке установлена труба отсоса картерных газов, очищаемых от масла специальным маслоотбойни-ком, расположенным в отсеке вертикальной передачи (маслоотделитель).

С торцов корпус закрыт стальными сварными плитами 3 и 13. Плиты крепят к корпусу шпильками и после центровки их по роторам штифтуют, по два штифта на каждую плиту. Передняя плита имеет фланец, которым она прикреплена к блоку дизеля. В передней плите установлены роликовые подшипники, в задней-роликовые и радиально-упорные шарикоподшипники. Шарикоподшипники разгружены от действия радиальных нагрузок и установлены с предварительным осевым натягом, создаваемым за счет разности толщин проставочных 2*

колец между внутренними и наружными кольцами подшипников.

Зазоры между роторами и корпусом обеспечиваются центрированием торцовых плит относительно корпуса.

Для защиты роторов от попадания масла из подшипников в полость вращения роторов на осях роторов установлены чугунные разрезные кольца типа поршневых в специальных обоймах, напрессованных на оси роторов. Количество масла, подводимого к подшипникам роторов, дозируется постановкой в трубопроводе масла жиклеров расчетного размера.

Эластичный привод воздуходувки. Привод воздуходувки осуществляется от верхнего коленчатого вала цилиндрическими зубчатыми колесами и состоит из ведущей шестерни 7 и вмонтированной в нее эластичной пружинной муфты и ведомого зубчатого колеса /

(рис. 18), которое установлено на нижнем валу ротора воздуходувки. Ступица

4 ведущей шестерни посажена на шпонке на конец коленчатого вала и прижата к его бурту торцовым диском, прикрепленным к торцу вала шпильками. На ступицу надета ведущая шестерня, в которую впрессована с натягом бронзовая втулка 3. Бронзовая втулка

5 сидит на шлифованной шейке ступицы с зазором и имеет возможность проворачиваться. На вторую шлифованную шейку ступицы насажен боковой диск 2. Диск также имеет возможность проворачиваться. В отверстия бокового диска и шестерни входят цапфы 6 сухарей, на которые опираются пружины 8 с одной стороны и на выступы ступицы-с другой стороны. Как в сухарях, так и в выступах имеются цековки для центровки пружин.

Во время работы ступица передает вращающий момент от верхнего коленчатого вала через свои выступы пружинам, а пружины через сухари- опорному диску и шестерне, шестерня через ведомую шестерню на роторе вращает нижний ротор и ведущую координационную шестерню воздуходувки.

Смазка поступает к опорным бронзовым втулкам шестерни и опорного диска, к сухарям и пружинам в ступице через кольцевую канавку. Масло в канавку попадает из канала в торце коленчатого вала и далее по канавке, прорезанной на дне шпоночного паза ступицы. Из кольцевой канавки масло по наклонным канавкам в ступице идет к бронзовым втулкам опорных дисков. В зацепление зубьев шестерен масло подается из жиклера, укреплен-

Привод воздуходувки
Рис. 18. Привод воздуходувки: 1 - ведомое зубчатое колесо; 2 - боковой диск; 3, 5 - бронзовые втулки; 4 - ступица; 6 - цапфа;

7 - ведущая шестерня; 8 - пружина ного на поперечном листе блока в отсеке вертикальной передачи. К жиклеру масло подводится по трубке из масляного коллектора.

Привод агрегатов и гидромеханического редуктора. Известно, что эффективная мощность дизеля (мощность, замеренная на фланце коленчатого вала) меньше индикаторной на величину мощности внутренних потерь, состоящих из потерь на трение в шатунно-кривошипном механизме, привод валов топливных насосов и самих насосов, привод воздуходувки для очистки цилиндров от продуктов сгорания и наддува цилиндров свежим воздушным зарядом, привод агрегатов, установленных на дизеле (насос масляный смазки двигателя, насос масляный центробежного фильтоа, фильтры масла, насосы водяные, привод тахометра и др.).

Таким образом, эффективная мощность дизеля ЛАе=М-ЛАтр,

где n1 - индикатооная мощность двигателя; гУтр-мощность внутоенних потеоь.

Механический коэффициент полезного действия (к. п. д.) дизеля г|м = Л^/М, тогда М.= Мт]м-Следовательно, при данной индикаторной мощности можно увеличить эффективную (полезную) мощность (Йе) путем достижения минимальных затрат на привод агрегатов, а в целом- увеличить механический к. п. д.

Привод агрегатов (рис. 19) аналогично приводу воздуходувки осуществляется от нижнего коленчатого вала через шестеренную передачу с эластичным приводом. Эластичный привод состоит из шестерни, упруго соединенной с нижним коленчатым валом и находящейся в постоянном зацеплении с шестерней водяного насоса, шестерней маслопрокачивающего насоса и масляного насоса для центробежного фильтра и шестерней привода регулятора.

Эластичная шестерня своей ступицей напрессована на цапфу ступицы антивибратора и соединена с ней шпонкой. На цапфы ступицы 25 на-сажена шестерня с опорными дисками, в которые запрессованы с натягом бронзовые втулки 23, надетые с зазором 0,1-0,2 мм на цапфы ступицы. Между выступами и сухарями, закрепленными в опорном диске и шестерне (аналогично, как и в эластичном приводе воздуходувки), установлены пружины. Сухари закреплены в опорном диске и шестерне призонными болтами с корончатой гайкой. К бронзовым втулкам, на которых шестерня имеет возможность качаться, подводится масло из нижнего коленчатого вала к ступице антивибратора и далее по шпоночному пазу ступицы шестерни и по наклонным отверстиям к втулкам и зацеплениям шестерен.

Привод к гидромеханическому редуктору осуществляется через кардан, вилка 21 которого запрессована во внутреннее отверстие ступицы антивибратора и вместе с запрессованной вилкой кардана закреплена затяжкой гайки на шпильке, ввернутой в хвостовик коленчатого вала так, чтобы местный зазор между торцами антивибратор-коленчатый вал и торцами вилка кардана-ступица антивибратора был не более 0,05 мм на дуге не более 60 мм. Цапфа встречной вилки, вышедшая из уплотнения, на опорной плите насосов, имеет на своем конце конус для насадки с натягом фланца, которым она соединяется с промежуточным валом привода гидромеханического редуктора.

Цапфа встречной вилки кардана привода гидромеханического редуктора на выходе из опорной плиты насосов имеет специальное текстолитовое уплотнение для предотвращения утечки масла между стенкой отверстия и цапфой кардана. Оно состоит из стальной шайбы со сферическим торцом, напрессованной на цапфу вилки сферической стороной к отверстию в опорной плите и текстолитового кольца с внутренней сферической поверхностью одного радиуса со сферой стального кольца. Текстолитовое кольцо свободно посажено во фланец на пружинах и может перемещаться под действием пружин. Фланец крепится к передней стенке опорной плиты насосов, а текстолитовое кольцо пружинами прижимается к стальной сферической шайбе (см. рис. 19).

Привод агрегатов, установленных на дизеле
Рис. 19. Привод агрегатов, установленных на дизеле: 1, 20 - шестерни водяных насосов; 2 - шестеоня коленчатого вала; 3 - опорный диск; 4, 21 - вилки каоданные; 5 - пружина; 6 - шестерня привода масляного насоса; 7, 8, 15, 18-винтовые шестеонн; 9 - ведомый валик; 10 - корпус; 11, 14, 19 - регулировочные прокладки; 12 - промежуточный валик; 13 - плита насосов; 16 - вал шестерни конической; 17 - коническая шестеоня; 22 - крестовина; 23, 24 - втулки; 25 - ступица; 26 - сухарь; 27- шлицевая муфта; 28 - ведущий вал; 29 - стопорное кольцо

Валы масляного насоса и регулятора приводятся во вращение от эластичной шестерни, посаженной на цапфу ступицы антивибратора через сухари и пружины, опирающиеся на радиальные выступы ступицы ведомой шестерни. От ведомой шестерни через ведомый вал (связанный с шестерней шлице-вым соединением) вращение передается к масляному насосу. Вал масляного насоса соединен с ведомым валом при помощи шлиц муфты.

Привод к регулятору производится через винтовую пару, у которой ведущая винтовая шестерня посажена на приводной вал масляного насоса, а ведомая - на вал привода регулятора.

Эластичная муфта, выпускные коробки и коллектор | Тепловоз ТЭ3 | Валы топливных насосов и их привод, глушитель шума и валоповоротное устройство