Строительные машины и оборудование, справочник






Конструкции поршневых и комбинированных двигателей


Категория:
   Устройство и работа двигателя


Конструкции поршневых и комбинированных двигателей

Система охлаждения — двухконтурная. Внутренний замкнутый контур, заполненный пресной водой, обеспечивает охлаждение цилиндров двигателя и турбокомпрессоров. Внешний контур с забортной водой охлаждает воду внутреннего контура, масло и наддувочный воздух.

Пуск двигателя осуществляется сжатым воздухом, который может использоваться и для торможения двигателя при его реверсировании.

Малооборотный двухтактный двигатель



Судовые малооборотные двухтактные двигатели выпускают с различными схемами

газообмена: петлевой (фирмы Зульцер, МАН, Гранди Мотори в Триесте); прямоточной клапанно-щелевой (фирмы Бур-мейстер и Вайн, Мицубиси, Брянский машиностроительный завод и др.); с прямоточной и противоположно движущимися поршнями (фирма Доксфорд). Эти двигатели имеют частоту вращения коленчатого вала 80…220 об/мин, диаметр цилиндров 500…1060 мм, расположение цилиндров вертикальное рядное, число цилиндров.

Рис. 1. Конструкция остова двигателей фирмы MAN: 3…12, цилиндровую мощность до 4000 кВт. Коленчатый вал таких двигателей связан непосредственно с валопроводом судна без промежуточного редуктора. Наблюдается тенденция к дальнейшему снижению частоты вращения коленчатого вала и увеличению длинноходности двигателя. а — традиционная конструкция с А-образными стойками (двигатель KSZ2-/1); б — блочная конструкция из стальной отливки (двигатель KSZ-B)

Судовые малооборотные комбинированные двухтактные крейцкопфные двигатели имеют остов коробчатой конструкции, который жестче и легче остова А-образной конструкции, применяемого ранее. А-образная конструкция остова осталась в двигателях с диаметром цилиндра около 1000 мм. Крышки цилиндров отдельные на каждый цилиндр, литые, их крепят к блоку шпильками. Огневое днище крышек охлаждается водой через специальную систему каналов (рис. 173, а и 174,6). В двигателях с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена обычно один или три выпускных клапана размещены в отдельных корпусах и охлаждаются водой. Посадочные поверхности клапана и его корпуса наплавлены стеллитом. В крышке также установлены пусковой и предохранительный клапаны, индикаторный кран для снятия индикаторной диаграммы и от одной до трех форсунок. Между крышкой и блоком зажат фланец втулки цилиндра. Ее нижний конец свободен и может удлиняться при нагреве.

Втулки цилиндров отлиты из чугуна с присадкой ванадия и полностью обработаны. Пара поршень — втулка смазывается при помощи лубрикаторов, которые подают масло через штуцера к отверстиям на зеркале цилиндра. Верхняя часть втулки цилиндра охлаждается водой через специальные каналы.

Поршень — составной. Он состоит из головки, изготовленной из хромомолибденовой стали, и чугунной литой юбки. Число компрессионных колец от четырех до шести. Поршень соединен со штоком с помощью фланца. Головка поршня охлаждается маслом или водой, которые подводятся по специальным трубкам.

Подпоршневое пространство отделено от полости картера специальной диафрагмой, предохраняющей картерное масло от загрязнения коксом, смолами и другими вредными продуктами, содержащимися в стекающем со стенок цилиндра масле и в прорывающихся продуктах сгорания. Через диафрагму проходит шток поршня, уплотняемый сальником.

Рис. 2. Система охлаждения деталей камеры сгорания двигателя KSZ 52/105 В фирмы MAN: а — крышка цилиндра; б — поршень; 1 — головка поршня; 2 — фланец; 3 — юбка поршня; 4 — шток; 5 — трубка

Коленчатый вал обычно — стальной, составной: его шейки и щеки изготовлены отдельно и соединены посадкой. Современное ковочное оборудование и технология позволяют получать полусоставные коленчатые валы и даже моноблоки для двигателей с числом цилиндров до восьми.

Шатун — стальной, цельнокованый, круглого сечения. Стальной двусторонний крейцкопф имеет две цапфы для соединения с верхней вильчатой головкой шатуна. Подшипники цапф крейцкопфа, так же как шатунные и коренные, залиты баббитом. В последних конструкциях подшипников применен алюминиево-оловянистый сплав (до 40 % олова). Это привело к необходимости повышения давления масла, например, в крейцкопфных подшипниках до 1,6 МПа по сравнению с давлением 0,4 МПа в подшипниках, залитых баббитом. Этот сплав по сравнению с баббитом сохраняет свои свойства при более высоких температурах.

Система охлаждения пресной водой — замкнутая, циркуляционная. Пресная вода охлаждается в специальном охладителе забортной водой.

Газотурбинный наддув — импульсного типа или постоянного давления, со свободным турбокомпрессором. Турбокомпрессор состоит из осевой турбины и центробежного компрессора; после компрессора воздух охлаждается. При пуске двигателя ротор турбокомпрессора предварительно раскручивается с помощью пускового воздуха. На двигателе обычно устанавливается не менее двух турбокомпрессоров для увеличения надежности установки. Для обеспечения надежной работы на режиме холостого хода при малой нагрузке и пуске иногда применяют отдельный компрессор с независимым приводом. В некоторых двигателях подпоршневая полость использовалась в качестве второй ступени наддува, в которую воздух подавался турбокомпрессорами. В последних конструкциях двигателей применяют двухступенчатый турбо-наддув.

Рис. 3. Система охлаждения деталей камеры сгорания двигателей: a — RND-M фирмы Зульцер; б — K-FF.EF; в— K-GF.L-GF; / — трубка

Выпускные газы из турбины направляют в утилизационный котел или непосредственно в дымовую трубу судна.

Датская фирма Бурмейстер и Вайн выпускает ряд комбинированных малооборотных двухтактных крейцкопфных реверсивных двигателей с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена типа KGF

с диаметрами цилиндров 460; 550; 670; 800; 900 и 980 мм, цилиндровой мощностью 600…3000 кВт при частоте вращения коленчатого вала 220…110 об/мин, числом цилиндров 5…12 при среднем эффективном давлении до 1,23 МПа, удельном эффективном расходе топлива около 210 г/(кВт-ч), давлении сгорания 8,6 МПа. Десятицилиндровый двигатель этой серии K90GF имеет длину 20,2, ширину 4,4, высоту 9,43 м, удельную массу 42,7 кг/кВт. Начиная с этой серии, в двигателях применяют гидравлический привод выпускного клапана. В двигателях предыдущих серий распределительный вал устанавливали сверху блока цилиндров. Он приводился во вращение от коленчатого вала двумя цепными передачами, расположенными в средней части двигателя.

На базе ряда двигателей KGF разработана серия LGF длинноходных двигателей, имеющих такие же диаметры цилиндров, цилиндровую мощность и давление сгорания, что и двигатель KGF. На рис. 175 показан двигатель L55GF с цилиндром диаметром 550, ходом поршня 1380 мм и общей массой двигателя 302 т. Отношение хода поршня к диаметру увеличено до 2,5 по сравнению с этим же значением двигателя KGF, у которого оно равно 2. Средняя скорость поршня оставлена на прежнем уровне вследствие снижения частоты вращения коленчатого вала до 94 об/мин. Уменьшение частоты вращения коленчатого вала на 18 % привело к повышению пропульсивного КПД винта на 5 %, что, в свою очередь, вызвало снижение расхода топлива на 5 %. Дальнейшее совершенствование двигателей L55GF ведется в направлении повышения давления сгорания до 10 МПа, а следовательно, снижения расхода топлива примерно на 4 %. Улучшение экономичности установок возможно при уменьшении мощности судовых дизелей и снижении скорости судов.

На базе двигателей серии KGF разработан длинноходный двигатель L94NF с диаметром цилиндра 940 мм, ходом поршня 2500 мм, частотой вращения коленчатого вала 83 об/мин, цилиндровой мощностью 4000 кВт и средним эффективным давлением 1,7 МПа. Высота двигателя около 14 м, ширина 6 м. Высокая цилиндровая мощность в этом двигателе достигнута благодаря применению двухступенчатого наддува. Газовая турбина первого по ходу газов турбокомпрессора — импульсного типа, а второго — постоянного давления. После каждого компрессора воздух охлаждается в охладителе.

Двигатель RND90M фирмы Зульцер с петлевой схемой газообмена показан на рис. 176. Этот двигатель имеет цилиндр диаметром 900 мм, ход поршня 1550 мм; коленчатый вал 2, при частоте вращения 112 об/мин двигатель в двенадцатицилиндровом исполнении развивает мощность 28,08 МВт; среднее эффективное давление 1,27 МПа; давление сгорания 9,2 МПа; давление наддува 0,2 МПа; температура газов перед турбиной 420 °С. Размеры двигателя: длина 24,9 м; ширина 4 м; высота 12 м. Масса двигателя без воды и масла 1160 т.

Двигатели серии RND имеют систему наддува постоянного давления, улучшенную систему газообмена, дополнительное охлаждение водой верхнего пояса втулки цилиндра через специальные каналы, водяное охлаждение поршня. Кроме того, двигатели RNDM имеют более совершенные камеры сгорания, систему топливопо-дачи, смазочную систему цилиндра, систему диагностирования двигателя и др. При выходе из строя одного из трех турбокомпрессоров мощность двигателя 8RND90M составляет 65 % номинальной. Давление сгорания остается на прежнем уровне, расход топлива снижается до 197 г/(кВт-ч). Самый большой двигатель этой серии RND105M имеет диаметр цилиндра 1050 мм, ход поршня 1800 мм, цилиндровую мощность 3430 кВт; частота вращения коленчатого вала 108 об/мин.

Рис. 4. Поперечный разрез судового комбинированного малооборотного двигателя L55GF фирмы Бурмейстер и Вайн

Самый крупный в мире двигатель фирмы Гранди Мотори имеет диаметр цилиндра 1060 мм, цилиндровую мощность 3380 кВт и общую мощность 40 МВт в двенадцатицилиндровом исполнении.

Мотоциклетный двигатель

Мотоциклетный двухтактный двухцилиндровый двигатель ИЖ-10 с петлевой кривошипно-камерной схемой газообмена и воздушным охлаждением имеет рядное расположение цилиндров.

Рис. 5. Поперечный разрез судового комбинированного малооборотного двигателя RND90M фирмы Зульцер

Картер двигателя, отлитый из алюминиевого сплава, состоит из двух половин, стянутых болтами. Разъем картера расположен в продольной плоскости. В передней части картера имеются кривошипная камера, закрытая крышками, гнезда для коренных подшипников, а также отверстия для посадки цилиндров и выхода продувочного воздуха. Задняя часть картера двигателя является картером коробки передач. Слева, в полости картера, закрытой крышкой, расположена цепная передача, передающая движение к коробке передач. В полости, с правой стороны, прикрытой крышкой, размещены генератор и распределитель.

Для уменьшения свободного объема кривошипных камер, служащих продувочными насосами, они выполнены так, что стенки их почти вплотную охватывают щеки колена вала, сделанные в виде маховиков. Для обеспечения герметичности кривошипных камер на цапфах коленчатого вала установлены манжетные сальники.

Цилиндры, отлитые из алюминиевого сплава, имеют вставные сухие чугунные гильзы. Каждый цилиндр вместе с головкой крепится к картеру четырьмя шпильками. В отливке цилиндра сделаны продувочные, впускные и выпускные каналы.

Головка цилиндра изготовлена из алюминиевого сплава. В нее ввертывается свеча зажигания, а также декомпресси-онный кран, который служит для продувки камеры сгорания с целью ее охлаждения или очистки от паров бензина, масла и продуктов сгорания.

Коленчатый вал состоит из двух кривошипов, соединенных между собой маховиком с клеммовыми зажимами. Каждый кривошип состоит из двух коренных трек с круглыми щеками и пальца кривошипа, служащего шатунной шейкой. Палец кривошипа, изготовленный из хромистой низкоуглеродистой стали, имеет цементованную наружную поверхность. Внутренним кольцом шатунного роликового подшипника служит палец. В качестве коренных подшипников применяют четыре шариковых подшипника.

Шатуны двутаврового сечения изготов лены из углеродистой конструкционной стали. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка.

Поршень из алюминиевого сплава сочленен с шатуном плавающим пальцем. От осевых перемещений палец фиксируется двумя стопорными кольцами. Головка поршня имеет выпуклое днище; на ней установлены два компрессионных кольца. Во избежание попадания концов поршневых колец в окна системы газораспределения под поршневые кольца в канавках установлены стальные стопорные штифты, предохраняющие кольца от перемещения в канавках. В полости поршнряого пальца на юбке сделаны пве выемки для прохода продувочного воздуха при положении поршня в НМТ.

Открытие и закрытие органов газораспределения осуществляет поршень. В двигателе применена двухканальная петлевая схема газообмена.

Рис. 6. Мотоциклетный двигатель ИЖ-10: 1 — свеча зажигания; 2—головка цилиндра; 3 — цилиндр; 4 — выпускное окно; 5 — поршень; 6 — поршневое кольцо; 7 — впускной канал; 8 — поршневой палец; 9 — втулка верхней головки шатуна; 10 — шатун; 11 — левая половина картера; 12 — ведущая звездочка; 13 — коренной подшипник; 14 и 28 — сальники; 15 — левая

Пуск двигателя осуществляется провертыванием вала двигателя через коробку передач с помощью специального ножного привода, называемого кик-стартером.

Лодочный подвесной двигатель

Лодочный подвесной двухтактный двигатель «Нептун-23» с двухка-нальной кривошипно-камерной схемой газообмена и водяным охлаждением имеет два цилиндра, расположенные горизонтально в ряд.

Блок цилиндров отлит из алюминиевого сплава, в него запрессованы чугунные гильзы. В блоке выполнены полость для охлаждающей воды, продувочные каналы для подвода свежей смеси из полости картера и выпускные каналы. К блоку цилиндров шпильками прикреплена головка цилиндров.

Картер двигателя имеет две кривошипные камеры и состоит из четырех частей, соединенных между собой болтами. Кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, смазочная и топливная системы аналогичны рассмотренным выше для мотоциклетного двигателя.

Система охлаждения принудительная проточная, охлаждающим агентом является забортная вода. Рабочая смесь подводится в картер по каналу в средней опоре, выход которого закрыт золотниками из полиамидной смолы, вращающимися вместе с кривошипами.

Источником тока высокого напряжения служит магнето, приводимое в движение от коленчатого вала. Пуск двигателя осуществляется ручным стартером. Масса двигателя 44 кг.

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