Особенности конструкции дизеля

/ Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 / Особенности конструкции дизеля

Цилиндры дизеля (рис. 7, см. вкладку в конце книги) установлены в стальной сварной блок 26, имеющий 16 гнезд, расположенных в блоке в два ряда под углом 45°. В комплект каждого цилиндра входят: крышка 8 с клапанным механизмом, привернутая к ней втулка цилиндра 23, а также поршень 21 с шатуном 22. Цилиндры, устанавливаемые в правом ряду, имеют главные шатуны, соединенные с шатунными шейками коленчатого вала 20. Цилиндры, устанавливаемые в левом ряду, имеют прицепные шатуны, соединенные с главными при помощи неподвижного пальца, закрепленного в проушинах нижней головки каждого главного шатуна.

Коленчатый вал дизеля вращается в десяти соосных коренных подшипниках, расположенных в нижней части блока цилиндров. Блок вместе с генератором установлен на общую поддизельную раму являющуюся одновременно резервуаром для масла системы смазки дизеля.

Коленчатый вал соединен с ротором генератора жесткой пластинчатой муфтой 19, ведущий диск которой снабжен зубчатым венцом для проворота вала при помощи червячного валоповоротного механизма 18.

В развале блока, между рядами цилиндров, в девяти соосных подшипниках вращается распределительный вал 16 с шестнадцатью кулачками, каждый из них сообщает возвратно-поступательное движение четырем выпускным клапанам одного цилиндра при помощи толкателя с роликом, штанги и трехплечего рычага с двумя траверсами.

Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала через шестеренчатый привод 17, смонтированный на торце блока со стороны генератора. Ведущая, разъемная шестерня привода закреплена на фланце коленчатого вала между 9-м и 10-м коренными подшипниками. Там же, на торцах бугелей и подвесок этих коренных подшипников, закреплены полукольца упорного подшипника, ограничивающего осевое перемещение коленчатого вала. Вместе с ведомой шестерней привода на фланце распределительного вала закреплена шестерня, приводящая во вращение топливный насос 10 и тахометр, расположенные над распределительным валом на специальном корпусе-лотке, в который вмонтированы толкатели привода выпускных клапанов.

Соосно с распределительным валом со стороны генератора установлен предельный выключатель 15. Вал-измеритель предельного выключателя связан жестко шлицевым валиком с распределительным валом и через коническую шестеренчатую передачу сообщает вращение измерителю скорости регулятора частоты вращения коленчатого вала дизеля 13.

От шестерни распределительного вала получает вращение также привод вспомогательных агрегатов, устанавливаемых на станине тягового генератора.

Предельный выключатель и регулятор частоты вращения вала установлены на верхнем корпусе кожуха привода распределительного вала. Привод вспомогательных агрегатов, состоящий из пары шестерен, вмонтирован в этот корпус.

Со стороны переднего торца дизеля, на коническом хвостовике коленчатого вала, установлен маятниковый антивибратор 2. Фланец, которым он крепится, выполнен заодно со шлицевой муфтой. Последняя при помощи шлицевого валика соединяет коленчатый вал со ступицей ведущей шестерни редуктора 3 привода центробежного воздушного нагнетателя. От этой же шестерни получают вращение масляный 1 и водяные 28 насосы, а от ее ступицы вращение передается гидронасосам гидростатического привода вентиляторов холодильной камеры тепловоза.

Ведомая шестерня редуктора выполнена заодно с ротором центробежного нагнетателя, рабочее колесо которого установлено на хвостовике ротора. Воздушная улитка нагнетателя с приемным патрубком и диффузором прикреплена к корпусу редуктора. На корпусе редуктора установлены также масляный и два водяных насоса, холодильник воздуха 6 с приемным и отводящим патрубками. Корпус редуктора своим фланцем прикреплен к переднему -торцу блока. К нему же прикреплен специальный кронштейн 4, на котором установлены два турбокомпрессора 5.

Весь цикл рабочего процесса в цилиндрах дизеля совершается за один оборот коленчатого вала. Очистка цилиндра от отработавших газов, продувка и зарядка его свежим воздухом происходят в районе нижней мертвой точки (н. м. т.) поршня.

В начале открытия выпускных клапанов, за ~ 84° до нижней мертвой точки поршня, начинается свободный выпуск газов из цилиндра дизеля. К моменту открытия продувочных окон (во втулке цилиндра) верхней кромкой головки поршня (46° до н. м. т.) давление газов в цилиндре становится ниже давления воздуха в ресивере дизеля и воздух начинает поступать в цилиндр через окна, продувая его и заполняя. Зарядка цилиндра воздухом заканчивается к моменту закрытия продувочных окон верхней кромкой головки поршня уже при его ходе вверх. В это же время закрываются выпускные клапаны и при дальнейшем движении поршня вверх происходит сжатие воздуха в цилиндре. За 17-20° до верхней мертвой точки поршня в цилиндр подается топливо топливным насосом высокого давления через распылитель форсунки. Количество подаваемого топлива на цикл (цикловая подача) строго определяется регулятором, устанавливающим рейки топливного насоса в положение, соответствующее заданному режиму работы дизеля. Топливо, смешиваясь со сжатым горячим воздухом, воспламеняется, и выделяемое при его сгорании тепло повышает давление газов в цилиндре дизеля, которое достигает своего максимального значения за верхней мертвой точкой, когда поршень под его воздействием движется вниз, совершая при этом так называемый «рабочий ход». По мере движения поршня вниз давление газов в цилиндре снижается, и с началом открытия выпускных клапанов начинается следующий цикл рабочего процесса в цилиндре дизеля.

Из общего количества тепла, введенного в цилиндры дизеля с топливом, на полезную работу, выражаемую эффективной мощностью.

передаваемой коленчатым валом, расходуется около 37% Остальное тепло расходуется с выпускными газами (~ 34%), отводится охлаждающей водой ~ 15% и маслом - 8%, а также передается в окружающую среду от нагретых наружных поверхностей дизеля.

Рабочий воздух подается в дизель двумя свободными турбокомпрессорами, работающими от энергии выпускных газов, поступающих к турбинам из коллекторов, связывающих газовые полости крышек цилиндров и газовых улиток турбин. Из-за недостатка мощности турбин для обеспечения подачи необходимого количества воздуха в цилиндры дизеля для их продувки и полного сгорания топлива в системе воздухоснабжения имеется воздушный нагнетатель центробежного типа с механическим приводом от коленчатого вала.

Воздух от турбокомпрессоров к приводному нагнетателю подается через охладитель, который увеличивает экономичность работы дизеля и снижает теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы. Достигается это тем, что промежуточное охлаждение воздуха, повышая к. п. д. турбокомпрессора, увеличивает производительность системы воздухоснабжения, вследствие чего тепловой процесс в цилиндрах дизеля проходит при большем коэффициенте избытка воздуха и меньшей средней температуре цикла.

В цилиндры дизеля воздух подводится через продувочные окна из воздушной полости блока, расположенной между средним и нижним опорными поясами втулок цилиндров. Для уменьшения пульсации давления воздуха полость эта увеличена за счет объема двух коллекторов, приваренных по бокам блока. На торцах этих коллекторов установлены клапаны, предохраняющие дизель от резкого повышения давления в воздушной полости в случае воспламенения в ней паров масла. Лючки на коллекторах предназначены для осмотра состояния деталей цилиндропоршневой группы через продувочные окна во втулках цилиндров.

Для обеспечения безопасного теплового состояния дизеля все его детали, омываемые рабочими и выпускными газами, охлаждаются водой. Головка поршня охлаждается маслом из системы смазки дизеля. Чтобы повысить мощность газовых турбин,, коллекторы выпускных газов не имеют охлаждения.

Систему охлаждения обслуживают два водяных насоса по двум замкнутым контурам. Вода из насоса первого контура подводится к обоим рядам цилиндров в полость блока, между верхним и средним опорными поясами втулок цилиндров. Из водяной полости блока охлаждающая вода поступает по переливным отверстиям в крышки цилиндров и затем, объединяясь в общие коллекторы, отводится в секции водовоздушного холодильника тепловоза. Из водяного трубопровода сразу же после водяного насоса часть воды отводится в полость охлаждения выпускных корпусов и газовых улиток турбокомпрессоров, затем она объединяется с водой, охлаждающей цилиндры дизеля. Все тепло, отведенное водой от деталей дизеля и турбокомпрессоров, передается стенками трубок секций водовоздушного холодильника тепловоза атмосферному воздуху и вода возвращается к водяному насосу, имея необходимый запас теплоемкости. Вода из насоса второго контура поступает последовательно в водяные полости холодильника наддувочного воздуха и теплообменника масла, а затем возвращается к водяному насосу, пройдя через секции водовоздушного холодильника тепловоза и передав стенкам его трубок все тепло, отведенное от наддувочного воздуха и от масла системы смазки дизеля.

Все трущиеся поверхности деталей дизеля смазываются и охлаждаются маслом под давлением, создаваемым шестеренчатым масляным насосом. Масло стекает в картер дизеля и из нижней его части всасывается масляным насосом, а затем после фильтрации и охлаждения подается в трубопровод и каналы системы смазки дизеля. Для предотвращения вспенивания масла картер дизеля оборудован перфорированной горизонтальной перегородкой, через отверстия которой проходит масло, стекающее в картер. Картер дизеля оборудован также люками для осмотра и обслуживания деталей кривошипно-шатунной и цилинд-ро-поршневой групп дизеля. Один ряд люков снабжен клапанами, предохраняющими дизель от резкого повышения давления в картере в случае воспламенения в нем паров масла.

Дизель снабжен системой вентиляции картера, обеспечивающей разрежение в картере на любом режиме работы - от холостого хода до номинальной мощности. Газы и пары масла отсасываются из карте-тера и проходят через маслоотделитель во всасывающие патрубки турбокомпрессоров. Масло, скапливающееся в маслоотделителе, отводится по трубке в масляную ванну поддизельной рамы. Разрежение в картере дизеля во время его работы исключает утечку масла из картера и предотвращает поступление картерных газов в дизельное помещение.

Чтобы предотвратить воспламенение масла и взрыв его паров в воздушной полости блока цилиндров, все масло, стекающее в эту полость через продувочные окна втулок цилиндров от насосного действия поршневых колец, автоматически удаляется в специальные емкости, расположенные в поддизельной раме.

Цилиндры дизеля практически работают с одинаковой нагрузкой. Обеспечивается это регулировкой топливного насоса на специальном стенде по производительности каждой его секции и по взаимному расположению начала подачи топлива каждой секцией.

Пуск дизеля осуществляется от аккумуляторной батареи с использованием тягового генератора в качестве электродвигателя.

Требуемый режим работы дизеля устанавливается объединенным регулятором, имеющим механизм диетанционнного ступенчатого изменения частоты вращения коленчатого вала, регулятор скорости и регулятор мощности на устанавливаемом скоростном режиме работы дизеля.

Дизель останавливается выключением подачи топлива в цилиндры дизеля установкой реек топливного насоса в положение нулевой подачи. Выполнить это можно или с пульта машиниста - выключением питания электромагнита, воздействующего на запирающий клапан гидравлического сервомотора регулятора скорости, или непосредственно на дизеле - поворотом аварийной рукоятки рычажного механизма предельного выключателя.

Защита дизеля от перегрева охлаждающей воды и масла, а также от падения давления масла осуществляется специальными реле, разгружающими дизель или в аварийных случаях останавливающими его. Разгрузка дизеля в таких случаях производится выключением тока возбуждения тягового генератора, а остановка дизеля - выключением питания электромагнита, запирающего клапан гидравлического сервомотора регулятора.

Защита дизеля от «разгона» («разноса») выполняется предельным выключателем, устанавливающим рейки топливного насоса в положение нулевой подачи при недопустимом увеличении частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Имеется также защита от повышения давления газов в картере дизеля, действие которой аналогично действию дистанционной остановки дизеля.

Все узлы и детали дизеля полностью взаимозаменяемы и при установке на дизель практически не требуют слесарной пригонки.

Технические данные дизеля | Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 | Рама поддизельная