Привет студент

Форсунки

Открытые форсунки.

Скорость истечения топлива из распыливающих отверстий прямо пропорциональна произведению скорости плунжера топливного насоса на отношение площадей поперечных сечений плунжера и распыливающих отверстий. Поскольку чем больше скорость плунжера, тем быстрее изнашиваются детали насоса, поэтому необходимую для качественного распыления скорость истечения топлива можно обеспечить при значительном отношении площадей поперечных сечений плунжера и распыливающих отверстий (у тихоходных дизелей примерно 600), Естественно, что распыливающие отверстия оказывают большое сопротивление движению топлива, чем и обусловлено высокое давление впрыскивания.

Форсунки, состоящие лишь из распылителя с распыливающими отверстиями, к которому присоединена нагнетательная трубка от топливного насоса, называют открытыми. Единственное преимущество открытой форсунки — простота исполнения. Основной же недостаток в том, что истечение топлива происходит уже при незначительном избытке давления внутри нее над давлением в цилиндре В начале или в конце движения плунжера насоса, когда скорость его невелика и вследствие этого давление топлива перед распыливающими отверстиями незначительно, топливо будет вытекать из форсунки с малой скоростью Нераспыленное топливо зависает каплей на форсунке и коксуется Подтекание будет происходить и в результате того, что по окончании впрыскивания топливо, находящееся в нагнетательной трубке и сжатое в процессе впрыскивания, расширяется, а сама трубка сжимается.

ТНВД

За каждый цикл ТНВД должен подавать в форсунку строго определенную дозу топлива, называемую цикловой подачей. У наиболее крупных тихоходных дизелей речного флота эта доза составляет примерно 3 см³, у небольших быстроходных — 0,03 см³, причем при работе на холостом ходу цикловая подача снижается в 5—8 раз.

Топливо должно быть подано в форсунку под давлением 40—80 МПа. Для подачи малой его дозы под высоким давлением наиболее удачны поршневые насосы с поршнями небольшого диаметра (5—20 мм) при большой длине (5—8 диаметров). Такие поршни называют плунжерами. При столь высоком давлении предотвратить утечку топлива вдоль плунжера можно лишь при минимальном зазоре между плунжером и направляющей втулкой. Диаметральный зазор составляет 0,6—3 мкм (в зависимости от диаметра плунжера), отклонение от круглости рабочих цилиндрических поверхностей плунжера и втулки не должно превышать 0,5 мкм.

Цикловая подача зависит от нагрузки на двигатель. Изменение цикловой подачи называют регулированием наcoca. На серийном флоте встречаются насосы с регулированием момента начала подачи и насосы с регулированием момента конца, подачи.

Расстояние, которое проходит плунжер за время подачи топлива в форсунку, называют активным ходом плунжера. Полный ход плунжера в 2—3 раза больше активного, в связи с чем во время части хода топливо перепускается в полость всасывания. В насосах с регулированием момента начала подачи перепуск топлива происходит в начале хода плунжера, а затем -отсечка и оно поступает в форсунку. Подача топлива заканчивается в момент, когда плунжер придет в верхнее крайнее положение. Если отсечка произойдет раньше, подача топлива в форсунку увеличится, а если позднее — уменьшится. Следовательно, регулировать насос можно изменением момента отсечки топлива в начале его подачи. Конец подачи остается неизменным.

Очистка топлива

Последовательность очистки.

Топливо начинают очищать уже в приемных горловинах, где установлены сетки. Далее топливо отстаивается в цистернах основного запаса и в отстойных. В них под действием гравитационных сил из него выпадают наиболее крупные частицы. Из отстойных цистерн и из цистерн основного запаса топливо поступает в расходные цистерны (баки) На этом пути его, как правило, очищают сепараторами, производящими принудительное отделение посторонних частиц под, действием центробежной силы.

В расходных цистернах (баках) предусмотрена зона отстоя топлива, а заборная труба с предохранительной сеткой поднята от дна на 50—100 мм. Этим еще раз предупреждается возможное попадание крупных частиц в топливную систему. От расходной цистерны до топливоподкачивающего насоса устанавливают фильтры грубой очистки. Они задерживают частицы более 50 мкм. За топливоподкачивающим насосом располагают обычно сдвоенные фильтры тонкой очистки, отсеивающие частицы более 5 мкм.

Последний этап очистки — предохранительные фильтры у форсунок. Они очищают топливо от частиц металлической пыли, окалины, фильтрующих элементов.

Топливо от воды очищают путем отстаивания в цистернах, сепараторами или фильтрующими элементами с гидрофобными свойствами.

Топливоподкачивающие насосы

Чтобы обеспечить беспрерывную подачу топлива из расходных цистерн к топливным насосам высокого давления, в топливную систему включают топливоподкачивающие насосы. Благодаря создаваемому ими давлению топлива (0,02—0,5 МПа) обеспечивается устойчивая работа топливной системы.

В судовых дизелях применяются поршневые, шестеренные и роторные топливоподкачивающие насосы.

Поршневые саморегулируемые насосы. На вспомогательных высокооборотных двигателях устанавливают поршневые топливоподкачивающие насосы, обладающие свойством саморегулирования (рис. 109).

Нагнетательный ход поршня 5 (рис. 109, а) происходит в момент, когда кулачковая шайба 1 не воздействует на толкатель 2. Последний отжимает пружина 12, и шток 4 отходит, от поршня 5. Топливо, находящееся в полости 6 и вытесняемое поршнем, направляется в дизель. Поршень 5 перемешается под действием пружины 7 лишь по мере расходования топлива. Во время работы дизеля под нагрузкой большой расход топлива, т. е. оно покидает полость б быстро, без нагрузки — медленно. В первом случае скорость перемещения поршня 5 под действием пружины 7 будет выше, чем во втором. Значит, насос подает столько топлива, сколько его расходует двигатель. Таким образом, насос является саморегулируемым, не нуждающимся в перепускном клапане. При рассмотренном направлении движения поршня 5 в полости а создается разрежение, поэтому в нее через клапан а - нагнетательный ход: б - подготовительный ход поступит топливо из расходной цистерны.

Турбокомпрессоры

Наполнение и выпуск при наддуве

К впускным клапанам четырехтактного двигателя с наддувом воздух наддувочного коллектора поступает под избыточным давлением. Вследствие увеличения массы воздуха при том же объеме цилиндра можно повысить циклозую подачу и получить большую мощность, чем у двигателя наддува Это значит, что наддув является способом форсирования двигателя по работе цикла, по среднему индикаторному давлению.

При любом способе форсирования сокращается срок службы двигателя поэтому при внедрении наддува принимают меры к снижению тепловых на пряжений деталей дилиндропоршневой группы (ЦПГ)

Продувка цилиндра наддувочным воздухом в конце хода выпуска способствует охлаждению деталей, ЦПГ. Ее можно осуществить в том случае, когда давление наддувочного воздуха (обычно не ниже 130 кПа) будет больше давления газов в выпускном коллекторе. К концу хода выпуска давление за выпускным клапаном бывает выше атмосферного. Оно равно сумме относительных сопротивлений трубопровода, турбины и, возможно, котла-утилизатора с глушителем, т. е. примерно. 110 кПа. Если иметь в виду один цилиндр, то такое соотношение давлений реально. Но в многоцилиндровом двигателе картина может быть другой. В начале свободного выпуска давление газов составляет 200— 500 кПа. Если в двигателе один выпускной коллектор, то газы импульсно будут поступать в коллектор: через угол поворота вала, соответствующий углу расклинки кривошипов. В результате в коллекторе установится среднее давление, которое будет меньше, чем в начале, но больше, чем в конце выпуска. Оно будет мало отличаться от давления наддува, в связи с чем продувка цилиндра станет невозможной.

Газообмен в двухтактных двигателях

Типы продувок.

Способ продувки, называемый поперечно-щелевой (рис. 91,а). Его особенность заключается в том, что выпускные 3 и продувочные 4 окна расположены с разных сторон втулки цилиндра. Они соединены соответственно с выпускным коллектором 2 и с ресивером продувочного воздуха 5. Продувочным окнам придан наклон вверх, в связи с чем воздух движется сначала к крышке цилиндра, затем, вытесняя отработавшие газы, меняет направление на обратное.

Чтобы к моменту открытия продувочных окон давление в цилиндре успело снизиться и стать ниже давления продувочного воздуха, выпускные окна 3 предусмотрены выше продувочных 4. Однако в этом случае поршень 1, двигаясь вверх, закроет сначала продувочные окна, выпускные будут еще частично открыты Процесс продувки после закрытия продувочных окон заканчивается, следовательно, через неполностью закрытые выпускные окна будет выходить (частичная утечка) свежий заряд воздуха. Чтобы избежать это явление, у крупных двигателей выпускные и продувочные окна выполняют одинаковой высоты, но в ресивере продувочного воздуха ставят невозвратные клапаны, которые предотвращают заброс отработавших газов из цилиндра в ресивер при открытии окон; продувка начнется лишь при падении давления в цилиндре после открытия выпускных окон. При движении же поршня вверх продувочный воздух будет поступать до момента закрытия и тех и других окон. С той же целью в некоторых крупных двигателях на выпускном патрубке ставят приводной золотник, привод которого регулируют так, чтобы в момент перекрытия поршнем продувочных окон золотник перекрыл выпускные.

 Распределительные валы в судовых двигателях

Конструктивное исполнение распределительных валов и их подшипников

У быстроходных и нереверсивных двигателей распределительный вал часто выполняют заодно с кулачковыми шайбами, у остальных двигателей кулачковые шайбы насаживают на него. Материалом для валов и шайб служат цементируемые стали 15Х, 20Х, 12ХНЗА и стали 45, 50Г, 38ХС, 45Х, 50Х, подвергающиеся поверхностной закалке. Распределительные валы тронковых дизелей с насаженными кулачковыми шайбами должны быть изготовлены из стали с временным сопротивлением разрыву не ниже 568 МПа.

При нижнем расположении распределительный вал заводят в гнезда блок-картера с торца двигателя. Чтобы облегчить эту операцию, вал обычно изготовляют составным по длине. Способы соединение его частей различны. На рис. 85, а изображена половина распределительного вала двигателя 6ЧСП18/22, на которой предусмотрен фланец 2 для соединения его со второй половиной. У двигателей типа НФД48 конец 4 (рис. 85,6) носовой части распределительного вала входит внутрь его расточной кормовой части 7. Соединение фиксируют шпонка 8 и втулка 5, закрепленная винтом 6.

Клапаны и их приводы в судовых двигателях

Устройство и материал клапанов

Во всех двигателях впускные и выпускные клапаны открываются внутрь цилиндра. Давлением тарелки клапанов прижимаются к седлам, в результате плотность посадки их повышается

Клапаны (рис 81, а) состоят из штока 3 и тарелки 10, выполняемых обычно заодно на тарелке снята коническая рабочая фаска 1 под углом а, равным 90—120° Благодаря фаске 1 тарелка 10 плотно сидит в седле, проточенном в крышке 2 цилиндра Рекомендуется принимать угол а фаски 1 на 1—2^о бопьше угла посадочной поверхности седла. Фаску и седло взаимно притирают с помощью приспособления, для которого предусмотрены углубления а или шлиц.

Шток 3 клапана движется в чугунной, бронзовой или стальной сменной втулке 4, смазываемой маслом, подводимым от узлов привода открытия клапана или вручную. Втулка 4 вставлена в крышку 2.

Клапан прижат к седлу пружиной 5, упирающейся нижним концом в крышку 2, а верхним — в тарелку 6, закрепленную в верхней части штока 3 клапана.

Когда клапан закрыт, пружина удерживает его в седле, несмотря на разрежение в цилиндре при всасывании (выпускной клапан) В момент окончания подъема клапана пружина препятствует его дальнейшему движению под действием сил инерции. Отрыв толкателя от кулачковой шайбы исключен.

Коленчатые валы

Материал и конструкции кривошипов

Для судовых дизелей коленчатые валы изготавливают цельными ковкой или штамповкой из углеродистых сталей марок 35, 40, 45, 45Г2, 50 и 50Г, из легированных сталей марок 18ХНВА, 38XH3MA, 40ХНМА. Категория прочности легированных сталей должна быть КП-40, КП-50, КП-60, КП-80, т. е. предел текучести их 392— 785 МПа.

 С целью повышения износоустойчивости, особенно, если подшипники бронзовые, поверхности кривошипных и рамовых шеек закаливают ТВЧ, азотируют или цементируют Так как стоимость коленчатого вала достигает 30% общей стоимости двигателя, для ее снижения применяют чугунные валы. Их изготавливают из чугуна с шаровидным графитом, модифицированного сферодозирующими добавками Рекомендуется легировать такой чугун никелем, медью и другими элементами. Временное сопротивление разрыву чугуна должно быть не менее 490 МПа. Для повышения эксплуатационных свойств чугунные коленчатые валы подвергают механическому наклепу, термической, химикотермической обработкам или сочетанию этих обработок. Особое внимание при изготовлении коленчатых валов обращают на точность и чистоту обработки шеек Валы также балансируют.

Шатуны

Конструкция и материал

Основными элементами шатуна являются верхняя (поршневая) головка 6 (рис. 76), стержень 5 и нижняя (кривошипная) головка 4. Верхнюю головку шатунов дизелей речных судов изготовляют заодно со стержнем, неразъемной, нижнюю головку 4 — разъемной (или отъемной): предусматривают крышку 1 с буртом 2, крепящуюся с головкой шатунными болтами 3.

Шатуны изготавливают из конструкционных сталей 35, 40, 45, 45Г2, а у высокооборотных двигателей — из легированных сталей 40ХН, 40ХНМА и 18Х2Н4ВА. Согласно техническим требованиям на изготовление шатуны дизелей должны быть штампованными. Допускается изготовлять шатуны крупных дизелей свободной ковкой, а отъемные нижние головки или их крышки двухтактных дизелей — литыми.