Строительные машины и оборудование, справочник






Механизм передачи мощности от силовой турбины


Категория:
   Устройство и работа двигателя


Механизм передачи мощности от силовой турбины

В комбинированном двигателе внутреннего сгорания лопаточная и поршневая части могут быть соединены между собой по-разному. Кроме получившей наибольшее распространение газовой связи, в форсированных комбинированных двигателях валы всех или части лопаточных машин (компрессоров и турбин) могут непосредственно быть соединены с коленчатым или, в общем случае, с выходным валом двигателя (механическая связь). При этом требуется специальный механизм с достаточно высоким передаточным отношением. Тип механизма может быть различным. Наиболее часто используют зубчатую передачу, реже — гидропривод, позволяющий осуществить бесступенчатое изменение передаточного отношения. Однако в последнем случае возрастает передача теплоты маслу (что требует увеличения теплосбрасывающих поверхностей охладителей масла).

Зубчатая передача (редуктор) для привода центробежного компрессора от коленчатого вала начала применяться сравнительно давно на\авиационных поршневых двигателях. В настоящее время в двигателях различного типа и назначения валы лопаточной и поршневой частей связаны зубчатой передачей. Широкое применение механической передачи в комбинированных двигателях сдерживается усложнением и удорожанием конструкции, несмотря на улучшение важнейших характеристик двигателя таких, как приемистость, а в случае установки силовой турбины и экономичности. Трудности связаны с созданием высокоскоростных редукторов с большим передаточным отношением (частота вращения современных центробежных компрессоров и газовых турбин, используемых в составе комбинированного двигателя, достигает нескольких десятков тысяч оборотов в минуту). Однако дальнейшее совершенствование комбинированных двигателей, и в частности двигателей с высокими параметрами газа на выходе из поршневой части, требует передачи избыточной мощности с вала турбины на выходной вал двигателя.



Рис. 1. Головка цилиндра тракторного дизеля воздушного охлаждения

Работа механизма передачи мощности между лопаточной и поршневой частями двигателя характеризуется рядом особенностей, что проявляется и в конструктивном его исполнении. Например, в современных транспортных двигателях высокая приемистость (резкое изменение скоростного режима работы двигателя) в сочетании со значительной инерционностью лопаточных машин вследствие высокой частоты вращения их рабочих колес приводит к повышенным динамическим нагрузкам в механизме привода. Кроме того, даже на установившемся режиме работы вращение коленчатого вала имеет некоторую неравномерность, выражающуюся в незначительных периодических колебаниях угловой скорости коленчатого вала, что при высоком передаточном отношении механизма неблагоприятно сказывается на работе привода и всего комбинированного двигателя в целом. Высокая частота вращения турбин и центробежных компрессоров требует особой тщательности выполнения всех элементов механизма.

Рис. 2. Схема привода центробежного компрессора и осевой газовой турбины комбинированного двухтактного двигателя 1 — рабочее колесо турбины; 2 к 3 — зубчатые колеса редуктора турбины; 4 — составная валик-рессора; 5 — охватывающий вал; 6…10—промежуточные зубчатые колеса главной передачи; 11 — шестерня редуктора компрессора; 12 — валик-рессора; 13 — шестерня с упругим элементом; 14 я 15 — промежуточные зубчатые колеса редуктора компрессора; 16 — вал компрессора; 17 — рабочее колесо компрессора

На рис. 2 представлена схема прямозубого привода центробежного компрессора и осевой газовой турбины быстроходного комбинированного двухтактного дизеля с противоположно движущимися поршнями. Особенность конструкции механизма передачи мощности между поршневой и лопаточной частями определяется расположением турбины и компрессора относительно корпуса двигателя. Подшипники качения смазываются разбрызгиванием. Осевые зазоры в приводе регулируются кольцами, расположенными по торцам обойм подшипников. Мощность газовой турбины с рабочим колесом через зубчатые колеса редуктора турбины, составную шлицевую валик-рессору и шестерню передается на вал компрессора.

В двухтактных двигателях мощность, необходимая для привода компрессора, часто превышает мощность, развиваемую турбиной. В этом случае недостающая часть мощности подводится к валу компрессора от коленчатого вала двигателя. От промежуточного зубчатого колеса главной передачи, связывающей коленчатые валы (один из которых находится со стороны продувочных окон цилиндров, а другой — со стороны выпускных), мощность передается через валик-рессору шестерне, с которой соединены зубчатые колеса промежуточных валиков. Последние через зубчатые колеса приводят вал, выполненный с валом рабочего колеса компрессора. Таким образом, через зубчатые колеса, связывающие вал компрессора с коленчатыми валами, передается только разность мощности, развиваемой турбиной и потребляемой компрессором, что благоприятно для снижения как нагрузки на детали привода, так и механических потерь в механизме.

Чтобы уменьшить нагрузки в элементах привода вследствие колебаний частоты вращения коленчатых валов, шестерню выполняют с упругими элементами, образующими вместе с шестерней упругую муфту.

Муфта состоит из ступицы и зубчатого венца, между которыми в обоймах находятся пружины. Осевому перемещению обойм препятствуют боковые крышки, стягиваемые болтом. Выступы ступицы через обоймы и пружины передают усилие выступам зубчатого венца, который вращается, таким образом, вместе со ступицей.

Рис. 3. Упругая муфта: 1 — зубчатый венец; 2 — обойма пружины; 3 — пружина; 4 и 5 — боковые крышки; 6 — болт; 7 — ступица; 8 — кольцо, ограничивающее перемещение рессорного валика

Выше отмечалось, что опасное повышение нагрузок в элементах привода при резком изменении скоростного режима работы двигателя происходит ввиду большой инерционности роторов лопаточных машин. Для снижения указанных нагрузок в зубчатые колеса встроены дисковые фрикционные муфты.

На рис. 4 представлена конструкция муфты-шестерни. На шлицах промежуточного валика установлена ступица. Зубчатый венец может независимо вращаться на бронзовой втулке. Передача крутящего момента от ступицы к зубчатому венцу осуществляется за счет трения между ведущими и ведомыми металлическими дисками с накладками из порошкового материала. Ведущие и ведомые диски находятся в зацеплении соответственно со шлицами ступицы и шлицами зубчатого венца. При этом усилие, сжимающее пакет дисков, создается нажимным диском с помощью пружин, установленных на пальцах. Регулируя усилие затяжки пружины с помощью шайб, можно менять максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой. При превышении этого момента диски проскальзывают, предохраняя механизм от перегрузок. Смазочный материал к элементам передачи подводится из смазочной системы двигателя и отводится обратно в картер.

Рис. 4. Дисковая муфта-шестерня: 1 — промежуточный валик; 2 — ступица зубчатого колеса промежуточного валика; 3 — ведущие диски; 4 — зубчатый венец; 5 — ведомые диски; 6 — нажимной диск; 7 — штифт; 8 — зажимной болт; 9 — внутренняя обойма подшипника; 10 — промежуточная втулка; 11 — бронзовая втулка; 12 — регулировочная замковая шайба; 13 — палец; 14 — пружина


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