Строительные машины и оборудование, справочник






Газовый двухтактный мотокомпрессор


Категория:
   Устройство и работа двигателя


Газовый двухтактный мотокомпрессор

Газомотокомпрессор используют в системе магистральных газопроводов для сжатия и транспортировки природных и попутных нефтяных газов, для нагнетания газа в подземные хранилища, в холодильных установках, а также для технологических нужд нефтеперерабатывающих и химических производств.

Основное требование, предъявляемое к газомотокомпрессорам,— круглосуточная работа с остановами лишь для проведения технического обслуживания или постановки в резерв. Газомотокомпрессор представляет собой единый агрегат, состоящий из газового двигателя внутреннего сгорания и поршневого компрессора.

В газомотокомпрессоре МК-8 используется газовый комбинированный двухтактный двигатель с внутренним смесеобразованием, петлевой схемой газообмена и искровым зажиганием.



Газовый двигатель и поршневой компрессор имеют общие вал и фундаментную раму. Силовые цилиндры газового двигателя расположены вертикально в ряд, компрессорные цилиндры 14 — горизонтально, перпендикулярно продольной вертикальной плоскости двигателя.

Компрессорная часть состоит из четырех отдельных компрессоров двойного действия крейцкопфного типа, шатуны 17 которых расположены на первой, четвертой, шестой и восьмой шатунных шейках коленчатого вала совместно с шатунами 3 газового двигателя; на остальных шатунных шейках установлены только шатуны двигателя. Такая компоновка обеспечивает относительно малые габаритные размеры, хорошую уравновешенность и удобство обслуживания газомотоком-прессора.

Остов газомотокомпрессора образован фундаментной рамой, блоком цилиндров с втулками и крышками цилиндров, направляющими крейцкопфов и компрессорными цилиндрами. Все элементы остова, за исключением крышки цилиндров, отлиты из чугуна и соединены между собой шпильками и болтами, вследствие чего образуется жесткая силовая конструкция, обладающая значительной удельной массой (27,5 кг/кВт), что обеспечивает высокий срок службы. Фундаментная рама — коробчатого сечения.

Постели коренных подшипников выполнены как одно целое с поперечными перегородками, усиленными ребрами жесткости. Вкладыши коренных подшипников изготовлены из специального алюминиевого сплава. Для лучшей приработки вкладышей к коленчатому валу их поверхность покрыта оловом.

Поддон фундаментной рамы является емкостью для смазочного масла. Направляющая крейцкопфа овальным фланцем присоединена к фундаментной раме и служит для размещения в ней крейцкопфа и присоединения компрессорного цилиндра.

Блок двигателя разделен поперечными перегородками по числу цилиндров на отсеки, в которых расположены втулки цилиндров. Полость блока под лотком распределительного вала образует ресивер наддувочного воздуха, в котором размещены воздушные и водяные охладители наддувочного воздуха трубчатого типа (по одному на каждый цилиндр), оребренные тонкими алюминиевыми пластинами. Ресивер закрыт крышками со встроенными предохранительными клапанами. С противоположной стороны для каждого цилиндра отлиты патрубки для отвода выпускных газов. Продольные полости блока образуют водяной трубопровод, из которого вода поступает в систему охлаждения втулок цилиндров и выпускных патрубков блока. Крепление блока к фундаментной раме осуществляется шпильками, ввернутыми в верхнюю полку рамы. Снизу блок имеет шипы, входящие в пазы рамы. Рама и блок в поперечном направлении стянуты шпильками.

Втулка цилиндра отлита из чугуна как одно целое с полостью для охлаждающей воды. В средней части втулки расположены впускные и выпускные окна. К зеркалу втулки в четырех точках через ниппели подводится смазочный материал

Двигатель МК-8/3: £)=435 мм; S = 485 мм; е = 7,3; п — 300 об/мин; N г = 2600 кВт; #, = 9900 кДж/(кВт-ч); подача компрессорной части 60 000…220 000 м3/ч.

Вода к втулке поступает из блока через водоподводящий штуцер в нижней части. Штуцер уплотнен резиновым кольцом, обжимаемым фланцем. Перелив воды из полости втулки в полость крышки осуществляется через переливные штуцера, ввернутые в верхний торец втулки. Втулка цилиндра опирается на верхнюю плоскость блока буртом с отверстиями для прохода шпилек крепления крышки 8. От полостей ресивера и выпускного клапана втулка изолирована кольцами из жаростойкой резины.

Крышка цилиндра — стальная, сварная. Корпус крышки представляет собой стальную отливку, к которой сверху приварен стальной фланец. Внутренние полости являются полостями водяного охлаждения. Крышка двумя болтами соединена с нажимным чугунным колпаком, имеющим по периметру десять сквозных отверстий для прохода шпилек крепления крышки цилиндра. В крышке размещены газовпускной клапан, пусковой клапан, две свечи зажигания и индикаторный кран. Вода из втулки через переливные штуцера попадает в полость охлаждения крышки, охлаждает полость камеры сгорания, карманы свечей зажигания, газовпускного и пускового клапанов и по трубе сливается в водяной трубопровод двигателя. Стык между крышкой и втулкой цилиндра уплотнен прокладкой из отожженной меди, расположенной в торцовой выточке втулки.

Коленчатый вал газомотокомпрессора откован из легированной стали. Кривошипы коленчатого вала в соответствии с порядком работы цилиндров расположены под углом 45°. На щеках первого, второго, шестого и восьмого колен размещены противовесы. Первая коренная шейка (со стороны масляного насоса) упорная, на переднем торце коленчатого вала укреплены вязкостный гаситель крутильных колебаний и полумуфта привода масляного насоса. Последняя коренная шейка опирается на два подшипника фундаментной рамы. В промежутке между опорными поверхностями на шпонке размещены разъемные звездочки цепного привода распределительного вала и турбокомпрессора, а также привода вспомогательных механизмов и водяного насоса. На конце коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика. Рабочие поверхности коренных и шатунных шеек соединены каналами, по которым масло подводится к подшипникам для смазывания и к поршням двигателя для охлаждения.

Рис. 1. Поперечный разрез газомотокомпрессора МК-8: 1 — фундаментная рама; 2 — водяной насос; 3 — шатун двигателя; 4 — блок цилиндров; 5 — поршень; 6 — выпускной трубопровод; 7— втулка цилиндра; 8— крышка; 9 — водяной трубопровод; 10 — впускной газовый клапан; 11 — распределительный вал; 12 — турбокомпрессор; 13 — охладитель воздуха; 14 — компрессорный цилиндр; 15 — направляющая крейцкопфа; 16 — крейцкопф; 17 — шатун компрессора

Маховик — литой, чугунный, крепится к фланцу коленчатого вала призонными шпильками. На ободе маховика по всей окружности имеются углубления для зацепления упора пневмобуксовки при провертывании коленчатого вала.

Шатуны двигателя изготовлены из стали, имеют двутавровое сечение с утолщением для масляного канала. По этому каналу масло подводится для охлаждения поршня и смазывания подшипника верхней головки шатуна. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка, удерживаемая от проворачивания стопором. Нижняя головка шатуна разъемная; крышка крепится к стержню двумя шатунными болтами с корончатыми гайками и шплинтами. Вкладыши нижней головки изготовлены из специального алюминиевого сплава.

Поршень, охлаждаемый маслом, состоит из трех основных частей: головки, тройка и вставки. Головка представляет собой стальную отливку, на боковой поверхности которой выполнены пять канавок для компрессионных колец. Компрессионные кольца фиксируются от проворачивания стопорами, ввернутыми в головку. Стопоры расположены так, чтобы замки колец не совпадали с впускными и выпускными окнами во избежание поломки. Тронк и вставка поршня изготовлены из чугуна. На боковой поверхности тронка имеются три канавки для компрессионного и двух маслосъемных колец. Головка, тронк и установленная в нем вставка стягиваются шпильками, ввернутыми во фланец головки. В бобышках вставки конусным стопором неподвижно закреплен стальной поршневой палец с закаленной и отполированной рабочей поверхностью. Охлаждающее масло из принудительной смазочной системы по каналам в стержне, втулке верхней головки шатуна и поршневом пальце поступает в пространство между тронком и вставкой поршня, затем через отверстия в днище тронка — в оребренную полость головки и далее по каналу, проходящему через вставку, поршневой палец и бобышку, стекает в картер.

Распределительный вал, изготовленный из стали, приводится во вращение от коленчатого вала четырехрядной втулочно-роликовой цепью. От кулачков через штанги и коромысла движение передается шпинделям газовпускных клапанов.

Турбокомпрессор, служащий для наддува цилиндров двигателя, состоит из одноступенчатых центробежного компрессора и радиальной турбины. Колеса турбины и компрессора расположены консольно на одном валу; между ними находится шестерня механического привода ротора турбокомпрессора. Механический привод включает цепную передачу, зубчатый редуктор и гидромуфту. В период пуска и при работе двигателя на частичных нагрузках недостающая часть мощности для привода компрессора снимается с коленчатого вала двигателя при помощи механического привода. По мере увеличения нагрузки двигателя энергия выпускных газов возрастает, й в момент достижения баланса мощностей турбины и компрессора механический привод автоматически отключается от коленчатого вала с помощью гидромуфты.

Турбокомпрессор начинает работать, используя энергию только выпускных газов. При снижении нагрузки мотокомпрессора включение механического привода происходит в обратном порядке.

Смешанная система регулирования подачи газа в цилиндры двигателя обеспечивает количественное регулирование совместно с регулятором частоты вращения в зависимости от нагрузки, а также качественное регулирование в зависимости от давления наддува во всем диапазоне нагрузок. Из стационарного сборника или ресивера газ поступает к регулятору давления, который изменяет давление газа в зависимости от давления наддувочного воздуха для поддержания коэффициента избытка воздуха, обеспечивающего наиболее эффективный процесс сгорания. После регулятора давления газ проходит клапан, регулирующий количество газа и управляемый регулятором частоты вращения. Регулятор частоты вращения — всережим-ный, непрямого действия, с изодромной обратной связью буферного типа. Пройдя газорегулирующий клапан, горючий газ по газовому трубопроводу двигателя через управляемые газовпускные клапаны вводится в цилиндры.

Система зажигания имеет своеобразную компоновку. Для воспламенения газовоздушной смеси в цилиндре на каждой крышке двигателя расположены по две неразборные, экранированные свечи зажигания с индукционными катушками, предназначенными для преобразования импульсов тока низкого напряжения в импульсы высокого напряжения и создания разряда между электродами свечи. Такая компоновка системы зажигания позволяет использовать низковольтные источники электрической энергии, что устраняет возможность искрения и возникновения пожара или взрыва. Ток низкого напряжения в зависимости от комплектации системы зажигания подводится к индукционным катушкам от двух низковольтных магнето или бесконтактной тиристорной системы, состоящей из датчика-генератора и коммутатора, являющихся источниками импульсов низкого напряжения и распределителями их по цилиндрам согласно порядку работы двигателя.

Опорная поверхность шабота, соприкасающаяся с наголовником молота, сферическая, что при наличии сферического гнезда наголовника устраняет перекосы ударной поверхности шабота и удлиняет срок службы дизель-молота.

В нижней части цилиндра сделана коническая расточка для направления колец при входе поршня в цилиндр. Стенки цилиндра смазываются несгоревшим топливом. Охлаждение осуществляется путем излучения теплоты наружной поверхностью цилиндра молота.

Рис. 2. Штанговый дизель-молот С-330: 1 — гайка; 2 — шайба; 3 — поперечина; 4 — кошка в сборе; 5 — цилиндр в сборе; 6 — блок поршня; 7 — направляющие штанги; 8 — серьга

Смена рабочего тела происходит при подъеме и падении цилиндра. Очистка цилиндра от продуктов сгорания недостаточно хорошая, вследствие чего среднее эффективное давление невысокое. При массе ударной части молота 2500 кг и подъеме его на высоту 2,3 м энергия удара составляет 2,94 кДж; число ударов в минуту равно 50; диаметр цилиндра 320 мм, рабочий ход цилиндра в пределах высоты поршня 500 мм.

Трубчатый дизель-молот

В отличие от штангового и штокового молотов в трубчатых молотах ударной частью служит утяжеленный поршень, перемещающийся в направляющем цилиндре, образующем корпус дизель-молота. На рис. 3 показан трубчатый дизель-молот УР-1250.

При пуске дизель-молота поршень поднимают с помощью лебедки, а затем освобождают. Поршень, опускаясь под действием силы тяжести, краем направляющей части нажимает на выступающий внутрь цилиндра рычаг топливного насоса, который через форсунку впрыскивает порцию топлива в лунку шабота. Поршень перекрывает впускные окна, начинает сжимать воздух в замкнутом объеме. При падении на шабот сферический торец поршня ударяет по топливу, впрыснутому в лунку шабота, и распыливает его в кольцевом пространстве — камере сгорания. Происходит воспламенение и сгорание топлива. Давление продуктов сгорания подбрасывает поршень вверх; при этом сначала открываются выпускные окна, а затем впускные. Наклонное положение каналов обеспечивает продувку нижней части цилиндра. Форма камеры сгорания приближена к форме топливного факела.

Шабот не связан жестко с цилиндром. При ударе динамические силы не воздействуют на цилиндр молота и механизмы, укрепленные на нем. Поршневая часть шабота может двигаться в цилиндре на расстояние, определяемое возможным перемещением ограничительных полуколец, зажатых в цилиндре, относительно выточки в поршне-шаботе. При транспортировке молота шабот и цилиндр стягивают стяжками. Цилиндр молота ставится на резиновое амортизирующее кольцо 9, прикрепленное к нему. Впрыскивание топлива осуществляется топливным насосом. Плунжер насоса приводится в движение двуплечим рычагом. Топливо поступает через обратный клапан с резиновым наконечником в канал, а затем в форсунку, из которой оно узкой струей под небольшим давлением подается в лунку шабота. Изменение подачи топлива осуществляется регулировочной иглой. Топливо к насосу поступает из бака самотеком через фильтр. Направляющий цилиндр смазывается маслом, находящимся в резервуаре, выполненном в верхней части поршня; масло подается на стенки цилиндра вследствие выплескивания его под ударом поршня в шабот. Дизель-молот перемещается по направляющим копра.

Рис. 3. Трубчатый дизель-молот УР-1250: 1 — крышка направляющего цилиндра; 2 — направляющий цилиндр; 3 — рым-болт; 4 — масляный резервуар; 5 — подъемный упор; 5 — рабочий цилиндр; 7 — рычаг топливного насоса; 8 — топливный насос; 9 — кольцо поршня; 10—камера сгорания; 11 — верхние шаботные полукольца; 12 — кольца шабота; 13 — опорное шаботное кольцо; 14 — шабот; 15 — штырь; 16 — направляющие лапы; 17 — подъемный крюк; 18 — впускной и выпускной патрубки

Рис. 4. Нижняя часть трубчатого дизель-молота: 1 — боек поршня; 2 — верхнее полукольцо; 3 — компрессионное кольцо; 4 — ограждение насоса; 5 — охлаждающее ребро кожуха; 6 — шабот; 7 — нижнее полукольцо (улавливающее); 8 — опорное кольцо шабота; 9—амортизирующее кольцо; 10 — стяжка; 11 — кожух; 12 — камера сгорания

Рис. 5. Топливный насос трубчатого дизель-молота: 1 — корпус клапана; 2 — ограничитель; 3 — коромысло; 4 — регулировочная игла; 5 — гильза; 6 — плунжер; 7 — упорная втулка; 8 — толкатель; 9 — рычаг; 10 — кольцо оттягивания рычага; 11 — корпус насоса; 12 — обратный клапан; 13 — резиновый наконечник клапана; 14 — канал подвода топлива к форсунке; 15 — форсунка; 16 — фильтр; 17 — контрольная пробка; 18 — ниппель

В нашей стране в последнее время в основном выпускают дизель-молоты трубчатого типа. В эксплуатации имеется некоторое количество ранее выпущенных штанговых дизель-молотов, которые по расходу топлива менее экономичны, чем трубчатые. Штоковые дизель-молоты в настоящее время не строятся ввиду сложной системы уплотнений. У дизель-молотов штангового и штокового типа при падении на основание — шабот цилиндр подвергается значительным деформациям, приводящим к значительному износу уплотни-тельных колец и самого цилиндра.

Пусковые качества дизель-молота улучшаются при увеличении степени сжатия, однако при этом уменьшается энергия удара и ухудшается эффективность работы молота. В большинстве дизель-молотов степень сжатия составляет 14, 15, что позволяет получить достаточно резкий удар по шаботу.

Наибольшей энергией удара обладают трубчатые дизель-молоты, у которых при одинаковой массе ударной части и высоте подъема энергия удара в 1,5 раза больше, чем у штанговых. Вследствие большей степени сжатия дизель-молоты штангового типа обладают более легким пуском. Трубчатые дизель-молоты без специального пускового устройства удается пустить только при температуре выше 5 °С. С целью облегчения пуска этих дизель-молотов применяют свечу накаливания или для пуска используют более легко воспламеняющееся топливо. Свеча накаливания выключается после нескольких ударов молота.

Для улучшения эффективности работы дизель-молота в некоторых конструкциях осуществляется переменная степень сжатия. В таких дизель-молотах после удара по шаботу до момента воспламенения топлива вследствие осадки сваи с наголовником происходит дальнейшее сжатие воздуха в цилиндре, т. е. увеличение степени сжатия. В штанговых молотах это осуществляется при отставании поршня от наголовника сваи, а в трубчатых молотах — в результате уменьшения объема камеры сгорания при набегании ступенчатого выступа поршня во время движения шабота относительно цилиндра.

Читать далее:

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины