Строительные машины и оборудование, справочник






Пуск и реверсирование двигателей


Категория:
   Устройство и работа двигателя


Пуск и реверсирование двигателей

После ознакомления с принципом действия двигателей внутреннего сгорания становится очевидным, что пуск двигателя возможен только в том случае, если коленчатый вал приводится во вращение вспомогательным устройством. Проворачивание коленчатого вала от постороннего источника энергии — необходимое условие пуска двигателя, так как наполнение цилиндра свежим зарядом, образование горючей смеси, воспламенение и горение топлива происходят в результате перемещения поршня и клапанов, а также работы агрегатов двигателя, приводимых в движение от коленчатого вала.

Источник энергии и пусковое устройство составляют систему пуска двигателя.

Независимо от типа двигателя стремятся обеспечить пуск при минимально допустимой частоте вращения коленчатого вала, поскольку чем выше частота вращения, тем больше должны быть мощность источника энергии, габаритные размеры и масса пускового устройства. Минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала карбюраторных двигателей равна приблизительно 50 об/мин; автомобильных и тракторных дизелей 120…240 об/мин; судовых и тепловозных дизелей 1/3 номинальной.



Рассмотрим факторы, определяющие выбор минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала. В карбюраторных двигателях учитывают главным образом особенности смесеобразования, так как условия распыливания бензина в карбюраторе и его испарения при низкой — пусковой — частоте вращения коленчатого вала получаются не вполне удовлетворительными. Получить при пуске горючую смесь подходящего состава можно лишь при некоторой определенной скорости потока воздуха в карбюраторе. Обеспечение необходимой мощности электрической искры между электродами свечи зажигания не представляет при пуске ка-ких-либо трудностей.

Минимальная частота вращения коленчатого вала при пуске дизеля зависит не только от условий смесеобразования, но и от условий воспламенения топлива. Температура заряда в конце сжатия в цилиндре дизеля должна быть несколько выше температуры самовоспламенения топлива, равной 230…250 °С. При пуске дизеля, особенно в холодном его состоянии, условия испарения и воспламенения топлива менее благоприятные, чем при нормальной работе. Сказывается значительное увеличение теплоотдачи ввиду низкой температуры стенок цилиндра и увеличения времени цикла, так как частота вращения при пуске невелика. Кроме того, в процессе сжатия происходит утечка свежего заряда через зазоры между поршнем и цилиндром, особенно через зазоры в замках поршневых колец. Их доля от массы заряда цилиндра в начале сжатия составляет при пусковых условиях 20…45 %. Дополнительно 10… 15 % массы заряда вытекает из цилиндра во впускной трубопровод через впускной клапан, так как он закрывается после НМТ, с запаздыванием на 40…60° угла поворота коленчатого вала.

Увеличение теплоотдачи к стенке и утечка свежего заряда тем больше, чем меньше частота вращения коленчатого вала, поэтому при низкой частоте вращения или при низкой температуре атмосферного воздуха температура заряда в конце сжатия может оказаться ниже температуры самовоспламенения и пуск становится невозможным.

Пусковые устройства

Широко применяют электрические системы пуска и воздушный (или цилиндровый) пуск. Менее распространен пуск вспомогательным поршневым двигателем внутреннего сгорания. Ручной пуск, системы пуска с пневмостартером и инерционным стартером встречаются сравнительно редко. Пуск пневмостартером применяют в основном на двигателях мотовозов, работающих в шахтах и на рудниках, где опасность взрыва рудничных газов от искрения исключает применение электростартеров.

Электрические системы пуска с питанием от аккумуляторной батареи удобны в эксплуатации и требуют минимальных затрат на обслуживание; в этом их главные преимущества. На автомобильных и тракторных двигателях только для пуска предназначены электрические двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением — электростартеры. Крутящий момент с вала 6 привода передается на коленчатый вал двигателя посредством зубчатого колеса 5, которое на время пуска электромагнитным реле вводится в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя.

Судовые и тепловозные дизель-генераторы постоянного тока пускают способом обращения силового генератора в режим электродвигателя. По такому же принципу используют для пуска вспомогательные генераторы постоянного тока, которые называют стартер-генераторами. Вал стар-тер-генератора приводится во вращение либо от вала силового генератора, либо от распределительного вала дизеля. Во время работы двигателя вспомогательные генераторы дают ток системе электроснабжения, например судна, и подзаряжают при необходимости аккумуляторную батарею.

Воздушный пуск применяют на дизелях средней и большой мощности. В системах воздушного пуска в цилиндры в такте расширения поступает сжатый воздух из пусковых баллонов и приводит в движение кривошипно-шатунный механизм. Объем пусковых баллонов рассчитан на несколько повторных пусков без подачи воздуха.

Система воздушного пуска — пневмостартером — используется на двигателях мотовозов, работающих в шахтах и на рудниках, т. е. там, где существует опасность взрыва и исключается применение электростартеров.

Рис. 1. Электростартер СТ-212 Б1: 1 — электромагнитное тяговое реле; 2 — сердечник-якорь тягового реле; 3— вильчатый рычаг; 4 — муфта свободного хода; 5—зубчатое колесо; 6 — вал привода; 7—муфта привода; 8—промежуточный подшипник; 9—корпус; 10 — якорь стартера; 11 — коллектор

Система воздушного пуска, помимо пусковых баллонов с арматурой, компрессора и воздухопроводов, включает воздухораспределитель и пусковые клапаны, по одному на каждый цилиндр. В системах пуска судовых двигателей применяют, кроме того, главный пусковой клапан, который располагают на воздухопроводе от баллонов со сжатым воздухом к двигателю. Он позволяет выполнять несколько последовательных пусков при маневрах судна «передний ход», «задний ход», не закрывая после каждого пуска вентили пусковых баллонов. Это облегчает управление двигателем и сокращает время маневра.

Через пусковые клапаны, которые устанавливают на крышках цилиндров, сжатый воздух поступает в цилиндры и производит в такте расширения работу, достаточную для проворачивания кривошип-но-шатунного механизма. В результате расширения воздуха при истечении из пускового клапана в цилиндр его температура при большом перепаде давлений в клапане может понизиться настолько, что температура в конце сжатия в цилиндре окажется недостаточной для воспламенения топлива. Поэтому целесообразно заполнять баллоны воздухом, который сжимается в компрессоре незадолго перед пуском.

По принципу действия различают управляемые пусковые клапаны и автоматические. Управляемые клапаны — с механическим и, чаще, с пневматическим управлением применяют на двигателях со средними и большими размерами цилиндров. Преимущество системы с пневматическим управлением пусковыми клапанами заключается в том, что через воздухораспределитель, с помощью которого устанавливают требуемые фазы открытия пускового клапана, проходит лишь небольшое количество воздуха, нужного для воздействия на управляющий поршень пускового клапана. В цилиндры пусковой воздух поступает помимо воздухораспределивала может оказаться ниже минимальнои для пуска и двигатель не пускается.

Показатели пусковых качеств двигателей назначают с учетом условий эксплуатации двигателей. Тракторные и автомобильные дизели, для смазывания которых применяют обычные масла, пускают при температуре до — 10 °С без затруднений. Продолжительность пуска при такой температуре не превышает 5… 10 мин.

Пусковые свойства дизеля зависят от цетанового числа и фракционного состава топлива. Чем раньше закрывается пусковой клапан после НМТ, тем лучше пускается двигатель, так как уменьшается обратный выброс свежего заряда в начале сжатия.

Пусковые свойства карбюраторного двигателя определяются эффективностью работы пусковых устройств и системы холостого хода карбюратора и мощностью электрической искры.

Пуск судовых и тепловозных дизелей без предварительного подогрева воды и масла разрешается при температуре не ниже -f-8 °С во избежание задиров подшипников. Во время длительных остановок двигателя температура воды и масла поддерживается на необходимом уровне подогревательными устройствами.

Средства, обеспечивающие пуск двигателя при низкой температуре, предназначены, с одной стороны, для достижения необходимой минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала, а с другой стороны, для облегчения воспламенения топлива (в дизелях) при неблагоприятных условиях пуска.

Устройства для подогрева охлаждающей жидкости и масла в смазочной системе обеспечивают надежный пуск при очень низкой температуре. Их применяют на машинах, предназначенных для автономной эксплуатации в северных районах страны.

Минимальная пусковая частота вращения при низкой температуре может быть обеспечена двумя способами.

1. Уменьшением момента сопротивления при прокручивании коленчатого вала, которое достигается применением всесезон-ных масел, вязкость которых при низких температурах заметно меньше, чем обычных масел. На некоторых дизелях применяют с той же целью декомпрессионные устройства, с помощью которых впускные и выпускные клапаны — чаще только впускные — удерживаются в приоткрытом состоянии (рис. 2).

Рис. 2. Декомпрессионное устройство: а — с воздействием на коромысло; б — с воздействием на толкатель; 1 и 3 — валики с кулачками; 2 — рукоятка; 4 — толкатель; 5 — распределительный вал

2. Утеплением и подогревом аккумуляторных батарей, что повышает их работоспособность при отрицательных температурах.

Для надежного воспламенения топлива при пуске используют следующее.

Обогащение смеси путем увеличения цикловой подачи топлива в 1,8…2,5 раза, что.улучшает условия образования топ-ливно-воздушной смеси горючей концентрации.

Различные способы повышения температуры заряда в дизелях. На дизелях с небольшим объемом цилиндров воздух во впускном трубопроводе нагревается свечами накаливания или электрофакельным устройством — термостартом.

Свечи накаливания с элементом из проволочной спирали устанавливаются в неразделенных и разделенных камерах сгорания. Больше распространены свечи с открытым нагревательным элементом, хотя свечи, в которых нагревательный элемент закрыт оболочкой из жаропрочного сплава, более долговечны. Последние обычно используют на дизелях с разделенными камерами сгорания.

Легко воспламеняющиеся жидкости «Холод Д-40» для дизелей и «Арктика» для карбюраторных двигателей при эксплуатации в районах с суровым климатом.

Реверсирование двигателей

Реверсирование двигателя, т. е. изменение направления вращения коленчатого вала, требуется при маневрах судна, если коленчатый вал главного двигателя соединен с гребным валом непосредственно или через непереключаемый редуктор. В судовых силовых установках большой мощности с прямой передачей мощности на гребной винт используются главным образом средне- и малооборотные дизели с наддувом, как двух-, так и четырехтактные.

Вполне очевидно, что все механизмы, системы и вспомогательные агрегаты реверсивного двигателя должны нормально функционировать при прямом и обратном вращении. При реверсировании должны быть обеспечены надлежащие фазы газораспределения, фазы подачи топлива и пускового воздуха в цилиндры двигателя.

Конструкция привода механизма газораспределения реверсивных двигателей может быть выполнена с двумя или с одним комплектом кулачков на распределительном валу. Два комплекта кулачков — один для прямого хода и один для обратного — размещают на распределительном валу рядом. При реверсировании толкатели привода клапанов (или рычаги) переставляют с одного комплекта кулачков на другой перемещением либо самих толкателей, либо распределительного вала.

Для определения времени технического обслуживания сухие воздушные фильтры снабжаются индикаторами запыленности.

В механизме реверса с одним комплектом кулачков на распределительном валу требуемое угловое расположение распределительного вала относительно коленчатого вала достигается при реверсе перестановкой зубчатого колеса в приводе распределительного вала. Такой же метод применяется для реверсирования воздухо-распределения в системе воздушного пуска.

Сервомоторы (роторно-лопастные машины, жидкостные или пневматические) исключают необходимость приложения больших физических усилий при перестановке механизмов двигателя во время реверсирования.

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