Механизм управления рейками ТНВД дизеля 14Д40.

К управлению топливным насосом относятся пе­редача, соединяющая рейки топливного насоса со што­ком силового сервомотора регулятора и с предельным выключа­телем, и пусковой сервомотор (рис. 55).

Пусковой сервомотор предназначен для облегчения пуска горя­чего дизеля. При пуске дизеля электромагнитный вентиль 1 откры­вает доступ воздуху из тормозной магистрали тепловоза в. полость а сервомотора. Воздух перемещает поршень 4, который вытесняет мас­ло через клапан 9 и шланг в аккумулятор регулятора, создавая в них давление. Под действием этого давления шток силового сервомотора ре­гулятора поднимается вверх, устанавливая через рычажную пере­дачу рейки топливного насоса в положение подачи топлива. После прекращения подачи воздуха пружина 3 возвращает поршень 4 в крайнее правое положение.

 

Рис. 55. Управление топливным насосом.1-электромагнитный вентиль; 2-крышка; 3,13,14-пружины; 4- поршень; 5-корпус; 6-стакан; 7,9-обратные клапаны; 8-штуцер; 10-пробка; 11-краник; 12,15,26-тяги; 16,24-валы; 17,19,25-кронштейны; 18,20,21,27-рычаги; 22-серьга; 23-упорный болт; 28- подшипник; 29-шайба; 30-ось; 31-гайка; 32-масленка; а-полость. Привод регулятора:

1— штифт; 2 — прокладка; 3 — гайка; 4 — корпус; 5 — втулка; 6- шестерня

Привод регулятора. Корпус 4 привода регулятора (рис. 75) установлен на верхнем корпусе закрытия привода распределитель­ного вала и зафиксирован штифтами 1. В корпусе 4 на двух шарико­подшипниках установлена коническая шестерня 6. Внутренние коль­ца шарикоподшипников закреплены при помощи распорной втулки 5 и гайки 3. В верхней части ступицы шестерни 6 имеются шлицы для соединения вала регулятора с приводом. Шестерня 6 приводится во вращение конической шестерней, ус­тановленной на валу предельного выключателя. Для регулировки бокового зазора в зацеплении конических шестерен под фланцем кор­пуса 4 установлена прокладка 2. Для обеспечения герметичности плоскости прилегания прокладки смазываются пастой «Герметик».

Предельный выключатель. Автоматически останавливает ди­зель в случае увеличения частоты вращения коленчатого вала сверх допустимой величины предельный выключатель (рис. 56). Он установлен на корпусе кожуха привода рас­пределительного вала.

На предельном выключателе имеются рукоятки;21 для остановки дизеля, а 18 — для установки выключателя в рабочее положение. На шаровых поверхностях рукояток стрелками указаны направления движения при выключении при установке выключателя в рабочее положение. Шестерня 1, установленная на валу 2, служит для вра­щения привода всережимного регулятора.

Рис. 56. Предельный выключатель:

1 — шестерня; 2 — вал; 3 — шайба; 4 — гайка; 5 — шлицевой валик; 6, 17, 30, 34 — валики; 7, 10 — кольца; 8, 37, 29 — крышки; 9 — фланец; 11 — шари­коподшипник; 12— втулка; 13— шплинт; 14 — ось; 15, 26, 36 — пружины; 16, 19, 38, 31 — рычаги; 18, 21 — рукоятки; 20 — тяга; 22 — груз; 23, 24, 32, 35 — штифты; 25 — скоба; 27 — прокладка; 28 — корпус; 33 — упор.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала выше допу­стимых пределов груз 22, под действием центробежных сил преодо­левая усилие пружины 26, перемещается в радиальном направлении и ударяет по рычагу 38, выводя его из зацепления с рычагом 31. Ры­чаг 31 с валиком 30 под действием пружины 15 поворачивается до со­прикосновения с упором 33. Одновременно поворачиваются рычаги 16 и 19. При этом привод управления топливным насосом устанавли­вает рейки насоса на нулевую подачу, и дизель останавливается.

Система защиты дизеля Д49 от превышения коленчатым валом предель­но допустимой частоты вращения состоит из выключателя предельного (рис. 57) и заслонки воздушной (рис. 58).

Рис. 57. Выключатель предельный:                                                 Рис. 58. Заслонка воздушная:

1, 13, 32 — прокладки; 2 — болт крепления предельного выключателя; 3, 21 — упоры; 4 — кольцо стопорное; 5 — кольцо регулировочное; 6 — подшипник роликовый; 7 — втулка шлицевая; 8 — вал шлицевый; 9, 14, 15, 37, 39 — пружины; 10 — обойма; 11 — штифт; 12, 25, 26, 31, 49 — валы; 16 — стакан, 17, 29 — корпуса; 18 — втулка; 19, 23 — шпильки; 20 — рычаг; 22, 27, 42 — крышки; 24 — шайба; 28—прокладка регулировочная; 30 — груз; 33 — шестерня; 34 — вентиль электропневматический; 35 — угольник; 36 — труба подвода воздуха; 38 — пли­та; 40 — кольцо уплотнительное; 41 — кнопка; 43 — штуцер; 44 — шток с поршнем; 45 — пластина замочная; 46 — болт; 47 — шплинт; 48—рукоятка; 50 — кулачок

 

Рис. 58. Заслонка воздушная:

1— сухарь; 2, 14, 41, 47, 55 — пру­жины: 3, 11, 19, 21 — кольца: 4 — проставок; 5, 20, 35, 39, 42, 52 — оси; 6 — серьга; 7 — рычаг серповидный; 8 — пробка; 9 — дроссель; 10 — втулка; 12 — диафрагма; 13 —угольник; 15 — стопор; 16 — шайба; 17 — гайка; 18, 24 — штифты; 22 — мембраны; 23, 25, 50 — штоки; 26 — кнопка; 27 — пакет мембранный; 28 — шплинт; 29 — накладка; 30, 49 — крышки; 31 — плита; 32 — стойка; 33, 48 — прокладки; 34 — сервомотор; 36 -рукоятка; 37 — защелка; 38 — проволока; 40 — ролик; 43 — проушина; 14 - поршень; 45 — втулка проставочная; 46 — корпус; 51 — вилка; 53 — сопло; 54 — заслон­ка; Ж—поверхность; И, М — полости; П, Р — упоры; С —отверстие.

 

Выключатель предельный останавливает дизель-генератор путем перестановки реек топливных насосов в положе­ние нулевой подачи топлива и подачи гидравлического импульса на закрытие воздушной заслонки при превышении частоты вращения коленчатого вала выше 18,6—19,2 с-1 (1115—1155 об/мин). Предельный выключатель астатического типа. Он установлен на приводе распределительно­го вала дизеля. При превышении частоты вращения выше предельно допустимой груз под действием центробежных сил, преодо­левая усилие пружины Р, перемещается в радиальном направлении и нажимает на рычаг 20, выводя его из зацепления со стаканом. Стакан под действием пружин 14 и 15 резко поднимается вверх и, воздействуя на механизм управления топливными насосами, устанавливает рейки на­сосов в положение нулевой подачи топлива. Одновременно с этим ка­навка Л на стакане сообщает полость трубы подвода масла от аккуму­лятора с полостью сервомотора механизма воздушной заслонки: от аккумулятора подается гидравлический импульс на мембранный пакет сервомотора воздушная заслонка срабатывает.

От одновременного прекращения подачи в цилиндры топлива и воз­духа дизель снижает обороты и останавливается. Исключен «разнос» дизеля от перехода его работы с топлива на масло.

На дизель-генераторах 1А-9ДГ воздушной заслонки нет.

 

13 тема. Воздухоснабжение дизелей. Турбокомпрессоры и воздуходувка.

На современных мощных четырехтактных и двухтактных дизелях применяется наддув для повышения мощности и тепловой экономичности. Сущность наддува состоит в том, что воздух в цилиндры дизеля не засасывается из атмосферы, а нагнетается турбокомпрессором или нагнетателем, приводимым от вала двигателя. Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что одновременно позволяет также подавать в цилиндры и сжигать большее количество топлива, а следовательно, получать при тех же размерах цилиндров и той же частоте вращения вала дизеля большую мощность. Установлено, что мощность дизеля возрастает примерно пропорционально давлению наддувочного воздуха. Таким образом, наддув позволяет почти при тех же размерах и массе двигателя увеличить его мощность в 2—3 раза.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что в значительной степени уменьшает воздушный заряд в цилиндре. Поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры. Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3—4 % и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5—2 г/(кВт-ч).

Экономичность дизелей с наддувом повышается вследствие увеличения механического коэффициента полезного действия и дополнительного использования тепла отработавших газов. Давления сжатия и сгорания в цилиндре также возрастают. Температура же горения и тепловая напряженность дизеля остаются почти неизменными.

Существуют три способа наддува дизелей: нагнетателем, имеющим привод от вала дизеля (механический наддув), газотурбинный и комбинированный.

Механический наддув. Нагнетатель приводится во вращение через редуктор от коленчатого вала. Воздух засасывается нагнетателем из атмосферы и через впускной клапан нагнетается в цилиндр. Недостаток такого способа наддува состоит в том, что количество подаваемого в цилиндр воздуха зависит от частоты вращения вала дизеля, а не от нагрузки, т. е. подача воздуха в цилиндр при данной частоте вращения вала будет одинакова на холостом ходу и при полной нагрузке. Так осуществляется воздухоснабжение в дизеле 2Д100.

Для правильной же организации рабочего процесса дизеля необходимо, чтобы под нагрузкой подавалось воздуха больше, чем на холостом ходу. Это особенно важно для тепловозных двигателей. Кроме того, на привод нагнетателя при этом способе наддува расходуется часть полезной мощности дизеля, поэтому экономичность двигателя повышается мало.

Газотурбинный наддув. В четырехтактном дизеле с газотурбинным наддувом отработавшие газы, пройдя выпускной клапан, поступают на газовое колесо турбины  и, совершив работу, выбрасываются в атмосферу. На одном валу с турбиной находится крыльчатка центробежного нагнетателя, который забирает воздух из атмосферы, сжимает его и через впускной клапан  нагнетает в цилиндр.

При газотурбинном наддуве количество воздуха, подаваемого в цилиндры, будет тем больше, чем больше внешняя нагрузка на дизель, так как в этом случае через турбину пройдет большее количество отработавших газов, имеющих более высокую температуру; частота вращения ее увеличится, а следовательно, возрастет и подача нагнетателя. Это свойство дизеля с газотурбинным наддувом для тепловозов особенно ценно, так как этим достигается «саморегулирование» дизеля. Кроме того, при газотурбинном наддуве благодаря дополнительному использованию тепла отработавших газов повышается коэффициент полезного действия двигателя. Газотурбинный наддув применен в четырехтактных тепловозных дизелях типов Д70, Д49, ПД1М, М756, КбSЗ10DR..

Комбинированный наддув. Комбинированный (двухступенчатый) наддув применяется в двухтактных дизелях в том случае, когда воздух необходимо сжать до сравнительно высокого давления (0,2-0,3) МПа. Одного нагнетателя, приводимого от газовой турбины, оказывается недостаточно для обеспечения дизеля воздухом требуемых параметров, особенно на пониженных нагрузках, так как температура выпускных газов перед турбиной у двухтактного дизеля ниже, чем у четырехтактного, вследствие интенсивной продувки цилиндров воздухом. Поэтому в двухтактных дизелях применяют вторую ступень сжатия воздуха в нагнетателе, который имеет механический привод от вала двигателя. При сжатии в первой ступени (турбонагнетателе) воздух нагревается до высокой температуры (100— 150°С), что уменьшает воздушный за ряд цилиндра и, следовательно, мощность и экономичность дизеля. Чтобы избежать этого, после нагнетателя 5 воздух направляется в охладитель, где он охлаждается до 50—60 °С.

Работа дизеля с двухступенчатым наддувом протекает следующим образом. При работе под нагрузкой газовая турбина вращает колесо нагнетателя  с большой частотой (15 000— 20 000 об/мин), вследствие чего нагнетатель засасывает воздух из атмосферы и под давлением (0,2-г-0,25) МПа подает его в охладитель, и далее в приводной нагнетатель. В этом нагнетателе воздух дополнительно сжимается еще на (0,034-0,05) МПа и через наддувочный коллектор и впускные окна подается в цилиндр дизеля. Во время пуска дизеля, когда газовая турбина не работает, приводной нагнетатель засасывает воздух из атмосферы через нагнетатель и охладитель и подает его в дизель.