Двигатели внутреннего сгорания рефрижераторного подвижного состава - Романов В.А., Кржимовский В.Е., Постарнак СФ.

Author: Романов В.А. Кржимовский В.Е. Постарнак СФ.

Tags: тепловые двигатели (кроме паровых машин и паровых турбин) железнодорожный транспорт

Year: 1980

Similar

Дизели рефрижераторного подвижного состава

Камеры сгорания газотурбинных двигателей

Ремонт двигателей ЯМЗ

Двигатели Стирлинга

Text

ПВИПШВИ
ВНУТРЕННЕГО
С10Ш
ногат m
пошит
СОСТАВА
В.РКржимовский С.Ф.Постарнак В.А.Романов
Издательство
1М№-
в. е. кржимовский, с.
Ф.ПОСТАРНАК, В А. РОМАНОВ
ДВИГАТЕЛИ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
РЕФРИЖЕРА ГОРНОГО
ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
УТВЕРЖДЕНО
Главным управлением учебными заведениями МПС
в качестве учебника для техникумов
железнодорожного транспорта
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1980

УДК 621.43.: 629.463.12(075)
у;
Кржнмовский В. Е, и др. Двигатели внутреннего сгорания
' рефрижераторного подвижного состава: Учебник для •
: техникумов ж.-д. транса. / В. Е. Кржнмовский, С. Ф. По-
старнак, В. А. Романов. — М.: Транспорт, 1980. — 256 с.
В учебнике рассмотрены основные понятия технической
. термодинамики н характеристики рабочего процесса
двигателей внутреннего сгорания, вопросы регулирова-
ние н режимы работы двигателей, а также основы тур-
бонаддува дизелей н работы приборов и систем топливо-
подачи, Охлаждения и смазки.
Отражены вопросы, связанные со спецификой конструк-
ции и эксплуатации дизелей 5-вагонных рефрижератор-
ных секций БМЗ, 5-, 12-вагонных секций и 21-вагонных
поездов завода «Дессау» (ГДР), а также дизелей трех-
вагонных рефрижераторных секций, автономных рефри-
жераторных вагонов.
Рассмотрены материалы по текущему техническому об-
служиванию и ремонту двигателей в рефрижераторных
вагонных депо. Приводятся краткие сведения по техни-
ческой диагностике двигателей внутреннего сгорания и
их систем. \
Книга может быть также использовава инженерно-тех-
ническими работниками, связанными с эксплуатацией
рефрижераторного подвижного состава.
Ил. 164, табл. 15, библиогр. 11 назв.
Книгу написали: C.xФ. Постариак — введение, раз-
дел I; В. Е. Кржнмовский — раздел II (кроме пунк-
тов 44—48); В. А. Ром ано в —пункты с 44 по 48.
-US' ' ’
Рецензенты: Б. С. Акимов, А. А. Гуревич, Е. Е. Кос-
сов 1

31802-113
К -------------113-80. 3602030000
049(01)-80
© Изцвтельстао «Трансферт», >М0
ВВЕДЕНИЕ
Машины, преобразующие один из видов энергии в механическую
работу, называют двигателями. Тепловые двигатели преобразуют
в работу тепловую энергию, полученную в результате сжигания топ-
лива. Двигатели, у которых сгорание топлива происходит вне дви-
гателя (например, в топке парового котла), называют двигателями
вйешиего сгорания^ К ним относятся паровые турбины и паровые
поршневые машины.
Тепловые двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно
в двигателе (в рабочем цилиндре или специальной камере сгорания),
называют двигателями внутреннего сгорания. К ним относятся порш-
невые двигателя внутреннего сгорания, газовые турбины, комбини-
рованные и реактивные двигатели.
Первый поршневой двухтактный двигатель внутреннего сгорания,
работавший на светильном газе, был построен в 1860 г. французским
инженером Ленуаром. Немецкий механик Н. Отто в'1870 г. создал
четырехтактный двигатель, который расходовал вдвое меньше газа
и явился прообразом современных карбюраторных двигателей.
Первый в мире бензиновый двигатель транспортного типа был по-
строен в России морским инженером И. С. Костовнчем в 1879—1884 гг.
На железных дорогах России тепловые двигатели появились в 1882 г.
В 1885 г. в Германии инженеры Г. Даймлер н независимо от него
К- Бенц создали двигатели малой мощности для самодвижущихся
экипажей, названных впоследствии автомобилями.
/ К концу прошлого столетия относится и развитие двигателей с само-
воспламенением топлива от сжатия воздуха, т. е. дизелей. В 1894 г.
нмецкий инженер Р. Дизель теоретически обосновал рабочий про-
нес такого двигателя и в 1897 г. выполнил в металле стационарный
компрессорный двигатель. В цилиндр этого двигателя при помощи
сотого воздуха впрыскивался керосин. Вскоре в Петербурге на ме-
ханическом заводе Нобеля в 1899 г. был построен более экономичный
двигатель с воспламенением от сжатия. В последующем, с 1889 по 1910 г.,
русскими инженером Г. В. Тринклером и механиком Я. В. Маминым
был создан ряд моделей двигателей без компрессора для распиливания
топлива (сырой нефти). Эти двигатели, получившие название беском-
прессорных, были первыми транспортными двигателями с самовоспла-
, менением от сжатия и явились прообразом всех современных дизелей.
Наряду с этим Россия внесла большой вклад в создание теории
двигателей внутреннего сгорания. В 1906 г. профессор В. И. Гриневец-
кий разработал метод теплового расчета двигателей и построил первый
зпёциальный двигатель для тепловоза. Дальнейшее развитие наука
э рабочем процессе двигателей получила в трудах профессоров
Е. К. Мазинга, Н. Р; Брилинга, А. Н. Шелеста, академика Б. С. Стеч-
кина и др.
Однако вследствие экономической отсталости России двигателе-
яроение развивалось слабо. Лишь после Великой Октябрьской социа-
гастической революции были созданы условия для бурного роста оте-
гественной промышленности. По инициативе В. И. Ленина иаяалось
3
развитие тепловозостроения.1 ПервыйВМйрё тепловоз был построен 1
в Советском Qjippe^ J9£4 Г^.Уже в, 1932 г,, выпуск дизелей превысил 1
дорев^ЛйлнЮнй&й Ежовой урЬвёйЪ в‘4 раза; К 1941 году в стране было |
, освоено производство - войызь типов дизелей.втомчисле быстро- I
ХОДНЫХ. !
।. Двигатели внутреннего сгорания в настоящее время применяются
. в виде силовых установок и вспомогательных агрегатов во всех отраслях
-хозяйства. Суммарная мощность действующего в народном хозяйстве
F парка двигателей внутреннего сгорания превышает общую мощность
к всех электростанций страны. В СССР сейчас выпускаются дизели
мощностью от 3 до 15 000 кВт, - намечается—до 25 000 кВт. Эти дви-
Г гатели отлщр^т ры{^^§>дад^щ)^,, л^ьфой ресурс др . ремонта и
простота об^уживйнйя В эксплуатаций. Современные дизели самые
экономичные тепловые двигатели, обладающие высокой универсаль-
ностью применения в широком диапазоне мощностей.
Железнодорожный транспорт страны также располагает огромным
L. парком двигателей внутреннего сгорания: от тепловозных дизелей
• мощностью 3000. кВт до бензиновых двигателей в 1,5 кВт. Существен-
но возросла энерговооруженность и рефрижераторного подвижного со-
стам....
.Рефрижераторный парк представляет большую и сложную отрас,^»
вагонного хозяйства МПС, насчитывающую десятки, тысяч дизель-
, генераторов мощностью ОТ 13 до 100 кВт. В этой связи от специалистов
хладотранспорта требуется хорошее знание рабочего процесса, кон-
струкции и приемов технической эксплуатации и текущего ремонта
дизелей,

Раздел первый
[ - ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ И РАБОТЕ
| ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
h — -—— . . .
ь
I
t Глава I
| ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
к
I
’ 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ
Термодинамика возникла в начале XIX столетия как теория теп-
ловых двигателей. В процессе дальнейшего развития она вышла за
к эти рамки и в настоящее время термодинамический метод исследо-
вания широко применяется при изучении самых разнообразных фи-
зических и химических явлений. Ныне существует техническая тер-
модинамика, химическая термодинамика, термодинамика электри-
! ческих явлений и др.
; В основе термодинамики лежит один из наиболее общих законов
[ природы—закон сохранения и превращения энергии, сущность ко-
торого впервые была сформулирована М. В. Ломоносовым в 1748 г.
к Техническая термодинамика рассматривает процессы взаимного
№ преобразования теплоты и механической работы и позволяет найти
Ейаивыгоднейшие для этого условия. Она является научной основой
Кустройства тепловых и холодильных машин, а также нагревательных
установок. Закон сохранения и превращения энергии она использует
кв виде уравнения первого начала термодинамики. Являясь теорией
К тепловых явлений, термодинамика не учитывает молекулярного стро-
чения тел. Она позволяет установить непосредственные количественные
<связи между физическими величинами, характеризующими влияние
^ различных воздействий на тело, свойства которого изучаются.
р Термодинамика оперирует величинами, которые могут быть либо
£ непосредственно измерены, либо вычислены с помощью других непо-
* средственно измеренных физических величин. Она описывает процессы
в материальных телах, находящихся в состоянии равновесия. Поэтому
время, как показатель темпа изменения процесса, не входит в урав-
нения термодинамики.
В термодинамике тело или совокупность тел, свойства которых ис-
следуются, называют системой. Внешние тела, взаимодействующие с
^системой и приводящие к возникновению в ией процессов, называют
^окружающей средой. Состояние системы в термодинамике характе-
$ ризуется такими параметрами, как объем, давление и температура.
I 5
Рабочее т е л о — это газообразное или жидкое вещество, с по-
мощью которого происходит преобразование теплоты в работу. Пре-
образование теплоты в механическую работу в тепловом двигателе
возможно только при изменении параметров состояния используемого
рабочего тела. Газообразные тела в наибольшей степени изменяют свой
объем при нагреве или охлаждении и с малыми потерями энергии пере-
мещаются в элементах двигателя. Именно поэтому в тепловых двига-
телях в качестве рабочих тел используются только газообразные тела.
В двигателях внутреннего сгорания рабочим телом являются воздух,
смесь топлива с воздухом и газообразные продукты сгорания топлива.
Давлением называют величйиу, численно равную силе, дей-
ствующей на единицу площади поверхности перпендикулярно к этой
поверхности. В двигателях — это давление газов (паров, жидкостей)
на стенки ограждающие поверхности (труб, цилиндров, сосудов).
За основную единицу измерения давления в Международной си-
стеме единиц (СИ) принят Па (паскаль):
1 Па = Н/м2 = 1,02- 10-^ кгс/см2 = 750 • 10~Б мм рт. ст.}
1 бар = 10s Па = 1,02 кгс/см2 = 750 мм рт. ст.;
- 1 кгс/см2 = 0,981 • 10s Па => 0,981 бар => 735,6 мм. рт. ст.;
1 мм рт. ст. «= 133,3 Па = 136 • 10~^ кгс/см2;
1 Мм вод. ст. «= 9,81 Па = 10~4 кгс/см2.
Для приближенных расчетов принимают, что 0,1 МПа или 1 бар == 1 кгс/см*
(ошибка не более 2%).
Для измерения давлений жидкостей, паров и газов применяют баро-'
метрические и манометрические приборы. Приборы барометрического
типа показывают истинное, или абсолютное давление (р);
приборы манометрического типа показывают избыточное дав-
ление (рман — Ризб)> т- е. разность абсолютного давления изме-
ряемой среды (р) и абсолютного давления (р0) окружающей среды:
Рман — Р — Ро- Если давление измеряемой среды меньше атмосфер-
ного (Рбар)» то такое состояние называется разрежением или ваку-
умом (рвак). В термодинамике рассматриваются только абсолютные
давления.
Пример. Манометр на баллоне со сжатым воздухом для пуска дизеля пока-
зывает 25 кгс/см2. Определить абсолютное давление в баллоне в единицах СИ,
если барометрическое давление равно 728 мм рт. ст.
Решение. Определим показание манометра в единицах СИ:
25 0,981 . 105 = 24,53 бар » 2,453 МПа,
Барометрическое давление
728
^7^1Г=0,97 бар «0,097 МПа.
Абсолютное давление
Д=Рбар+Рмая=0.097+2,453=2,55 МПа.
Под массой тела понимают меру его инертности, т. е. свойство
сохранять приобретенное движение или состояние покоя. За единицу
массы всех веществ и тел принят один килограмм. Все вещества отли-
чаются друг от друга своими плотностями. Плотность тела онределяется
6
V как масса единицы объема, т. е. отношением покоящейся массы к ее
объему
т
где т — масса тела, кг;
V — объем тела, м8.
- Для характеристики газа используют также понятие удельного
объема, т. е. объема единицы массы
VI
< 0=-- =-- •
т р
Температура характеризует тепловое состояние тела, сте-
пень его нагретости. По разности температур двух тел можно судить
о большем или меньшем отклонении их от состояния теплового равно-
весия относительно друг друга. Температура при этом определяет на- •
; правление перехода тепла. Состоянием теплового равновесия (или тер-
модинамического равновесия) называют такое состояние, при котором
все термодинамические параметры остаются неизменными.
Температура измеряется в градусах абсолютной термодинамической
шкалы К (Кельвин) или стоградусной шкалы с С (градус Цельсия).
Величина градусов обеих шкал одинакова, но нуль абсолютной
температуры перенесен на 273,15Q ниже Точки плавления льда, т. е.
t нуля стоградусной шкалы. Абсолютная температура Т — 273,15 4-
. 4/° С« 273 + /° 3.
Давление, объем и температура газа находятся во взаимной за-
висимости. В общем случае изменение параметров газа подчиняется
уравнению F (р, V, 71) = 0, откуда следует, что любой из параметров
: газа может определяться через два других, т. е.
' р = /1 (V, ту, v = fa (р, <П; T=f,(p, V).
Процесс изменения нескольких или любого из параметров состоят
ния газа называют термодинамическим процессом..
Для интерпретации характера и свойств процессов широко применяю-
графические построения в координатах р — v, р — Т, и — Т. Чаще
используют координаты р — v, при этом
по оси ординат откладывают абсолют-
ное давление, а по оси абсцисс — объем
газа.
В данном случае точка 1, взятая
в плоскости координат р — v (рис. 1),
соответствует термодинамическому со-
стоянию газа с параметрами р^Т^ При
переходе газа из состояния 1 в состоя-
ние 2 его начальные параметры придут
‘‘ К значениям рапаТа. Линия 1—2, как
График процесса в координатах р — v,
показывает характер процесса и величи-
< ну деформации рабочего тела, а имен-
~но масса,газа. .увеличилась вюбъеме от до о8, а давление газасни-
1^илосьотр1др ра..При изменении объема на бесконечно малую вели-
чину dv изменением давлейия можно пренебречь и тогда работа де-
формации в элементарном процессе изменения объема а — b будет
равна dl = pdv.
Работа деформации называется абсолютной или механиче-
s екой работой газа и измеряется в джоулях (Дж). В процессе изменения
состояния газа абсолютная работа измеряется площадью под графиком
процесса (на рис. 1 заштрихована). Математически эта термодинами-
ческая работа изменения объема равна
2 2
= | pdo=pcp
1 I
где рср — среднее давление газа в процессе расширения.
Если давление газа в процессе не будет меняться (линия 1—5), то
абсолютная работа газа выразится площадью прямоугольника под
графиком процесса, т. е. Ьг з= рг (V2 — Кг). Такой процесс может
быть осуществлен лишь при подводе тепла к газу.
Основные соотношения между единицами измерения тепловой
энергии приведены ниже. ~
1 кДж «= 0,239 ккал = 0,278 • 10~3 кВт . ч; ‘ ‘
1 ккал = 4,187 кДж = 1,163 • 10~8 кВт . ч;
1 кВт . ч = 3600 кДж = 860 ккал.
2. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
Изменение одного из термодинамических параметров газа приводит
к изменению остальных из них. Если же одновременно меняются'все
параметры, то установить взаимосвязи между ними трудно. Решение
практических задач упрощается, если один из параметров р, и или Т
остается неизменным.. Количественные зависимости между ’.ДИимя
параметрами при постоянном значении третьего называют основали
газовыми законами. Газ, который в точности подчиняется
тазовым законам, называют идеальным. Кроме того, такойтаз
не способен конденсироваться ни при каких давлениях и температуре.
Таких газов в природе не существует, однако большинство реальных
газов при температуре, значительно превышающей критическую (при
которой реальный газ переходит в жидкое состояние), по своим свой-
ствам мало отличаются от идеальных. Это и позволяет использовать для
исследования реальных газов закономерности идеальных газов.
Закон Бойля — Мариотта: при неизменной темпе-
ратуре произведение абсолютного давления и удельного объема идеаль-
ного газа сохраняет неизменную величину, т. е. произведейие аб-
сплютного давлениями удельного объема идеального газа зависит толь-
ко от температуры (и химической природы) газа
th ' tJe
pv=f(t) или--- =---- при 7 = const.
Р» ®i
8
' Закон Ге й Л ю в в а К ai относительное' расширение 'йд§й!ль-
ных газов при неизменном давлении "пропорционально повышёйшо
температура : г'
7S о8
---- при р=» const.
4 1 °1
Закон Шарля! давление данной массы газа при постоянней
объеме прямо пропорционально температуре
7s р2
*77_’=---при o=consl.
41 Pl
Экспериментально установлено, что когда р, v и Т не остаются в
процессе постоянными, изменение параметров газа в широком диапа«
зоне давлений и температур подчиняется уравнению
-^-= const. (1)
Ддя выяснения физического смысла постоянной величины рассмот-
рим случай повышения температуры 1 кг газа от 7\ до при неиз-
менном давлении. Это возможно лишь при изменении объема газа.
Подставляя величину изменения объема и температуры в уравнение
(1) и обозначив постоянную величину буквой R, получим
Р<0«—01) __ р
v
так как v =—, то для т кг газа
nl
; р(Уа-У1) р
.ог(Га—Ti)
Величина /? называется газовой постоянной и пред-
' Сгавляет абсолютную (удельную) работу 1 кг газа при нагреве газа на
; один градус при постоянном давлении. Подставив R в уравнение (1),
\ йрлучим

pv = RT. (2)
Это уравнение называется уравнением оо вт о я н и я
идеального газа (уравнение Клапейрона).
^Используя закон Авогадро, в котором говорится, что в ранных
-'•гбъемах газа при одинаковых температурах и давлениях содержится
равное число молекул, можно установить зависимость постоянной
B'yравнении Клапейрона от количества газа.
М^>По закону Авогадро объемы молей (киломолей) всех газов рри оди-
г наковых физических условиях одинаковы. В нормальных условиях
HfwO’C, р = 760 мм рт. ст.) величина молярного объема идеальных
Ргаэов v =я 22,414 м8I кмоль. Тогда для киломоля_любого газа
i't
= -?--------------8314 ДжДмолъ.К).
Г A/о,1о
9

Следовательно, для одного мол* газа произведение давления на
объем, отнесенное к абсолютной температуре, для всех газов является
постоянной величиной. Эту постоянную называют универсаль-
ной газовой постоянной и обозначают /?.
. г разовая постоянная для 1 кг газа
. п R 8314
К — — —-----
PH
где: р. — молекулярная масса газа.
Уравнение состояния идеального газа применяется при решении
многих задач, связанных с реальными газами, и в зависимости от зА-
'• данных условий записывается: для 1 кг газа pv — RT- для произволь-
ного количества газа G pv — GRT; для произвольного числа молей
газа М. pV = MRT. '
В табл. 1 приведены характеристики некоторых газов при нормаль-
ных условиях.
Таблица <1
Газ Молекуляр- ная масса, кг Плотность, кг/м5 Газовая . постоянная* ~ Дж/(кг-К) .
Воздух . . . . 28,95 1,293 287,0
Азот . . . . . 28,02 1,250 296,8,
Кислород . . 32,00 1,429 259,8 '
Водород . . 2,016 0,0899 4124,34 •
Углекислый газ • 44,00 - 1,977 188,9 4
Пример 1. Объем моля кислорода при 0° С и 760 мм рт. ст. равен 22,4 №,
чему он равен при 20° С и 740 мм рт. ст.?
Решение. Согласно уравнению состояния 4
Ро“о Pi *4 РоЛ n„ . 760-293 - 2
' — -^-22'4mS5— 2"'68м’- Д
Пример 2. В пусковом баллоне дизеля вместимостью 0,06 м3 находится
1,6 кг сжатого воздуха при температуре окружающей среды t = 8° С. Достаточ-
но ли воздуха для пуска дизеля, если наименьшее давление для пуска при этр4
температуре равно 1,5 МПа. 7
Решение. Из уравнения состояния имеем
GRT 1,6-287.281 Л . А
Р=~Г’=’~~^ЬГ“=?’5МПа* ‘
Следовательно, пуск дизеля возможен.
Пример 3. Определить удельный объем кислорода при давлении 20/ 10* tla
температуре 550 К. /
. Решение^ /
RT 259,8-550 ........ ,
о=——<= — ---=>0,0715 м3/кг
р 20-105
1b
3. ГАЗОВЫЕ СМЕСИ ,

Обычно приходится иметь дело не с однородным газом, а с разно-
образными смесями (воздух, продукты сгорания топлива, газовое
топливо и т. д.).
У двигателей внутреннего сгорания продукты, сгорания топлива
состоят из смеси газов, компоненты которой могут рассматриваться
как идеальные газы.
Каждый газ, входящий & смесь, равномерно распространяется ио
всему объему, имеет температуру смеси и свое собственное, частичное
или парциальное давление. По закону Дальтона общее давление смеси
равно сумме парциальных давлений отдельных газов, т. е.
Р = Pi + Ра + Рз + - + Рп-
Состав газовой смеси характеризуется массовыми долями или объ-
емными долями. Доля газа компонента в смеси определяется отно-
шением его массы или объема, взятого при давлении и температуре
смеси, к массе или объему всей смеси.
Для смеси из произвольного количества газов массовые доли
т, т, тч тп
gi = —, ga = — ,g3 = ~ .....gn = — ,
ттт т
где тъ т2, т3,..., тп — масса отдельных газов;
т — общая масса смеси.
Объемные доли газов, входящих в смесь,
V. Vs
Л, = —— , Ao = —— , Г~ = —— ,...,
1 V V 3 V
‘-.где Vlt V2, V3, ..., Vn—приведенные объемы
V — общий объем газовой
^Очевидно, что
тг + т3 + тз + ... + mn = пг,
gi + ёз + 8s + ••• + gn = l.j
г =У±-
Гп V •
отдельных газов;
смеси.
•а также
Уа + Уз +
Ь Нетрудно найти и парциальные давления, если известны объему
:|$е доли отдельных газов, входящих в смесь,
Pi = Pri, Рг = рг2, рз == рг3, .... рп == ргп.
Примером газовой смеси является воздух. Считаем, что сухой ’
воздух, имеющий давление рсм, состоит только из кислорода (21%) .
и азота (79%). Тогда их парциальные давления:
РО, ~ Рем Го, = Рем * 0,21, р^г — Рем ^N, =i Рем ' 0.79,
• сумма парциальных давлений будет равна атмосферному давлению
Ро, + Pt>i = Рем (ГР, 4- гN.) — Рем*
11
Газовые смеси описываются характеристическими уравнениями
рв — RT, pV = GRT и ро = 8314Т, но для пользования ими необ-
ходимо сначала определить газовую постоянную смеси или среднюю
(кажущуюся) молекулярную массу газовой смеси.
Газовая постоянная' смеси находится по уравнению
#==8314 (4)
\ Pi Иг Р» Рп /
Средняя или кажущаяся молекулярная масса газовой смеси
--------------!-------------- • (5)
ё1 , ёг ёз , ёп
I !*••• Г вв
Pl Ps Рз Рп
Парциальное давление отдельного газа, входящего в смесь, можно
найти, разделив почленно уравнение состояния этого газа на уравнение
состояния смеси в целом
Р< У _ /?> г
pV mRT ’
откуда
R1
Pi=pgl~±--
t\
Если газовая смесь будет задана объемными долями, то газовая
постоянная смеси R и средняя молекулярная масса определятся урав-
нениями:
R^--------------; (6)
' 'iPi+'aPs+r»Р« + • •• +fn Pn
Рем = Г1Р1 + г2Рг + rsP« + — + rnPn- 0
Связи между объемными и массовыми долями газов, входящими
в смесь; описываются уравнениями:
? ™. (8)
,у Н Р14-г» Ра-Ь^з Рз+- •.+гп Рп
г,==-------:-------glZEl------------(9)
gl/Pl +₽з/Р»+₽з/Рз+ • • • +gn/pn
Расчетные выражения средней молекулярной массы газовой смеси
используются при взаимных пересчетах концентраций компонентов
смеси и при определении физико-химических характеристик смесей.
Пример. Сухой воздух состоит из 23,2 массовых долей кислорода и 76,8 мас-
совых долей азота. Определить объемный состав воздуха, его газовую постоян-
ную, среднюю молекулярную массу и парциальные давления кислорода и азота,
если барометрическое давление В = 106 Н/м’ (750 мм рт. ст.).
Решение. По уравнению (9) находим? 1
23,2
ео,/Ро/ 32
s= -— ------——— ед.-" —— imU-Zlt
. * jSo./Ho.+gN./MN, 23,2 । 76,8
'' ' jbX - - '
r г 28,02 - . _o
N* go./Ho.+gN^/^N, 23,2 76,8
: ' 32 >28,02
Газовая постоянная воздуха определится по .уравнению (5)
I- Лем-ф, Ro, +8», RN,=0,232.259,8 + 0,768.296,8 = 288,22 —.
£ Средняя молекулярная масса найдется из уравнения (7)
с |iCM=rOj pOj+rNj pNj =0,21.32-0,79-28,02 =28,85 кя
.жад» • ПО уравнению (3)
ЙЖйТ- 8314 . 8314 я„ „
• - Нгм=------=-----!---=28,85 кг.
' Ком • 288,22
Парциальные давления определятся по объемным долям, т. е.
pi S1’., poj=rOip=0,21.10i = 21000 Па (157,5 мм рт. ст.);
pNf=rNjp=0,79.10ь = 79000 Па (592,5 мм рт. ст.);
В =pQt +pn, = 100000 Па (750 мм рт. ст.).
4. ТЕПЛОЕМКОСТЬ ГАЗА. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА,
УЧАСТВУЮЩЕГО В ПРОЦЕССЕ
^Теплотой является энергия, передаваемая от одного тела
.Другому непосредственным соприкосновением (теплопроводностью)
(учением. Сам процесс передачи энергии называют теплообменом,
«даод тёпла к телу приводит к его нагреву и повышению темпера-
При этом количество теплоты, отдаваемое более нагретым телом,
количеству теплоты, получаемому более холодным телом.)
дельной массовой теплоемкостью (с) называют величину,
ую количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг ве-
, чтобы увеличить его температуру на один градус. Ее размер-
кДж / (кг • К).
аким образом, количество тепла Q, которое надо сообщить 1 кг
йя нагрева на АТ градусов (А — обозначение изменения парамет-
ре конечном процессе), можно выразить через удельную теплоем-
ь и температуру
AQ = сАТ. (10)
нагревается 1 м® газа, теплоемкость называют объемной,
моль содержит р кг газа, и мольная теплоемкость равна
кДж / (моль - К).
перехода от мольной теплоемкости газа к объемной или мас-
ее значение надо делить соответственно на 22,414 м® (объем моля)
5на молекулярную массу газа (р). Теплоемкость газов существен-
исит от условий подвода тепла. С изменением характера процесса
тся величина теплоемкости.
13
Таблица 2
Рабочей тело Срт. кДж/(кг'С) Ст, кДжДкг-’С)
Воздух ...... 0,998+0,0000888 +4) 0,707+0,0000888(4+4)
Углекислый газ . . 0,820+ 0,00046 (4+12) 0,629+0,00046(4+4)
Продукты сгорания жидкого топлива . . 0,980+0,000126(4+4) 0,695+0,000126(4+4)
Коль.сство тепла, необходимое для нагрева. единицы массы газа
на один градус, заключенного в неизменяющийся объем, называется
теплоемкостью при постоянном объеме с0. Количество тепла, не-
обходимое для нагрева единицы массы газа на один градус в условиях,
когда' неизменным остается давление газа, называется теплоемкостью
при постоянном давлении ср.
Опытами установлено, что ср > св. Разность между ср и св равна
работе расширения одного килограмма газа при его нагревании на
один градус при постояйном давлении, т. е. удельной (абсолютной)
работе при р = const. Численно эта удельная работа равна газовой
постоянной R.
Теплоемкость увеличивается с повышением температуры газа.]
В технических расчетах принимают линейную зависимость теплоем-
кости от температуры и оперируют значениями средней теплоемкостист
в рассматриваемом температурном интервале и 12.
Формулы нахбждения средних теплоемкостей срт и сот . при на-
гревании ряда реальных газов приведены в табл. 2.
При измерении количества газа в объемных единицах средняя
теплоемкость единицы объема газа, приведенного к нормальным ус-
ловиям, называется объемной и обозначается Срт или Свт кДж / (м3- К)
в зависимости от характера процесса. При этом
Срт — £ртРн>
где Срт — средняя объемная теплоемкость газа при р = const;
срт — средняя массовая теплоемкость газа при р = const;
рн — удельная масса газа при нормальных физических усло-
виях.
Аналогично
Свт ~ ^отпРн*
Количество тепла, сообщаемое рабочему телу (газу), в процессе
нагревания от температуры 4 до 4 выразртся при р = const
Q = срт (ta 4) т = рсрт (4 — 4) Af = Срт (t2 tj) V; (11)
при V == const
Q = (4 - 4) m = iLCBm (4 - 4) M = Cpm (4 - 4) V, (12)
где m — масса газа, кг;
p — число молей газа;
V — объем газа, м*.
М
При определении количества тепла, подводимого к газовой смеси,
^предварительно находят теплоемкость смеси.
. На практике пользуются справочными таблицами со значениями
Передних теплоемкостей для газов и газовых смесей (воздух, про-
К дукты сгорания). Теплоемкость произвольных смесей газов подсчиты-
р^вегся в зависимости от теплоемкостей компонентов и состава смеси,
g ' / При задании смеси массовыми долями
Вч- ~ CmlSl 4" ст^ё3 4* ... -f- Cm^gnt (13)
К1 где cm — удельная массовая теплоемкость смеси;
Е- Cm,, Cm,, .... стп — удельные массовые теплоемкости га-
&• . зов, составляющих смесь;
Е; 51=. ёг. •— ёп = — массовые доли газов.
При задании смеси объемными долями
1
^т = G + Ст, Га + Ст3Г3 +••• +Стп гп>
j где Ст — удельная объемная теплоемкость смеси;
У?; Cmi, Ст„ Сщг, Стп — удельные объемные теплоемкости газов,
составляющих смесь;
Й r»=F> гг — ~^. .... гп=^ — объемные доли газов.
%. ^Количество тепла, требующееся для нагревания смеси газов на
один градус, равно сумме теплоты, расходуемой на нагревание каж-
К дого из газов на один градус^
Часто возникает необходимость нахождения конечной температуры
чГЯЗа, когда известны его начальная температура и количество тепла,
; Т подведенного к газу. Для этого используется уравнение (11) или (12).
'К примеру, для 1 кг газа V-
/ q=с (t2 — 4), отк уда t2 = + .
с с
ул При этом надо учитывать зависимость теплоемкости газа от тем-
<|й.пературы и характера процесса подвода тепла. (
Й’. Пример. Воздух, поступающий в цилиндры дизеля рефрижераторной сек-
НЯи с температурой /см = 5° С, состоит из теплого воздуха с температурой
+ 20° С, забираемого из дизельного помещения, и холодного с температу-
.’.Г рой в — 30° С, забираемого снаружи вагона. Определить весовые доли теп-
-МУ.ЛОГО и холодного воздуха для получения такой смеси. Давление холодного и
Й теплого потоков, а также воздуха, получаемого в результате смешения, считаем
t&S' одинаковым.
. Решение. Исходя из выражения (13), получим уравнение теплового баланса
61 cpmi й +g« cpm, <i'=CpmCM tCM.
S*'*1* gt и g2 — весовые доли теплого и холодного воздуха для получения смеси.
Ж-; Очевидно, что g, + g2 •= I.
Ярч Поэтому
SiCpm, «iJCpm, <«=<:ртсмГем.
Ж 15
Значения массовой или мольной теплоемкости воздуха находим по таблицам:
cpnu 4=29,142! кДж/(м6Ль-°С); срга> = 29,130 кДж/(моль-°С);
1 ^РЮсм=29,141 кДж/ЙЬль-’С)..
ЯЬгда. .L..X :
129.141.5- 29,130(-30) _
: срт. ^-cpmJ<=29.142.20^29,130 (-30) ’ ’
! i g»=l—gi=0,300.
S. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
И МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА ГАЗА
Первый закон термодинамики—это закон сохранения энергии, рас-
пространенный на тепловые явления. Энергия системы есть постоянная
’йличйна, но один вйд энергии в системе может переходить в другой.
При определенных условиях тепло, в строго эквивалентном количестве,
может преобразовываться в работу и работа в теплоту. Этот принцип
заключается в том, что работа, полученная за счет теплоты, пропор-
циональна этому количеству теплоты:
0 = £,
где Q — теплота, Дж;
L — механическая работа, Дж.
Термодинамический процесс — это непрерывное изменение пара-
метров рабочего тела. Процесс, сопровождающийся увеличением объ-
ема рабочего тела, называется расширением, независимо от
того, как при этом изменяются давление и температура. Процесс,
Ряс. 2. Определение техниче-
ской работы газа
сопровождающийся уменьшением объема, называется сжатием.
Термодинамический процессД5ез внешних причин возникнуть не может.
Длй этого необходима затрата теплоты извне или механическое воздей-
ствие. Согласно первому закону термодинамики, тепло, подводимое
к газу извне, в общем случае расходуется частью на увеличение внут-
ренней энергии системы Д U (на повышение температуры газа) и частью
на выполнение механической внешней работы L (на преодоление внеш-
них сил, вследствие увеличения объе-
ма газа при его нагревании). Матема-
тически это выражается уравнением
Q = ДП + L. (14)
В процессе расширения газа (рис. ?)
от начального, более высокого давления
/?!, к давлению р2 площадь под графи-
ком процесса, 1—2 определяет абсолют-
ную механическую работу газа. Пло-
щадь, ограниченная графиком процес-
са и отрезками 1—4 и 2—3, т. е. пло-
щадь 4—1—2—3, характеризует тех-
ничеекую работу, которую
16
Рис. 3. Работа расширения те- Рис. 4: -Работа расширения га-
да (общий случай изменения за в цилиндре поршневой ма-
объема) шины , ,;
"ГЙ,может выполнить при расширении. Если процесс вести в обратном
направлении, та же площадь представит техническую работу, которую
Удо затратить на сжатие газа с повышением давления от до'^-
Абсолютная и техническая работы при расширений считаются цолр-
ЗУтельными, при .сжатии—отрицательными, .
Внутренняя энергия у реальных газов представляет собой сумму
внутренней потенциальной и внутренней кинетической энергии. моле-
кул й атомов и зависит от состояния газа (его давления и температурам).
У идеального газа, у которого нет сил межмолекулярного взаимодей-
ствия, внутренняя энергия будет определяться только величиной внут-
ренней кинетической энергии молекул. , ..у
Если газ не будет иметь возможности расширяться при подводе
тепла, то механическая работа совершаться не будет (L = 0), т.,-е.
Д(/ = Q = свт (t2 — у tn. (15)
•_ /'Следовательно, во всех процессах, совершающихся при едина*
новых температурах, изменение внутренней (кинетической) энергии
буДёт одинаковым, а выражение (15) явится общим для различных
термодинамических процессов. Величина изменения внутренней энер-
гия газа определится величиной разности температур процесса. .
В простейшем случае при расширении газа в замкнутом простран-
, стве (рис. 3) или цилиндре поршневой машины ( рис. 4) элементарная
работе (AL) определяется в зависимости от величины давления (р)
и изменения объема (V):
F=pf; AS = —AV,
j f
где f — площадь;
-• AS — элементарное перемещение точки приложения силы F.,
f Откуда расчетное выражение механической работы в процессе из-
менения'(приращения) объема
? _ AL = FAS = pbV.
Работа изменения объема определяется в координатах давление-—
1 объем (р — V) независимо от свойств- рабочего тела.
8W<T****"*****~ er y .., if - -.-— .
Дебялън<п>скйр 4'*нпческая | 17
>' б н л л н о е к a I
Уравнение первого закона термодинамики широко используется для
анализа различных тепловых процессов. С его помощью, в частности,
было установлено соотношение между теплоемкостью и газовой по-
стоянной
ср—св = R. (16)
Отношение S? называется показателем адиабаты k. Поскольку теп-
лоемкость возрастает с повышением температуры, го показатель ft
при этом уменьшается, а именно
с« cv
Для одноатомных газов при температуре до 500 К можно принять
k — 1,66, для двухатомных (в том числе для воздуха) k = 1,40.
.Подставив значение ср = kcu в (16), получим
Пример. Определить изменение внутренней энергии 6 кг воздуха при пере-
ходе от начального состояния с температурой Г, =• 289 К в конечное с темпера-
турой Т2 = 423 К.
Решение. В данном случае Д17 =• Q =» свт (Т 2 — 1\) т,
Используя зависимости из табл. 2, находим
cDm = 0,7217 кДж/(кг-К) н
Ai7 = 0,7217(423 —289)6 = 580 кДж (~ 138 ккал).
6. ЭНТАЛЬПИЯ
В термодинамике для характеристики состояния рабочего тела,
кроме параметров давление, температура, удельный объем, исполь-
зуют и другие параметры, свойственные любому состоянию тела. К ним
относится внутренняя кинетическая энергия и, являющаяся для газа
функцией температуры.
Допустим, что нам необходимо ввести 1 кг газа, имеющего внутрен-
нюю энергию и и объем о, в замкнутое пространство с давлением р.
Для этого потребуется затратить энергию pv. Следовательно, 1 кр
газа, вводимый в замкнутое пространство, вносит энергию, равную
и + pv, т. е. сумме внутренней энергии и потенциальной энергии дав-
ления. Эта сумма является функцией состояния газа, она называется
энтальпией (теплосодержанием) газа и обозначается i. Для 1 кг газа
удельная энтальпия
I = и 4- pv. (17)
Рассмотрим изменение энтальпии в произвольном конечном про-
цессе.
Для начального и конечного состояний 1 и 2 она составит
*1 = «1 + pa; i» = «» + РА»
18
_ а изменение ее величины в процессе составит
fa — = Ua — «1 + P&Z — РЛ-
Изменение внутренней энергии газа составит
Ди — Щ, W1 = ®вт (Т2
Следовательно, используя уравнения состояния, получим
Ai s=ia—ti = cI)m (Уа—7\) 4-/? (Тй—Tj)==(c„m-{-R) (7\ — 7\).
Так как ср = с„ + 7? и cpm = cDm 4-/?, то
At = t2 — ij — cpm Tj) (18)
Отсюда следует, что величина изменения энтальпии в произволь-
ном процессе определяется параметрами состояния только в начале
и конце процесса и не зависит от промежуточных состояний, т. е. от
• характера процесса. Энтальпия, как величина, свойственная конкрет-
ному состоянию рабочего тела, является одним из термодинамических
параметров состояния.
Уравнение первого закона термодинамики, выраженное через эн-
тальпию, имеет вид:
AQ = At 4-УАр. (19)
Для. идеальных газов
At = с-рЬТ и I — СртТ.
В частном случае, если в процессе расширения газ не получает и не
отдает тепло в окружающую среду (AQ = 0), изменение теплосодер-
жания At становится равным УАр. Здесь уменьшение энтальпии газа
будет равно технической работе, совершенной газом.
В другом случае, если процесс расширения газа совершается при
постоянном давлении (Ар = 0), техническая работа будет равна нулю
(механическая или абсолютная не равна нулю), а уравнение (19)
примет вид:
AQ = ta — 21-
Таким образом, количество тепла, участвующего в процессе •
р — const, численно будет рдвно разности энтальпий конечного и
начального состояний рабочего тела. . . -
Энтальпия используется в теплотехнических расчетах, где обычно
требуется знать изменение энтальпии, а не ее абсолютное значение.
... Поэтому начало отсчета (0 К или 0° С) для конечного результата
(Ai) не имеет значения.
7. ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Последовательность изменений состояния рабочего тела образует
термодинамический процесс. Исследование этого процесса состоит
в установлении связи между параметрами рабочего тела, определении
работы, изменения внутренней энергии, количества тепла и тепло-
емкости процесса.
I?
Процесс называется и зо хор» ч е с к к м(или изохорным), если при
нагревании или охлаждении объем газа не изменяется. Уравнение про-
цесса v = const в, координатах р — v графически выражается верти-
кальным отрезком 1—2 (рис. 5, а). При нагревании газа процесс идет
в направлении 1—2, при охлаждении—в направлении 2—1. Из рас-
смотрения уравнений состояния для начальной и конечной точек
процесса, люжно установить, что давление газа в процессе меняется
пропорционально абсолютной температуре
Pi __ Tj
Рг 4 Л
Изменение температуры газа приводит к изменению его внутренней
энергии. ' 1
Так как нет изменения объема (A V — 0), то газ не совершает ни-
какой механической работы (L = ОК Все внешнее тепло, затрачиваемое _ •
на" совершение процесса, преобразуется во внутреннюю кинетическую '
энергию газа, вызывая соответственное изменение температуры
Q '=,6^ h А/л, 4» где Cvm, — средние теплоемкости.
Процесс называется изобарическим (или изобарным),
если при'нагревании или охлаждении давление газа не меняется ./У рав-
нение процесса р — const графически изображается горизонтальным ™ ‘
отрезком (рис. 5, б). При подводе тепла (расширение) процесс идет
внаправлении 1—2, при отводе тепла (сжатие)—в направлении 2—1, .
В этом процессе объем газа изменяется пропорционально абсолютной
температуре • .
• О; Тг
V, Л
Изменение внутренней энергии газа не зависит от характера
процесса. В связи с увеличением объема газ совершает работу
I ю р (v2 — Uj). Используя уравнение состояния газа, получим
I « R (Т8 - Л). (20)
Работа графически может быть представлена в виде площади, ле-
• жащейпод линией процесса. Если разность температур 7\ — Т1=«1К»
то I — R. Все количество внешнего тепла, сообщенного газу в изоба-
Рис. 5. Графики основных термодинамических процессов
,20
ipHnecKOM процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии
газа и на работу его расширения, т. е. : ‘
f = u2-u; + /=Ct (Т, —TJ+ ЛУ
или, упрощая,
q ~ (с, + /?) (Л - Л) « CplT. - 7\).
| Из изложенного выше можно найти ту часть тепла, которая расхо-
к: дуется на изменение внутренней энергии газа - ’ •
»’ Ц1 --^1) н CV __
| q cp(Tt—Ti) ср k
- Принимая для двухатомных газов k — 1,4, найдем = 0,715.
* Следовательно, в изобарическом процессе 71,5% подведенйого
тепла расходуется на изменение внутренней энергии (температуры)
7 газа и 28,5% подведенного тепла преобразуется в работу расширения
------------
Е Процесс называется изотермическим, если прн непрерыв-
ном подводе (отводе) тепла процёсс расширения (сжатия) газа проис-
ходит при постоянной температуре (Т — const). Из уравнения состоя-
‘ ния находим ч.
К Р1 — °* .
Рз 01 Р ••
Объем газа в этом случае изменяется обратно пропорционально
г, давлению. Уравнение процесса pv = const в координатах р —v
" графически выражается равнобокой гиперболой, все точки которой
| имеют одинаковую величину произведения абсциссы v на ординату р
к (рис. 5, в).
Внутренняя энергия газа при постоянной его температуре не ме-
• няется. Следовательно, при изотермическом расширении идеального
таза все сообщаемое газу тепло расходуется только на работу рас-
> ширения (Q — L). При изотермическом сжатии от газа должно отво-
диться тепло, равное работе, затрачиваемой на сжатие.
Площадь под графиком процесса определяет абсолютную работу,
совершаемую газом. Она выражается произведением р^ In или
I1 после преобразований:
Р / = 2,37?Т lg-^- и / = (при расширении);
<4 Рз
l = 2f3RT и I == 2,3RT 1g (при сжатии).
«2 Р1
Техническая работа расширения в изотермическом процессе равна
абсолютной работе.
। Используя уравнение для энтальпии, находим, что для изотер-
мического процесса и = const и pV =* const, а значит, и энтальпия
(теплосодержание) постоянна, т. е. i = const.
21
и
Процесс, осуществляемый без теплообмена рабочего тела с окру-
жающей средой, называется адиабатическим. В этом случае
внешнее тепло Q = 0. Адиабатический процесс можно осуществить,
если поместить газ в абсолютно теплоизолированный цилиндр с тепло-
изолированным поршнем и медленно перемещать соответственно на-
груженный поршень. Используя уравнения состояния для начальной
конечной точек процесса 1—2 (рис. 5, г), можно записать
Л. PiVi или PiVi Рг\г СОП5{.
T'z Тг
Так как в этом процессе AQ = 0, то Ли + рЛУ — 0 или'
рАУ = _ ды = _ с„Д7\
Следовательно, совершаемая в адиабатическом процессе работа
рАУ равна убыли внутренней энергии. При адиабатическом расши-
рении работа положительна, - а изменение внутренней кинетической
энергии отрицательно. Внутренняя энергия уменьшается, и темпера-
тура газа падает. Напротив, в процессе адиабатического сжатия ра-
бота L отрицательна, а Ли положительно, т. е. внутренняя кинети-
ческая энергия увеличивается и температура газа возрастает. Эти
свойства адиабатических процессов и используются в рабочем про-,
цессе двигателей внутреннего сгорания.
Адиабатическое расширение всегда сопровождается понижением
давления, а адиабатическое сжатие — повышением давления, причем
график адиабаты в координатах р — V кру^е, чем график изотермы,
проведенной из той же точки.
Из изложенного выше следует, что при адиабатическом измене-
нии состояния газа меняются все его основные параметры. Уравнение
адиабатического процесса находится путем совместного решения урав-
нений состояния идеального газа и первого закона термодинамики.
В координатах р — V при постоянной теплоемкости (сс = const)
оно имеет следующий вид для идеального газа: pVk = const, где
k = fs. — показатель адиабаты.
cv
Из уравнения адиабаты следует, что для любых двух точек 1 и 2
адиабаты PiVf = р2У*, а Давление газа в этих точках
GRT\ GR7\
-------

Эти соотношения позволяют получить зависимости между началь-
ными и конечными параметрами адиабатического процесса:
при переменных р и V
р* __ / Vi
Pi \ У» /
при переменных Т и V
Tt (Vi Xk-1
.Л k vt) 1
22
I 1 при переменных рнТ ' \ ,
I л IА) .
s' Абсолютная работа 1 кг газа определится по следующим форму-
& лам:
I 1= j (Pi°i Pa °г);. (21)
| /==-Р1^-Г1— (22)
Й''_ k—,1 L \ t>2 j j
I /=—п-(Л-П); (23)
I k~l
p / = рдЛ k 1’ (24)
*—1 L \ pi / J
•. Для нахождения работы G кг газа нужно в формулах (21), (22) и
• (24) заменить удельный объем v полным объемом газа V.
Например
| ^ = TIT(PiV1-PaV2).
г Формула (23) для G кг газа примет вид:
Каждая из этих формул может быть применена для решения прак
Этических задач, в зависимости от поставленных целей и известных
(“ параметров газа. Техническая работа адиабатического сжатия равна
абсолютной работе сжатия, умноженной на показатель адиабаты сжа-
тия, например LTexH = — (р^ — р2У2>.
8. ПОЛИТРОПИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
г
к.. В тепловых двигателях газ в процессе расширения или сжатия
^Частично воспринимает или отдает тепло деталям двигателя. Вслед-
ствие постоянно наблюдающегося теплообмена реальные процессы
расширения и сжатия газа не являются изотермическими или адиа-
тическими (AQ ^£= 0).
Для анализа Характеристик таких процессов пользуются понятием
олитропического процесса, т. е. процесса, протекающего при постоян-
й теплоемкости и подчиняющегося уравнению pVn = const.
£ Здесь п — показатель политропического процесса (показатель
Политропы).
Адиабатический и изотермический процессы являются частными
аями политропического процесса, так как теплоемкость в этих
цессах сяз = ± оо и сад = 0 — постоянные величины.

23
В изобарическом и изохорическом
процессах ср й с„ конечны, но меняют-
ся с изменением температуры, поэтому
нельзя считать эти процессы частными
елучаями политропического процесса.
Однако когда ср — cv const, то
изобарический и изохорический про-
цессы тоже можно рассматривать как
частный вад политропического про-
цесса.
Показатель п принимается как по-
D — .стоянная величина для каждого пропео-
„ „ „ . са, но в зависимости от количества теп-
Ч^ких процмсов (/ - распшре- ла’ участвующего в процессе, может
вне; II — сжатие) изменяться от — оо до -f-oo. 1ак, для
изохорического процесса п = ± для
изобарического процесса п = 0; для изотермического процесса
п = 1; для адиабатического процесса n — k.
Графики политропических процессов в плоскости координат ро
показаны на рис. 6. При изменении характера процесса расширения
газа от изобарического до изохорического показатель политропы ме-
няется от нуля до + оо.
- . Для двигателей важными являются процессы сжатия и расширения,
имеющие показатель политропы от 1,0 до 2,1, т. е. близкий к пока-
зателю адиабаты k. Численное значение показателя политропы зави*
сит от физических особенностей процесса.
Среднюю величину показателя политропы у работающих двига-
телей или компрессоров определяют путем измерения давления и
объема и начале и конце процесса расширения или сжатия:
IgPi —IgPa , g Pt .
IgOa—ig»! ”2
Показатель политропы по измеренным температуре и давлению в
начале и конце процесса находят с помощью уравнения
•g--
п«-----• •
Jg^-lg-^
Pi
Теплоемкость политропического процесса определяют выражением
С изменением показателя политропы изменяются величины внут-
ренней энергии газа, теплоты и механической работы. Чем ближе про-
цесс расширения газа в тепловом двигателе к адиабатическому, темл
более экономичен этот двигатель.
v24
Характеристики политропических процессов, расширения дейст
вительны и для процессов сжатия, до с противоположным знаком у
величин, входящих в уравнение первого закона термодинамики.
Зависимости между начальными и конечными параметрами поли-
тропического процесса идентичны зависимостям для адиабатического
процесса с заменой показателя k величиной п. “ . ‘
Аналогично могут быть применены и все предыдущее формулы для
определения работы газа в адиабатическом процессе. В этих случаях
следует заменить показатель k показателем и.
Количество тепла, сообщаемого газу или отнимаемого от него, со-
ставляет
= и Q = Gq.
п—1
Если количество тепла, участвующего в процессе, известно, то ра-
бота находится по формулам:
, k— 1 j k—i п
I — — qt L —— Q
k—n *k—n
k—1
или

Если известна работа политропического процесса, то количество
тепла, участвующего в процессе,
c-i-izr-
Пример 1. Давление воздуха в пусковом баллоне дизеля составляло 2,86 МПа
(29 кгс/см2) при = 14е С. В рейсе температура воздуха в дизельном помещении
повысилась до /2 = 50° С. Какое стало давление в баллоне? Изменением объема
баллона можно пренебречь.
Решение. Для изохорического процесса
р, Т, 7» 2734-50
----*=-7- , тогда р2=р, — р2,86 а 3,2 МПа (32,6 кгс/см2).
Pl Я1 /1 z/o-f-i*
Пример 2. В процессе при постоянном" давлении 0,8 МПа температура возду-
возрастает с 290 до 410 К. Определить количество подведенного тепла, абсо-
0,15 м3 [срт я» 1 кДж/ (кг . К)].
ха
лютиую работу и конечный объём воздуха, если его начальный объем равен
Решение.
7, 410 pV. 0,8-0,15
l/»= 1/jl “~ = 0,15—— =0,212 м3; ^-- = 1,44 кг;
1 7t 290 R7\ 287-290
Q=cpm m = 1 (410—290) 1,44= 172,8 кДж;
абсолютная работа
L = p (V2 — V,)= 0,8 (0,212—0,150) — 0,50.10» кДж
или
L •= R (7а — 7,) т '•= 287 . 120 . 1,44 — 0,50.10* кДж.
Пример 3. В компрессоре изотермически сжимаются 3 кг воздуха от давле-
ния 10s Па до 8 - 10® Па. Чему равеи объем воздуха в конце сжатия, какое коли*
чество тепла отводится от воздуха и при какой температуре происходит сжатие?
Начальный объем воздуха 1,2 м®.
Решение.
<
и,=V, 1,2 =0,15 м»,
ря 8-10®
g^l=:2,3pi Vi lg— =2,3.16®. 1,2 lg8= —.263,3 кДж;
Pi -
rr. PiVi 10®. 1,2-28,95
T=-^-l-=.------- ’ = 139 к или —134 “G.
Rm 8314-3
Пример 4. Как относятся между собой значения работы изотермического
сжатия для равных весовых количеств различных'газов при прочих одинаковых
условиях? '
Решение. Значения работы изотермического сжатия для 1 кг разных газов
при одинаковых условиях
/i^Tln —; l^RiTYn-^- ; (8=/?8Т1п — и т. Д.
_ Рт « Pi Pi
Следовательно,
/11/21 lg =/?i i Т?2 •
Т. е. абсолютная работа изотермического сжатия пропорциональна газовой, по-
стоянной.
Пример 5. В процессе адиабатического сжатия в дизеле объем воздуха умень-
шился в 14 раз, а температура превысила температуру воспламенения нефти.
Определить температуру и давление в конце сжатия, если р. => 10® Па и 7\ “
- 373 К 1,4),
Решение.
~ =373-14°’* =1067 К (794°C)j
k Vi /
k 1,4
P2=Pifv-)‘~* =10® 8,4 = 10®-2,86®‘® =4 МПа.
\ л 1 / \ O/tJ у
Пример 6. В процессе адиабатического расширения 10 кг воздуха его тем-
пература снизилась от 473 до 300 К. Найти абсолютную и техническую работу,
совершенную газом.
Рентные.
' . tnR 10.0,287
Ьабс = -—г (Л—Т2) = —-- , (473—300)= 1242 кДж(
ft——1 1,4—1
£TexB==£a6cft= 1242-1,4 =1739 кДж.
Пример 7. В процессе политропического расширения параметры воздуха
изменились от рг= 24 10® Па, г, = 0,2 м3 до р2 = 1,2 . 10® Па, »2 = 3,4 м’.
Определить показатель политропы и работу расширения.
Решение.
. Pi . 24-10®
о .пГ
Рг _ 1,2-10® .
3 ы сч со оГ 1 ^|йГ
Л«= -Ц-(Pi-^<24.0,2-1,2-3,4) = 232 кДж.
•26
9. ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ
В двигателях термодинамическую систему составляют источник
тепла, рабочее тело и источник холода (охладитель).
Процессы бывают равновесные и неравновесные. Равновесный
процесс представляет собой совокупность последовательно проходи-
мых системой состояний равновесия. В противном случае, когда
состояние системы в каждый момент процесса не является состоянием
равновесия, будет иметь место неравновесный процесс. Именно равно-
весные процессы изменения рабочего тела допускают их графическое
изображение.
Обратимым процессом называют такой идеальный процесс,
который может проходить как в прямом, так и в противоположном
направлениях, и притом так, что в обратном, процессе система прохо-
дит через те же состояния, что и в прямом процессе, но в обратной
последовательности. При этом в самой системе или окружающей
внешней среде не должны возникать какие-либо остаточные конечные
изменения.
— К примеру, при адиабатическом расширении газа в цилиндре (пря-
мой процесс) внутренняя энергия в количестве — ы2 преобразуется
в механическую работу I перемещения поршня. Если процесс обратим,
то при сжатии газа в обратном процессе, работа, затраченная на пере-
мещение поршня, должна повысить внутреннюю энергию газа до на-
чальной величины, т. е. работы, произведенной в течение обратимого
процесса, вполне достаточно для возвращения системы при тех же
самых внешних условиях в исходное состояние. Следовательно, в обра-
тимом процессе система может вернуться в начальное состояние без
дополнительного внешнего воздействия.
Процессы, не отвечающие этим условиям, являются необра-
тимыми. При таком процессе система не может быть возвращена
в исходное состояние без дополнительного внешнего воздействия,
т. е. без компенсации энергии, потерянной в прямом и обратном про-
цессах.
Мерой необратимости процесса служит величина дополнитель-
ного внешнего воздействия (например, работы), которое требуется для
возвращения тела в начальное состояние. Степень необратимости
процесса может оцениваться и величиной конечных изменений, оста-
ющихся в окружающей среде после возвращения тела в исходное со-
стояние. ,
Всякий равновесный процесс обратим, а всякий неравновесный
процесс изменения состояния тела всегда необратим.
Все процессы в тепловых двигателях совершаются в реальных
условиях и являются в той или иной степени необратимыми. Объяс-
няется это тем, что процессы протекают с конечными скоростями н
осуществляются при разности температур источника тепла (холода)
и газа.
Например, при быстром движении поршня вследствие различного
давления в отдельных точках массы расширяющегося газа возникают
завихрения, сопровождающиеся межмолекулярным трением. Энер-
гия, затрачиваемая на трение, обращается в тепло,- часть которого
передается в окружающую среду. Затрата тепла на трение существует
при любом направлении .процесса или движения газа, а также движе-
ния деталей двигателя. Теплообмен между газом и источниками тепла
или холода тоже является причиной возникновения завихрений газа
и потерь энергии.
Необратимым'является и процесс сгорания топлива, так как образу-
ющиеся продукты сгорания не могут быть обращены в первоначаль-
-ную смесь топлива и воздуха. ;
В термодинамике рабочее тело рассматривается как идеальный газ
и лее. процессы считаются обратимыми. Вследствие того что действи-
тельные процессы имеют в большинстве случаев небольшую степень
необратимости, их также условно считают обратимыми.
10. ЗАМКНУТЫЕ ПРОЦЕССЫ. ЦИКЛ КАРНО
Процесс называют замкнутым или круговым процессом.
(циклом), если система* проходя через ряд последовательных состоя-
ний, возвращается к Исходному или начальному состоянию.
Замкнутый обратимый процесс, реализуемый с идеальным газом,
называют идеальным, или теоретическим, циклом.
Прямыми называют циклы, в которых тепло превращается
в работу. В этих циклах линия расширения газа на диаграмме pv
расположена выше линии сжатия, а цикл развивается по часовой
стрелке. Прямые циклы совершают все тепловые двигатели.
Обратными называют циклы, на осуществление которых
расходуется внешняя энергия. В них- линия расширения лежит
ниже линии сжатия, а Цикл развивается против часовой стрелки.
Обратные циклы реализуются в холодильных машинах и тепловых
насосах.
В прямом цикле, состоящем условно из двух процессов (рис. 7,а),
на участке 1—2 к газу подводится тепло от внешнего источника
тепла высшей температуры (нагреватель Тх); на участке 2—1 от газа
частично отводится тепло <?2 к источнику низших температур (холо-
дильник Т2). Считают, что температура самих источников тепла при
этом не меняется. Холодильником или теплоприемником является обыч-
но окружающая среда (атмосфера), т. е. Т2 < 7\.
Механическая работа, получаемая в цикле, по закону сохранения
энергии равна разности абсолютных количеств тепла подведенного и от-
веденного, т. е. / = ft — 9а. Площадь, ограниченная контуром цикла,
графически определяет эту цикловую работу.
Отношение количества тепла, превращейного в работу, к затрачен-
ному количеству .тепла, т. е. к теплу qu подведенному к газу, назы-
вается термическим коэффициентом полезного действия (КПД)
Щ 41
2в<
0 v С v О С<
Рис. 7. Графики прямого (а) и обратного (б) Рис. 8. Цикл Карпо в кбордИ-
циклов ватах р—V, --.и-?
Термический КПД численно показывает долю тепла, преобразован-
ного в механическую работу в идеальных условиях. Термический
КПД всегда меньше единицы, так как при реализации любого цикла
нельзя достичь условия <?3 = 0 или — оо.
Пример. В цикле при р =* const к 1 молю газа подводится тепло и температу-
ра газа повышается иа 640° С, Найти термический КПД цикла, если в холодиль-
ник отдается Qa = 760 кДж.
Решение, Тепло, подведенное к газу,
01 ~ (^а — ^1) — Rj P--R (Т2 — ^1)»
принимаем
й=1,4; |J?=^ = 8314 ДжДмоль.’С),1
тогда
- 1.4
<?!=.—5- -8314.640.10-» « 1700 кДж,
0,4
термический КПД

<?а
Qi
760
1700'
0,55.
1
' Цикл Карно — это простейший круговой процесс идеального
теплового двигателя, осуществляемый между двумя источниками
тепла о постоянными температурами: нагревателем (7\ = 7вая6)
и холодильником (7а = 7Ваям). i
Цикл характеризуется следующей последовательностью процессов
(рис. 8): начальное расширение газа с подводом тепла Qj при постоян-
ной температуре 7\ (изотерма 1—2), последующее адиабатическое рас-
ширение (адиабата 2—3) с уменьшением температуры от до Та,
начальное сжатие с отводом тепла Qa при постоянной температуре (изо-
терма 3—4) и заключительное адиабатическое сжатие с возвратом
газа в исходное состояние, т. е. с повышением. температуры газа от
Та до 7\ = Тиаиб (адиабата 4—/). Следовательно, термодинамический
цикл Карно состоит из двух изотерм рабочего тела (Т1г Тг) и двух
адиабат (Д(? » 0).
»
Рабочее тело в цикле при расширении по изотерме 1—2 получило
тепло Qb а при сжатии по изотерме 3—4 отдало тепло Qa. В результате
кругового процесса превращено в работу (Qx — Q2). Величина этой
работы незначительна даже при большом объеме рабочего тела.
Термический КПД для любого цикла представляет собой отно-
шение полезно использованного тепла ко всему затраченному:
„ _ Qi—<2а • Qa
ч,——-1-^.
Определив количество тепла, отданного нагревателем и получен-
ного холодильником, и' соответственно преобразовав выражение, по-
лучим
Следовательно, термический КПД цикла Карно зависит только от
абсолютных температур нагревателя и холодильника, увеличиваясь
цри возрастании температуры нагревателя и при уменьшении тем-
пературы холодильника. КПД цикла Карно не зависит от свойств
применяемого рабочего тела и конструкции двигателя.
Из формулы также следует, что при = Т2 r]t=0. В этом случае
тепло не может превращаться в работу, так как все тела системы имеют
одинаковую температуру, т. е. находятся в тепловом равновесии.
Для повышения КПД тепловых двигателей надо увеличивать тем-
вературу нагревателя и уменьшать температуру холодильника. Од-
нако повышение температур ограничивается характеристиками кон-
.втрукционных материалов, используемых в реальных теплосиловых
установках. С другой стороны, температура холодильника—это тем-
вература окружающего воздуха, которая выше абсолютного нуля
почти на 300Q. Поэтому сколько бы высоко мы ни поднимали темпера-
туру Ти невозможно получить КПД идеального теплового двигателя,
равным 100%. Для этого необходимо поддерживать охладитель при
температуре абсолютного нуля, что, конечно, невыполнимо. Кроме
того, изотермические процессы подвода и отвода тепла' требуют бес-
конечно медленного их протекания, что неприемлемо для реального
двигателя.
Цикл Карно—это только теоретический цикл. Однако он устанав-
ливает условия наибольшего превращения тепла в работу и имеет
наибольший термический КПД при данных Т^б и Тыиц. Поэтому
цикл Карно используют в качестве эталона для оценки других циклов,
реализуемых при переменных температурах в процессе подвода и от-
вода тепла. По степени приближения термического КПД произволь-
ных циклов к величине термического КПД цикла Карно оценивают
полноту преобразования в них тепла в механическую работу.
1 • Пример. КПД реального дизеля равен 40%. Температура продуктов сгора-
ния в начале расширения 2350 К. при выпуске 1050 К. Найти КПД цикла Карно
при этих граничных условиях.
, Решение,
« — Ti—2350-1050 А
Л* — —-----<=•’———=0,553, т. е. 55,3%.
30
fl. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТРОПИЯ
Многие из тепловых процессов, происходящих в природе, имеют
необратимый характер. Таковы, к примеру, процессы прямого тепло-
обмена между телами (теплопроводность и радиационный теплообмен),
процессы прямого и полного превращения работы в тепло путем тре-
ния или электрического нагрева.
Второй закон термодинамики и обобщает повседневно наблюдаемые
тепловые процессы. Поэтому он является опытным и справедливым
только в пределах наших наблюдений. Согласно многим эквивалент-
ным друг другу формулировкам второго закона термодинамики есте-
ственным направлением теплового потока является только самопроиз-
вольный переход тепла от тел более нагретых к телам менее нагретым.
Тем самым утверждается односторонность действительных тепловых
процессов, делающая их необратимыми. Обратный переход тепла от
холодного тела к горячему возможен, но при условии затраты меха-
нической работы.
Второй закон термодинамики утверждает, что из системы тел,
находящихся в температурном или тепловом равновесии, работы полу-
чить нельзя. Для того чтобы непрерывно производить работу, надо
иметь по меньшей мере два источника тепла разной температуры и рабо-
чее тело. Второе начало термодинамики определяет направление, в ко-
тором протекают все реальные тепловые процессы, и устанавливает,
кроме того, пределы возможных превращений тепла в работу.
Действительно, нельзя все тепло, подводимое к газу при реали-
зации прямого цикла, полностью преобразовать в работу, поскольку
часть тепла должна быть отдана источнику холода. Количество тепла
q2, переходящее к охладителю (источнику холода), является потерян-
ным теплом, но без этого невозможно осуществление рабочего цикла.
Одной из основных задач термодинамики и является определение путей
уменьшения потерь тепла q2, т. е. путей увеличения термического
КПД цикла.
Для расчетов важным является утверждение термодинамики о су-
ществовании некоторой функции состояния тел и систем—э нтро-
п и и, характеризующей наиравление протекания процесса теплооб-
мена между системой и внешней средой, а также направление проте-
кания самопроизвольных процессов в замкнутой системе.
Математически второй закон термодинамики может быть выражен
следующим образом:
AS>-^-
Т
где AS — бесконечно малое приращение энтропии системы, как
функции состояния системы; .
AQ — бесконечно малое количество тепла, полученного системой
от источника тепла;
Т — абсолютная температура источника тепла.
Знак > соответствует необратимым процессам, знак = обратимым
процессам. Аналитическое выражение второго закона термодинамики
Э»
для .брс^он^ико, ма^эгр .обратимого, проц^са е уяетомг яч»«йЙЙЙ*в
термодинамики примет вид
TAS = At/ + pAV.
Использование энтропии,- как функции состояния газа, значитель-
но упрощает решение различных задач.
Энтропия не зависит от характера процессов, а является функцией
состояния системы. Значит, энтропия зависит от любой пары основных
параметров, определяющих состояние газа:
s = h (р, ф F);>« =« f, (Т, V).
В расчетах приходится, иметь дело не. с абсолютным значением -
энтропии, а с ееизменейием, поэЪму отсчет значений Энтропии можно
вести от любого состояния. .Для газов принято считать значение эн-
тропии равным нуФо прй формальных физических условиях.
Определение энтропии для любого состояния газа, отсчитанной
от нормального состояния, производят по следующим формулам (счи-
тая теплоемкости постоянными, т. е. не зависящими от температуры):
S = c in————— j
°' 273
S = Cp In —-—-R In ;
p 273 - pB
• S cB In — + cp In .
Ph °h
Изменение энтропии между двумя произвольными состояниями
газа 1 и 2 находят по следующим формулам:
*1 ' V!
-Si =» Ср In 21- —Я In ;
Л Pi
S2—Sj — с„ In — Ср In -^2- ,
Pi- °i
Здесь теплоемкости тоже считаем постоянными. Изменение энтро-
пии связано с изменением работоспособности газа.
В системе координат Ts площадь, лежащая под линией процесса,
представляет собой тепло, участвующее в процессе. Поэтому диаграмму
Ts называют тепловой диаграммой.
Уравнения кривых различных термодинамических процессов в си-
стеме координат Ts (рис. 9) имеют следующий вид (при постоянно#
теплоемкости):
уравнение изохоры (рис. 9, а)
Sa —Sj = с0 In -
уравнение изобары
S2-Sl = ср In•
Рис. 9. Графики термодинамических процессов и цикла Карно в координатах
Т — S
График изохорического процесса проходит круче графика изобары,
так как ср > с„, что при одинаковой разности температур в обоих
процессах приводит к большему изменению энтропии в изобарическом
процессе.
Уравнение изотермы (рис. 9, 6) v
Т — const.
При этом изменение энтропии в изотермическом процессе равно
S2—S1 = /?ln-^- = /?1п-^ .
Тепло, участвующее в процессе, определится так
Q = T(S2-S1).
Поскольку абсолютная температура всегда положительна, то
знак внешнего тепла Q соответствует знаку AS, т. е. во всех процессах,
сопровождающихся увеличением S, тепло положительно (+Q).
Уравнение адиабаты (рис. 9, в) •
S = const.
Обратимый адиабатический процесс изображается в системе коор-
динат Т — s вертикальной прямой (расширение /—2, сжатие 2—/).
Площади под прямой нет, т. е. AQ — 0, но Т =f= 0. Следовательно,
AS =0.
Уравнение политропы
Sa—S^cln—-,
* 1
Цикл Карно, состоящий из двух изотерм Тваиб и Тваим и двух
адиабат, в координатах Т — s изображается прямоугольником, пло-
щадь внутри которого представляет тепло, преобразованное в полез-
2 з«к. 1667 33
ную работу (рис. 9, г). Любой другой цикл, реализуемый при пере-
менных температурах подвода и отвода тепла (но в пределах Гнаиб и
Т’наим). будет вписанным в график цикла Карно и всегда менее эко-
номичным, чем цикл Карно.
Все реальные процессы являются необратимыми и при их' осуще-
ствлении энтропия системы неизменно возрастает. Однако этот вывод
справедлив в условиях для конечных систем и не может быть распро-
странен на бесконечно большие системы.
12. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежат идеальные
круговые процессы преобразования тепла в механическую работу, т.е.
теоретические или идеальные циклы. В этих циклах все процессы об-
ратимы, а рабочим телом является идеальный газ, теплоемкость ко-
торого не зависит от температуры/ В таких циклах отсутствуют какие-
либо потери, за исключением неизбежной, отдачи тепла охладителю.
Количество газа в любой момент цикла постоянно и на отдельных уча-
стках газ на/ревается или охлаждается.
Для поршневых двигателей практическое значение имеют три иде-
альных цикла, — циклы с подводом тепла при v = const, при р =
= const и смешанный цикл.
Цикл с подводом тепла при постоянном объ-
еме изображен на рис. 10, а. Состоит он из двух адиабат и двух
изохор. Газ от точки 1 до точки 2 сжимается адиабатически; по изо-
хоре 2—3 подводится тепло qlt в результате чего повышаются темпе-
ратура и давление газа. От точки 3 до точки 4 происходит адиабати-
ческое расширение газа и в процессе 4—1 отдается тепло q2 в охлади-
тель. Характеристиками цикла являются; степень сжатия 8, т. е.
отношение объема в начале сжатия vl к объему в конце сжатия t>s (v2 =
= vc — объем камеры сжатия) и степень повышения давления X в про-
Рис. 10. Графики теоретических циклов двигателей внутреннего сгорания
34
ную работу (рис. 9, г). Любой другой цикл, реализуемый при пере-
менных температурах подвода и отвода тепла (но в пределах Тнане и
Тна|1М), будет вписанным в график цикла Карно и всегда менее эко-
номичным, чем цикл Карно.
Все реальные процессы являются необратимыми и при их осуще-
ствлении энтропия системы неизменно возрастает. Однако этот вывод
справедлив в условиях для конечных систем и не может быть распро-
странен на бесконечно большие системы.
12. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежат идеальные
круговые процессы преобразования тепла в механическую работу, т.е.
теоретические или идеальные циклы. В этих циклах все процессы об-
ратимы, а рабочим телом является идеальный газ, теплоемкость ко-
торого тте зависит от температуры/ В таких циклах отсутствуют какие-
либо потери, за исключением неизбежной, отдачи тепла охладителю.
Количество газа в любой момент цикла постоянно и на отдельных уча*
стках газ нагревается или охлаждается.
Для поршневых двигателей практическое значение имеют три иде-
альных цикла, — циклы с подводом тепла при v = const, при р ==
= const и смешанный цикл.
Цикл с подводом тепла при постоянном объ-
еме изображен на рис. 16, а. Состоит он из двух адиабат и двух
изохор. Газ от точки / до точки 2 сжимается адиабатически; по изо-
хоре 2—3 подводится тепло qlt в результате чего повышаются темпе-
ратура и давление газа. От точки 3 до точки 4 происходит адиабати-
ческое расширение газа и в процессе 4—1 отдается тепло q2 в охлади-
тель. Характеристиками цикла являются: степень сжатия в, т. е.
отношение объема в начале сжатия к объему в конце сжатия v2 (vs —
= vc — объем камеры сжатия) и степень повышения давления X в про-
цессе подвода тепла к газу е = , X = .
‘ Va •
34

Количество подведенного тепла
ft =с„ (Тз — Т8).
Количество отведенного тепла
9а ~ со VT'4 7\). .*
Работа цикла
^о—91 9s- (25)
Термический КПД цикла находится по формуле
L Термический КПД рассматриваемого цикла зависит от степени
^сжатия (при исключении влияния показателя адиабаты) и растет с
^увеличением степени сжатия. Одновременно увеличивается полезная
^работа цикла и уменьшаются потери тепла с отработавшими газами.
‘ Однако рост КПД заметен при повышении е до 7—8, затем темп роста
снижается (рис. 11), а потери на трение в действительном цикле
Г возрастают.
с Цикл с подводом тепла при v — const является теоретическим цик-
лом карбюраторных и газовых двигателей, т. е. двигателей с внешним
^смесеобразованием. У этих двигателей в цилиндре сжимается смесь
/воздуха и легко воспламеняющихся паров топлива. Чтобы предотвра-
^тить самовоспламенение смеси при повышении температуры в про-
цессе сжатия, степень сжатия устанавливают не выше 8—9,5.
| Цикл с подводом тепла при постоянном
д а в л е н и и состоит из двух адиабат,'одной изобары и одной изо-
р'хоры (рис. 10, б).
f Газ от точки 1 до точки 2 сжимается адиабатически с повышением
• давления и температуры, по изобаре 2^3 подводится тепло qr с даль-
. Яейшим повышением температуры газа. Далее, на участке 3—4 про-
I^Исходит адиабатическое расширение и по линии 4—1 отвод тепла q2
Fb ^охладитель.
р Характеристиками цикла являются степень сжатия и степень пред-
крарительного (изобарного) расширения р =
Количество подведенного тепла
91 — ср (Гз Т2).
р Количество отведенного тепла (абсолютное значение)
К? 9я = (^4 ^1)-
' Работа цикла определяется аналогично уравнению (25).
^Термический КПД цикла находится по формуле
Ь . 11 е*-1 k(p — 1)"
г’ Термический КПД рассматриваемого идеального цикла зависит
[от степени сжатия е и степени предварительного расширения р. Уве-
Г’2* 35
Рис. 11. Изменение термическо-
го "КПД цикла с подводом теп-
ла при v=const в зависимости
от степени сжатия
личение степени сжатия в этом случае
также приводит к лучшему термическо-
му использованию .тепла и к увеличе-
нию развиваемой циклом работы. Уве-
личение степени предварительного рас-
ширения позволяет подвести к газу
больше тепла и увеличить работу цик-
ла, однако при этом уменьшается тер-
мический КПД (вследствие сокращения
процесса адиабатического расширения).
Если сопоставить выражения для
термического КПД циклов v = const
и р = const, то они отличаются друг от
друга множителем pfe — Ilk (р— 1) > 1.
Следовательно, при одинаковых степенях сжатия термический КПД
цикла v ~ const выше, чем КПД цикла р = const.
Поэтому'рабочий процесс двигателей с самовоспламенением (ди-
зелей) будет экономичнее, чем в двигателях с принудительным зажи-
ганием (карбюраторных), только при более высоких степенях сжатия.
На практике у дизелей степень сжатия всегда выше 12—14, что поз-
воляет создать необходимые температурные условия для быстрого про-
текания процесса сгорания топлива в реальных двигателях. Величина
степени сжатия е должна удовлетворять условию efe-1 >•
где Твосйл ~ температура воспламенения топлива. ..
' Цикл с комбинированным или смешанным
подводом тепла состоит из двух адиабат, двух изохор и одной
изобары (рис. 10, в).
Этот цикл был разработан для повышения экономичности двига-
телей с самовоспламенением. Газ сжимается адиабатически с повы-
шением давления и температуры (процесс, от точки / до точки 2). В про-
цессе 2—5 подводится тепло q[ при постоянном объеме, и последо-
вательно, — в процессе 5—4 тепло q{ при постоянном давлении. Далее
происходит адиабатическое расширение (процесс 4—5) и отвод тепла
q2 в охладитель (процесс 5—/).
Характеристиками цикла являются:
8=-^;. ; р= -SL.
Рз i>s '
Количество подведенного тепла - .
<71 = Со (Та — Т2) + ср (Т4 — Тв).
Количество отведенного тепла
(Тв Tj).
Термический КПД цикла находится по формуле
п =1___________________1 - Р»*-1
“ в*-1 Л— 1+ЛХ(р— 1)
36. .
Т а б л и-ц а 3
Процесс подвода тепла Степень сжатия в
5 10 ( 15 | 20 -.25
»=const ....... 0,477 0,610 0.681 0,700 0715
c=const и р=const . . . 0,400 0,561 .0,638 0,692 0,700
p=const 0,338 0,510 0,584 0,646 0,684
Термический КПД смешанного цикла зависит от степени сжатия е,
степени увеличения давления X и степени предварительного расшире-
ния р. Термический КПД возрастает с увеличением степени сжатия,
с. повышением степени увеличения давления и с уменьшением степени
предварительного расширения.
Значения термического КПД различных теоретических циклов в за-
висимости от степени сжатия приведены в табл. 3. Количество тепла,
подведенного к газу, во всех циклах одинаково.
Идеальный смешанный цикл лежит в основе работы всех современ-
ных дизелей (с большей или меньшей степенью повышения давления
X и различной величиной степени предварительного расширения р). ‘
Пример. Для цикла с подводом тепла при р = const (см. рис. 10, б) опреде-
лить параметры газа в характерных точках, полезную работу, термический КПД»
количество подведенного и отведенного тепла, если дано:
Pi=10s Па! t1-=72°C=345 К1
е-»12; Л=>1,4; р = 1,70.
Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.
Решение. Точка /. = 10s Па, Т\ = 345 К; удельный объем
RT1'~ _ 287-345
Pi " Ю5

0,99 м3/кг.
Точка 2. По степени сжатия находим удельный объем
Pi 0,99
оа=----=>-------=0,083 мз/кг.
е, 12
Температура в конце адиабатического сжатия
7'2=71(-^М* * = 345-12«<»=900 К(627°С).
\ о« /
Давление в конце адиабатического сжатия
RT2 287-900 '
п2= -....=3 =«3,11 МПа •
v v2 0.083
Точка 3. Из соотношения параметров в изобарическом процессе
о»
Т»
37
откуда
ов=оар =0,083.1,7=0,141 м*/кг;
Ts=7sp=900.1,7=1530 К (1257°СГ,
р8 г~~1*р^ =5 3,11 ^4Па.
Точка' 4. Удельный объем \ = 0,99 м8/кг. 7
Давление в конце адиабатического расширения -
1.4
= 13,12;
Рз
Pt
р. З.Н
p = -л—= 0,237 МПа.
4 13,12 13,12
Температура в конце адиабатического расширения (из соотношения вара-
Ьетров на изохоре 4—/>
о. 0.237
7'4=7'1—=345——=817К(544ВС).
- ' Л , «.< . . • , ' /
Количество прдведенного тепла [gcp як 30 кДж/ («рль « K)J
^ 30 '
Ci=p»~»s:±;lie® IT’s—Г8)= 4^. ^, (1530—900)—653 кДж/кг.
хо,уэ
Количество отведенного тепла, абсолютное зиачение'(рсг=21 КДяс/(мойь. К)
•21 ’ .
<?»=<?4-1=^»(7’4-Л)=5^<817-345> = 342 кДж/кг. .
Термический КПД цикла ' Уу';
-- =0,476.
653 ".
n<==T
Полезная работа цикла
/0 = 41 — Чь “ 311 кДж/кг,
Глава II
ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
13. КЛАССИФИКАЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
• Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать!
по числу ходов (тактов) поршня, образующих один рабочий цикл, —
на четырехтактные и двухтактные;
по способу образования рабочей смеси — с внешним смесеобразо-
ванием, когда горючая смесь готовится вне цилиндра двигателя (кар-
бюраторные двигатели); с внутренним смесеобразованием, когда горю-
чая смесь создается только внутри цилиндра двигателя при впрыске
топлива насосом (Двигатели и дизели непосредственного впрыска лег-
кого топлива);
по способу воспламенения рабочей смеси — с воспламенением от
сжатия (дизели) и с принудительным воспламенением (с искровым за-
жиганием);
по виду применяемого топлива —легкого топлива (бензин, керосин),
тяжелого топлива ( дизельное, моторное топливо, мазут); газовые
(природные или искусственные горючие газы) и многотопливные,
которые могут работать'на различных топливах или их смесях;
по термодинамическому циклу, положенному в основу работы дви-
гателя;
по степени сжатия: низкого, если е = 44-10 и высокого — е =
= 124-20;
по величине средней скорости поршня: тихоходные ст =2—5 м/с
и быстроходные ст = 10—14 м/с.
Степень быстроходности двигателя оценивается средней скоростью
поршня, определяемой выражением
Ст=-^ м/с,
«Эи
где S — ход поршня, м;
п — частота вращения вала двигателя, об/мин;
по числу и размещению цилиндров. Многоцилиндровые двигатели
делятся на рядные, V-образные, крестообразные и звездообразные.
В рядных двигателях цилиндры расположены в один или несколько
рядов вдоль коленчатого вала. Из рядных двигателей наиболее рас-
пространены однорядные и двухрядные о V-образным или противо-
положным расположением цилиндров. Конструктивные условия не
позволяют увеличивать число цилиндров более двенадцати при рас-
положении их в ряд и более девяти при расположении звездой;
39
по способу заполнения цилиндра двигателя горючей смесью
или воздухом, — с наддувом, когда наполнение цилиндра происходит .
под давлением выше атмосферного (от специального нагнетателя) и без
наддува, когда наполнение цилиндра происходит под влиянием атмо-
сферного-давления;
до способу охлаждения двигателя — с жидкостным или воздушным
... охлаждением.
Для большинства дизелей установлены условные обозначения:
Ч — четырехтактный, Д — двухтактный, Р — реверсивный, С —
судовой, П — с редуктором, Н — с наддувом. Например, дизель
6ЧН12/14 — шестицилиндровый, четырехтактный, нереверсивный
с наддувом, однорядный, диаметр цилиндра 12 см, ход поршня 14 см.
*
14. КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
И ИХ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
/двигатель внутреннего сгорания является сложным агрега-
том, состоящим из комплекса отдельных систем, устройств и меха-
' низ54й£^
Остов двигателя представляет собой сложную чугунную отлив-
ку, в которой расположены все механизмы и агрегаты двигателя.
К остову относятся фундаментная рама, картер, цилиндры, головки
цилиндров. . • ,
Цилиндровые втулки двигателя имеют’ хорошо отшлифованную
внутреннюю поверхность. В каждой цилиндровой втулке движется
поршень, который устанавливается с определенным зазором, допут
скающим * свободное расширение сильно нагревающегося при работе
поршня.
На поверхности поршня имеются кольцевые канавки (ручьи),
в которые вставляются специальные упругие уплотняющие кольца,
ограничивающие пропуск газов через зазор между цилиндром и
поршнем.
В большинстве’ случаев рабочий процесс совершается только с од-
ной стороны поршня, что упрощает конструкцию кривошипно-шатун-
ного механизма и облегчает условия охлаждения поршня. Криво-
шипно-шатунный механизм выполняет 'основные рабочие функции
двигателя, т. е. воспринимает давление газов и, преобразует поступа-
тельное движение поршней во вращательное движение коленчатого
вала, при помощи шатуна, сочлененного шарнирно верхней головкой
с поршневым пальцем и нижней головкой с шатунной шейкой колен-
чатого вала. Рабочая полость располагается над поршнем в цилиндре,
.закрытом головкой. *
Поршень является наиболее ответственной и напряженной де-
талью кривошипно-шатунного механизма. При работе на поршень могут
действовать давление газов и силы инерции. Поршень передает смду
давления газов на шатун, а на стенку цилиндра силу, действующую
на боковую поверхность поршня. Днищем поршень обращен к ка-
мере сгорания. Внутри поршня, в средней части, имеются приливы-
40
бобышки, в отверстия которых вставляется стальной палец. Верх-
нюю уплотняющую часть поршня иногда называют головкой, а ниж-
нюю, направляющую (тронковую) часть — юбкой. Уплотняющая
часть имеет поршневые кольца, обеспечивающие герметичность ра-
бочей полости цилиндровой втулки и снимающие излишки масла со
стенки цилиндра. Кольца, кроме того, отводят в стенки цилиндровой
втулки основную долю тепла, воспринимаемого днищем поршня.
Поршни изготовляют из алюминиевых и магниевых сплавов, чу-
гуна, а также из -жаропрочной стали.
Шатун связывает колено вала с поршнем и при работе совершает
сложное движение, подвергаясь действию переменных нагрузок от
давления газов и сил инерции. Действующие на шатун силы вызывают
в нем сложные деформации. Поэтому он должен быть прочным и жест-
ким при возможно малой массе. Изготавливают шатуны из качествен-
ной углеродистой или легированной стали, реже — из алюминиевых
сплавов.
Ответственными деталями шатунов являются шатунные болты,
служащие для крепления разъемных кривошипных головок шатуна.
Обрыв шатунного болта обычно вызывает большие разрушения ра-
ботающего двигателя.
Коленчатый вал подвержен воздействию переменных сил инерции
и давления газов. При работе двигателя вал испытывает значитель-
ные скручивающие и изгибающие напряжения. Шейки вала подвер-
гаются переменным нагрузкам, создающим значительную работу тре-
ния и износ шеек и подшипников. Поэтому коленчатый вал двигателя
должен обладать высокой прочностью и жесткостью, высокой износо-
стойкостью трущихся поверхностей.
Размеры и форма вала зависят от числа цилиндров, расстояния
между осями цилиндров, наибольшего давления цикла, частоты вра-
щения и ряда других факторов.
Основными элементами коленчатого вала являются: коренные шейки
(которыми вал опирается на коренные подшипники), шатунные шейки
(сочленяющиеся с кривошипными головками шатунов), щеки (связы-
вающие шейки вала и образующие его кривошипы) , и концы вала.
К переднему концу вала обычно присоединяется механизм газораспре-
деления, а от заднего — производится отбор мощности. Здесь же кре-
пится маховик, уменьшающий неравномерность хода двигателя.
Количество шатунных шеек зависит от количества цилиндров
и компоновки двигателя (число коренных шеек может быть различ-
ным).
Коленчатые валы изготовляют из углеродистых и легированных
сталей ковкой или штамповкой. Иногда отливают валы из модифици-
рованного высокопрочного чугуна.
Без удаления продуктов сгорания из цилиндров и без заполнения
их каждый раз новым зарядом воздуха невозможно обеспечить работу
двигателя. К продувочным и наддувочным устройствам для запол-
нения цилиндров воздухом относятся: продувочный иасос, наддувочный
агрегат, детали привода, ресиверы для воздуха, воздушные фильтры
и охладители воздуха.
41
Механизм газораспределения служит для осуществления процесса
газообмена, т. е. очистки цилиндра от продуктов сгорания и запол-
нения его воздухом у.двигателей с внутренним смесеобразованием
(дизелей) и горючей смесью у двигателей с внешним смесеобразованием
. (карбюраторных двигателей). у
* Состоит этот механизм из впускных и выпускных органов и де-
талей, передающих к ним движение от коленчатого вала (клапаны,
Пружины, коромысла, штанги, толкатели, кулачковый распредели-
тельный' вал, шестерни и др.).
Система топливоподачи (топливная система) обеспечивает обра-
зование смеси топлива с воздухом в заданном соотношении. Состоит
система из деталей и механизмов, обеспечивающих подготовку и распи-
ливание топлива, а также регулирование количества и качества за-
- ряда, подаваемого в цилиндр двигателя. У дизеля она объединяет топ-
ливные баки, топливоподкачивающий насос низкого давления, фильт-
ры, главный топливный насос высокого давления, топливопроводы и
форсунки, подающие распыленное топливо й цилиндры. У двигателя
•свнешним смесеобразованием в систему питания входят топливный
бад, насос, фильтры, карбюратор или смесительное устройство, трубо-
проводы.
В систему также фходят устройства для очистки воздуха и подачи -
его в цилиндры.
Система смазки объединяет устройства и механизмы, обеспечиваю-
щие подачу смазочного масла к движущимся частям для уменьшения
сил трения и износа деталей, а также для отвода тепла и продуктов
износа.
Система смазки состоит из маслосборников, фильтров, масляных
набосов, охладителя масла и т. п.
Система охлаждения обеспечивает охлаждение деталей, соприка-
сающихся с горячими газами. Охлаждение может производиться водой,
' воздухом, а также маслом и топливом. В зависимости от способа ох-
лаждения 'в систему входят различные устройства, механизмы и каналы
(трубопроводы) для подвода охладителя к деталям и теплообменники
(радиаторы).
Системы контроля, автоматического регулирования и защиты дви-
гателя обеспечивают надежную работу двигателя, позволяют контро-
1 лировать параметры двигателя (температуру и давление охлаждающей
воды, температуру и давление смазочного масла, частоту вращения
коленчатого вала, температуру выхлопных газов и др.), а также обес-
печивают возможность автоматического регулирования основных па-
раметров, подачи предупредительных и аварийных сигналов и защиты
(остановки) двигателя. В зависимости от назначения двигателя и объ-
ема автоматизации в эти системы входят различные термометры, мано-
метры, тахометры, терморегуляторы, визуальные и дистанционные
приборы.
Кроме перечисленных систем и механизмов, двигатели могут иметь
и другие устройства, например, для пуска сжатым воздухом или.с по-
мощью электростартера, для зажигания горючей смеси в карбюра-
торных и газовых двигателях.
42 '
15. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Рассмотрим принцип действия двигателя внутреннего сгорания.
Схема кривошипно-шатунного механизма и работы одноцилиндрового
’ четырехтактного двигателя показана на рис. 12. Поршень, шатун и
коленчатый вал образуют подвижную часть кривошипно-шатунного
механизма. Плоскость кривошипа отклонена от оси цилиндра на угол
<р #= 0° и поэтому сила Р, приложенная к поршню по оси цилиндра,
обусловливает вращение коленчатого вала. Если направления оси ша-
туна и плоскости кривошипа будут совпадать (<р = 0 и <р = 180°),
то усилие, приложенное к поршню, не может вызвать вращения колен-
чатого вала. Эти положения называются мертвыми точками. Крайнее
положение поршня, при котором расстояние его от оси вала наиболь-
шее (<р = 0), называют верхней (или внутренней) мертвой
точкой (в. м. т.). Другое крайнее положение поршня, когда он
находится на наименьшем расстоянии от оси вала (<р = 180°), называют
нижней1 (или наружной) мертвой точкой (н. м.т.). Мертвые
точки кривошипно-шатунный механизм проходит за счет сил инерции
вращающихся масс коленчатого вала и маховика.
Перемещение поршня от одной мертвой точки до другой называют
ходом поршня S =s 2R.
Каждому ходу поршня соответствует поворот кривошипа на 180°,
т. ё. за один оборот вала поршень делает два хода.
Рабочие процессы, реализуемые в течение одного хода поршня
(часть рабочего цикла), называются тактом. Перемещение поршня
приводит к изменению объема внутренней полости цилиндра.
Объем внутренней полости цилиндра при положении поршня
в. м.т. представляет собой камеру сжатия и называется объемом
камеры сгорания Кс; объем, описываемый днищем поршня
между мертвыми точками, называют рабочим объемом ци-
линдра Vh — S. Рабочий объем двигателей обычно измеряют в
литрах и см3; объем внутренней полости цилиндра при положении
поршня в н. м. т. называется полным объемом цилиндра
У а = Уе + К.
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания
является степенью сжатия
е- . , Уь
, v. vc vc *;
Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем
воздуха (заряда горючей смеси) при одном ходе поршня от н.м.т.
до в. м. т.
Степень наполнения цилиндра свежим зарядом оценивается
коэффициентом наполнения, который представляет отношение массы
фактического заряда 08, поступившего в цилиндр, к наибольшему воз-
можному, которое могло бы поступить в рабочий объем цилиндра
43
Величина давления в конце сжатия (точка 2) зависит от степени
сжатия, герметичности рабочей полости цилиндра и от значения на-
/ 'чального давления сжатия (в точке /). На„ последнем отрезке хода сжа-
тия (точка е) начинается подача через форсунку мелкораспыленного
топлива в цилиндр. Впрыск топлива до прихода поршня в в. м. т.
' ’ необходим для прогрева капель топлива и подготовки их к сгоранию,
а также для лучшего использования тепла, выделяющегося при горе-
нии топлива. Горение топлива начинается до в. м. т., заканчивается
. после в-м.т.
Третий такт — расширение. При сгорании топлива
(линия 2—3) его химическая энергия преобразуется в тепло, темпера-
тура и давление газов в цилиндре резко повышаются. Под действием
давления происходит перемещение поршня от верхней мертвой точки
к нижней мертвой точке, т. е. происходит третий такт— -рас-
ширен и е (линия 3—4). Тепло в процессе расширения газов пре-
образуется в механическую работу перемещения поршня: Так как газы
совершают.полезную работу, этот такх называют рабочим так-
то м, или рабочим ходом поршня.
Четвертый такт — выпуск. Во время четвертого хода
поршня от нижйей мертвой точки к верхней мертвой точке происходит
, очистка цилиндра от продуктов сгорания топлива. Поршень вытесняет
газы через открытый выпускной клапан. Открытие клапана происходит
на последнем отрезке хода расширения в точке а, что позволяет ис-
пользовать давление газов для лучшей очистки цилиндра и снизить
сопротивление движению поршня во время такта выпуска. На инди-
каторной диаграмме такту выпуска соответствует линия 4—0: Чет-
вертым ходом поршня заканчивается рабочий цикл' и в дальнейшем
последовательно повторяются все рассмотренные процессы.
Рабочих ходов у четырехтактного двигателя в два раза меньше ча-
стоты вращения вала. Это соотношение называют коэффициентом такт-
, ности. У этих двигателей он равен 1/2.
Для улучшения очистки цилиндра от продуктов угорания И для
лучшего, наполнения цилиндра свежей порцией воздуха выпускной
( клапан закрывается не в конце такта выпуска (в в. м. т.), а несколько
' . позднее, т. е. в начале первого такта (точка Ь). В этих же целях впуск-
ной клапан открывается С'некоторым опережением, т. е. до в. м. т.
в конце четвертого такта (точка с на линий выпуска газов). Следо-
вательно, в конце четвертого такта в течение некоторого времени оба
клацдра открыты. Такое положение называется перекрытием клапанов./
L -/^Действительный процесс работы двухтактного двигателя. ЧеТБГ
/ рехтактный двигатель только половину времени, затраченного на
' цикл, работает как тепловой двигатель (такты сжатия и расширения),
а остальное время (такты впуска и выпуска) работает как воздушный
насос. Время, отведенное на рабочий цикл, более полно используется
в двухтактных двигателях.
В двухтактных двигателях рабочий цикл совершается за Два такта,
т. е. за один оборот коленчатого вала. В двухтактных7 двигателях очи-
'> стка цилиндра от продуктов, сгорания и наполнение цилиндра свежим
S. -Зарядом происходят при движении поршня вблизи н,м.т. Отработав-
—-—
feu u • .
Рис. 14. Двухтакт-
ный двигатель:
о — схема устройст-
ва; б — индикаторная
диаграмма
шие газы вытесняются частично поршнем, но, в основном, предва-
рительно сжатым до определенного давления воздухом'(или горючей
смесью). Сжимается этот воздух в отдельном агрегате, называемом на-
• гнетателем или продувочным насосом.
Схема устройства двухтактного двигателя с воспламенением от
сжатия (дизеля) дана на рис. 14, а. Цилиндр имеет продувочные (впу-
скные) окна 1 для заполнения его свежим воздухом и выпускныеокна 4
для удаления отработавших продуктов сгорания. Высота впускных
окон£авна 10—-15% хода поршня; выпускные окна более высокие.
-'•/Сжатие воздуха в цилиндре начинается с момента прохода поршнем,
движущимся вверх, верхней кромки выпускных окон 4. На индикатор-
ной диаграмме (рис. 14, б) этому соответствует точка d. В точке е в ци-
линдр впрыскивается топливо, подаваемое насосом 2 в форсунку 3.
В результате сгорания топлива температура и давление в цилиндре
возрастают (участок е — г диаграммы) и поршень движется вниз, со-
вершая рабочий ход.
В точкеа, когда днище поршня проходит кромку выпускных окон 4,
начинается свободный выпуск продуктов сгорания в выхлопной кол-
лектор. На участке расширения а — b ввиду выпуска газов давление
в цилиндре снижается и к моменту открытия поршнем продувочных
окон (точка Ь) оно становится практически равным давлению заряда
на впуске, т. е. давлению воздуха, поступающего из нагнетателя. Начи-
нается продувка или принудительный впуск (участок b — с). Свежий
заряд вытесняет отработавшие газы и заполняет цилиндр. Следующий
цикл вновь начинается в точке d.
г ""Данная схема очистки объема цилиндра от продуктов сгорания
* называется попер'ечно-петлевой продувкой. Возможны и другие кон-
' структивные решения для газообкюна в цилиндре двухтактного дви-
гателя.
Объем Уп, соответствующий части хода поршня, при котором про-
исходят процессы выпуска и продувки, называют потерянным объемом.
Отношение потерянного объема к объему Ул, описываемому дни-
щем поршня после закрытая выпускных окон, представляет долю по-
терянного объема на процесс газообмена ф = I'VP*. Обычно ф —
— 104-40%. Отношение суммарного объема камеры сгорания Vo
47
& « объема Vh к объему камеры сгорания называется действительной
степенью сжатия. Геометрическая степень сжатия выражается
о Vc + V'h
е --------.
' -
Сравнение рабочих циклов двух- и четырёхтактных двигателей
показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения
двухтактный двигатель должен развивать вдвое большую мощность.
. .. Однако в действительности мощность двухтактного двигателя уве-
7 личивается лишь на 50—75% ввиду потери части рабочего объема
; и ухудшения очистки и наполнения цилиндра за то короткое время,
которое приходится нд процесс газообмена.
. —^Двухтактные двигатели имеют более равномерный крутящий мо-
мент, так как рабочий цикл реализуется при каждом обороте колен-
чатого вала. Коэффициент такгности у этих двигателей равен единице.
Существенным недостатком двухтактного процесса для двигателей
внешнего смесеобразования является выброс части горючей смеси
L через выпускные окна при продувке й наполнении цилиндра. Поэтому
? двухтактный процесс применяется в основном в дизелях, где продувка
осуществляется воздухом. Исключение составляют мотоциклетные,
вспомогательные и. другие двухтактные карбюраторные двигатели
малой мощности, где требуется простота и компактность конструкции.
При сопоставлении индикаторных диаграмм в координатах р— V
четырёх- и двухтактного двигателей видно, что в четырехтактном
двигателе площадь диаграммы, определяющая индикаторную работу
за цикл, состоит из двух площадей. Одна соответствует положитель-
ной работе, полученной за такты сжатия и расширения, другая—-от-
рицательнойработе газов в процессе впуска и> выпуска, т. е. затрате
работы на, газообмен. Последняя характеризует так называемые на-
сосные потери в цилиндре двигателя. Насосные потери невелики и
учитываются в числе механических потерь в двигателе. В двухтакт-
ных двигателях вся площадь индикаторной диаграммы представляет
собой полезную индикаторную работу цикла.
16. ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ. ПОРЯДОК РАБОТЫ ЦИЛИНДРОВ
МНОГОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Впуск воздуха в цилиндр двигателя и выпуск из него отработав-
ших газов производятся впускными н выпускными органами, состав-
ляющими механизм газораспределения.
Для обозначения продолжительности открытого состояния впуск-4
ных и выпускных органов (например, клапанов), выражаемой в -гра-
дусах поворота коленчатого ваЯа, а также для обозначения моментов
открытия и закрытия этих органов применяется понятие—фазы газо-
распределения.
В действительном цикле двигателя границы отдельных рабочих про-
цессов не совпадают с моментами перехода поршня через мертвые точки
(рис. 13, б). Быстротечность во времени процессов впуска и выпуска,
4»
ограниченность разме-
ров и проходных сечений
клапанов,- относительно
медленное открытие и за-
крытие клапанов вызы-
вают необходимость от-
крывать и закрывать
клапаны с некоторым
опережением или запаз-
дыванием по отношению
к граничным мертвым
точкам Так, выпускной
клапан открывается в
точке а до прихода порш-
Открытие
Впускного
клапана
Закрытие
впускного
клапана
Начало в.м.г.
подачи топлива .
Открытие
выпускного
клапана
Закрытие
выпускного
клапана
ня в н. м. т. наполнение;^ горениетопливаирасшире-
Угол поворота ко- ние газов;
ленчатого вала с мбмен- Сжатие; О Выпуск
та открытия выпускно- Рис. 15 Диаграмма газораспределения яеты-
ГО Клапана ДО H. М. Т. на- рехтактиого двигателя
зывается углом опе-
режения открытия выпускного клапана (рис^ 15)-
В целях лучшего удаления газов из цилиндра выпускной клапан
закрывается в точке Ь, после перехода поршнем в м. т., т. е. уже в на-
чале такта впуска. Угол поворота коленчатого вала от в. м. т. до мо-
мента закрытия выпускного клапана называется углом запаз-
дывания закрытия выпускного клапана. Это угол 0, в кру-
говой диаграмме работы клапанов или диаграмме газораспределения.
, В целях более полного наполнения цилиндра зарядом впускной
клапан открывается в точке с (см. рис. 13, б) до прихода поршня в верх-
нюю мертвую точку (т. е. фактически в конце такта выпуска). Предва-
рение открытия клапана, выраженное в градусах угла поворота ко-
ленчатого вала с момента открытия клапана до в. м. т., называется
углом опережения открытия впускного кла-
пана tzj (см. рис. 15).
Угол поворота вала, равный сумме углов и 02, когда открыты
оба клапана, называют углом перекрытия. Перекрытие
клапанов улучшает очистку цилиндра и способствует охлаждению вы-
пускного клапана.
Лучшему наполнению цилиндра отвечает и закрытие впускного
клапана в точке d после перехода поршнем н. м. т. (т. е. фактически
в начале такта сжатия). Угол поворота коленчатого вала от н. м. т.
до момента закрытия впускного клапана называется углом за-
паздывания закрытия впускного клапана а#.
В действительном процессе работы двигателя сгорание топлива
требует определенного времени и происходит не мгновенно, когда пор-
шень находится в верхней мертвой точке, а протекает при переменном
объеме камеры сгорания двигателя, т. е. при движении поршйя. Для
улучшения смесеобразования и подготовки топлива к сгоранию у ди-
зелей устанавливается угол предварения ПОДаЧИ ТОП-
47
л и в а в цилиндр (точка е см. рис. 13, б). У карбюраторных двигате-
лей аналогично задается угол опережения зажигания смеси.
Оптимальные значения всех перечисленных углов-зависят от кон-
струкции, мощности двигателя, вида используемого топлива и других
факторов. Определяются эти углы, в основном, экспериментально —
в процессе доводки опытных образцов и приводятся в техническом пас-
порте двигателя.
Из диаграммы газораспределения видно, что продолжительность
фактических процессов в четырехтактном двигателе не соответствует
180° поворота коленчатого вала. Так, длительность процесса впуска,
измеряемая в градусах поворота вала, равна + 180° + (прак-
тически до 210—270°), а длительность процесса выпуска газов соответ-
ственно Р, + 180° + Р2 (т. е. до 220—270°).
У двухтактных двигателей на впуск и выпуск отводится лишь конец
рабочего такта (70—85° до н. м. т.), т. е. всего НО—135° поворота ко-
ленчатого вала. У четырехтактных-двигателей, для сравнения, на эти
процессы газообмена отводится около 500° поворота вала, т. е. почти в
четыре раза больше. Поэтому цилиндр четырехтактного двигателя
лучше очищается оу продуктов сгорания, а детали двигателя имеют
меньшую тепловую напряженность.
Многоцилиндровые двигатели обеспечивают получение значи-
тельной мощности при равномерном ходе двигателя. Под равномер-
ным ходом понимают работу двигателя на постоянном режиме, при
котором коленчатый вал двигателя вращается с постоянной частотой.
При неравномерном ходе все детали, передающие крутящий момент,
работают с ударной нагрузкой (от тактов рабочего хода), что ускоряет
износ и может привести к поломке двигателя.
Равномерность хода двигателя улучшается при установке махови-
ка на коленчатом валу двигателя и при увеличении числа цилиндров.
Чем больше цилиндров в двигателе, тем меньше угловые интервалы
между рабочими тактами в разных цилиндрах и, следовательно, бо-
лее равномерно вращение вала. Кроме того, применение нескольких
цилиндров малого диаметра вместо одного большого позволяет сни-
зить массу кривошипно-шатунного механизма и увеличить частоту вра-
щения и мощность двигателя
Современные двигатели имеют до 24 цилиндров. Для обеспечения
равномерной нагрузки коленчатого вала и подшипников многоиилинд-
рового двигателя необходимо, чтобы рабочие и другие одноименные
такты в его цилиндрах повторялись в определенной последователь-
ности, называемой п о р я д ко м работы цилиндров.
Порядок работы цилиндров однорядного двигателя зависит от
газораспределения и от угла между кривошипами (коленами) колен-
чатого вала. Этот угол зависит, в свою очередь, от такгности двига-
теля я числа цилиндров.
Полный цикл у четырехтактного двигателя осуществляется за
два оборота вала, т. е. за 720°; у двухтактного — за один оборот
вала, т. е. за 360°. Следовательно, для получения равномерной ра-
боты двигателя с числом цилиндров более двух угол между коле-
нами (кривошипами) четырехтактного двигателя должен равняться
50
Рис, 16. Схема порядка работы цилиндров че-
тырехтактного двигателя
ф — 7207 г (где г — число
цилиндров).
Рассмотрим порядок ра-
боты цилиндров однорядно-
го четырехтактного двига-
теля с четырьмя цилиндра-
ми. В этом случае <р =
. = 72074 = 180°.
Кривошипы коленчато-
го вала расположены в од-
ной плоскости, но с. пар-
ным смещением на 180°
(рис. 16). В этом случае
поршни / и. 4 перемеща-
ются в направлении, противоположном движению поршней 2 и 3. .
Допустим, что в первом цилиндре первый такт является рабочим
ходом и поршень движется вниз. Тогда поршни второго и третьего
цилиндров перемещаются вверх. В этих цилиндрах, следовательно,
возможна реализация процессов сжатия или выпуска. Примем, что
во втором цилиндре происходит выпуск продуктов сгорания. Тогда
поршень третьего цилиндра должен осуществлять сжатие. В четвер-
^том цилиндре, как и в первом, поршень движется вниз Первый-
цилиндр совершает рабочий ход, значит, в четвертом цилиндре в это
время может быть только впуск. i
В дальнейшем чередование процессов в последующих тактах всех
четырех цилиндров будет определяться цикловой последовательностью
рабочих процессов (табл. 4).
Процессы расширения газов будут проходить в цилиндрах в сле-
дующем порядке: 1—3—4—2.
Порядок работы четырехцилиндрового двигателя может быть и
иным, т.е. 1—2—4—3, если в рассмотренном выше случае во втором ци-
линдре в первом такте вместо процесса выпуска принять процесс сжа-
тия. Нумерация цилиндров дизель-генератррных установок прини-
мается в направлении к генератору.
‘ В шестицилиндровом четырехтактном двигателе угол между ко-
ленами (кривошипами) вала ф = 72076= 120е и возможны различные
.варианты порядка работы цилиндров. К примеру, у дизелей 6ЧН12/14,
Таблица 4
Цилиндр Градусы поворота коленчатого вала
0 1 80 360 640 720
I такт 11 такт III такт IV такт
1 Рабочий ход Выпуск Впуск Сжатие
2 Выпуск Впуск Сжатие Рабочий ход
3 Сжатие Рабочий ход Выпуск Впуск
4 Впуск Сжатие Рабочий ход Выпуск
51
установленных на рефрижераторных секциях Брянского машинострои-
тельного завода, выбранпорядок работы цилиндров I—5—3—6—2—4,
Указанный порядок чередования рабочих ходов отвечает условию,
чтобы последовательно работающие цилиндры не находились рядом.
Это способствует более равномерному 'распределению нагрузкй на
коренные подшипники коленчатого вала и Препятствует попаданию
через выпускной трубопровод отработавших газов из цилиндра,-где
начинается выпуск, в цилиндр, где выпуск газов заканчивается.
17. СРЕДНЕЕ ИНДИКАТОРНОЕ И ЭФФЕКТИВНОЕ ДАВЛЕНИЕ.
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ
За один цикл газ совершает индикаторную работу Lt, представ-
ляемую на индикаторной диаграмме (рис. 17) площадью, ограничен-
ной линиями процессов сжатия, сгорания и расширения. Для кон-
кретных двигателей величина этой работы будет различной в зависи-
мости от примененного цикла, объема цилиндра, степени сжатия, ка-
чества сгорания и других факторов. При этом, чем больше работа Lt,
тем больше степень использования данного рабочего объема цилинд-
ра. Одиако судить о величине работы газов в цилиндре двигателя по
индикаторной диаграмме, на которой давление газов непрерывно
меняется, трудно. Поэтому на практике величину'работоспособ-
ности двигателя за цикл оценивают по среднему индикаторному
давлению.
Для определения идикаторной работы за цикл; переменное дав-
ление расширяющихся газов заменяют условно постоянным Средним
давлением, значение которого находят делением площади диаграммы
на ее Длину Z, равную отрезку абсциссы между мертвыми точками. Это
среднее давление, вычисленное с учетом масштабов осей координат диа-
граммы, и называют средним индикаторным дав-
лен и е м pt
Геометрически в координатах р — V среднее индикаторное давление
представляет собой.‘высоту (ординату) прямоугольника h, равнове-
ликого по площади индикаторной диаграммы и построенного иа том
F.
же основании (равном длине диаграммы /), т. е. h = pt == у.
Чем больше давление рь тем больше работа Lt и лучше исполь-
зуется объем цилиндра.
Среднее индикаторное давление современных дизелей при работе ,
на номинальном режиме находится в t пределах 0,6—2,4 МПа.
(5—25 кгс/см2), ' , *
Совершенную в цикле индикаторную работу нельзя полностью
использовать для выполнения полезной работы, так как часть’ инди-
каторной работы расходуется непосредственно внутри цилиндра и
Двигателя на преодоление Сил трения и гидравлических сопротивле-
ний. Можно представить индикаторную работу как сумму работы,
52
i р
Рис. 17., Индикаторная дяа-
; грамма двигателя и графиче-
j ское изображение среднего ин-
г дикаторного давления (р,)>
г среднего эффективного давле-
f ния (Ре) и среднего давления
к трения (рг)
[затраченной на трение LT, и полезной или эффективной работы Le,
г т. е
| ' Lt = Le + LT.
f Соответственно этому соотношению для работ можно написать
| Pi = Ре + Рг,
I? где pi — среднее, индикаторное давление;
с рв — среднее эффективное давление;
рг — среднее давление трения.
По аналогии с pt среднее эффективное давление представляет собой
[. некоторое условное постоянное давление, которое действует на
‘ поршень в течение хода расширения и совершает работу, равную эф-
фективной работе на валу двигателя. У современных дизелей рв со-
ставляет 0,5—1,7 МПа (5—18 кгс/см2). 7
' Среднее давление трения также можно представить в виде неко-
торого постоянного давления на поршень, действие которого в течение
хода расширения создает работу, равную работе трения.
Крутящий момент Мв, развиваемый на валу двигателя, харак-
теризует способность двигателя преодолевать сопротивление, созда-
ваемое нагрузкой (потребителем). Зависит крутящий момент от мощ-
ности двигателя и частоты вращения его вала. Во время совершения
каждого полного рабочего цикла двигателя давление газов, силы инер-
ции деталей кривошипно-шатунного механизма изменяются и по ве-
личине и По направлению. В связи с этим крутящий момент, передавае-
мый через коленчатый вал потребителю, непрерывно изменяется по
величине и обусловливает неравномерное вращение вала.
Нестабильность частоты вращения вала оценивается степенью
Неравномерности, равной отношению наибольшей разности угловых
скоростей коленчатого вада за цикл к среднему значению угловой
скорости, т. е. ,
б == Мт?* — ЮЛ11П
В зависимости от назначения двигатели имеют степень неравно-
мерности от 1/20 до 1/300. Чем больше цилиндров и массивнее маховик,
тем стабильнее частота вращения вала.
53
18. ИНДИКАТОРНАЯ И ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ.
НАДДУВ ДВИГАТЕЛЯ
Мощность, передаваемая газами на-поршень за ходы расширения
и сжатия, называется индикаторной-* мощностью Nt.
Индикаторной мощностью Nt будет являться мощность, соответствую-
щая индикаторной работе Lt в диаграмме цикла.
Для четырехтактного двигателя с частотой вращения п об/мин
числр циклов в минуту составляет у. Тогда индикаторная мощность
одного цилиндра, Т. е. работа за одну секунду, при выражении объема
цилиндра в литрах, а среднего индикаторного давления pt в Па
определится уравнением
60.10*
где т — коэффициент тактности двигателя (у четырехтактных т 1/2,
у двухтактных т = 1).
Для многоцилиндрового двигателя с числом цилиндров г индика-
торная мощность выразится соответственно
/\/ д- £». Kfi— тг.
60-10*
При этом полагают, что среднее индикаторное давление равно во
всех цилиндрах.
В двухтактном двигателе,полный цикл совершается за один оборот
коленчатого вала и индикаторная мощность двигателя выразится
. Полученные уравнения индикаторной мощности обычно используют
для определения мощности существующих двигателей, когда извести
Pt, Vh и а. Для расчетов более удобны уравнения индикаторной мощ-
ности в развернутом виде, т. е. уравнения, которые связывают
непосредственно с основными конструктивными параметрами двига-
теля.
Индикаторную мощность одного цилиндра можно определить
из выражения.
N, г- ~
60-108 ’
ггде D — диаметр цилиндра двигателя, м;
5 — ход поршня, м;
п — частота вращения вала двигателя, об/мин;
т — коэффициент тактности;
Уй = -^-S = 0,785 DSS.
5 4
1>

Для четырехтактного двигателя
_ 0,785 D»Sp; л .
1 12-10* . ’
для двухтактного двигателя
N _ 0,785 О» Spf я
1— 6-10*
Агрегатная мощность многоцилиндрового двигателя равна цилинд-
ровой мощности, умноженной на число цилиндров. Произведение
Vhz представляет собой рабочий объем двигателя, т. е. сумму рабочих
объемов всех цилиндров в литрах. (
Индикаторная мощность двигателя зависит от размеров цилиндра,
среднего индикаторного давления pt и частоты вращения. С увеличени-
ем pi и п возрастают индикаторная мощность и степень использования
рабочего объема цилиндра. Давление можно повысить, увеличив
наполнение цилиндра с помощью наддува. Увеличение частоты вра-
щения вала ограничивается возрастанием теплогидравлических по-
терь и износа деталей Поэтому и величину наддува и частоту враще-
ния выбирают исходя из назначения двигателя.
Мощность, развиваемая газами в цилиндре двигателя, через шатун-
но-кривошипный механизм передается на коленчатый вал двигателя
и далее к потребителю. Эта передача сопровождается различными
потерями, и мощность, соответствующую всем этим потерям, называют
мощностью механических потерь Nm.
Полезную мощность, которую можно получить на валу двигателя,
называют эффективной мощностью Ne двигателя Эффективная мощ-
ность меньше индикаторной на величину мощности механических по-
терь, т. е.
= Nt - Nm.
Отношение эффективной мощности к индикаторной называют ме-
ханическим КПД двигателя
N.
Чмех— ,, •
Nl
Механический КПД показывает долю индикаторной работы, ко-
торая используется для совершения полезной работы. Чем меньше
механические потери, тем больше механический КПД двигателя и
больше его эффективная мощность, т. е.
Ме — N( Лмех —
0,785 Л» т]мет
12-10*
П.
Величина pt т]мех называется средним эффективным давлением
55
, Тогда эффективная мощность четырехтактного двигателя с числом
цилиндров г определится уравнением ’=''• ? ’• ’ : '
0,78Б£>*5рв пг
N'~ 12-10*---*
Среднее эффективное давление ре соответствует эффективной работе,
отнесенной к единице рабочего объема двигателя, и поэтому является
основным показателем двигателя. Величина ре зависит как от вели-
чины pi и качества рабочего процесса, так и от конструкции двига-
теля..
Характерным показателем энергетического использования дви-
гателя является также литровая мощность, т. е. снимаемая с 1 л
рабочего объема двигателя
Для четырех- и двухтактных двигателей эту мощность соответст-
венно можно определить из выражений:
N — Ne — Ре п - N = Ре п
л zVh 12-10’ ’ л zVh 6-10’
Эффективная и литровая мощности двигателя возрастают с увели-
чением частоты вращения вала двигателя, и среднего эффективного
давления. Это повышает требования к качеству топлива и качеству
его распиливания в цилиндре, так как с повышением частоты вращения
все рабочие процессы в двигателе должны совершаться за более корот-
кое время. ’
Эффективную мощность определяют и опытным путем, замерив. на
специальной тормозной установке крутящий момент при номиналь-
ной частоте вращения вала двигателя. Для подсчета используют фор-
. мулу из механики '
дг ^к^кВт.
е 974
• В свою очередь, зная эффективную мощность двигателя, можно
оценить его крутящий момент
Ми-= 9555 А- Я-м /716,2 кгс/м).
п \ п }
При снижении частоты вращения возрастает крутящий момент
двигателя. - . / '
Широко распространенным способом увеличения мощности дви-
гателей является повышение среднего индикаторного давления в ло-
мощью наддува.
I Процесс принудительного наполнения* цилиндров воздухом избы-
точного давления с целью увеличения плотности воздуха и величины
- массового заряда цилиндра называют наддувом. Увеличение коли-
чества воздуха (кислорода) в цилиндре позволяет сжечь больше топ-
лива за один цикл и повысить тем самым среднее индикаторное дав-
ление и мощность двигателя. _
Например, при давле--
нии наддувочного воздуха
0,14 — 0,16 МПа (1,4 —
1,6 кгс/см*) мощность дви-
гателя при неизменных ра-
бочем объеме цилиндров и
частоте вращения коленча-
того вала возрастает в 1,4—
1,5 раза. Возможно и даль-
нейшее повышение мощно-
сти двигателя за счет уве-
личения давления воздуха
и его охлаждения перед
подачей в цилиндр.
Воздух подается в ци-
линдры нагнетателем (воз-
духодувкой), который мо-
жет иметь механический
привод от вала двигателя
(механический наддув) или
вращаться специальной га-
зовой турбиной, использу-
ющей часть энергии отра-
ботавших газов двигателя
(газотурбинный наддув). Можно использовать и комбинированный
наддув с применением агрегатов обоих типов, например, в виде двух-
ступенчатого наддува.
Схема газотурбинного наддува приведена на рис. 18. Отработавшие
газы, имеющие давление выше атмосферного, из цилиндра двигателя 1 '
поступают на лопатки газовой турбины 2, имеющей общий вал с нагне-
тателем 3, и отводятся наружу. При вращении турбины центробежный
нагнетатель засасывает воздух из атмосферы и подает его под давле-
нием в цилиндр двигателя через впускной клапан.
Газотурбинный наддув является саморегулирующимся, так как
с увеличением мощности двигателя возрастают давление и температура
Таблица 5
Наддув Тип двигателя Давление наддува МПа (кгс/см*) Степень повыше- ния индикаторной мощности Степень повыше- ния эффективной мощности
Низкий Средний Высокий Карбюратор- ный Дизель » » До 0,15(1,6) До 0,15(1,6) 0,15—0,20 (1,6—2,2) 0,20(2,2) и выше 1,40 1,45 1,45—1,80 х 2,0 и более 1,35 1,40 1,40-1,75 2,0 и более
57
выпускных газов, а значит, и частота вращения турбины и нагнета-
теля. Последнее автоматически увеличивает производительность на-
гнетателя. Агрегат, состоящий из нагнетателя (компрессора) и газовой
турбины, рабочие колеса которых сидят на одном валу, называется
турбокомпрессором или турбонагнетателем.
Наддув по различным схемам может применяться и в двухтактных
двигателях. Наддув различают по величине давления поступающего
в двигатель воздуха и соответствующей ему степени повышения мощ-
-ности ( табл. 5).
Большинство отечественных дизелей имеют абсоЛотное давление
наддува от 0,1 до 0,4 МПа (1,3—4 кгс/см2). За счет наддува среднее
эффективное давление можно повысить до 1,7—2,2 МПа (18—22 кгс/см2)
у четырехтактных и до 0,8—1,1 МПа (9—11 кгс/ см2) — у двухтакт-
ных дизелей. Дизели, установленные на рефрижераторном подвижном
составе, имеют среднее эффективное давление от 0,5 до 0,9 МПа (6—
10 кгс / см2).
19. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ
Количество энергии, подведенное к рабочему телу в цилиндре дви-
гателя, определяется теплотой сгорания используемого топлива.
В механическую работу преобразуется только часть выделившегося
при сгорании тепла, остальное тепло отводится от двигателя в виде
потерь. Внешний тепловой баланс характеризует распределение рас-
полагаемой теплоты топлива на полезную работу и тепловые потери.
Отдельные потери определяются расчетом или опытами. Из потерь
наибольшую величину имеют потери тепла в охлаждающую среду
(воду или воздух, охлаждающие двигатель) и потери тепла с отрабо-
тавшими газами. Часть тепловой энергии теряется вследствие химиче-
ской неполноты сгорания топлива. Имеются еще потери в виде отвода
тепла со смазочным маслом, радиации в окружающую среду, утечек
топлива и неучтенные потери—вследствие ошибок измерения и других-
причин.
Уравнение теплового баланса выражается в абсолютных или от-
носительных величинах его составляющих. Более нагляден тепловой
баланс в относительных величинах, когда каждая составляющая вы-
ражается в процентах к располагаемому количеству тепла, т. е.
Че + <7в + ?г + Чн. с + Чм + Чост — 100%,
где qe — полезно используемое тепло (эквивалентное эффективной
работе двигателя);
<ув — потери тепла в охлаждающую среду;
qr — потери тепла с отработавшими газами;
?н. с — потери тепла из-за химической неполноты сгорания (об-
разование сажи, окиси углерода);
qM — потери тепла в масло;
q^ — остаточные потери тепла, не учтенные вышеназванными
составляющими баланса.
38
Таблица 6
Тип двигателя Составляющие теплового баланса, %
«е 9 В . ’| eH.C «м ®ОСТ
Карбюраторный . . . 22—28 14—28 30—50 о 1 сл 2—4 2-6
Дизель 28—44 16-34 24—40 0—4 4—6 2-5
Сумма теплоты, полезно использованной qe, и всех потерь %qD
равна теплоте сгоревшего топлива q.
Средние значения составляющих теплового баланса для современ-
ных двигателей' приведены в табл. 6.
Приведенные данные относятся к номинальной мощности двигателя.
Основные три составляющие теплового баланса находятся следую-
щим образом.
Допустим, что двигатель расходует в 1 ч G, кг топлива с низшей
теплотворной способностью QPH кДж/кг. Тогда располагаемое коли-
чество теплоты
QQ-pn GT.
Количество полезно используемого тепла эквивалентно эффектив-
ной работе двигателя за 1 ч
Qe = 3600 2Ve.
Тогда qe = 100%.
Потери тепла в охлаждающую среду выразятся
Qb = бохл Сохл (Т'г - T-j),
где GOXB — расход охлаждающей среды, кг/ч;
сОхл — теплоемкость охлаждающей среды, кДж / (кг • К);
7\ и Тг — температура охладителя соответственно на входе в
систему.охлаждения и на выходе, К.
Тогда относительная величина потерь
<?в = -^ 100%.
’ <2
Потери тепла с отработавшими газами могут быть найдены по
упрощенной формуле, исходя из предпосылки, что количество газов
равно сумме количеств воздуха G„ и топлива GT, поступивших
в двигатель
Qr = Cpm (Л - То) (Ge + GT),
где сРт — средняя теплоемкость отработавших газов при постоян-
ном давлении cVm яг 1,04 кДж/(кг • К);
ТГ и То — температура отработавших газов и окружающей сре-
ды, К.
Относительная величина этих потерь
<7г = -^100%.
59
0 0,2 0,4 0,6 Ofi Ne
Рис. 19. Тепловой баланс дви-
гателя в зависимости от разви-
ваемой мощности
Остальные составляющие теплбвого
баланса находятся по формулам, нб чаще
экспериментально или по разности по-
терь, как остаточный член теплового ба1
ланса двигателя.
При изменении мощности, развивае-
мой двигателем, меняются и величины
всех составляющих теплового баланса
двигателя. На распределение теплоты
в двигателе оказывают влияние также
частота вращения, состав горючей смеси
и угол опережения зажигания. Измене-
ние составляющих теплового баланса
двигателя в зависимости от развиваемой
им эффективной мощности показано на
рис. 19. Потери тепла вследствие трения
отводятся, в основном, охлаждающей средой. На основании табл. 6
и рис. 19 можно сказать, что реальные двигатели имеют большие теп-
ловые потери (60—80%)' причем главную роль играют потери
в охлаждающую жидкость и с уходящими газами. Тепловая
энергия отработавших газов частично используется при газотур-
бинном наддуве.
\ 20. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
\ \ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ
Коэффициент полезного действия двигателя, как и удельный рас-
ход топлива, определяет экономичность рабочего' цикла и двигателя
в целом.
Экономичность рабочего цикла, т. е. степень использования тепла
в действительном цикле (с учетом всех тепловых потерь), оценивается
индикаторным КПД т]г Он выражается отношением количества теп-
лоты Qi, преобразованной в индикаторную работу двигателя, к ко-
личеству всей теплоты Q, введенной в двигатель при сжигании топ-
лива (т. е. затраченной теплоте):
Qi 3600 Nf 3600
Th = =-------- =-----,
Q GT QpH bi QpH
где Qi = 3600 N, — полезно использованная теплота при работе
двигателя в течение 1 ч, кДж / ч;
GT — часовой расход топлива, кг/ч;
Qph — низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг;
3600 — тепловой эквивалент (1 кВт • ч = 3600 кДж).
Отношение GT / Mi называется удельным индикаторным расходом
топлива bt и показывает, какое количество топлива расходуется в дви-
гателе на каждый индикаторный кВт в течение 1 ч.
Индикаторный КПД оценивает качество рабочего процесса в ци-
линдре двигателя. У современных двигателей т)г = 0,304г0,52. При
изменении мощности, развиваемой двигателем, индикаторный КПД
также меняется.
60
Как было сказано выше, тепло Qe (или qe) эквивалентно эффектив-
ной работе, a Q (или q) представляет количество тепла, введенного с
топливом в двигатель. Следовательно, общую оценку экономичности
работы двигателя в целом может дать эффективный коэффициент по-
лезного действия т),„ как отношение полезно-используемой теплоты ко
всей затраченной теплоте:
Qe 3600 3600
Q Gt Срн be QpH
Удельный эффективный расход топлива Ье показывает, какое
количество топлива расходуется в двигателе на каждый эффективный
кВт в течение 1 ч.
Эффективный КПД учитывает как тепловые, так и механические
потери в реальном двигателе. При оптимальной нагрузке т|е ?= 0,354-
4-0,38, у лучших конструкций т]е = 0,434-0,46.
Отношение эффективного КПД к термическому КПД идеального
цикла = т]О( называется относительным эффективным КПД двига-
теля.
Механический КПД двигателя выражается как отношение эффек-
тивной и индикаторной мощностей двигателя:
так как
, 3600 , 3600 bf пе
bi =----- и Ье = —~, то —— = —.
• Ч/ <2рн Че Ч рн be
Следовательно, механический КПД может быть представлен отно-
шениями
Pi % 41
а все рассмотренные КПД связаны зависимостью
Че — 4i Чмех"
Механический КПД резко снижается при уменьшении нагрузки
двигателя, что приводит к падению эффективного КПД. При этом
увеличивается и доля потерь тепла в охлаждающую среду. В целом это
обусловливает заметное изменение экономичности двигателя в рабочем
диапазоне нагрузок, —от холостого хода до номинальной мощности.
Эффективность двигателя максимальна при оптимальной нагрузке,
равной (для разных- двигателе^) примерно 70—90% номинальной
мощности (см. рис. 19).
Энергетические и экономические показатели поршневых двига-
телей внутреннего сгорания приведены в табл. 7.
При снижении нагрузки на двигатель и развиваемой им эффектив-
ной мощности расход топлива соответственно снижается до некоторого
наименьшего значения, соответствующего полностью снятой нагрузке
(холостой ход). Отношение часового расхода топлива Gx.x на холостом
«1
Таблица 7
Параметра Карбюраторные двигатели Дизели
Среднее индикаторное, давление, МПа (кгс/см2) Среднее эффективное давление, МПа Литровая мощность, кВт/дм3 . . . . Удельный индикаторный расход топли- ва, г/(кВт-ч) . . . Удельный эффективный расход топлива, г/(кВтч) Индикаторный КПД Эффективный КПД Механический КПД , . . 0,7—1,4(8—16) 0,6—1,2(7—14) 15—36 220—330 280-380 0,38—0,25 0,32—0,20 0,75—0,90 0,5—2,4(6—25) 0,5—1,7(6—18) 10—18 160-240 190-280 0,52—0,35 0,45—0,30 0,75-0,85
ходу к часовому расходу топлива GT на номинальной мощности (при
той же частоте вращения) называют коэффициентом холо-
стого хода х. У дизелей х == 0,15-?0,20.
На холостом ходу двигателя вся индикаторная мощность расхо-
дуется на преодоление внутренних потерь. Поэтому значение величин
расхода топлива на холостом ходу и при номинальной нагрузке поз-
воляет оценить механический КПД двигателя по уравнению
GT — G-
Пмех = ------~
Oif
1—^£. = 1—х.
Gt
Частота вращения двигателя на обоих режимах должна быть оди-
наковой. '
Глава 111
ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДИЗЕЛЕЙ
И СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ
21. ВИДЫ ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
И ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ
В двигателях внутреннего сгорания используется только жидкое
и газообразное топливо. Жидкое топливо является продуктом пере-
работки нефти.
Различают следующие виды лщдкого топлива: карбюраторное,
дизельное и котельное. В карбюраторных двигателях используют
бензин и керосин. Быстроходные дизели работают на дизельном
топливе. В тихоходных дизелях сжигается более тяжелое и вязкое
топливо — моторное.
Топливо состоит из горючей массы и балласта (негорючих при-
месей). В горючую массу входят: углерод С, водород Н, кислород О
и сера S. Соотношение этих элементов и наличие в топливе балласта
(влаги W и минеральных примесей) определяет характеристики лю-
бого топлива.
Элементарный состав жидкого топлива, выраженный процентным
содержанием его элементов по массе, определяется уравнением
C + H + O + S4-W = 100%. Элементарный состав топлива обычно
выражают содержанием углерода, водорода и кислорода. Так, рас-
четный состав дизельного топлива обычно принимается: С = 86%,
Н = 13%, О = 1%, а для бензина С = 85%, Н == 15%.
При сгорании горючих элементов происходит быстрое протекание
реакций окисления (соединения с воздухом), сопровождающееся
интенсивным выделением тепла и светового излучения. При сгорании
топлива в двигателях внутреннего сгорания повышается внутренняя
энергия сжатого рабочего тела, преобразующаяся в работу расшире-
ния..
Для возникновения и развития процесса горения необходимо под-
вести к топливу достаточное количество воздуха. При достаточном
количестве воздуха .происходит полное сгорание, при недостатке —
неполное.
Теоретически необходимое количество воздуха в кг для сгорания
1 кг топлива определяется реакциями ркисления и выражается фор-
мулой
2,667 С+8Н—O+S
23

В этом выражении знаменатель показывает процентное содержание
кислорода в атмосфере. Для сгорания 1 кг дизельного топлива расчет-
63
ного состава потребуется До = 14,4 кг. Для сгорания. 1 кг бензина
требуется 15 кг воздуха.
Теоретически необходимый объем атмосферного воздуха для сго-
рания 1 кг топлива выразится
17 — 2.667С + 8Н—O4-S
где 30=23 • 1,293 — произведение содержания кислорода и плот-
ности атмосферного воздуха.
Для дизельного топлива расчетного состава Уо = 11,1 м8/кг.
Теоретически необходимое количество воздуха достаточно для сго-
рания топлива в идеальных условиях, когда происходит полное пере-
мешивание топлива с воздухом.
К< таким условиям приближается процесс смесеобразования только
в карбюраторных и газовых двигателях. В дизелях, когда время смесе-
образования очень небольшое (0,003—0,008 с) в цилиндре не может
быть обеспечено идеальное перемешивание и распределение топлива
по объему камеры сгорания. Поэтому в цилиндр дизеля воздуха по-
дается больше, чем это теоретически необходимо. Отношение количества
воздуха, фактически поступающего в цилиндр двигателя Ln, к теоре-
тически необходимому Lo называется коэффициентом, избытка воз-
духа а.
У дизелей на номинальном режиме коэффициент избытка воздуха
составляет 1,4—1,8 в зависимости от способа смесеобразования. При
снижении нагрузки коэффициент избытка воздуха растет. У карбю-
раторных двигателей а = 0,85-? 1,15.
Коэффициент избытка воздуха у работающего двигателя опреде-
ляется с помощью анализа уходящих газов (газоанализаторы различ-
ного типа) или по расходу топлива и воздуха.
Энергетическая ценность топлива, используемого в двигателе,
определяется его теплотой сгорания (теплотворной способностью).
Теплота сгорания-показывает количество тепла, выделяющегося при
полном сгорании весовой или объемной единицы топлива. Выражается
теплота сгорания в кДж /кг и кДж /м3 соответственно для жидкого
и газообразного топлива.
Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива. Высшей
теплотой сгорания является полное количество тепла, выделивше-
гося при сгорании. Однако при сгорании водорода, содержаще-
гося в топливе, образуются водяные пары, удерживающие в себе
часть выделяющегося тепла. Поэтому практически может быть исполь-
зована теплота сгорания за вычетом израсходованной на испарение
воды. Эта теплота и называется низшей теплотой сгорания. Теплоту
сгорания можно найти по формуле Д. И. Менделеева, которая для
жидкого топлива имеет вид
QPH = 339 С + 1030 Н — 109 (От — S).
Для дизельного бессернистого топлива расчетного состава
Срй = 339-86 + 1030-13 - 109-1 = 42 350 кДж/кг.
64
' Обычно принимают QpH=42 500 кДж/кг, или QpH = 10 150 ккал/кг
В теплотехнике используют и понятие условного топлива, имею
щего теплоту сгорания 29 330 кДж/кг (7000 ккал/кг).
22. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА* ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
В зависимости от фракционного состава дизельное топливо делит
ся на ряд сортов или марок: ДА (арктическое), ДЗ (зимнее), ДЛ (лет
нее) и ДС (специальное). Если в марке топлива нет буквы Д, то он,
получено из нефтей с повышенным содержанием серы.
Летнее дизельное топливо предназначено для работы дизелей прт
температуре окружающего воздуха выше 0°С; зимнее — при темпера
туре воздуха выше — 30° С и арктическое — при температуре воздух;
ниже — 30° С.
Топливо, применяемое в дизелях, должно хорошо распиливать-
ся, испаряться и быстро перемешиваться с воздухом внутри ци
линдра. Оно должно легко прокачиваться по топливоподающей си
стеме при различных температурах и быстро воспламеняться в ши
роких пределах состава топливной смеси. Топливо должно устойчиво,
полно и быстро сгорать без образования нагаров, кокса, смолы или
агрессивных к металлу веществ. Оно также не должно корродировать
детали топливной системы и быть стабильным при хранении и тран-
спортировке. .... .
; Топливо, имеющее высокую вязкость^ требует предварительного
* подогрева (до 45—55° С) для обеспечения нормальной работы фильт-
ров, топливной аппаратуры и хорошего распиливания1 форсункой.
При малой вязкости топлива ухудшается его смазывающая сгккоб-
ность, что приводит к преждевременному износу деталей топливной
аппаратуры дизеля.
Важным свойством топлива является быстрота воспламенения пос-
ле впрыска в цилиндр. Задержка воспламенения сказывается на про-
цессе сгорания. Быстрота воспламенения топлива оценивается по
цетановому числу, которое определяется в специальной мо-
торной установке путем сравнения воспламеняемости испытываемого
образца топлива и эталонной смеси (из легковоспламеняемого цетана
и трудновоспламеняемого альфа-метилнафталина). Процент цетана
в смеси, имеющей одинаковый период задержки воспламенения с ис-
пытываемым топливом, называется цетановым числом. Чем выше це-
тановое число, тем быстрее воспламеняется топливо и равномернее
сгорает.
Оптимальные значения цетанового числа для дизельного топли-
ва находятся в диапазоне от 40 до455 единиц.
Температурой*вспышки является наименьшая температура, при ко-
торой пары нагретого топлива вспыхивают от поднесенного открытого
пламени.
Содержание золы в дизельном топливе не должно превышать
0,02—0,05%. Остающаяся после сгорания топлива зола загрязняет
' смазочное масло и увеличивает износ трущихся поверхностей.
3 Зак. 1557 65
Таблица 8
Параметры Марка топлива
ДА дз ДЛ
Цетановое число (не менее) 40 45 45
Вязкость кинематическая прн темпера- туре 20° С, еСт (см2/с) . 1,5—4,0 1,6—6,0 3,5—8,0
Зольность, % (не более) 0,02 0,02 0,02
Общее содержание серы, % (не более) 02 0,2 0,2
Температура вспышки, °C (не ниже) 35 50 60
Температура застывания. °C (не выше) —55 —35 —10
Наличие смолистых веществ в топливе приводит при горении к их
отложению (нагарообразованию) й' образованию кокса. Оценку коли-
чества смолистых веществ в топливе дает коксовое число. Его опреде-
ляют путем испарения пробы топлива в тигле без доступа воздуха;
смолистый остаток выражают в процентах от первоначальной массы
пробы.1
Для быстроходных дизелей коксовое число не должно превы-
шать 0,05%.
В Топливе обычно имеется сера и сернистые соединения. Эти соедине-
ния при сгорании образуют сернистый газ и серный ангидрид. Так как
в продуктах сгорания всегда имеется водяной пар, способный конден-
сироваться, происходит образование кислот, вызывающих коррозию
элементов двигателя и ухудшение свойств смазочного масла. Работа
дизелей на сернистом топливе сопровождается увеличением нагарооб-
разования на днище, кольцах поршня и в выхлопном тракте. Содержа-
ние серы в дизельном-топливе не должно превышать 0,5%. Для улуч-
шения качеств дизельного топлива и нейтрализации вредного влияния
серы к топливу и смазочному маслу добавляют специальные присадки
(до 0,5—0,7% от массы топлива). .
• Дизельное топливо имеет органические кислоты. Их содержание '
характеризуется кислотностью топлива, т. е. количеством миллиграм-
мов едкого кали (КОН), необходимого для нейтрализации 100 мл дан-
ного топлива. Допустимая кислотность не более 5 мг КОН на 100 мл
топлива.
Механические примеси в топливе (песок, пыль) обязательно долж-
ны задерживаться фильтрами в топливной системе дизеля.
В дизельном топливе не должно быть воды, так как она способст-
вует коррозии топливной аппаратуры. При,низких температурах вода
замерзает и затрудняет подачу топлива. Температура застывания топ-
лива должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить работу топлив-
ной системы в эксплуатации.
Массовая плотность дизельного топлива находится в пределах
830—890 кг/м3.
Характеристики топлива приведены в табл. 8.
66
23. ТОПЛИВО ДЛЯ КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
У карбюраторных двигателей процесс смешения бензина с возду-
хом происходит, в основном, вне цилиндра. В поступающей в цилиндр
горючей смеси бензин почти полностью находится в парообразном со-
стоянии. При сгорании однородной сжатой паровоздушной рабочей
смеси иногда происходит детонация, т. е. возникновение в отдельных
точках камеры сгорания ударных волн с резким повышением давления
и температуры, при этом мощность и экономичность двигателя пада-
ет, кроме того, длительная работа с детонацией может привести к по-
ломке агрегата. Поэтому карбюраторное топливо должно обладать
хорошей испаряемостью, высокой теплотой сгорания и детонацион-
ной стойкостью.
Испаряемость топлива зависит от его фракционного состава. В ха-
рактеристике карбюраторного топлива указывают температуру, при
которой выкипает 10% топлива. Чем ниже эта температура, тем легче
происходит пуск двигателя.
Детонационные свойства топлива оцениваются октановым числом.
При определении октанового числа испытываемое топливо сравнивают
с эталонным топливом, представляющим смесь изооктана и нормаль-
ного гептана. Детонационная стойкость изооктана соответствует окта-
новому числу 100, а гептана — октановому числу 0. Процентное со-
держание изооктана в эталонной смеси, обладающей такой же способ-
ностью к детонации, как и проверяемое топливо, называют октано-
вым числом этого топлива. Так, бензин А-76 имеет те же детонацион-
ные свойства, что и смесь из 76% изооктана и 24% гептана.
Для повышения антидетонационнЫх качеств топлив к ним добавля-
ют антидетонаторы (например, тетраэтилсвинец и другие, менее ядо-
витые).
К карбюраторным топливам относятся авиационные и автомобиль-
ные бензины, а также керосин. Теплота сгорания карбюраторных
топлив находится в диапазоне 42 700—44 000 кДж/кг (10 200—
10 500 ккал/кг). Плотность этих топлив 700—850 кг/м3.
24. СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ДИЗЕЛЯХ
Смесеобразованием называется процесс приготовления рабочей
топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя с целью подготовки
топлива к сгоранию. На смесеобразование в дизелях отводится незна-
чительная часть времени рабочего цикла, соответствующая всего 15—
40° поворота коленчатого вала. За несколько миллисекунд топливо
должно равномерно распространиться по объему камеры сгорания,
прогреться, частично испариться и перемешаться с воздушным заря-
дом.
В зависимости от характера испарения, перемешивания с воздуш-
ным зарядом и особенностей подачи в зону горения основной массы
впрыскиваемого в цилиндры топлива различают объемный, пленоч-
ный и объемно-пленочный способы смесеобразования.
3* 67
Нод ' об ъ е мн ы м см е сеобразов ан и ем понимают
<Получёнйе горючей смеси при испарении капель топлива, подаваемого
\ в воздушный заряд камеры сгорания. Топливо впрыскивается форсун-
кой за 10—30° до прихода поршня в в. м. т. под давлением 10—200 МПа
4100—2000 кгс/см2). Выходя из сопловых отверстий со скоростью 150—
65б М/с, струи топлива распиливаются на капли л образуют топлив-
•ный факел. - ’ . .
Распиливанием называют. процесс дробления струи топлива на
мельчайшие капли при впрыске. Если топливо подается форсункой не-
посредственно в камеру сгорания, а распиливание происходит за счет
' 'потенциальной энергии, запасенной при предварительном сжатии топ-
jt«Ba, то такой способ распиливания называют непосредственным или
/^струйным.
'.. Пр и пленочном смесеобразовании основная
Дбля топлива впрыскивается на горячие (200—400°С) стенки камеры
; ’ сгорания, образуя на ’них тонкую пленку. Испарение топлива проис-
ходит с поверхности пленки. Меньшая часть топлива, распиливаемая в
объеме камеры сгорания, воспламеняется в первую очередь и зажига-
"'ет; горючую ‘смесь над пленкой/ Давление впрыска составляет ^—
20"МПа'(Г50-200 кгС/см2). ' 1 -
4 бЧёМ'й о -"пЛ'ё'й о ч но ее м е с е о бр а зо в Д н и е -'‘прей*1
Ь ставляет' сЬчетание 'обоих' 'способов и практически реализуется ВО
' всех дизелях, так как в зависимости от, размеров и конструкций каме-
> рй'ё'гбрйниЯ каждый из способов дополняет другой. » ’ • ' -•' / •
‘' ай,Б^етро1ечйость'процесса Смесеобразования и- сравнительно" нйз-
' кйя'йсп'аряемосТь дизельных топлив приводят к тому, чТо при веем спо-
собах -смёСёббраЗбванйй’частицы ТопЛивй .распределяются в’объеме
камеръгсгорания неравномерно.."Разная концентрация топлива,-*т.
различней Состав рабочей смесив отдельный зонах камеры СгорнйИЯ,
обусловливаетнеобходимостьпОДачив цилиндр дизелявоздухавболь-
Шем количестве, Чем это террёЙчёсюг необходимо для полного сгора-
Ния введёшЮГо/'Топлива, поэтому дизели работают Со значительным
мЗбйггкт^Здухй-а = 1,3-М,8 иббДёе. ; :
‘ ‘ ДЙЯ уменыйёния коэффициента избытка воздуха, т. е; Для’лучшего
йёпользбвания' воздушного заряда в рабочем объеме цилиндра, необ-
‘ ходимо повышать качество смесеобразования; _
В зависимости от конструкции и Способа смесеобразования каме-
ры сгорания дизелей могут быть неразделенные и разделенные. _
.Неразделенные к а м еры выполняются в виде единого
объема. Эти камеры компактны, имеют малые потери тепла, что обес-
печивает хорошие пусковые и экономические показатели дизелей.
Конструкция неразделенных камер разнообразна. Обычно они выпол-
няются в днище поршня, иногда одновременно -в днище поршня и в
головке блока,т реже — в головке блока цйлиндров. В этих камерах
-л используют форсунки с миогодырчатыми распылителями (5—7 н
более отверстий диаметром 0,15—0,55 мм) и высокие давления впрыс-
ка. Работают камеры с высоким избытком воздуха (а = 1,8-? 2,0).
Дизели с непосредственным распиливанием топлива наиболее эко-
комичны,. Однако качество смесеобразования у них ухудшается при ра-
Г ' г '
• боте двигателя на переменных режимах. Кроме того, при износе со-
пряженных деталей топливной аппаратуры резко ухудшается качест-
во распиливания.
Разделенные камеры сгорания состоят из двух
1 отдельных объемов, соединенных одним- иЛи несколькими каналами.
[' Через ограничивающие поверхности тепла они тёряют больше, чем
[' неразделенные камеры. Дизели с такими камерами менее экономичны и
/трудно пускаются, кроме того, они требуют и более высоких степеней
^сжатия, чем дизели с неразделенными камерами. В разделенных ка-
рцерах обеспечивается качественное смесеобразование за счет кинети-
рческой энергии потока газов, перетекающих из одной полости камеры
FB другую. Поэтому применяют меньшие давления впрыска 10 —
Й7 МПа (100—170 кгс/см2). Дросселирующее действие каналов меж-
ЙДУ полостями снижает жесткость работы двигателя и связанные с нею
рперегрузки деталей кривошипно-шатунного механизма.
Преимуществами разделенных камер являются полное сгорание
^топлива при сравнительно малых коэффициентах избытка воздуха
р (а = 1,2-? 1,4) и более высокие среднее эффективное давление и лит-
Яровая мощность, чем в дизелях с неразделенными камерами и без
I? Наддува. Дизели с разделенными камерами сгорания менее чувстви-
^ тельны к изменению скоростного режима, нарушениям процесса впрыс-
ка ка и качеству топлива.
Наибольшее распространение имеют предкамерный и вихрека-
Р мерный способ разделенного смесеобразования, различающиеся кон-
К струкнией той части объема камеры, куда форсунка подает топливо.
Я Сгорание рабочей смеси в дизелях практически совмещено с про*
чцессом смесеобразования. Капли впрыскиваемого топлива попадают в
к горячий воздух, нагреваются, частично испаряются и претерпевают
К химические изменения. Затем развивается процесс сгорания, начи-
наясь в одной или нескольких точках камеры сгорания, т. е. там, где
‘ топливо оказывается более подготовленным к воспламенению.
< Продолжительность запаздывания начала сгорания, выраженная
р долях секунды или в градусах поворота коленчатого вала (от начала
подачи топлива), называется периодом индукции или периодом задерж-
| ки воспламенения топлива.
? Процесс сгорания начинается до прихода поршня в в.м.т., когда
имеется кислород в избытке, а давление и температура смеси растут.
F Запаздывание воспламенения приводит к некоторому накоплению топ-
| лива в цилиндре. Поэтому начальный период сгорания топлива со-
/.провождается интенсивным тепловыделением и быстрым увеличени-
Ьём давления. Заканчивается сгорание после прохождения поршнем
м. т.; при этом капли топлива догорают в среде, насыщенной про-
^(дуКтами сгорания начальной стадии процесса. Заканчивается про-
fc-^ecc сгорания с меньшей интенсивностью.
. Весь процесс смесеобразования, воспламенения и сгорания топли-
fesa в дизеле можно условно разделить на три фазы.
Е?"л. Первая фаза—период задержки воспламенения—начинается с мо-
|Йиента начала впрыска топлива в камеру сгорания (рис. 2’0, точка а)
h?Ti- кончается в момент начала повышения давления в результате начав-
Рис. 20. Схема процесса сгорания топлива в ди-
зеле:
1 — задержка воспламенения; 11 —« сгорание; 111 — до-
горание
В этот период в процесс горения вступает
шегося сгорания (точка
Ь), а не просто изменения
давления воздуха при
сжатии (штриховая ли-
ния). Участок а — b соот-
ветствует первой фазе. В
этот период и происходят
процессы .подогрева, ис-
парения, смешения топли-
ва с воздухом и появле-
ние очагов воспламенения.
Вторая фаза — период
быстрого сгорания—начи-
нается с момента 4, уве-'
личения давления в ци-
линдре вследствие сгора-
ния топлива (точка Ь).
все топливо, поступившее
в камеру сгорания в течение первой фазы и продолжающее поступать
во второй фазе. Интенсивно растут давление и температура. На скоро-
сти сгорания сильно сказывается и наличие вихрей в камере. От скоро-
сти нарастания давления во время второй фазы зависит жесткость ра-
боты двигателя (появление в нем. стуков). Отношение величины прира-
щения давления в цилиндре от начала сгорания (точка Ь) до в. м. т. к
углу поворота коленчатого вала за это же время и называют ж е-
стк остью работы двигателя.
Жесткость работы двигателя растет при увеличении задержки вос-
пламенения топлива и при увеличении количества топлива, подавае-
мого в цилиндр за это время. При этом увеличиваются напряжения в
деталях и узлах' двигателя, а механический к.п.д. снижается.
Вторая фаза заканчивается в некоторой точке с, где сгорание за-
медляется и переходит в догорание.
Третья фаза— период относительно замедленного сгорания — харак-
теризуется догоранием топлива по ходу расширения. Участок с —d
на рис. 20 Соответствует этой фазе. Значительное догорание топлива
приводит к падению мощности и увеличению расхода топлива. При
этом возрастает температура выхлопных газов и возможен перегрев
двигателя. 1
25.СИСТЕМА ПИТАНИЯ ТОПЛИВОМ
Топливная система предназначена для хранения запаса топлива,
очистки его от посторонних примесей и воды, бесперебойной подачи
топлива к топливным насосам и точно дозированной своевременной
подачи топлива под давлением в мелкораспыленном состоянии в от-
дельные цилиндры в соответствии с порядком работы цилиндров и за-
данным режимом работы дизеля.
К системе топливоподачи дпззлей относят также устройства очист-
ки воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя.
70
Подача топлива из ба-
ков происходит самотеком
или специальными топли-
воподкачивающцми насо-
сами. В цилиндры топли-
во направляется топливо-
подающей аппаратурой, к
-которой относятся топлив-
ные насосы высокого дав-
ления, форсунки и трубо-
проводы высокого и низко-
го давления.
Топливо в аппаратуру Рис. 21.фСхема системы топливопитания дизеля
подается предварительна
отфильтрованное.
В топливную систему обычно входят фильтр грубой очистки (сет-
чатый, пластинчато-щелевой) для задержки частиц примесей диамет-
ром 0,06—0,08 мм и более и фильтр тонкой очистки, обеспечивающий
окончательную очистку топлива. К этому фильтру топливо подают
под избыточным давлением 0,04—0,25 МПа (0,4—2,5 кгс/см2). Пере-
пад давления в самом фильтре составляет 0,02—0,15 *МПа (0,2—
1,5 кгс/см2). В ряде установок производится многократная циркуля-
ция топлива через фильтр тонкой очистки. Его фильтрующие эле-
менты изготовляют из бумаги или войлока (фетра).
Очищенное топливо поступает в топливный насос. Обычно это плун-
жерный насос поршневого типа. Он создает высокое давление, необ-
ходимое для впрыска топлива в цилиндр в заданный период времени
и для распиливания и распределения топлива по объему камеры сго-
рания.
Схема системы подвода топлива показана на рис. 21.Топливо из
бака 6 засасывается топливоподкачивающим насосом 9 через фильтр
грубой очистки 7 и трубопроводы 8 и подается через фильтр тонкой
очистки 10 к насосу 1 высокого давления. Из этого насоса топливо под .
высоким давлением поступает по топливопроводу 2 к форсунке 3 и
через нее впрыскивается в камеру сгорания одного из цилиндров. Ко-
личество топлива в соответствии с режимом работы дизеля дозируется
насосом 1, а величина цикловой подачи топлива устанавливается ре- •
гулятором 5 в зависимости от натяжения его пружины и внешней на-
грузки двигателя. Лишнее топливо сливается по топливопроводу 4
в топливный бак 6 или в один из фильтров.
Системы подвода воздуха и отвода отработавших газов должны
иметь по возможности малое сопротивление. Тогда уменьшаются на-
сосные потери, увеличивается наполнение,цилиндра двигателя воз-
духом и лучше используется энергия выпускных газов в газовой тур-
бине (при наличии наддува дизелй).
Система впуска и отвода газов дизеля состоит из воздухозаборни-
ка с фильтром и глушителя шума, впускного и выпускного трубопро-
водов или ресиверов, впускных и выпускных органов и патрубков.
Применяют также компрессоры для сжатия воздуха и холодильники.
z 71
Рис. 22. Топливный насос четырехцилиндрового
дизеля
'' Рйс. 23. СёкЦия топлийного насоса
72
Топливные насосы и
форсунки являются наибо-
лее сложными элементами
топливной системы. Для
точней дозировки неболь-
ших порций топлива(30—
250 мг/цикл) и подачи его
под да влением 10—150 МПа
(100—1500 кгс/смг) в ци-
лййдры за несколько мил-
лисекунд необходимо изго-
тавливать детали ’ топлив-
ного насоса и форсунки с
высокой точностью.
Топливщяй насос нагне-
тает топливо в форсунку
под давлением, зависящим
от силы затягивания пру-
жины форсунки и гидрав-
лического сопротивления
трубопровода от насоса’ к
форсунке. Конструкция
насоса должна Обеспечить
подачу требуемого коли-
чества Топлива с необхо-
димой скоростью и стро-
го фиксированными мо-
ментами начала и конца
впрыска.
Наиболее распростра-
нены насосы с механиче-
ским кулачковым приво-
дом плунжера и золотни-
ковым или клапанным до>-
зированием цикловой по-
дачи топлива. Каждый
цилиндр дизеля может
иметь отдельный (односек-
ционный) топливный на-
сос. Иногда насос конст-
руктивно объединяют с
обслуживаемой форсункой
►(насос-форсунка).
При небольшом числе
цилиндров и мощности
двигателя насосы всех
цилиндров объединяются в
одном корпусе (блочный
насос). Насос должен обес-
печивать равномерную подачу топлива во все цилиндры,
одинаковую длительность впрыска и одинаковый для всех цилиндров
угол опережения подачи топлива. Неравномерность распределения топ-
лива по цилиндрам не должна превышать 3—6% на номинальном ре-
жиме и 30—40% иа режиме ^холостого хода.
Различают насосы с переменным и постоянным ходом плунжера.
В первых количество подаваемого топлива регулируют, изменяя ход
плунжера. Напротив, при постоянном ходе плунжера количество по-
даваемого топлива регулируют с помощью поворота плунжера, от-
сечного клапана или дросселирующей иглы.
Топливный насос четырехцилиндрового транспортного дизеля
показан на рис. 22. Топливо поступает во всасывающий канал 7
через штуцер 6. Кулачковый валик 8 служит для периодического пере-
мещения плунжеров 3 насоса из нижнего положения в верхнее. При
движении плунжера вниз топливо засасывается из канала 7 в надплун-
жерное пространство 4. При движении плунжера 3 вверх топливо от-
жимает нагнетательный клапан 5 и устремляется по топливопроводу
к форсунке. Плунжер насоса опирается на толкатель. 1, ролик кото-
рого катится по поверхности кулачка 9, установленного на валике на-
соса 8. При подъеме плунжера кулачком сжимается пружина 2, при-
жимающая плунжер к толкателю 1. Валик топливного насоса враща-
ется от вала газораспределительного механизма, т. е. через передачу
от коленчатого вала дизеля.
Кулачки топливных насосов должны совершать полный оборот за
цикл работы двигателя. В четырехтактных двигателях ойи вращаются
в два раза медленнее коленчатого вала, а в двухтактных — с такой же,
как у вала, частотой вращения. Расположение кулачков на валу насо-
са согласуется с расположением колен вала дизеля.
К одному из торцов корпуса насоса крепится регулятор частоты
‘'вращения, т. е. регулятор мощности дизеля. При изменении частоты
вращения коленчатого вала от заданной регулятор воздействует на
регулирующий орган топливного насоса, Соответственно увеличивает
или уменьшая подачу топлива.
Количество топлива, подаваемого в форсунку, изменяется поворо-
том плунжера (рис. 23), т. е. в данном случае он является золотником,
регулирующим подачу соответственно нагрузке дизеля. В верхней
{ части плунжера 7 имеется вертикальный паз (канавка) а со спираль-
ной отсечной кромкой б, служащей для регулирования подачи топли-
ва. Паз и кромка соединяют надплунжерное пространство с кольце-
вой выточкой на плунжере. Нижняя часть плунжера имеет выступ /,
входящий в вырез во втулке 2, свободно вращающейся вокруг непо-
движно закрепленной гильзы 3. Верхняя часть втулки 2 снабжена зуб-
чатым венцом 9, находящимся в зацеплении с зубчатой рейкой 8. Ре-
гулятор частоты вращения двигателя может перемещать рейку 8, осу-
ществляя тем самым поворот втулки 2 и плунжера насоса. Рейка по-
ворачивает одновременно все плунжеры насоса.
При движении вниз плунжер открывает отверстие 4, через кото-
рое топливо всасывается в надплунжерное пространство 5. Подача
топлива в форсунку начинается, когда плунжер, поднимаясь, пере-
73
кроет отверстия 4 и 6, а заканчивается при открытии отсечной кром-
кой б отверстия 6, через которое топливо будет выталкиваться плун-
жером в топливоотводящий канал.
Положение плунжера относительно сдивного отверстия 6 и опре-
деляет массу топлива, нагнетаемого в форсунку, Так, при уменьше-
нии нагрузки на дизель (т. е. при увеличении частоты вращения) ре-
гулятор частоты вращения перемещает зубчатую рейку 8 и поворачи-
вает плунжер против часовой стрелки. В результате отсечная кромка
раньше откроет сливное отверстие и количество топлива, поступаю-
щего через форсунку в цилиндр, уменьшится. При повышении
нагрузки на дизель (при снижении частоты вращения коленчатого ва-
ла) регулятор перемещает рейку, которая поворачивает плунжер впра-
во,. В результате этого порция топлива, подаваемого в цилиндр, уве-
личится/ Количество топлива, поступающего в форсунку, при таком
регулировании меняется в зависимости от момента открытия перепуск-
ного (сливного) отверстия^ т. е. от момента отсечки подачи, а начало
подачи остается неизменным. Изменяя конструкцию верхней части
плунжера (например, делая винтовой его верхнюю кромку), получают
возможность регулирования начала подачи или одновременно начала и
конца подачи топлива в зависимости от изменения частоты вращения
и нагрузки дизеля. Основным недостатком всех топливных насосов
с кулачковым приводом плунжеров является зависимость давления
впрыска от частоты вращения двигателя.
Ц Форсунки устанавливают обычно в головке цилиндра дизеля. Фор-
сунка предназначена для распыливания и распределения топлива по
объему камеры сгорания. Наиболее тонкое распыливание топлива долж-
ны обеспечивать форсунки двигателей с неразделенными камерами
сгорания. В дизелях с разделенными, камерами сгорания, где хорошее
смесеобразование обеспечивается, в основном, в результате интенсив-
ного вихревого движения воздуха, к качеству распыливания топлива
предъявляют меньшие требования. Общее требование к качеству рас-
пыливания таково: распыленное топливо, выходящее из форсунки,
должно быть туманообразным, без заметных на глаз отдельных ка-
пель, сплошных струек и легко различимых местных сгущений.
Форсунки дизелей делятся на открытые и закрытые. Простую кон-
струкцию имеют открытые форсунки, у которых нет запорной иглы
или клапана, поэтому внутренняя полость форсунки постоянно со-
общена с камерой сгорания. Выходное сечение такой форсунки вы-
полняется дросселирующим, т. е. в виде распылителя с одним или
несколькими калиброванными сопловыми отверстиями.
Существенными недостатками форсунок открытого типа являются
изменение давления впрыска при изменении частоты вращения дви-
гателя и подтекание топлива, приводящее И нагарообразованию.
У форсунок закрытого типа внутренняя полость в период между
впрысками топлива разобщается с камерой сгорания специальной за-
порной иглой (игольчатым клапаном), нагруженной сильной пружи-
ной. Игла поднимается механическим путем (специальный привод)
или гидравлическим — под влиянием давления топлива. Гидравли-
ческое управление иглой наиболее распространено.
74.
Нормальная закрытая форсунка
(рис. 24) имеет два дросселирующих
отверстия: переменное под запорным
конусом иглы и постоянное в сопло-
вых отверстиях многодырчатого рас-
пылителя. Иногда распылитель изго-
товляют однодырчатым, например,
для дизелей с разделенными камера-
ми сгорания. Такие распылители (диа-
метр соплового отверстия 1,5—2,0 мм)
меньше засоряются и закоксовыва-
J ются.
Игла 1 и корпус 2 распылителя
форсунки являются прецизионными
(притертыми) деталями из легиро-
ванных сталей, с зазором 2—3 мкм
в направляющей части иглы. Заме-
нять детали распылителя другими не
допускается. Запорный конус иглы
опирается на седло в корпусе распы-
лителя и перекрывает канал, закан-
чивающийся сопловым отверстием.
Корпус распылителя крепится к
корпусу форсунки 4 с помощью гай-
ки распылителя 3 и штифта 11.
В верхнюю часть корпуса форсун-
ки 4 ввернут внутренний колпак
(стакан) 7 с регулировочным винтом
9 и контргайкой для изменений за-
тяжки пружины 6. Усилие пружи-
ны через промежуточный стержень
5 передается на иглу распылителя и
прижимает ее к седлу. На верхнюю
часть внутреннего стакана 7 навер- Рис- 241 Форсунка закрытого типа
нут (с прокладкой 10) защитный
колпак 8 с каналом для отвода топлива, которое просачивается через
зазор между иглой и корпусом этого распылителя.
Форсунка работает следующим образом. Топливо под давлением
поступает от топливного насоса по каналу в корпусе форсунки и рас-
пылителя в камеру над запорным конусом иглы. Силе давления топ-
лива на конусную поверхность иглы противодействует сила упругости
пружины. Когда сила давления топлива превысит усилие пружины, иг-
ла поднимется и откроет проход топливу к сопловому отверстию. Дав-
ление, при котором происходит подъем иглы от седла и начинается
впрыск топлива, называют давлением затяжки иглы (пружины) фор-
сунки. Для большинства закрытых форсунок давление равно 12—
25 МПа (120—250 кгс/см2). В процессе впрыска давление может
достичь 50—80 МПа (500—800 кгс/см2) и более. Высота подъема иглы
в форсунке обычно 0,3—0,6 мм. , \
75
Сопловая часть распылителя форсунок закрытого типа может иметь
различную конструкцию для улучшения; распыливания и экран (или
охладитель) для предотвращения перегрева при работе.
Иногда на^конце трубопровода высокого давления перед форсункой
или в самом корпусе форсунки устанавливают ’ предохранительные
фильтры из многослойной прессованной латунной сетки или из спе-
| каемых мельчайших латунных шариков, которые задерживают меха-
I нические примеси, не осевшие в основных топливных фильтрах.
Л V и. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ.
'А ' СИСТЕМА ПУСКА ДИЗЕЛЕЙ
Газораспределением называют периодически повторяющееся дей-
ствие впускных и выпускных органов, обеспечивающее соответствен-
но заполнение цилиндра двигателя свежей порцией ’ воздуха или -
горючей смеси и удаление из цилиндра продуктов сгорания. Впускные
, и выпускйые органы вместе с деталями привода образуют механизм
газораспределения, который работает в соответствии с вращением ко-
ленчатого вала двигателя.-'
Элементами газораспределительного механизма являются: рае-.
. пределйтельный вал и детали его привода, кулачки, штанги толкате-
лей, толкатели и рычаги (коромысла), передающие движениегот тол-
кателей к впускному и выпускному клапанам, пружины.
Качество очистки И наполнения цилиндра зависит главным обра-
зом от продолжительности открытия клапанов и величины их про-
ходного сечения. Однако время открытия. газораспределительных ор-
' ганов связано с частотой вращения вала и составляет в быстроход-
ных двигателях сотые и даже тысячные доли секунды Увеличение про-
ходных сечений ограничено размерами цилиндра^ Поэтому детали ме-
ханизма газораспределения работают в резко переменных режимах.
Некоторые из этих деталей подвергаются воздействию горячих га-
зов. Поэтому предъявляются высокие требования к материалам и кон-
струкции деталей, их смазке и охлаждению. Работать клапаны, тол-
катели и кулачки, кроме того, должны без шума с наименьшим из-
носом.
В двигателях внутреннего сгорания применяют газораспределе-
ние следующих типов: клапанное, золотниковое и комбинированное.
Клапанное газораспределение наиболее распространено ввиду от-
носительной простоты и достаточной надежности. Впускные и вы-
пускные клапану применяют в четырёхтактных двигателях, а в неко-
торых двухтактных двигателях — только выпускные.
Клапаны, расположенные в головке цилиндра, называются верхни-
ми или подвесными. Привод их осуществляется непосредственно от
распределительного вала или через промежуточные детали (толкате-
ли, штанги, коромысла). ...
Обычно дизели имеют верхнее расположение клапанов, которое по-
зволяет создать кс:.:пактную сферическую или цилиндрическую каме-
ру сгорания, обеспечивающую хорошее смесеобразование При малых
> тепловых потерях через стенки камеры.
76
Клапаны, находящиеся в блоке цилиндров, называют нижними.
Они располагаются с одной или двух сторон цилиндра. Камера сгора-
ния при этом получается менее компактнойи смещенной от оси цилинд-
ра. Однако при нижнем размещении клапанов упрощается конструк-
ция головок цилиндров и механизма газораспределения. Число впуск-
ных и выпускных клапанов зависит от цилиндровой мощности двига-
теля, диаметра цилиндра и средней скорости поршня.
У двухтактных двигателей распределительный вал связан с колен-
чатым валом зубчатыми колесами или цепью с передаточным числом
1:1. У четырехтактных двигателей частота вращения распределитель-
ного вала в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала.
Очень часто привод распределительного вала является также приво-
дом вала топливного насоса.
Кулачки впускных и выпускных клапанов размещены на распре-
делительном валу соответственно числу цилиндров двигателя. Выпол-
нены кулачки обычно за одно целое с валом и расположены относи-
тельно друг Друга в соответствии с порядком работы цилиндров. По-
верхность кулачков тщательно обрабатывается. Профиль кулачка оп-
ределяется длительностью фаз газораспределения, а также, условия-
ми безударного движения ролика толкателя по,кулачку..Кулачок
обыччо имеет симметричный профиль.
' Впускной и выпускной клапаны изготовляют из жаропрочной
стали, так как их температура во время работы достигает соответст--
венно 500—750, и 800—1100 К (250—450.. и. '7Q0—900°С). Выпускной
клапан обычно имеет меньший диаметр тарелки, чем впускной.. Клапан-
ные. пружины напивают из специальной пружинной.проволоки и, ус*
та навливают обычно по две. пружины разного диаметра на один кдд-
пан-Это уменьшает напряжения в пружине и ее размеры.
.Зазоры в деталях газораспределения устанавливают в соответст-..
вин с рекомендациями зацода-изготовителя и проверяют периодичев-
ки и после переборки деталей. . .
Золотниковые механизмы, газораспределения, как и комбиниро-
ванные, применяются редко, так как они имеют сложную конструк-,
цию. ....
Система пуска двигателя внутреннего сгорания обеспечивает та-
кую частоту вращения коленчатого вала, при которой обеспечивает*
ся удовлетворительное смесеобразование и воспламенение топлива'
(у дизелей обычно 150—350 об/мин).
В зависимости от постороннего источника энергии, используе-
мого при пуске, различают следующие способы пуска: ручной пуск —
проворачиванием вала пусковой рукояткой (применяется для дизе-
лей мощностью не более 15 кВт); электрический пуск — электродви-
гателем-стартером постоянного тока, питающимся от аккумулятор-
ной батареи; иногда присоединенный электрогенератор превраща|от в
пусковой электродвигатель, воздушный пуск — вспомогательным воз-
душным пусковым двигателем (пневмостартером) или чаще подачей
сжатого воздуха непоерёдственно в цилиндры дизеля во время хода
расширения; вспомогательным карбюраторным двигателем внутреннего,
сгорания, пускаемым, в свою очередь, стартером или вручную.
77
Наиболее широко применяется электрический и воздушный пуск
двигателей.
Система воздушного пуска состоит из компрессора для подачи сжато-
го воздуха, пусковых баллонов, редакционного клапана (иногда от-
сутствует), воздухораспределителя (золотника), одного или нескольких
пусковых клапанов и воздухопроводов. Компрессор может иметь не-
зависимый привод или вращаться от коленчатого вала двигателя. В си-
стеме воздушного пуска может не быть компрессора, тогда в пуско-
вые баллоны нагнетается не воздух, а газ, отбираемый ot одного из ци-
линдров дизеля при работе на небольших нагрузках. Баллоны обору-
дуются предохранительными клапанами и манометрами, а воздухо-
проводы снабжаются вентилями. Давление воздуха для пуска обыч-
но составляет 3—6 или 15 МПа (30—60 или 150 кгс/см2). Вместимость
пусковых баллонов должна обеспечивать не менее шести последова-
тельных пусков дизеля, начиная с холодного состояния (на рефриже-
раторных секциях — не менее восьми пусков). Надежный пуск дол-
жен обеспечиваться не более чем за 8 с.
Система электрического пуска состоит из аккумуляторных батарей
и электростартера — двигателя постоянного тока последовательного
возбуждения, а также механизма привода с шестерней, входящей при
пуске в зацепление с зубчатым венцом на маховике дизеля. Переда-
точное число между шестерней стартера и венцом маховика выбирает-
ся из. условия сообщения коленчатому валу частоты вращения, не-
обходимой для пуска. Включается и отключается привод стартера
специальным механизмом. Номинальное напряжение аккумулятор-
ной батареи обычно 24 В. Ее емкость должна обеспечивать (без под-
зарядки аккумуляторной батареи) не менее шести последовательных
пусков дизеля, начиная с холодного состояния. Надежный пуск дизе-
ля электростартером должен обеспечиваться не более чем с трех попы-
ток. При этом продолжительность времени включения стартера на
одну попытку находится в пределах 3—12 с.
Особенности способа воспламенения горючей смеси в дизелях вы-
зывают затруднение пуска при низких температурах Для облегче-
ния пуска дизелей при низких температурах (от 5° С и ниже) применя-
ют различные устройства. Широко используется подогрев охлаждающей
воды и смазочного масла дизелей. Для этого применяют различные
внешние и внутренние жидкостные подогреватели, встроенные элект-
роподогреватели и элементы. На ряде рефрижераторных секций охлаж-
дающая система холодного дизеля может заполняться горячей водой
от системы отопления служебного вагона. При прогреве дизеля сни-
жается вязкость масла и резко уменьшается мощность, необходимая
для вращения коленчатого вала. С повышением температуры охлаж-
дающей воды уменьшается теплоотдача в стенки цилцндра и облег-
чается воспламенение топлива.
Применяют также подогреватели воздуха ро впускном трубопрово-
де и свечи (спирали) накаливания в цилиндре двигателя. Свечи нака-
ливания чаще применяют для подогрева заряда в дизелях с разделен-
ными камерами сгорания, где большая теплоотдача в стенки. Питание
свечи получают от аккумуляторов.
78 .
Для прогрева дизелей с воздушным охлаждением иногда приме-
няют специальные горелки и отопители, работающие на дизельном
топливе.
Для снижения затрат энергии при пуске используют декомпресси-
онные устройства. Обычно это механизм, позволяющий удерживать
впускные и выпускные клапаны в приоткрытом состоянии.
27. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДИЗЕЛЯ
И ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ДИЗЕЛЕЙ
•
В эксплуатации мощность двигателя меняется от холостого хода
-.до номинальной. Для получения мощности меньше номинальной сни-
жают частоту вращения (не изменяя подачу топлива) или уменьшают
количество сжигаемого топлива. Возможно и одновременное сниже-
ние частоты вращения и подачи топлива. При этом меняются все пока-
затели работы двигателя.
Наименьшую индикаторную мощность дизель развивает на холо-
стом ходу. Частоту вращения в этом случае выбирают наименьшую,
при которой двигатель работает устойчиво. Обычно ограничивают и
длительность непрерывной работы на холостом ходу. Наибольшее зна-
чение частоты вращения вала ограничивается прочностными факто-
рами и условиями организации рабочего (индикаторного) процесса.
При равенстве мощности двигателя и потребителя параметры ра-
боты двигателя остаются постоянными и такой режим работы называ-
ют установившимся. При изменении мощности потребителя и мощно-
сти двигателя параметры работы меняются. Переходным режимом и
называют переход двигателя на другое значение мощности. После
окончания этих изменений наступает новый установившийся режим
работы дизеля.
' Закономерности, определяющие изменение мощности и вращаю-
щего момента дизеля в зависимости от частоты вращения или от по-
ложения рейки топливного насоса, являющейся регулирующим ор-
ганом, называют характеристиками двигателя. Если за независимую
переменную принята частота вращения, то кривая' зависимости от
неё Ne, ge и других параметров называется скоростной характеристикой.
К ней может быть отнесена абсолютная внешняя характеристика, как
зависимость наибольших достижимых мощностей двигателя и соот-
ветствующих им расходов топлива от частоты вращения. Практически
эту характеристику получают, снимая рейку топливного насоса с упо-
ра, я двигатель работает с перегрузкой, характеризующейся неполным
сгрранием топлива. Работа на таких режимах не допускается. Допусти-
мой,'но не рекомендуемой, является работа дизеля по эксплуатацион-
ной внешней характеристике, когда мощности, развиваемые дизелем
при переменных частотах вращения и переменной нагрузке, обеспе-
чиваются при положении рейки топливного насоса на упоре (установ-
ленном заводом-изготовителем).
Эксплуатационные нагрузки двигателя должны находиться в поле
допустимых нагрузок (рис. 25), заключенном между верхней и нижней
79
Рис. 25. Поле допустимых на-
грузок дизеля:
f — внешняя характеристика; 2 —
верхняя ограничительная характе-
ристика наибольших мощностей,
допустимых при длительной рабо-
те дизеля; 3 — нижняя -ограиичи-
Ч’ельная характеристика ' наимень-
ших. мощностей, допустимых при
длительной работе дизеля
ограничительными характеристиками в
диапазоне от наименьшей устойчивой ча-
стоты вращения до частоты вращения,
соответствующей номинальной мощ-
ности
Нагрузочная (регуляторная) характе-
ристика двигателя устанавливает зави-
симость показателей его работы от внеш-
ней нагрузки при постоянной частоте
вращения, что наиболее характерно для
дизелей рефрижераторного подвижного
состава. При работе дизеля по этой ха-
рактеристике эффективная мощность ме-
няется только за счет изменения сред-
него эффективного и индикаторного дав-
ления, причем изменение этих давлений
пропорционально изменению нагрузки.
Нагрузочные характеристики, найден-
ные, например, при стендовых испыта-
ниях для различных скоростных режи-
мов, позволяют установить наиболее
экономичные по расходу топлива эксплу-
атационные режимы работы дизеля. ^Мощность, развиваемая двигате-
лем,, зависит от внешней нагрузки и изменяется с помощью регуля*
тора,, регулятором частоты вращения называют агрегат, автсмгатичеС-
кп управляющий подачей топлива в цилиндры на заданном скорост*
ном режиме.
(. В . зависимости от назначения регуляторы могут: ограничивать
наибольшую частоту вращения коленчатого , вала двигателя; обеспе-
чивать устойчивую работу при наименьшей частоте вращения холос-
того хода; поддерживать заданный скоростной режим работы двигало;
ля при изменяющейся нагрузке. . « -
Поддерживать заданный скоростной режим могут однорежимные
и всережимные регуляторы. Двигатели, работающие с постоянной час-
тотой вращения, оснащаются однорежимным регуляторбм (рис. 26), из-
меняющим подачу топлива в цилиндры. Валик 1 механического регулято-
ра'соединен передачей с коленчатым валом дизеля. Вместе с валиком
вращаются корпус 3 регулятора и грузы 5, подвешенные на осях 2.
Положение грузов фиксируется пружиной 9, нажимающей на муфту 7
и противодействующей центробежной силе. При увеличении внешней
нагрузки уменьшается частота вращения и центробежная сила грузов
оказывается недостаточной для преодоления усилия пружины и поло-
жение сближающихся грузов фиксируется упорами 6. При этом тяга 8,
связанная с рейкой топливных насосов, находится в положении, обес-
печивающем наибольший рабочий ход плунжеров топливных насосов,
т. е. наибольшую подачу топлива. При уменьшении нагрузки возникает
избыточная мощность двигателя, способствующая повышению частоты
вращения валика. Расходящиеся под действием центробежной силы гру-
зы 5 поднимают муфту 7, вследствие чего тяга 8 будет передвигаться в
80z
еторону уменьшения рабочего хода плунжеров топливных насосов. По-
дача топлива в цилиндры уменьшается, соответственно снижается
мощность двигателя и частота вращения становится номинальной. Ес-
ли грузы достигнут упоров 4 и It, тяга 8 займе? положение, соответ-
ствующее нулевому рабочему ходу плунжера,- т. е. подача топлива
прекратится. Каждой частоте вращения соответствует определенное про-
межуточное положение грузов и соответствующая величина хода
плунжера.
Винт 10 (синхронизатор) регулирует силу нажатия пружины, т. е.
позволяет изменять задаваемую частоту вращения вала дизеля.
Частота вращения п2 при работе на холостом ходу наибольшая,
при работе на номинальной мощности наименьшая пъ средняя пер.
Величина 6 = (п2 — Hi)/ncP называется степенью неравномерности
Регулирования, которая у простых регуляторов составляет 0,06—
,10.
Регуляторы, у которых рейка топливного насоса переставляется
центробежной силой грузов, называют регуляторами прямого дейст-
вия. Однорежимные регуляторы частоты вращения обычно устанавли-
вают у дизелей мощностью до 50 кВт. Многорежимные регуляторы
обеспечивают; работу двигателей с несколькими строго фиксирован-
ными частотами вращения, например, у тепловозов.
У дизелей средней и большой мощности применяют регуляторы не-
прямого действия, где регулятор выполняет командные функции дат-
чика, реагирующего на изменение частоты вращения вала двигателя:
Исполнительные силовые функции по перестановке органов, мейяю-
щих подачу топлива, выполняются Сервомотором, использующим до
полнительный источник энергии.
При наличии в системе узла, поддерживающего постоянную часто-
ту вращения на всех нагрузках, регулятор называют изодромным.
У дизелей также предусматривают
установку регуляторов безопасности или
предельных выключателей, прекращаю-
щих подачу топлива в цилиндры при
увеличении частоты вращения на 10 —
25% более номинальной.
Параллельная работа двигателей воз-
никает при обеспечении несколькими
двигателями общей, объединенной на-
грузки. Такая работа имеет свои особен-
ности, а режимы работы двигателей
оказываются взаимозависимыми и не
могут изменяться произвольно.
-Параллельная работа дизель-генера-
торов осуществляется на некоторых ти-
пах рефрижераторного подвижного со-
става, когда дизели приводят в действие
генераторы переменного теза, включен-
ные на общие шины. Обычно это однотип-
ные дизели с Одинаковой частотой враще-
ние. 26. Схема однорежимного
механического регулятора
81
ния их налов и генераторов. В принципе, параллельно могут работать
, и двигатели с различной частотой вращения, если их электрогенерато-
ры обеспечивают совпадение фаз вырабатываемого переменного тока
(за счет числа пар полюсов генераторов). '
Для параллельной работы дизель-генераторОв переменного тока
необходимо, чтобы характеристики систем регулирования дизелей бы-
ли одинаковыми по статизму (наклону регуляторной характеристи-
ки)' и по частоте вращения.
Статнзм дизеля определяется по формуле
6 = .ЯХ- ».~"иом 1оО%>
пХ- X ,
где «х.х — частота вращения на холостом ходу;
пн0„ — частота вращения при нагрузке 100%.
Рекомендуемое значение статизма,3%. Параллельно работающие
генераторы переменного тока имеют при равных числе полюсов и ,час-
тоте вращения одинаковую частоту тока При разном статизме
дизелей нагрузка на дизеле с меньшим статизмом увеличивается,
’ а с большим — уменьшается до уравнивания частоты вращения
. дизелей.
Неравномерность загрузки каждого дизель-генератора определя-
ется формулой
----------^L_)100%,
Ком ^ном )
где A’t-, 2ЛГг — фактическая активная нагрузка одного и всех работа-
ющих агрегатов; к
Д/= , — номинальная мощность одного и всех агрегатов.
1ном’ *ном г
Для параллельной работы дизель-генераторов необходимо обеспе-
чить распределение активных и реактивных составляющих мощности
между ними пропорционально их номинальной мощности.
Распределение активной мощности обеспечивается поддержанием
частоты вращения вала дизеля в заданных пределах как при изменении
нагрузки на генератор, так и на установившихся режимах.
Распределение реактивной мощности обеспечивается только изме-
нением тока возбуждения генератора, т. е. системой возбуждения по-
следнего. Если возбуждение генераторов не будет соответствовать их
нагрузке, коэффициент мощности (cos <р) у параллельно работающих
, генераторов будет различным.• При большой разнице в степени нерав-
номерности хода дизелей отдельных генераторов возникает неустой-
чивая, работа или «качание» генераторов.
Включение генераторов на параллельную работу производится
методом точной синхронизации или самосинхронизации. При точной
синхронизации дизель-генераторы выводятся на частоту вращения
холостого хода и развивается номинальное напряжение. Затем вклю-
чают дизель-генераторы на параллельную работу. При дальнейшем
последовательном нагружении каждого дизель-генератора на 25, 50,
, -75 и 100% номинальной мощности проверяют неравномерность актив-
ной нагрузки (не более 10% номинальной мощности).
f -82х
Синхронизация дизель-генератора с другим агрегатом, работаю-
щим под нагрузкой, производится путем повышения частоты враще-
ния вновь пущенного дизеля до частоты вращения дизеля, работающе-
го с нагрузкой. При совпадении частоты вращения они включаются в
параллельную работу. При самосинхронизации частоту вращения ди-
зель-генератора, вводимого в параллельную работу, устанавливают
на 8—15 об/мин выше, чем частоту вращения работающего агрегата.
В этом случае генератор сразу принимает активную нагрузку. При
необходимости производят перераспределение нагрузок путем изме-
нения частоты вращения дизеля. При повышении частоты вращения на-
грузка на дизель-генератор увеличивается, при уменьшении — снижа-
ется.
Для вывода дизель-генератора из параллельной работы частоту
вращения дизеля снижают до полного перехода нагрузки на другой,
агрегат. После этого выключают автомат (контактор) параллельной
работы з останавливают дизель обычным порядков.
fv- , Глава IV
ОХЛАЖДЕНИЕ И СМАЗКА ДВИГАТЕЛЕЙ
28. НАЗНАЧЕНИЕ И СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
. При сгорании топлива или горючей смеси в цилиндре двигателя тем-
^пература газов повышается др 2273—2773 К'(2000 —2500° С) и, соот- .
& ветственно возрастает температура соприкасающихся с ними деталей:
поршня* цилиндра, головки клапанов Если не,охлаждать эти детали,
то температура их повысится настолько, что Они окажутся неработо-
Й способными и выйдут из строя., Чтобы температура деталей Не прёвы-
S Диала допустимые пределы, детали охлаждают. роме деталей двирдте- ..
ля, охлаждают также масло, нагревающееся в.процессе,работы, и.над-’ "
лдувоадый,воздух.-;у форсированных двигателей .^, . . - \.г -
?г-, Для поршневых двигателей внутреннего сгора.ция. применяют си-
f-. стемы жидкостного и воздушного охлаждения .. i ,.с
Системы жидкостного охлаждения, делятся на замкнутые и незамд-
%--Нуть«К--; ‘ •/ ' - 4 ' '
{ < Блнезамкнутой системе. охлаждения нагретая вода, .сливается за.,
борту,вканализацию иди'градирню, > а вмёстонее в 'систему поступает../
*7 свежая холодная вода,. Нештатном-незамкнутой системыохлаждения i
fc являетсжбольщрй расхрд.воды, - х--'..-
7 В замкнутой системе охлаждения циркулирует, одна и тд.же охлаж-
дающая жидкость. По выходе; из. двигателя онд. охлаждается в теплОт...
-7 обмениине (радиаторе).., ,г/7 /,./.. , .
- В качестве теплоносителя в системе охлаждения используют воду,
о Существенным недостатком воды как охлаждающего вещества в систе-
ч мах охлаждения является высокая температура замерзания и низкая
7-7 Температура кипения. Замерзание воды в системе охлащдеиия может
привести к образоцацию трещин в стенках водяной рубашки и выходу
двигателя из строя. Поэтому для работы при низких температурах во-
ду заменяют жидкостями, замерзающими при низкой температуре (ан-
7- тифризами). Низкая температура кипения воды Препятствует примеие-
<' нию высокотемпературного охлаждения, которое позволяет значи-
тель'нр.сократить' размеры теплообменников. ' -
Система охлаждения должна обеспечивать постоянный температур-
ный .режим независимо от нагрузки двигателя. Перегрев и переохлаж-
1 дение нарушают нормальную работу. Наибольшая" экономичность
двигателя и наименьший износ деталей наблюдаются при температуре
воды, выходящей из двигателя, 350—360 К (75—85° C)i При более
; низких температурах ухудшается индикаторный процесс, снижается
fv механический к.п.д., а на внутренних поверхностях цилиндров кон-
денсируются кислоты, агрессивные к металлам. Для дизелей запреще-
на длительная работа при температуре охлаждающей воды ниже
330 К (60° С). Перепад температур воды в циркуляционной системе
не должен быть более 15 градусов.
• Уменьшение теплоотдачи в охлаждающую среду и затрат мощно-
сти на циркуляцию охлаждающей среды является одним из путей по-
вышения экономичности двигателей. Для уменьшения потерь тепла в
охлаждающую воду применяют высокотемпературное охлаждение,
когда температура воды в системе поддерживается выше температуры
ее кипения при параметрах окружающей среды. Достигается это уве-
личением давления до 0,2—0,3 МПа (2—3 кгс/смг) внутри закрытого
контура охлаждения. При увеличении удельной мощности дизелей
возникает необходимость охлаждения поршней, для чего используют
масло или воду.
Жидкостное охлаждение, как более интенсивное, чем воздушное,
лучше обеспечивает бездетонационное сгорание топлива в карбюратор-
ных двигателях и обусловливает меПьшую тепловую напряженность
деталей камер сгорания дизелей.
Двигатели с воздушным охлаждением проще в обслуживании, так
как не требуется заливка и слив охлаждающей жидкости и исключает-
ся опасность размораживания. Однако воздушное охлаждение имеет
и недостатки. Температура основных деталей у двигателей воздушного
охлаждения выше, чем у двигателей водяного охлаждения. Вследст-
вие большой теплонапряженности двигателя и подогрева засасываемого
воздуха у двигателей с воздушным охлаждением среднее эффективное
давление и литровая мощность несколько меньше, чем у двигателей
с водяным охлаждением. У двигатеЛей с воздушным охлаждением
•.ложнее предпусковой подогрев в результате использования воздуха,
имеющего меньшую теплоемкость, чем вода. К недостаткам двигате-
лей с воздушным охлаждением относится также повышенный шум.
Величина энергии, затрачиваемой на принудительное воздушное ох-
лаждение, у карбюраторных двигателей с небольшой стейенью сжатия
составляет 3—15%, у дизелей 3—9% эффективной мощности, развивае-
мой двигателем.
Несмотря на перечисленные недостатки количество моделей двига-
телей с воздушным охлаждением из года в год возрастает. В настоя-
щее время воздушное охлаждение применяется преимущественно для
двигателей малой мощности.
29. ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ
>
Основными элементами циркуляционной системы охлаждения дви-
гателя внутреннего сгорания являются зарубашечное пространство
цилиндров и головок цилиндров двигателя, заполненное водой, водя-
ной радиатор, центробежный водяной насос, вентилятор и система
трубопроводов с термометром для контроля температуры воды на вы-
ходе из головок цилиндров. Радиатор охлаждается потоком воздуха,
создаваемым вентилятором.
85
Прохождение охлаждающей воды б системе происходит в следую*
щей последовательности. Водяной насос подает охлажденную воду из
водяного радиатора в блок цилиндров, где обычно имеются разводя*
щие трубки или так называемая дифференциальная труба с отверсти-
ями для равномерного распределения воды к гильзам цилиндров. Во*
да бтбирает тепло от гильз цилиндров, охлаждая их, а потом направ-
ляется в радиатор охлаждения. Охлажденная вода вновь поступает
в двигатель. "*
В системе часто устанавливают паровоздушный клапан, служа-
щий для отвода паров воды при закипании ее в радиаторе, а также для
сообщения верхней полости радиатора с атмосферой в случае образо-
вания разрежения в радиаторе.
Автоматизированные дизели обычно имеют в системе охлаждения
бачок уровня воды с датчиком й реле аварийного уровня воды, сраба-
тывающее на остановку дизеля при снижении уровня воды в системе
ниже допустимого.
' Значительная часть современных двигателей с замкнутой системой
охлаждения имеет автоматические регуляторы температуры, обеспе-
чивающие поддержание температуры воды в заданных пределах. При-
меняемые при этом терморегуляторы и термостаты регулируют тем-
пературу путем изменения площади проходного сечения трубопровода
воды в месте их установки или вследствие перераспределения потоков
воды на обратную циркуляцию и на охлаждение в радиаторе. Коли-
чество воды, прокачиваемой через систему охлаждения, зависит от
конструктивных особенностей агрегата и кратности циркуляции.
При циркуляционном способе охлаждения свежей воды (на пополне-
ние утечек, испарение) расходуемся немного, в результате чего умень-
шается образование накипи. Кроме того, принудительная циркуля-
ция воды с~достаточно высокой скоростью позволяет уменьшить габа-
ритные размеры всех элементов системы охлаждения и обеспечить бо-
лее равномерное тепловое состояние двигателя, так как разность тем-
ператур воды на входе и выходе из двигателя может быть снижена до
5—10рС.
Возможна и естественная циркуляция в системе (термосифонное
охлаждение), когда вода циркулирует вследствие разности удельных
масс холодной воды, заполняющей радиатор, и горячей воды — нахо-
дящейся в зарубашечном пространстве цилиндров. Эта система прос-
та, саморегулируема, но имеет большие габаритные размеры и нена-
дежна в .эксплуатации.
К качеству охлаждающей воды предъявляют высокие требования.
Охлаждающая вода не должна иметь механических примесей, должна
содержать незначительное количество солей, растворенных газов и ор-
ганических веществ, а также не вызывать коррозии омываемых ею
поверхностей. Интенсивность отложения накипи в системе охлаждения
зависит от содержания в воде растворенных солей кальция и магния.
Чем их больше, чем выше жесткость воды. Карбонатная или времен-
ная жесткость воды характеризуется содержанием в ней двууглекисло-
го кальция, и магния. Некарбонатная кли постоянная жесткость харак-
теризуется содержанием солей кальция и магния. Карбонатная жест-
66 4
I1 кость обусловливает выпадание из нагреваемой воды осадка в виде рых-
лого шлама. Некарбонатная жесткость приводит к образованию твер-
дого слоя накипи, ухудшающей охлаждение двигателя.
Для предохранения поверхностей охлаждаемых деталей от дейст-
i вия примесей в воду добавляют химические препараты или антикорро-
зионные масла. Химические препараты способствуют образованию
» прочных защитных пленок на охлаждаемых поверхностях и перево-
’ дят накипеобразователи в' шлам. Антикоррозионные масла образуют
>•' стойкую эмульсию и тонкую пленку на поверхностях, предотвращаю-
щую коррозию и отложение накипи. Из присадок используют калиевый
V хромпик (0,3—0,5%), кальцинированную соду (0,1%), едкий натр
* (0,03%), бихромат натрия (0,1%), присадку ВНИИ НП-117 (0,5%).
Цифра в скобках указывает процентное содержание каждой, отдель-
но используемой, присадки в воде, залитой, в систему охлаждения.
Антикоррозионное масло (1 %) вводят при первоначальном заполне-
нии системы. Вода не должна быть жесткой и не содержать солей.
Заправлять систему можно и дистиллированной водой, например
чистым конденсатом отработавшего пара электростанций или ко-
тельных.
Для охлаждения ряда транспортных двигателей применяют жидко-
сти, не замерзающие при низкой температуре. Так, смесь, состоящая
из 30% спирта (денатурата) и 70% воды, замерзает при температуре
— 10°С, а смесь из 55% этиленгликоля и 45% воды — при температу-
ре — 40°С. Последняя смесь оказывает вредное влияние на металлы и
резину, поэтому эта жидкость применяется вместе с антикоррозион-
ными присадками.
30. СМАЗОЧНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ
Смазка предназначена для устранения непосредственного сопри-
косновения трущихся поверхностей сопряженных деталей двигателя.
Смазка деталей уменьшает потери на трение, износ и нагрев трущихся
деталей; она охлаждает поверхности и смывает с них металлические
частицы. Кроме того, смазка способствует уплотнению поршневыми
кольцами внутрицилиндрового пространства и защищает детали от
коррозии.
Уменьшение работы трения и износа деталей достигается выбором
такой толщины смазочного слоя, при котором обеспечится жидкостное
трение. Слишком толстый смазочный слой приводит к увеличению цир-
куляции масла, габаритных размеров смазочной системы и работы на
прокачивание масла, а тонкий слой может привели к возникновению
полусухого трения, резко увеличивающего работу трения и износ де-
талей. *
Основными смазываемыми узлами дизеля являются поверхности
трения цилиндро-поршневой группы, подшипники коленчатого вала,
турбонагнетатель, механизм газораспределения и регулятор частоты
вращения.
Комплекс устройств, обеспечивающих непрерывное поступление
масла к смазываемым узлам и очистку масла, составляет смазочную
87
систему двигателя. Большинство двигателей имеют принудительную
систему смазки, обеспечивающую регулируемый подвод масла к тру-
щимся узлам и необходимую интенсивность циркуляции при.высокой
надежности системы. ' ' . ,
? В циркуляционную систему смазки -входят: насосы, обеспечиваю-
щие циркуляцию масла; редукционные устройства (клапанйг) для ре-
гулирования давления масла и дроссельные шайбы для получения раз-
личных давлений в отдельных участках системы; устройства для очист-
ки масЛа; теплообменники (радиаторы) для охлаждения масла; вспо-
могательные устройства "й контрольно-измерительные приборы; авто-
матический регулятор температуры смазочного масла.
К коренным и шатунным подшипникам масло подается из главной
магистрали. При этом масло может подводиться отдельно к каждому
коренному подшипнику и от него к шатунным подшипникам (по от-
верстиям в щеках и шейках вала) или же подаваться во внутреннюю По-
лость вала, а затем по радиальным каналам в шейках к каждому ко-
ренномуvi шатунному подшипнику. '*
Различают системы смазки с «сухим» и «мокрым» картером. В сма-
зочной системе с «мокрым» картером поддон двигателя служит резер-
вуаром для масла (рис. 27). Масло из поддона засасывается насосом 10
через трубку 1'1 й маслозаборник с фильтром 12. Насос под давлением
’ родает Масло В фильтр 6 тонкой очНстки и масляный холодильник 4,
Й затем В Главную магистраль 2. Из этой магистрали масло'подводит-
ся к трущимся поверхностям, после чего стекает обратно в поддон.
Ограничение давления, в масляной магистрали обеспечивается редук-
ционным' клапаном /, срабатывающим при повышении давления сверх
установленного н перепускающим часть масла из магистралй в поддон.
Регулированйе давления масла'в системе осуществляется изменением
затягивания пружины в редукционном клапане. Давление в системе
показывает манометр 3. Для прокачивания масла через двигатель
Перед пуском в систему вводятся дополнительные устройства: магист-
раль 13, ручной насос 8 и вентиль 7. Автоматические предохранитель-
ные клайаны 5 й 9 служат для перепуска масла, когда оно еще не про-
гоелось или когда возросло давление в масляном радиаторе и перед
фильтром. В систему может быть включен специальный прибор, изве-
щающий о недопустимом снижении давления масла.
Значительная часть транспортных двигателей имеет систему смаз-
ки с «мокрым» картером.
В системе смазки с «сухим» картером масло, стекающее в картер,
сразу удаляется из него самотеком или, чаще, откачивающим насо-
сом и подается в отдельный бак-маслосборник. Эту систему, в основ-
ном, применяют в авиационных и судовых двигателях.
Вследствие того что масло обладает достаточно высокой вязкостью,
а маслопроводы сильно разветвлены и "оказывают большое сопротив-
ление, для прокачивания требуемого количества масла насосы должны
создавать избыточное давление до 0,5—1,0 МПа (6—10 кгс/сма) и бо-
лее, Объем масла в системе должен быть небольшим, но достаточным
для заполнения системы и создания определенного запаса, компенср-
рующего расход масла «на уг-ар» между заправками. Этот расход масла
для различных двигателей разной степени изношенности колеблется
от 0,3 До 3% расхода топлива.
В качестве нагнетающих и откачивающих насосов используют объ-
емные шестеренчатые и винтовые насосы, отличающиеся надежностью,
простотой и способностью создания высоких давлений. Во вращение
насосы приводятся от распределительного иди коленчатого Вала дви-
гателя.
Во время работы двигателя масло загрязняется. Для очистки масла
в системе смазки устанавливают специальные фильтры. Фильтры гру-
бой очистки (полнопоточные) задерживают сравнительно большие час-
тицы. Фильтры тонкой очистки обеспечивают тщательную очистку мас-
ла от механических примесей и смол.
По принципу действия фильтры делятся на механические, погло-
щающие (химические), гидродинамические и магнитные.
Механические фильтры бывают щелевые и сетчатые. Щелевые филь-
тры можно очищать при работе двигателя. Щели для прокачки масла
шириной 0,03—0,15 мм образуются между пластинами или витками
проволокй. Сетчатые фильтры выполняют из металлической сетки
в виде барабанов или набора перфорированных пластин. Степень очист-
ки зависит от размера ячеек и числа слоев сетки на пути масла. Предо-
хранительные и пеногасящие сет.ки имеют до 100 отверстий на 1 см2,
а фильтрующие сетки — от 200 до 20 000 отверстий нг 1 см2. Эти фильт-
ры задерживают частицы размером до 0,02 мм. Засоренные элементы
очищают промывкой. К механическим относятся, и фильтры с фильтру-
ющими элементами из войлока, фетра, пряжи, тканых материалов и
бумаги. Они применяются для грубой и тонкой очистки. Поглощаю-
щие фильтры задерживают механические примеси и поглощают кисло-
ты, щелочи и воду.
В гидродинамических фильтрах-центрифугах используют центро-
'бежные силы. Во вращающемся потоке (3000—40 000 об/мин) от масла
отделяются более плотные примеси. Ротор приводится во вращение от
вала дизеля, специального электромотора, или реактивным действием
струй очищаемого масла, выбрасываемого из ротора через сопла. Цент-
>89
рифуги имеют малое сопротивление и обеспечивают хорошую очистку
масла. Магнитные фильтры, в виде постоянных магнитов (пробок и
специальных элементов), используют при обкатке двигателей и посто-
янной эксплуатации. Эти фильтры надежно задерживают частицы ме-
таллов вместе с обволакивающими их смолами.
Принудительное охлаждение смазочного мабла происходит в спе- *
циальных трубчатых холодильниках (масловодяных или масловоз-
душных). Перепад давления в холодильнике не должен превышать
0,1 МПа (1 кгс/см2).
31. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМАЗОЧНЫХ.МАСЕЛ
Основными физико-химическими свойствами масел являются: вяз-
кость, температура вспышки и застывания, стабильность против
окисления и др- На качество масел влияют также содержащиеся в ,
них сера, вода и механические примеси.
Вязкость (внутреннее трение) — это свойство жидких тел сопротив- '
ляться перемещению под действием внешних сил. За единицу динами-
ческой вязкости принимается Па-с (Н-с/м2), допускается также еди- <
ница пуаз, 1 Пз = 0,1 Н-с/м2 (г/см-с). Отношение динамической вяз- 1
кости жидкости к ее плотности при температуре определения называ- 1
Ют кинематической вязкостью. Единица кинематической вязкости м2/с, |
допустимая такжё единица стокс (Ст); сотая часть — сантистокс (сСт): . |
1 Ст = 10-4 м2/с. 1
Иногда вязкость определяют в условных градусах (ВУ). Величина
эта безразмерна. С повышением температуры вязкость падает, а масло %
разжижается. Вязкость масла обусловливает как жидкостное трение, .3
так и величину коэффициента трения, т. е. величину потерь на трение. J
Степень изменения вязкости масла при изменении температуры |
выражается индексом вязкости. Чем он выше, тем лучшим считается Ч
масло. ‘
Температура вспышки — наименьшая температура, при которой
пары нагретого в тигле масла образуют с окружающим воздухом смесь,
вспыхивающую при поднесении к ней открытого пламени. Температура .
воспламенения — температура, при которой нагреваемое масло за- /1
горается от поднесенного пламени и горит не менее 5 с. Низкая тем- 1
пература вспышки характеризует огнеопасность масла или указывает
на попадание в него топлива. Ч
Температура застывания — температура, при которой масло теря-
ет подвижность. ’
Стабильность масла — это неизменность его свойств при хране- '
нии и при использовании. Одной из главные причин изменения свойств
масла является его неустойчивость к кислороду воздуха, особенно при
-повышенных температурах. Стабильность масла обычно Характеризу-
ется коксовым числом. £
Зольность характеризует содержание в масле солей кислот и дру- ;
тих веществ, остающихся в. небольшом количестве в масле после его ;
ОЧИСТКИ.
90 .
г Масло не должно разрушать трущиеся и иные поверхности. Одним
| из показателей коррозионных свойств масел является кислотное число,
s выражающееся в миллиграммах едкого кали, требующегося для нейт-
| рализации 1 г масла. Содержание кислот и-щелочей в масле строго ог-
। раничивается.
I Вода, попадая в масло, ухудшает его смазывающие свойства и мо
* жег вызвать коррозию металлов.
f /Механические примеси в свежем масле не допускаются, в эксплуата-
| ции — ограничиваются, так как они вызывают повышенный износ и
I нагрев трущихся деталей.
I К маслам, применяемым в двигателях, предъявляются следующие
Г требования: оптимальная величина вязкости при хорошей смазываю-
| щей способности и незначительное изменение вязкости с изменением
t температуры; возможно низкая температура застывания, обеспечи-
? вающая легкий пуск двигателя при низких температурах; высокая
j. стабильность в рабочих условиях.
i 6 двигателях внутреннего сгорания применяют жидкое масло и
t консистентные (густые) смазки. Последние используют для ряда вспо-
f могательных агрегатов двигателя. Жидкими смазочными маслами яв-
г ляются' йефтяные масла. Для улучшения свойств к маслам добавляют '
t различные присадки, повышающие вязкость масел, стабилизирующие
р качества в процессе работы, снижающие температуру застывания и
коррозионное действие и т. д. Следует учитывать, что присадки добав-
- ляют к маслам в небольших количествах и что ряд присадок является
несовместимым и применяется только порознь.
В соответствии со стандартами масла классифицируют по следую-
I щим группам (табл. 9).
[ Масла разных марок в пределах каждой группы должны быть
совместимы без ухудшения эксплуатационных свойств.
Таблица 9
Группа масел по эксплу- атационным свойствам Область применения
А Нефорсированные карбюраторные и дизельные дви- гатели
Б Б1 62 Малофорсированные карбюраторные двигатели Малофорсированные дизельные двигатели
В В, в2 Среднефорсированные карбюраторные двигатели Среднефорсированные дизельные двигатели
Г - Г, Гг . ..... Высокофорсированные карбюраторные двигатели Высокофорсированные дизельные двигатели
л Высокофорсированные дизельные двигатели, работа- ющие в тяжелых условиях
91
Таблица 10
Параметры * Марка масла
- М-t 1Б, М-12Б, | М-14Б,
Вязкость кинематическая - при 373 К (10(ГС), сСт . . ". ...... .. Индекс вязкости (не менее) Температура вспышки, К (°C) не ниже Температура застывания, К (°C) не вы- ше ....... Кислотное число в 'мт КОН ва 1 г. (без приемка) . . . . Коксуемость (без присадки), % ; . Зольность мвсла (без присадки не бо- лее), % . Содержание механических примесей . .. 10±1 373(200) 255 (—18) 0,15 0,4 0,005 12 ±0,5 85 373(200) 258(—15) 0,05 х 0,3 0,005 Отсутствуют 14±1 85 373(200) 258 (—15) 0,05 0,4 0^005
Выбор марки дизельного смазочного масла также связан скачест-
' вами применяемого дизельного топлива. Температуравспышки масла
не должна быть ниже 473- К (200° С), понижение ее до 433—448 К
(160—175° С) показывает необходимость смены масла, К браковоч-
, ным признакам относят также наличие механических примесей .до
1,0—1,5% или увеличение кислотного числа до 2 мг/г КОН (дл< дизе-
лей с баббитовыми вкладышами подшипников).
БукваМв марке масла означает моторное масло, цифра ^- уро-
вень вязкости при температуре 373 К (100° С), буква Б, В и др. с. ин?
дексом внизу —± Труппу по эксплуатационным свойствам и предназ-
начение масла. Для дизелей рефрижераторного подвижного состава
применяют, масла вязкостью 412 — 22) Ю~в м*/с или 12 —22 сСт
с различными присадками. Основные характеристики некоторых ди-
зельных масел приведены в табл. 10. -\
Глава V
КАРБЮРАТОРНЫЕ, ГАЗОВЫЕ
И МНОГОТОПЛИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
32. КАРБЮРАТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Топливная система карбюраторного двигателя обеспечивает при-
готовление горючей смеси, состоящей из воздуха и паров топлива,
подачу смеси в цилиндры двигателя и удаление отработавших газов.
В эту систему входят устройства и приборы для хранения топлива и
контроля его количества, фильтрации и подачи топлива и воздуха, для
приготовления горючей смеси, подачи ее в цилиндры и отвода газов
из цилиндров с глушением шума при выпуске.
Бензины, являющиеся топливом карбюраторных двигателей, име-
ют малую вязкость даже при низких температурах. Поэтому их очист-
ку осуществляют с помощью простейших фильтров — отстойников д
фильтров тонкой очистки (из мелкОЙ латунной сетки или пористых,-
керамических элементов). Они обычно имеют небольшое сопротивле-
ние й не требуют создания значительного напора в системе топливопо-
дачи,- Топливные насосы этих двигателей развивают давление 0,02— .
0,03 МПа (0,2—0,3 кгс/см2). . . . ... .... .
Схема топливной системы карбюраторного двигателя приведена
на рис. 28. Топливо из бака /, закрытого пробкой.2, подается -лодка-.
чинающим насосом 10 по трубопроводу к прибору приготовления гр- ,
рючей смеси — карбюратору 5, проходя очистку в фильтре-отстойни®
ке 13 й фильтре тонкой очистки топлива 9. Количество топлива в баке
контролируется указателем 4, в электрическую цепь которого вклю-
чен датчик 3. Воздух поступает в карбюратор через воздушный фильтр •
6, а горючая смесь из карбюратора подается в цилиндры двигателя 11
по впускному (обычно обогреваемому) трубопроводу 7. Отработав-
шие газы отводятся в атмосферу через коллектор 8, трубу выпуска 12
и глушитель 14 шума.
Процесс образования горючей смеси в специальном карбюраторе
называют карбюрацией. В этом процессе происходит испарение бен-
зина и смешение образовавшихся паров с воздухом. Основывается
карбюрация на разрежении,^создаваемом во впускном тракте двигате-
ля при осуществлении поршнем такта всасывания.
Карбюратор должен обеспечить наиболее полное испарение топлива
и равномерное его смешение с воздухом до поступления горючей
смеси в цилиндры. Схема простейшего карбюратора с наиболее рас-
пространенным направлением движения воздуха сверху вниз (пада-
ющим потоком) приведена на рис. 29. Карбюратор состоит из сле-
дующих основных чаете»: поплавковой камеры И с поплавком 10,
жиклера 1 с распылителем 6, диффузора 4 и дроссельной заслонки 2.
93
Во время работы двигателя подкачивающий насос подает бензин по
трубке 8 в поплавковую камеру. Полость камеры сообщается с атмосфе-
рой отверстием 7, поэтому давление в камере близко к атмосферному.
Поплавок 10 снабжен игольчатым клапаном 9, регулирующим пода-
чу бензина в поплавковую камеру. Чем больше расход топлива, тем
ниже его уровень в камере и тем большее проходное сечение для топ-
лива создаётся между иглой и седлом клапана 9, Наивысший уровень
топлива в поплавковой камере на 4—5 мм (расстояние АЛ.) ниже кромки
выходного отверстия распылителя 6, что препятствует истечению топ-
лива' при неработающем двигателе. При работе двигателя воздух,
вследствие всасывающего действия поршней, поступает в воздушную
трубу 5 с суживающимся каналом — диффузором 4, в горловину
которого выведен конец распылителя 6. Диффузор повышает скорость
движения воздуха через карбюратор и создает разрежение в горлови-
не, вследствие чего топливо подсасывается из распылителя и распили-
вается потоком проходящего воздуха. Помещенный внутри распыли-
теля жиклер 1, т. е. калиброванное отверстие, дозирует количество
бензина, поступающего в распылитель, в зависимости от разрежения
в диффузоре. ' , А -
За диффузором в воздушной трубе находится дроссельная заслон-
ка 2, регулирующая количество горючей смеси, заполняющей ци-
линдры двигателя. Чем больше открыта заслонка 2, тем больше горю-
чей, смеси подается в цилиндры и больше мощность, развиваемая дви-
гателем.
Участок трубы 5 от горловины диффузора до оси дроссель-
нрй заслонки является смесительной камерой 3, в которой!' испаряет-
ся значительная часть топлива, поступившего в диффузор. Осталь-
ная часть топлива испаряется при дальнейшем движении смеси по
впускному коллектору. .
Рассмотренный карбюратор называют .элементарным, предназна-
ченным для двигателя, работающего с постоянной частотой вращения
коленчатого вала. Двигатели, работающие^ на переменных режимах,
снабжаются более сложными карбюраторами, позволяющими из-
менять массовое соотношение между воздухом и бензином, а также ко-
личество смеси, поступающей в цилиндры, в зависимости рт режима
работы двигателя. ‘ .
Рис. 28. Схема системы топлвдопитання кар- Рис. 29. Схема простейшего
; бюратррного двигателя карбюратора - *•
м
К Состав горючей смеси характеризуют коэффициентом избытка воз-
| духа а. Если в смеси воздуха столько, сколько теоретически нужно для
I полного сгорания 1 кг бензина (т. е. примерно 15 кг), то а = 1 и
В смесь называют нормальной. При избытке воздуха (а>1) смесь назы-
I вают бедной, при недостатке (а < 1) — богатой., Чрезмерное обедне-
I ние или обогащение смеси препятствует ее воспламенению электричес-
кой искрой. Высший предел воспламеняемости а « 0,4, а низший
,..а « 1,4. При а = 0,8-4-0,9 вследствие наибольшей скорости сгора-
L ния смеси двигатель развивает наибольшую мощность и этот состав
I смеси называют мощностным. При а = 1,05-4-1,15, ввиду наиболее
К полного сгорания топлива, получается наибольшая экономичность
к работы. Работа на смесях с а <0,8 или а> 1,15 приводит к увели-
Г чению удельного расхода топлива и падению мощности двигателя.
; При работе двигателя при небольшой частоте вращения и холостом
ходу смесь должна обогащаться.
В карбюраторных двигателях применяют электрическое зажига-
► ние горючей смеси.
| Воспламенение смеси осуществляет искровой разряд высокого на-
пряжения, периодически создаваемый на электродах специальной
свечи зажигания. Момент зажигания смеси влияет на экономичную
. и надежную работу двигателя.’ Так как для сгорания смеси и получе-
v ния наибольшего давления газов непосредственно после прохождения
поршнем в. м. т. требуется некоторое время, воспламенение смеси
; должно происходить несколько раньше прихода поршня в в.м.т. Угол
поворота коленчатого вала от момента появления' искры до в. м. т.
называют углом опережения зажигания. Оптимальный угол опере-
. жения зажигания зависит от режима работы двигателя и сорта топ-
лива. В современных карбюраторных двигателях угол опережения
зажигания устанавливается автоматически в зависимости от частоты
вращения и состава горючей смеси.
В бензиновых двигателях используют аппаратуру Непосредствен-
ного впрыска топлива, заменяющую карбюратор. Это позволяет по-
высить мощность и снизить расход топлива.
На рефрижераторном подвижном составе карбюраторные двигате-
ли не нашли применения. Объясняется это их меньшей экономично-
стью, по сравнению с дизелями, относительно большей пожароопас-
. ностью и сложившейся системой топливоснабжения на железнодо-
. рожном транспорте. Исключением явились отдельные случаи исполь-
зования одноцилиндровых бензиновых двигателей в качестве пуско-
вых для главных дизелей рефрижераторных секций.
33. ГАЗОВЫЕ И МНОГОТОПЛИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Двигатели, работающие на газообразном топливе, .называют газо-
выми. Используют их в основном в силовых установках, обслуживаю-
щих газовую и нефтяную промышленности, а также на автотранспор-
те и морских судах, перевозящих природные газы.
Известны двигатели с подачей газа в цилиндры в конце хода сжа-
тия, когда газ смешивается со сжатым высоконагретым воздухом и
95
самовоспламеняется. Однако они не получили распространения вслед-
ствие больших габаритных размеров конструкции, рассчитанной ^на
возникающие при таком сгорании высокие механические напряже-
ния.
Двухтактные двигатели переводят на газообразное топливо, пода-
вая его в начале хода сжатия. При этом возмбжна раздельная пода-
.. ча газа и воздуха или, что чаще, подача готовой газовоздушной смеси,
образующейся в специальных устройствах —-смесителях. Для много-
цилиндровых, двигателей обычно применяют один смеситель с пересе-
кающимися или параллельными потоками воздуха и газа, обеспечиваю-
щий хорошее смесеобразование ввиду высоких скоростей потоков.
У двигателей средней мощности применяют индивидуальные смесите-
ли для каждого цилиндра, что выравнивает нагрузку последних и сни-
жает взрывоопасность.
Качество горючей смеси регулируют воздушной дроссельной за-
слонкой, количество'—газовоздушной, размещенными в патрубках
смесителя. . '
- Более распространенными ’Являются двигатели с подводом газо-
воздушной смееи в течение хода всасывания.Если двигатель предназ-
Качви -для работы только на газообрезном топливе, то воспламенение
сжапэй-ГйрЮчей смеси, независимо от принятого способа смесеобрйзо-
- ;вання^ осуществляют элекгрической’ искрой. Обычно примеияют'.-авс-
г’ тему с напряжением • на входных зажимах индукционных катуг^йк 42—
24 В , и напряжением во вторичной цепи катушек 14 000—30 ООО В.
-г Зажигание электрической искрой обеспечиваетнадежноевОсаламе-
квнне тазовоздушных смесей с ct = 1,0-? 1,4 при допустимой по усло-
виям детонации степени сжатия. Обедненные смеси Г,5-^4,7)
трудновоспламеняются (возможен-пропуск вспышек) это ограиячи-
. * вает возможности работы газового двигателя на частичных нагруз-
ках. . . ••
’ Еслидизель должен сохранить возможность работы на жидкой»
топливе, то воспламенение сжатой газовоздушнойсмёСи с температурой
750—900 К (500—600° С) производится небольшим количеством жид-
кого топлива, впрыскиваемого в цилиндр через форсунку в конце хода
сжатия.
-• При переводе на газообразное топливо двигателей низкого сжатия
с внешним смесеобразованием, если при этом степень сжатия, остается
неизменной, то мощность двигателя снижается на 15—30% вследствие
меньшего тепловыделения и скорости сгорания газовоздушной смеси.
Мощность карбюраторного двигателя не Падает только при использо-
вании высококалорийных сжатых до 20 МПа (200 кгс/см2) или сжижен-
ных газов (пропан, бутан) под давлением до 1,6 МПа (16 кгс/см2) и
повышении степени сжатия до 10—12. Это возможно ввиду высокой
.детонационной стойкости газообразных топлив.
Наиболее распространены газомотокомпрессоры (единые агре-
гаты, состоящие из двигателя внутреннего сгорания и поршневого
компрессора, с единым коленчатым валом и общей рамой). Топливом
для них служит природный газ. Мощность этих агрегатов от 35 до
5350 кВт при числе цилиндров двигателя от 2 до 18. Ргсположенсз
. 96 . ~ -
цилиндров двигателя (диаметром 280—432 мм) в силовой части газо-
мотокомпрессора однорядно-вертикальное- или V-образное. Рабочий
процесс осуществляется по четырехтактному или, чаще, по двухтакт-
ному циклу, с частотой вращения вала не более 800 об/мин. Степень
сжатия не превышает 8—10; эффективный'КПД от 23 до 37%.
Компрессорная часть состоит из двух—шести горизонтально рас-
положенных цилиндров двойного действия (диаметром 128—360 мм), со-
единенных между собой для одно- или многоступенчатого сжатия газа
до 5,5 МПа (55 кгс/см2) и более. В газомотокомпрессорах с многосту-
пенчатым сжатием предусматривается промежуточное охлаждение
газа для повышения производительности и КПД установки.
Многотопливные двигатели могут работать без снижения мощност-
ных и экономических показателей на различных нефтяных топливах —•
от высокооктановых бензинов до сырой нефти и тяжелых сортов ди-
зельных топлив..
По характеру рабочего процесса наиболее приспособлены к работе
на-различных топливах дизели. Дизели могут работать на болыпинст-
ве нефтяных топлив. Однако в случае использования легких топлив
работа дизелей становится жесткой, снижается мощность, усиливает-
ся шум, при повышенных нагрузках возникают перебои в работе, за-
трудняется холодный пуск двигателя и возрастает износ деталей топ-
- ливной аппаратуры. Объясняется это изменениями в рабочем процессе
и в условиях работы систем и механизмов дизеля.
Возможность длительной работы на различных топливах дости-
гается специальной отработкой топливной аппаратуры и созданием
компактных камер сгорания (и предкамер), подогревом воздуха иа
рсасывании, применением турбонаддува, поддержанием оптимального
. теплового режима двигателя и обеспечением соответствия угла опере-
жения впрыска сорту топлива и режиму работы дизеля. Иногда ис-
пользуют конструкции поршней, автоматически регулирующие сте-
пень сжатия. '
34. ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Испытания завершают технологические процессы производства
или ремонта двигателей внутреннего сгорания. Все вновь создаваемые,
модернизированные и серийные двигатели подвергаются различным ис-
пытаниям.
В зависимости от целей различают испытания: исследовательские,
доводочные, приемочные, контрольные, приемо-сдаточные, диагно-
стические и эксплуатационные.
Испытания служат для проверки новых или усовершенствованных
'конструкций двигателей и их узлов. Проводят их на стендах и в рабо-
чих условиях. Доводочные испытания всех вновь создаваемых или мо-
дернизируемых двигателей служат для оценки соответствия их пара-
метров расчетным или заданным техническими требованиями на проек-
тирование. Приемо-сдаточные и контрольные Испытания двигателей и
входящих в них устройств и Приборов проводят после доводочных ра-
бот, ремонта и регулировочных испытаний. Выполняют их на заводе-
4 Зак. 1657 97
I
изготовителе или на месте установки.двигателя. Методы и режимы ис-
пытаний установлены соответствующими стандартами. Эксплуатаци-
онные испытания двигателей проводят научно-исследовательские орга-
низация или лаборатории заводов-изготовителей с целью оценки надеж-
ности двигателей, уточнения регулировок, технического обслуживания
и норм расхода горюче-смазочных материалов, ремонтопригодности,
определения шумности, токсичности и дымности, а также анализа виб-
рационных характеристик.
Все применяемые для испытания измерительные приборы должны
«меть паспорта проверок и требуемую точность. Во время испытаний
дизелей проверяются следующие показатели: мощность, давление, тем-
пература, часовой и удельный расходы топлива и масла.
Эффективная мощность определяется по показаниям тормоза или
электрогенератора. Для определения частоты вращения используются
суммирующие счетчики, тахоскопы или тахометры.
Давление сжатия по цилиндрам и наибольшее давление цикла опре-
деляются по" «гребенкам», снятым механическим индикатором или по
максиметру. Среднее индикаторное давление замеряется механическим
индикатором. Давление наддувочного (продувочного) воздуха, как и
давление выпускных газов, измеряется U-образными жидкостными иля
пружинными манометрами. Давления в системах смазки и охлажде-
ния замеряются пружинными манометрами.
Для измерения температуры выпускных газов используют ртутные
термометры или пирометрические установки. Температура поступающе-
го в двигатель воздуха и температура в системах смазки и охлаждения
измеряется манометрическими или ртутными термометрами.
Часовой и удельный расходы топлива определяются по массе или
объемным методом (по тарированным сосудам) с точностью замера 1%.
Расход топлива приводится к теплотворной способности по формуле'
G ==G-^ea-,
ПР 42500
где G — часовой или удельный расход топлива, кг7ч или г/(кВт-ч),
полученный во время замера при низшей теплоте Сгорания.
Расход маслена смазку определяется по массе или объему при ис-
пытании двигателя на полной нагрузке не менее 50 ч.
Дополнительно проводятся испытания пусков двигателя, провер-
ка регулятора частоты вращения, а также испытания или проверки
других механизмов.
35, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЯ
Направления развития двигателей внутреннего сгорания соответ-
ствуют общим тенденциям развития машиностроения; сокращению рас-
хода материалов, снижению трудоемкости и затрат, повышению сроков
службы, применению более дешевых сортов топлив и масел и уменьше-
нию их удельного расхода, автоматизации управления и пр. '
Для решения этой задачи существует несколько путей. Один из
них — увеличение быстроходности двигателей.
98
Успехи современной металлургии в области создания более проб-
ных материалов, улучшение технологии производства и усовершенст-
вование методов исследования происходящих в двигателях' процессов
позволили значительно повысить быстроходность двигателей внут-
реннего сгорания и обеспечить при этом их высокую долговечность.
Другой путь повышения мощности и снижения удельной массы дви-
гателей внутреннего сгорания — применение наддува. Особенно эф-
фективно применение наддува, когда оно сопровождается использова-
нием энергии отработавших газов в газовой турбине. При установке
турбокомпрессора мощность двигателя повышается на 40—50% и од-
новременно на 3—5% снижается удельный расход топлива.
Имеются конструкции дизелей с высоким газотурбинным наддувом
о удельным расходом топлива 185—190 г/ (кВт-ч) 135—140 г/(л.с.ч).
Рост агрегатной мощности обеспечивается за счет увеличения числа
цилиндров и повышения цилиндровых мощностей. Увеличение цилинд-
ровой мощности достигается повышением и регулированием давления
наддува дизелей, охлаждением наддувочного воздуха, увеличением час-
тоты вращения вала и средней скорости поршня (до 8—15 м/с).
К тенденциям развития двигателей внутреннего сгорания относит-
ся широкое внедрение унификации, нормализации и увеличение выпус-
ка, а также специализация производства. Для этого разрабатываются
типоразмерные ряды двигателей и, вспомогательных агрегатов.
Расширится унификация двигателей внутреннего сгорания вплоть
до создания в перспективе унифицированных общих конструкций ди-
велей и карбюраторных двигателей.
Дизели широкого назначения, используемые в условиях значитель-
ных колебаний нагрузок, будут в основном четырехтактными. Они бо-
дее надежны, чем двухтактные, и на 5—10% экономичнее последних,
особенно на переменных режимах, характерных для транспортных дви-
гателей. Расширится применение дизелей на грузовых автомобилях
всех классов и некоторых легковых автомобилях.
Наряду с жидкостным охлаждением увеличится парк дизелей с воз-
душным охлаждением. Для повышения экономичности дизелей с воз-
душным охлаждением на частичных нагрузках будут применяться уст-
ройства, изменяющие интенсивность охлаждения в зависимости от теп-
лового состояния двигателя.
В Целях снижения эксплуатационных расходов шире будет исполь-
зоваться жидкое топливо тяжелых сортов.
Расширится использование двухтактных дизелей на тракторах,
Тепловозах и в судовых установках, особенно большой мощности (до
30 000 кВт). В отдельных случаях применение двухтактного цикла по-
зволяет легче создать многотопливные двигатели, хотя в целом довод-
ка конструкции двухтактных дизелей более длительна, чем четырех-
тактных. Возрастет применение наддува двухтактных дизелей.
Будут продолжены исследования двигателей с переменной сте-
пенью сжатия, двигателей, работающих на водородном топливе, ротор-
Но-поршневых двигателей (двигатель Ванкеля), двигателей со
евободно-движущимися поршнями, а также двигателей Стирлинга.
4*
99
’ -Раздел второй
КОНСТРУКЦИЯ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА,
ИХ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Глава VI
ДИЗЕЛИ РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПОСТРОЙКИ
36. ДИЗЕЛИ К-461 И К-461М
Общие сведения. Дизели К-461 и К-461М установлены на 5- и 8-
Вагонных секциях с машинным охлаждением отечественной постройки.
Дизель К-461 бескомпрессорный, однорядный четырехтактный а
вихрекамерным смесеобразованием и турбонаддувом. Дизель К-461М
' является модернизацией дизеля К-461.
Дизели используются в качестве привода генератбра перепоенного
Тока мощностью 75 кВт для питания холодильно-отопительных уста-
новок рефрижераторных вагонов. Они оснащены устройствами автома-
тической защиты, срабатывающие при повышении температуры в сис-
теме охлаждения свыше 378 К (Ю5°С), снижении уровня воды в систе-
ме охлаждения ниже допустимого, при частоте вращения коленчатого
вала от 1630 до 1750 об/мин и снижении давления • в системе смазки
до 0,15-0,19 МПа (1,5—1,9 кгс/см2).
Основные технические данные дизелей следующие:
Номинальная мощность ........ 85 кВт(115 л. с.)
Наибольшая мощность (при 30 мин непре-
рывной работы) ...............; . . . 88,5 кВт (120 а. с.)
Частота вращения вала: ''
номинальная . 1500 об/мин
минимально устойчивая на холостом ходу 800 »
Направление вращения коленчатого вала со
• стороны маховика . . ........ против часовой стрелки
Число цилиндров '.. 4 . 6
Диаметр цилиндров............................120 мм
Ход поршня.................................. 140 »
' Порядок работы цилиндров............... 1—5—3—6—2—4
Нумерация цилиндров .................от коробки распредели-
тельных шестерен
Степень сжатия ............................. 14
^Наибрльшее давление вспышки . . .. . 7,8 МПа (78 кгс/см2)
100
Среднее эффективное давление ..... 0,7 МПа (7 {сгс/см2)
Фазы газораспределения в градусах пово-
рота коленчатого вала:
открытие впускного клапана до в. м. т. . 45±5
'закрытие впускного клапана после н. м. т/ 45±5
открытие выпускного клапана после '
н. м. т...............................- 45±5
закрытие выпускного клапана после
в. м. т. ...........................J 45±5
Средняя скорость поршня ....... 7.м/с
Удельный расход топлива................. 265 г/(э-кВт-ч)
Угол опережения подачи топлива до в. м. т. 20—21°
Давление впрыска топлива................12 МПа (120 кгс/см2J
Расход масла................................... 550 г/ч
Давление масла в системе ....... 0,2—0,7 МПа
I , (2—7 кгс/см2)
Масса масла, заливаемого в картер ... 25 кг
Масса воды, заливаемой в систему охлаж-
дения . . . '..................... ' 50 »
Габаритные размеры: *
длина., ...................................... 1504 Мм
ширина . -................................ 803 »
высота .................................... 1090 »
Сухая масса дизеля ............................ 1620 кг
Компоновка дизеля (рис. 30) является обычной для современных бы-
строходных двигателей такого типа. Дизель состоит из блока цилиндров
или остова, на котором закрепляются все механизмы и детали дизеля и
картера — для хранения смазочного масла.
Процесс смесеобразования в дизеле происходит следующим образом.
При движении поршня вверх воздух сжимается над поршнем в камере
сжатия и заполняет вихревую камеру. Рабочий процесс Происходит с
опережением открытия и запаздыванием закрытия клапанов. При при-
ближении поршня к в. м. т. давление в камере сжатия повышается.
За 20—21° поворота кривошипа коленчатого вала до момента прихода
поршня в в.м.т. топливо через форсунку впрыскивается в вихревую
камеру, самовоспламеняется и частично сгорает. Однако объем вихре-
вой камеры небольшой, кроме того, кислорода недостаточно, поэтому и
все топливо в камере не сгорает. В вихревой камере резко повышается
давление и несгоревшее топливо с большой скоростью устремляется
в основную камеру сгорания. Вихревые потоки воздуха перемешивают
и распиливают топливо. Давление над поршнем повышается при дого-
рании топлива. Газы стремятся увеличить свой объем, давят на поршень
и он начинает перемещаться вниз. »
Для полного сгорания и получения номинальной мощности дизеля
топливо впрыскивают в вихревую камеру с определенным'опереже-
нием. '
Если подачу топлива осуществлять еще раньше, — появляется
«тук, возрастает степень износа деталей, теряется мощность дизеля.
Поздний впрыск топлива вызывает перегрев дизеля, снижается его
101
102
контрольных приборов; 4 — воздушный фильтр; 5 — головка цилиндров; 6 — крышка цолввд-
очистки топлива- 10 — бачок уровня воды; 11 — фильтр тонкой очистки масла; 12 — водяной
шестерен; 16 — поддон; 17 — маслоуказатель; (продолжение см. на стр. 104)
ДОЗ
б)
б —вид со стороны нагнетательного коллектора; 18— коленчатый вал; 19 —.шатун; 29 а_
втулка; 23 — клапан; 24 — поршень; 25 — нагнетательные
104
распределительный вал; 21 — детали механизма газораспределения; 22 — направляющие
коллектор; 26 — турбонагнетатель: 27 — электростартер
мощность. Расход дизельного топлива у вихрекамерных дизелей не-
сколько больше, чем у дизелей с непосредственным впрыском топлива.
Вместе с тем, у этого способа впрыска топлива в камеру сжатия имеет-
ся ряд положительных факторов. К ним можно отнести: хорошее сме-
сеобразование, высокие требования к качеству топлива, хорошую при-
способляемость к переменным режимам работы, сравнительно невысо-
кое давление впрыска топлива.
' Остов. Блок цилиндров (остов) является сложной отливкой из чугу-
на марки СЧ18-36. В блоке (рис. 31) размещено шесть вставных гильз
цилиндров 3, iотлитых из специального чугуна повышенной твердо-
сти. Внутренняя поверхность гильз отполирована, а наружные поверх-
ности, омываемые водой — хромированы. Уплотнение полости в мес-
тах. запрессовки гильз достигается в верхней части прижатием притер-
того буртика гильзы к блоку, а Ближней части—двумя уплотнительны-
ми резиновыми кольцами 2, уложенными в канавки гильз. Такая схе-
ма уплотнения полости позволяет гильзе при нагреве удлиняться и не
вызывать перенапряжения в блоке цилиндров.
По обеим сторонам дизеля расположены лапы для крепления его
к раме. Поперечные перегородки имеют П-образные вырезы для
крышек коренных подшипников коленчатого вала. Для большей проч-
ности эти перегородки^ снабжены ребрами, через которые проходит
сквозное отверстие под подшипники распределительного вала. Про-
дольное перемещение коленчатого вала ограничено упорным подшип-
ником.
J06
На правой стороне блока предусмотрены приливы для крепления
кронштейна /.топливного насоса. На верхней полости блока имеются
шпильки 5 крепления трех головок (одна головка на два цилиндра).
В нижней части блока (на левой и правой'его сторонах) имеются люки
для доступа к деталям шатунно-поршневой группы без демонтажа дизе-
ля. Одна из крышек люка выполнена за одно целое с корпусом масля-
ной центрифуги и горловиной для заливки смазочного масла в картер
дизеля. Его уровень контролируется при помощи маслоуказателя 17.
Демонтаж блока осуществляется с помощью рым-блоков 6. Масляная
полость блока со стороны маховика закрыта уплотняющим фланцем-
крышкой 1 из алюминиевого сплава, а с противоположной стороны—
коробкой распределительных шестерен.
Маховик дизеля защищен специальным кожухом, изготовленным из
алюминиевого сплава. На нем имеются гнезда для крепления стартера
и устройства для поворота вала. На этом же кожухе размещены щит кон-
трольно-измерительных приборов и устройство автоматической защи-
ты. Масляная полость блока со стороны маховика закрыта уплотняю-
щим фланцем-крышкой из алюминиевого сплава, а с противоположной
стороны — коробкой распределительных шестерен.
Нижняя часть блока имеет отверстия для крепления стального под-
дона (картера сварной конструкции). Поддон является сборником сма-
зочного масла и закрывает кривошипно-шатунный механизм и полость
107
дизеля снизу. В поддоне установлены приемный фильтр с магнитным
уловителем для очистки масла от металлических включений на входе
в масляный насос и пробка для слива отработанного масла из картера
дизеля.
.. Головка цилиндров для дизеля К-461 показана на рис. 32, а и для
дизеля К-461М — на рис. 32, б.
Головка цилиндров отливается из серого чугуна СЧ24-44. На. каж-
дые два цилиндра устанавливается одна головка, которая крепится к
блоку шестью шпильками по схеме I. Между головками и блоком уста,-
навливается железоасбестовая прокладка, армированная белой жестью.
Правильная установка головки на блок обеспечивается с помощью
установочных штифтов.
В головке для каждого отдельного цилиндра выполнены впускные
окна для клапанов 10, вихревая камера 20, форсунка 21, свеча накали-
вания 19. Вихревые камеры цилиндрической формы отлиты заодно о
головкой. Воздушный канал 18 проходит в головке под углом 35° к ее
установочной поверхности. Вследствие этого сжимаемый в вихревой
камере воздух получает интенсивное вращательное движение. Топли-
во, впрыскиваемое в камеру сгорания, хорошо перемешивается с воз-
духом и большая его часть сгорает в вихревой камере.
К головкам сверху при помощи семи болтов крепится кронштейн
коромысел 5, четыре болта одновременно служат для крепления крыши
клапанного механизма. В кронштейне коромысла имеется полая ось,
по торцам закрытая пробками для удержания масла с полости От
осевого перемещения в кронштейне ось ограничивается специальным
штифтом. Кронштейны имеют отверстия для подвода масла к подшип-
никам коромысел.
Клапанный механизм на головке цилиндров сверху закрыт крышкой
15 из алюминиевого сплава, которая крепится барашковыми гайками
24. Паронитовые прокладки уплотняют стыки между верхней крышкой
кронштейна и корпусом 12 головки цилиндров. Охлаждающая вода от-
водится через отверстие в верхней части головки.
Газовыпускной коллектор крепится с помощью шпилек 4. Головки
цилиндров имеют рым-болты для монтажных-демонтажных работ.
В головке цилиндров дизеля К-461М в отлитие от головки цилиндра
дизеля К-461 отсутствуют свечи накаливания, вихревые камеры, а фор-
сунка помещена непосредственно в корпус головки цилиндров (под
кронштейнами коромысел).
Кривошипно-шатунный механизм. Коленчатый вал (рис. 33) изго-
товлен из качественной углеродистой стали 40Х цельным. Он имеет
шесть колен, расположенных под углом 120° друг к другу. Поверхности
Рис. 33. Коленчатый вал
108
коренных и шатунных шеек 5 закалены токами высокой частоты, от-
шлифованы и отполированы. Каждое колено состоит из двух щек, од-
ной шатунной шейки и двух шеек, лежащих в коренных подшипниках.
В коленчатом вале имеются отверстия 6 для подвода смазки от ко-
ренных подшипников к шатунным. К фланцу вала прикреплен маховик.
Шесть болтов / стопорятся от самоотворачивания замковой шайбой 2.
Положение маховика относительно первого колена вала фиксируется
штифтом 4. На фланце вала имеется маслосгонная резьба. На него же
напрессован маслоотражатель 3, который отбрасывает вытекающее мас-
ло на стенки крышки уплотнения вала, откуда оно по кольцевой выточ-
ке стекает в поддон дизеля. На свободном конце вала установлены ци-
линдрическая шестерня 9 коленчатого вала и шестерня 8 привода вспо-
могательных агрегатов.
У дизеля К-461 шестерня 8 предназначена для привода зарядного
генератора. Шестерня установлена на сегментных шпонках 7, закреп-
лена круглой гайкой 10, поводком //и застопорена шайбой 2. Колен-
чатый вал в сборе с маховиком подвергается при изготовлении динами-
ческой балансировке с точностью до 0,98 МН-м (100 гс*см). В экс-
плуатации при замене коленчатого вала или маховика производят их
совместную балансировку. Вал и маховик после балансировки клей-
мят.
Вкладыши коренных подшипников представляют собой два полу-
кольца из свинцовистой бронзы (или биметаллические). Вкладыши
взаимозаменяемые. Закрепляют верхние вкладыши от проворачива-
ния по окружности и в продольном направлении шпонками. Нижние
вкладыши стопорят цилиндрическими штифтами. Вкладыши устанав-
ливаются в крышках подшипников. Смазка к коренным подшипникам
подводится от главной масляной магистрали дизеля по каналам в по-
перечных перегородках блока. *
Поршень 3 (рис. 34) изготовлен из алюминиевого сплава. В его ка-
навках установлены три компрессионных 7 и четыре маслосъемнцх 8
кольца (по два в каждой канавке). Канавки для маслосъемных колец
имеют дренажные отверстия для отвода масла. Одна из маслосъемных
канавок расположена ниже поршневого пальца. В поршне имеются две
бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца 2. В бобыш-
109
ках для смазки пальца сделаны косые отверстия от канавки верхнего
маслосъемного кольца. Перемещение пальца вдоль оси ограничивают
стопорные кольца 1.
В днище поршня дизеля К-461 (рис. 34, а) имеются два цилиндри-
ческих углубления 4 под клапаны и углубление 5 в виде «ласточкина
хвоста» около канала вихревой камеры, а в днище поршня дизеля
К-461М (рис. 34, б) — сферическое углубление 9 (камера сгорания).
Поршневые кольца изготовляют из специального чугуна. Сечение ком-
прессионных колец прямоугольное. В каждую канавку устанавлива-
' ют по одному кольцу.
Поршневой палец 2 служит для шарнирного соединения поршня с
шатуном. Палец изготовляют из стали 12МЗХА полым плавающего
типа. Наружную поверхность пальца цементируют, Накаливают,
шлифуют и полируют. Длина пальца должна быть такой, чтобы при
его нагреве во время работы дизеля он не деформировал поршень и
рабочую поверхность гильзы цилиндра. Кроме того, длина пальца
должна быть меньше диаметра поршня. Над верхним поршневым коль-
цом 6 канавка в головке поршня образует тепловой барьер, умень-
шающий нагрев компрессионных колец.
Маховик изготовляют из стали литьем или штамповкой. На него
напрессовывают стальной прямозубый венец, который входит в за-
цепление с шестерней электростартера. Вёнец стопорится четырьмя
винтами, которые ввертывают заподлицо и кернят. К маховику бол-
тами прикрепляют полумуфту дизеля. Маховнк и полумуфту после
балансировки клеймят одним номером и ставят контрольную метку.
Она определяет положение муфты относительно маховика во время
сборки. На маховик нанесены деления 360-градусной сетки для уста-
новки и проверки угла опережения подачи топлива.
Шатун 5 (рис. 35) изготовляют из стали. Стержень его имеет дву-
тавровое сечение. Такой профиль обеспечивает ^высокую прочность
шатуна при малой массе. Он состоит Из верхней головки, выполнен-
ной заодно с телом шатуна, в котором запрессована втулка 1, и нижней
головки. Для подвода смазки к поршневому пальцу в верхней голов-
ке имеются три отверстия, совпадающие с отверстиями в верхней го-
ловке. Крышка головки усилена ребром и крепится к ней двумя шатун-
ными болтами 4 с корончатыми гайками 3 и шплинтом 2. Вкладыш
нижней головки биметаллический (свинцовистая бронза БрСЗО и сталь)
и состоят из двух взаимозаменяемых половин. Верхняя половина 7
фиксируется штифтом, запрессованным в гнездо на шатуне, а нижняя
половина 6 — штифтом, запрессованным в гнездо на крышке шатуна.
При сборке дизеля шатуны комплектуют по массе. Шатуны дизелей
К-461 М имеют отличие от шатунов дизелей К-461 в том, что вклады-
ши шатунных подшипников фиксируются *в головке шатуна отгибаю-
щим «усом».
Верхний шатунный вкладыш взаимозаменяем с нижним. Эти вкла-
дыши не взаимозаменяемы с вкладышами со штифтовой фиксацией у
дизелей К-461. f
Шатунные болты 4 воспринимают усилие затяжки и переменную
силу во время работы дизеля. Обрыв шатунных болтов может вызвать
«0
Рис. 35. Шатун
/разрушение дизеля, поэтому их из-»
готовляют из легированной стали.
40ХНМА.
Механизм газораспределения. Ме-
ханизм газораспределения состоит из
распределительного вала, шестерен
газораспределения, толкателей, штанг,
коромысел, всасывающих и выхлопных
клапанов с деталями их крепления,
„клапанных пружин и привода.
Распределительный вал 16 (см.
рис. 31) стальной, цельный, полый, ку-
лачки как*для всасывающих, так и для
выхлопных клапанов имеют одинако-
вый профиль. Кулачки и шейки под-
шипников вала закаливают токами вы-
сокой частоты, шлифуют и полируют.
Вал имеет центральное отверстие для
подвода смазки к подшипникам. С
обеих сторон оно закрыто пробками.
Опорные подшипники 9 алюминиевые
разъемные и состоят из двух взаимоза-
меняемых половин (кроме концевого).
Они скрепляются с помощью пружинного кольца (кроме концево-
го подшипника), опорный (концевой) подшипник 12 распреде-
лительного вала, цельный (первый со стороны коробки шестерен) яв-
ляется упорным и крепится к блоку цилиндров 4 с помощью болтов.
Этот подшипник предохраняет вал от осевых перемещений. Подшип-
ники вала фиксируются от проворачивания винтами, ввернутыми в
стенку блока. На конце распределительного вала насажены две шестер-
4 ни (ведомая 14 и ведущая 15 топливного насоса), которые фиксируются
гайками с пластинчатыми шайбами. Вал устанавливается на дизеле
в сборе с шестернями и подшипниками. Болты крепления упорного,
подшипника 13 завинчиваются через отверстия в дисках шестерен.
Толкатели 11 стальные, полые со вставкой «пятой» под штангу.
Донышко и «пята» 10 цементируются, закаливаются и полируются.
В «пяте» имеются два отверстия, с их помощью специальным приспо-
соблением толкатель вынимается из блока. Через нижнее отверстие
толкатель смазывается маслом. Стальные штанги 8 со сферическими
концами закалены токами высокой частоты. Коромысла 17 (см. рис. 32)
стальные, запрессованные втулки играют роль подшипников. В од-
ном из плеч коромысла установлен винт 23 для регулировки зазора
между торцом стержня клапана и бойком коромысла. Винт стопорит-
ся гайкой 22. Между двумя соседними коромыслами -установлена рас-
порная пружина 2 с регулировочными шайбами 1. Ось 16 коромысла
полая. Смазочное масло к втулкам поступает под давлением. В дизеле
К-461 впускной и выпускной клапаны по конструкции одинаковы.
У дизеля же К-461 М выпускной клапан имеет меньший диаметр та-
рели, чем впускной.
,111
‘ ;-------------------------------------------------------------
Клапаны изготовлены из конструкционной жаропрочной стали. Они
перемещаются во втулках 11.
В верхней части штока клапана имеется выточка для замка 7,
сухари которого установлены в тарелн'б пружины. На стержень 13
ставят предохранительное пружинное кольцо 44. Оно не допускает
падения клапана в цилиндр при выпадании сухариков замка из за-
цепления со, стержнем. Клапан прижат к седлу двумя концентричес-
кими пружинами 9 и 8. Для вентиляции полости картера имеется
штуцер 3.
4 Передача вращения агрегатам дизеля производится с помощью
распределительных шестерен' (рис. 36), заключенных в специальной
коробке с крышкой. На ней установлены водяной и масляный насосы,
' масляный фильтр и счетчик моточасов работы дизеля. От шестерни
6. приводится в движение шестерня 8 (через промежуточную шестерню
9) зарядного генератора и водяного насоса. От шестернгГ также при-
водится в движение через промежуточную шестерню 2 шестерня 5
распределительного вала, ведущая шестерню 4 и шестерню 3 топлив-
ного насоса. В коробке используются только косозубые шестерни.
Оси промежуточных шестерей установлены в шарикоподшипниках и
крепятся к распределительной коробке. От шестерни 7 приводится
в движение шестерня 1 приводом масляного насоса. Чугунный корпус
привода крепится к коробке распределительных шестерен. Установ-
ленный на корпусе датчик тахометра вращается шестерней валика
привода топливного насоса. Приводной валик выполнен за одно це-
лое с винтовой шестерней. На концах валика имеются шлицы для
установки диска сцепления и шлицевой муфты привода счетчика мо-
точасов.
Со стороны фланца корпуса валик несет на себе ведомую шестер-
ню. Датчик тахометра и счетчик моточасов приводятся в движение
I;
•ft
винтовыми шестернями, си-
дящими на валике. Масло-
сгонная резьба на валике
препятствует попаданию
масла в датчик тахометра
и счетчик моточасов. Ку-
лачковая шайба соединена
с муфтой топливного насо-
са текстолитовой шайбой.
На ее наружной поверхно-
сти нанесено десять рисок
для установки угла опере-
„жения подачи топлива.
Расстояние между соседни-
ми рисками соответствует
повороту коленчатого вала
на угол 3°.
Отбор мощностей от ди-
зеля осуществляется со
стороны маховика при по-
Рис. 36. Схема привода механизма газораспре-
. деления н вспомогательных систем
мощи Муфты с резиновыми
элементами — амортизато-
• рами. Шестнадцать резино-
вых шашек I (рис. 37) муф-
ты свободно лежат между
выступами полумуфт. Осе-
вое перемещение элементов
ограничено полукольцами
на выступах полумуфты
приводного агрегата.
Устройство для поворо-
та вала 2 (см. рис. 30) слу-
жит для облегчения про-
ворачивания коленчатого
вала при регулировке за-
зоров в клапанах, установ-
ке угла опережения пода-
чи топлива, центрирования
дизеля у с генератором и
других операциях, выпол-
няемых в процессе ухода
эа дизелем. Устройство для
новорота вала размещено
в кожухе маховика.
Счетчик моточасов рабо-
'ты предназначен для конт-
роля продолжительности
работы дизеля. Он закреп-
лен на передней крышке
кор'обки шестерен. Привод
счетчика осуществляется от
валик а привода топливно-
го насоса. На корпусе
счетчика имеется окно ци-
Рис. 37. Соединения дизеля с генератором:
1 — шашка; 2 — полукольцо; 3 — полумуфта; 4 — по-
лумуфта дизеля; 5 — маховик; 6 — крышка; 7 — мас-
лоотражатель; 8 — упорное полукольцо; 9 — верхний
вкладыш; 10 — нижний вкладыш; fl — штифт; 12 —
крышка подшипника; 13 — цилиндрический штифт;
14—-венец маховика; 15 — шестерня стартера; 16 —
шпонка; 17 — вкладыш
ферблата со стеклом и защитной крышкой. Цифры в окне корпуса
показывают продолжительность работы дизеля в часах.
Топливная система. Топливная система (рис. 38) состоит из топ-
ливного бака, фильтра грубой 9 и' тонкой 5 очистки топлива, топлив-
ного насоса 10 высокого давления с регулятором частоты вращения
14, форсунок 1, трубопроводов высокого 3 и низкого 4 и 6 давления,
трубопровода 13 слива топлива из насоса, трубопроводов 2 слива лиш-
него топлива из форсунок, топливного фильтра 5 и топливоподкачи-
вающего насоса 12. Топливная система Обеспечивает в требуемой по-
следовательности впрыск под высоким давлением' определенных пор-
ций топлива в камеры сгорания и распыление его на мельчайшие час-
тицы. Система работает следующим образом. Топливоподкачивающий
насос 12 по трубопроводу 8 через фильтр грубой очистки из бака пода-
ет топливо под давлением около 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) к фильтру тон-
кой очистки. Топливо по трубопроводу 7 низкого давления поступает
113
в топливный насос 10, направляющий его по трубопроводам 3 высокого
давления к форсункам 1. Через них топливо впрыскивается в камеры
сгорания. Лишнее топливо из насоса по трубопроводу 6 поступает к
фильтру тонкой очистки и вместе с избыточным топливом из фильтра
направляется в расходный бак. Лишнее топливсмот форсунок идет по
трубопроводу 2 в бачок слива топлива, а лишнее топливо от топливо-
подкачивающего насоса 12 сливается из топливного насоса по трубо-
проводу 13 также в бачок слива топлива. Для безразборной промывки
дизельным топливом турбонагнетателя 19 у дизеля К-461М исполь-
зуется трубопровод 15 промывки турбонагнетателя, корпус 16 кла-
пана, клапан 17 с пружиной 18, крышкой 20, кнопкой 21.
Шестисекционный топливный насос высокого давления (рис. 39)
золотникового типа предназначен для подачи через форсунки одина-
ковых порций топлива, соответствующих нагрузке дизеля. Измене-
ние количества топлива, подаваемого в цилиндры, осуществляется
плунжерной парой при неизменном ходе плунжера и постоянном за-
полнении надплунжерного пространства топливом.
Топливный насос состоит из корпуса 19 блочного типа, кулачково-
го вала 23, шести толкателей, насосных элементов, нагнетательных
клапанов и одной зубчатой рейки. Корпус насоса представляет собой
фасонную отливку из алюминиевого сплава. На боковой стенке имеет-
ся люк для доступа к насосным элементам, закрытый крышкой' 42,
закрепленной тремя винтами. Со стороны люка на передней стенке
установлен топливоподкачивающий насос 22. Для слива топлива, про-
сочившегося в надплунжерное пространство, предусмотрен штуцер
со сливной трубкой.
Кулачковый вал 23 установлен в двух шариковых подшипниках 25
с маслоотражателями 24 и уплотнен резиновыми сальниками 18. Вал
заканчивается коническими ’хвостовиками. На одном хвостовике на
шпонке закреплена шестерня 26 привода регулятора, а на другом кон-
це вала — муфта 17 привода топливного насоса.
Рис. 38. Схема топливной системы
114
Рнс. 39, Топливный насос с регулятором:
1 — дополнительная пружина; 2 —груз регулятора; 3 и S —пружины; 4 — крестовина; 5 —шток; 5 — ось; 7 —зубчатый венец; 8 — пружина плун-
жера; /0 —нагнетательный клапан; // — плунжерная пара; 12— штуцер; 13 — гильза; 14 — инжняя тарелка пруждны; /5 — регулировочный болт;
1S — корпус толкателя; /7 — муфта; 18 — сальник; 19 — корпус насоса; 20— гайка; 21 и 27 — ролики; 22 — подкачивающий насос; 23 — кулачковый
вал; 24 — маслоотражатель; 25 — подшипник; 25 — шестерня; 28 — ось ролика; 29 — тарелка муфты; 30 — регулировочный винт; 31 — стакан
главной пружины; 32 —ось рычага; 33 —главная пружина; 34 — корпус регулятора; 35 —рукоятка; 35—винт управления; 37 —ось стакана;
38 — рычаг; 39 -• регулировочная гайка; 40 — пробка для спуска воздуха; 41 — верхняя тарелка пружины; 42«- крышка; 43 — плавающая втулка;
Л — топливоподводящий каивл; S— отсечной канал
Рабочим элементом каждого насосного элемента является плунжер-
ная пара 11, состоящая из втулки и плунжера. Плунжерную пару в
случае необходимости заменяют комплектно. Втулка фиксируется в
корпусе насоса стопорным винтом. Плунжер нижним торцом опирает-
ся в регулировочный болт 15, ввернутый в корпус толкателя 16, и
стопорится гайкой 20. В корпусё'толкателя на пальце 44 установлен
ролик 21 с плавающей втулкой 43. Плунжер начинает двигаться при
сбегании ролика вала под действием пружины 8, которая опирается в
тарелки 14 и 41. На втулке плунжера установлена поворотная гиль-
за 13 с двумя вырезами для выступов плунжера. На поворотную втул-
ку надет разъемный зубчатый венец 7, который входит в зацепление а,
зубчатой рейкой насоса и соединенный с регулятором. Поворотом
гильзы 13 и плунжера 11 достигается регулировка количества топли-
ва, которое подается каждому насосному Элементу. После регули-
ровки зубчатый венец 7 фиксируют винтом. На венце и поворотной
втулке ставят общую метку, фиксирующую их взаимное расположе-
ние. Зубчатая рейка входит в гильзу упора, ограничивающую ход рей-
ки на наибольшую подачу топлива. Нагнетательный клапан 10 при-
жат к седлу пружиной 9, в момент движения плунжера вниз он отсое-
диняет магистраль высокого давления от надплунжерного пространст-
ва, препятствуя отсасыванию топлива из трубопровода высокого дав-
ления.
Топливный насос работает следующим образом..При вращении ку-
лачкового вала 23, когда выступ кулачка сбежит с ролика 21 тол-
кателя, пружина 8 отожмет плунжер 11 вниз и топливо через топ-
ливоподводящий канал В наполнит надплунжерное простран-
ство и пространство, образованное пазом и винтовой канавкой
в головке плунжера. Под воздейст-
Рис. 40. Кинематическая схема
регулятора:
1 — валик топливного насоса; 2 —
муфта с винтом; 3 — главная пру-
жина; 4 — рукоятка регулирования
частоты вращения; 5— регулировоч-
ный виПт; 6 — рычаг; 7 — дополни-
тельная пружина; 8 — катаракт:
9 — игла катаракта; 10 — пружина
рейки; // — зубчатая рейка; /2 —
рукоятка включения; 13 — кресто-
вина
вием кулачка плунжер перемещается
вверх и перекрывает головкой топливо-
подводящий 'канал. Под давлением топ-
лива нагнетательный клапан 10 отож-
мет пружину и выпустит порцию топ-
лива. При дальнейшем движении плун-
жера вверх винтовая кромка плунжера
поравняется с отсечным каналом 5.
Надплунжерное пространство сообщает-
ся с отсечным каналом, и топливо полу-
чает возможность выходить в топливо-
подводящий канал В. Давленйе над
плунжером резко падает, пружина на-
гнетательного клапана прижимает его
к седлу и поДача топлива прекращает-
ся. В торце топливного насоса ввернут
перепускной клапан, канал котороге
перекрыт шариком и закрыт гайкой-
колпачком. Перепускной клапан служит
для выпуска лишнего топлива. Привод
топливного насоса осуществляется при
116
помощи кулачковой муфты 17 от коробки шестерен. Для спуска воз-
духа из системы имеются пробки 40.
В топливном насосе используется центробежный всережимный ре-
гулятор прямого действия (рис. 40). Этим регулятором можно уста-
навливать любую частоту вращения коленчатого вала. Частота вра-
щения коленчатого вала будет поддерживаться постоянной независи-
мо от изменения нагрузки дизеля. Регулятор состоит из следующих
основных частей: привода к сердечнику регулятора, сердечника, ис-
полнительного механизма, устройства для изменения степени нерав-
номерности (разность частоты вращения холостого хода и частоты
при номинальной нагрузке), устройства для остановки дизеля и ка-
таракта.
Регулятор допускает изменение степени неравномерности без ос-
тановки дизеля. Приводом к сердечнику регулятора является шестер-
ня 26 (см. рис. 39) на хвостовике кулачкового вала топливного насоса.
Сердечник состоит из крестовины 4 с закрепленными двумя осями,
на которых перемещаются грузы 2. Центробежные силы грузов пере-
даются тарелке 29 муфты через ролики, укрепленные на выступах.
Хвостовик муфты входит в отверстие неподвижного пальца, наруж-
ная поверхность которого служит опорой крестовине. Усилие от
грузов уравновешивается х помощью главной пружины 33 регулято-
ра. Кольцо на пальце крестовины воспринимает осевые усилия.
Между кольцом и сердечником установлена плавающая шайба. Муфта
состоит из тарелки и хвостовика. В сферическое углубление тарелки
входит головка регулировочного винта 30, ввернутого в стакан 31
главной пружины.
Исполнительный механизм предназначен для передачи движения
муфты регулятора зубчатой рейке топливного насоса. Основными де-
талями механизма являются: стакан главной пружины, рычаг 38 и
шток 5. Стакан закреплен на осях, установленных в рычаге. Регули-
ровочный винт ввернут в резьбовое отверстие дна стакана. Рычаг
зафиксирован на оси в корпусе регулятора. Шток одним концом сое-
динен с рейкой насоса, а другим — с рычагом 38. Изменение частоты
вращения коленчатого вала достигается изменением силы нажатия
главной пружины 33 с помощью рукоятки управления.
Катаракт работает по Принципу пневматического или гидравличес-
кого амортизатора и служит для повышения устойчивости процесса
регулирования, обеспечивая стабильность работы регулятора. Он
состоит из корпуса, поршня и винта, регулирующего плавность хода
поршня. На лицевой стороне корпуса регулятора имеется рукоятка
для остановки дизеля, которая через ось и кривошип действует на
зубчатую.рейку топливного насоса. Масло в регулятор заливается
через отверстие в крышке, а сливается чефез отверстие в нижней пасти
регулятора. Уровень масла контролируется по Стеклу маслоуказа-
теля.
Топливоподкачивающий насос (рис. 41) поршневого типа, уста-
новленный на корпусе топливного насоса, приводится в действие от
эксцентрика кулачкового вала. Поршень насоса осуществляет нагне-
тательный ход под действием пружины 5 в зависимости от потребнос-
1П
ти дизеля в топливе во времен его работы. Это обеспечивает постоян-
.ноё давление топлива, подходящего к фильтру тонкой очистки. Всасы-
вание топлива происходит от вращения эксцентрика кулачкового ва-
ла, движение от которого передается поршню 4 через толкатель 2,
перемещающимся во втулке 3. Давление пружины регулируется проб-
кой 6 с резьбой.
На топливоподкачивающем насосе установлен насос 1 ручной под-
качки поршневого типа, предназначенный для заполнения системы
топливом и удаления из нее воздуха. Насос состоит из корпуса, порш-
ня, штока, крышки и кнопки. В поршне имеется стальной шарик диа-
метром 5 мм, которым перекрывается впускной канал/
Форсунка (рис. 42) служит для впрыска в камеру сгорания топли-
ва в распыленном состоянии. К головке цилиндров она крепится
нажимной гайкой 9. В нижней части корпуса 13 форсунки гайкой 14
крепится корпус распылителя 17 с иглой 15, упирающийся в стер-
жень 10. На тарелку стержня давит пружина 8. Сжатие пружины,
а следовательно, изменение давления впрыска топлива производит-
ся регулировочным винтом 5. Наиболее ответственной частью форсун-
ки является распылитель. Сопрягаемые рабочие поверхности его
выполнены с высокой точностью и притерты одна к другой, поэтому
замена одной из деталей распылителя не допускается. Топливо под-
водится к форсунке по каналу А. Игла 15 перемещается под дей-
ствием давления топлива до кольцевой проточки. Игла поднимается
с седла и открывает доступ топливу в цилиндр, когда давление
будет достаточным для преодоления сопротивления пружины. Это
давление, называемое давлением впрыска, является постоянным. Оно
создается затяжкой пружины при регулировке форсунки. После
впрыска давление резко снижается и пружина возвращает иглу
обратно. Просочившееся топливо из полости распылителя отводится
через втулку 1 и трубопровод в бачок избыточного топлива.
Для исключения попадания мельчайших твердых частиц в преци-
зионные пары топливного насоса’и форсунок, между топливным и под-
Рис. 41. Топливоподкачивающий насос
качивающим насосами ус-
тановлен фильтр тонкой
очистки. При повышении
давления более 0,17 МПа
(1,7 кгс/см2) шарик припод-
нимается, сжимает пружи-
ну и излишки топлива из
фильтра поступают в бачок
через перепускной клапан.
* Фильтр грубой очистки
установлен перед топливо-
подкачивающим насосом и
предназначен для удаления
из топливной системы от-
носительно крупных ча-
стиц.
118
Система смазки. Система смазки ди-
зеля является комбинированной цирку-
ляционной. Часть деталей смазывается
разбрызгиванием, а часть под давлением.
Система обеспечивает смазку ответст-
венных трущихся деталей и отвод тепла
от них. Основными элементами системы
(рис. 43) являются: насос 10, фильтр 3,
центрифуга 11, радиатор 1, редукцион-
ный клапан 9, маслопроводы 4, 5 и 13
и поддон (картер). Перед пуском дизеля
для прокачки системы включается мас-
лопрокачивающий насос 12. Привод на-
соса осуществляется от электродвигате-
ля постоянного тока.
Масляный насос отсасывает масло из
поддона 7 через приемный фильтр 8 (о
магнитом), подает его к фильтру 3 и к
центрифуге 11. Из нее масло сливается
в поддон. Из фильтра 3 масло по масло-
проводу поступает к коренным подшип-
никам. От них масло по наклонным от-
верстиям поступает к шатунным под-
шипникам коленчатого вала. Из глав-
ной магистрали масло поступает к крон-
штейнам коромысел, их подшипникам и
на сферические шарниры штанг толкате-
лей. Масло подается также для смазки
привода топливного насоса и в коробку
шестерен распределения. В конце маги-
страли установлены датчики дистанци-
онного манометра 6 и комбинированного
реле, а на нагнетательной линии—дат-
чик дистанционного термометра 2.
Контрольные приборы смонтированы'
на щите.
В нижней части блока цилиндра уста-
новлен маслоуказатель с двумя предель-
Рис. 42. Форсунка:
1 — втулка: 2, 7, 16 — прокладки}
3 — штуцер: 4гайка-колпачок:
5 — регулировочный винт; 6 — внут-
ренний колпачок; 8 — пружина!
9 — нажимная гайка: 10
жень; 11 — штифт; 12 — кольцо:
13 — корпус; 14 — гайка; 15 — игла;
17 — корпус распылителя: А — под-
вод топлива
ными рисками для проверки уровня мас-
ла. Заливается масло через горловину в одной из крышек блока ци-
линдров. В поддон дизеля ввернут переходной штуцер для слива мас-
ла; на штуцер надет дюритовый шланг.
Применяемый в системе масляный иасос (рис. 44) шестеренчатого
типа имеет две одинаковые стальные шестерни: ведущую 2, закреплен-
ную на валике шпонкой, и ведомую 6 на втулке, вращающейся на оси 7.
Валик 4 вращается на Двух опорах: первая втулка корпуса 1, вторая —
втулка фланца 5. Фланец 5 закрывает корпус насоса с торца. Насос
крепится к дизелю шпильками. Редукционный клапан отрегулирован
на давление 0,9 МПа (9 кгс/см2). Когда давление масла в магистрали
119
превысит силу нажатия пружины 11, клапан открывается и соединяет
оба канала. Регулировочный винт 10 редукционного клапана за-
крыт колпакоМ 8, навернутым на корпус .9, и запломбирован.
Масляная центрифуга (рис. 45) служит для тонкой очистки масла.
Она подключена параллельно масляному фильтру. В корпусе 12 цент-
рифуги установлен ротор, состоящий из корпуса 13 и крышки 9. Ро-
тор находится на шарикоподшипнике 16 и на втулках 7 и 15. Он снаб-
жен двумя маслозаборными трубками 11 с соплами 14.
Центрифуга работает следующим образом. Масло к центрифуге
под давлением подходит к оси ротора и далее во внутреннюю полость
центрифуги. После заполнения ротора маслом оно поступает к соп-
лам. Реактивные силы, возникающие при истечении масла из сопел,
сообщают ротору большую частоту вращения. При этом твердые ча-
стицы, плотность которых больше плотности масла; образуют плотный
осадок на внутренних стенках ротора. Очищенное масло вытекает из
сопел и сливается в поддон. Ротор в сборе подвергают статической ба-
лансировке. Нарушение баланса не допускается.
Масляный фильтр (рис. 46) состоит из .корпуса /, стакана 6, двух
каркасов с фильтрующей сеткой 7 и прокладки 5. К каркасам пружи-
ной 3 прижат съемный фланец. Стяжная труба 8 служит для отвода
масла после прохождения фильтрующих сеток. Нижней частью труба
ввернута в дно корпуса, а вверху на ней закреплена гайкой 4 крышка
фильтра 2. Масло поступает через боковые отверстия А в стяжной
трубе и. выходит очищенным от механических примесей в отверстие
Б. Фильтр закреплен на дизеле с помощью кронштейнов 9.
Рис. 43. Система смазки
Рис. 44. Масляный насос:
I — корпус; 2 — ведущая шестерня;
3 — шпонка: 4 — валик; 5 — фланец;
6 — ведомая шестерня; 7 — ось; 8 —
колпак; 9 — корпус; 10 — регулнро*
вечный винт; 11 — пружина; 12 —
редукционный клапан; Б — всасы*
вающнй -канал; В — нагнетательный
канал
Шатунно-кривошипный механизм закрыт снизу поддоном (масло-
сборником) 1 (рис. 47), изготовленным из листовой стали. К бобышке
поддона на болтах с прокладкой из пароиита 6 прикреплен постоян-
ный магнит 4 с пружиной 5. Слив масла из поддона производится че-
рез отверстие, закрытое пробкой 9 с шайбой 8 на полом болту 7. При-
емный фильтр 3 представляет собой сварной каркас из листовой стали.
Внутри приемного фильтра находится всасывающая трубка 2.
Трубчатый стальной масляный радиатор сварной конструкции
состоит из верхнего и нижнего сборников, овальных трубок для ох-
лаждения масла и двух трубчатых стоек. На стойке имеется пробка,
закрывающая отверстие для слива масла из радиатора. Он установлен
впереди водяного радиатора. -
Система охлаждения. Система охлаждения (рис. 48) служит для
отвода тепла от деталей дизеля, имеющих контакт с горячими газа-
ми. Система предусматривает также охлаждение турбонагнетателя.
Вода в радиаторе охлаждается потоком воздуха, создаваемым венти-
лятором 6. (Центробежный насос {/ подает воду из радиатора 5 по-
трубопроводу 4 через бачок уровня воды 2 и реле уровня воды 3 к
дифференциальной трубе 14, уложенной в канале вдоль блока 13.
Через отверстия в дифференциальной .трубе вода попадает к гиль-
зам всех шести цилиндров. По трубопроводу 9 вода поступает в ра-
диатор, проходя через коробку 8 датчиков. По трубопроводу 7/
вода подходит к корпусу подшипников турбонагнетателя 12 и затем
по трубопроводу 10 попадает в общий трубопровод 7 на радиатор.
121
Центробежный водяной насос (рис. 49) приводится во вращение
от шестерни привода зарядного генератора. Насос состоит из латун-
ной крыльчатки 12, валика 21, чугунного корпуса 11, крышки 5,
служащей всасывающим патрубком. Стопорные винты 19 фиксируются
гайками 18 й ограничивают перемещение двух подшипников. Крыль-
чатка закрепляется гайкой 6 с простой шайбой 8 и стопорной шайбой
7. Крышка 5 насоса крепится к корпусу шпильками с гайками 9 и
пружинными шайбами 10. Корпус и крышка уплотняется прокладоч-
йым кольцом 3, а между крышкой насоса и трубопроводом установле-
на прокладка 4. Место соединения плоскостей вращающейся втулки
13 и неподвижной шайбы 14 имеет уплотнение. Шайба 14, манжета 27
сальника и нажимная пружина 15 закреплены втулкой 26.
В корпусе насоса запрессована втулка 16 лабиринта с маслосгон-
ной резьбой; на валике насоса закреплен маслоотражатель 17, отбра-
сывающий масло на наружную поверхность кольцевой выточки и да-
лее в поддон дизеля. Валик насоса получает вращение от шестерни
привода зарядного генератора. На валик напрессована муфта 22,
к которой прижат текстолитовый диск 23 гайкой 24 со шплинтом 25.
Фланец и крышка насоса уплотнены прокладкой 20. Водоспускной
кран 1 закреплен гайкой с шайбой 2.
Рис. 45. Масляная центрифуга:
1 и 5 — гайкк; 2 и 6 — прокладки;
3 — болт ротора; 4 — плавающая
шайба; 7 и /5 —втулки; 3 —отра-
жатель; 9 — крышка ротора; 10 —
крышка центрифуги; 11 — миелоза*
бориаи трубка; 12 — корпус цент-
рифуги; /3—корпус ротора; 14 —
сопло; 16 — упорный шарикопо*.
шипиик; 17 — ось
Рис. 46. Масляный фильтр
Бачок уровня воды 10 (см. рис. 30)
служит дополнительной емкостью в си-
стеме охлаждения. В нем установлен
датчик реле уровня воды. При пониже-
нии уровня воды ниже 28 мм относитель-
но оси рычага датчик подает в схему
защиты дизеля аварийный сигнал.
Водяной радиатор (рис. 50) состоит
из латунных трубок 8 и охлаждающих
пластин 6, верхнего / и нижнего 7 сбор-
ников, рамы, паровоздушного клапана 2
и крышки 3. Вода из радиатора сли-
вается через отверстие 10. К боковой
Рис. 47. Поддон (маслосбор-
ник)
стенке верхнего сборника прикреплены
фланец 4 крепления водоподводящего патрубка и паровоздушный кла-
пан 2. Нижний сборник имеет отверстие водоотводящего патрубка
с фланцем 9 для его крепления. Все элементы радиатора собраны иа
раме 5.
Паровоздушный клапан (рис. 51) состоит из наружного парового
6 и внутреннего воздушного 2 клапанов и пружин 3 и 5. Паровоздуш-
ные трубки 1 и 7 соединяют корпус клапана 4 с атмосферой. Клапан 6
предназначен для отвода паров воды из радиатора при ее закипании.
Через паровоздушную трубку 7 пары выходят в атмосферу. ,При раз-
режении в верхнем сборнике он сообщается через воздушный клапан.
Воздух через трубку поступает в корпус и по внутренней трубке 1
попадает в сборник и устраняет там разрежение. Паровоздушный
клапан сокращает расход воды в системе охлаждения, так как кла-
пан открывается, когда давление в верхнем сборнике выше атмосфер-
ного, температура кипения жидкости в радиаторе выше, чем при
атмосферном давлении, и, следовательно, вода нри работе дизеля
закипает реже. Отдельные участки трубопроводов системы соеди-
Рис. 48. Система охлаждения
12В
мощью привода и рукоятки
няются с помощью дюритовых муфт, стягиваемых хомутами. Во-
дяной радиатор расположен под крышей дизельного вагона в метал-
лической коробке. Воздух для охлаждения засасывается через жа-
люзи осевым вентилятором и выбрасывается через жалюзи на про-
тивоположной стороне вагона. Подача воздуха регулируется с по-
жалюзи. В холодное время года охлаж-
дение системы может происходить за
счет циркуляции воздуха в дизельном
помещении.
Система впуска воздуха, выпуска га-
зов, наддува и вентиляции картера. Си-
стема служит для нодвода воздуха к
цилиндрам дизеля и отвода от них отра-
ботавших газов. Основными узлами си-
стемы являются воздухоочиститель, впу-
скной коллектор, трубопроводы венти-
ляции картера, шумоглушитель, турбо-
нагнетатель и маслоотделитель.
В качестве воздухоочистителя ис-
пользуется инерционно-масляный воз-
душный фильтр (рис. 52), очищающий
от пыли засасываемый через жалюзи
воздух. Фильтр является также глуши-
телем шума, возникающего лри движении
Рис. 50. Водяной радиатор воздуха. Поэтому корпус фильтра имеет
124
пан
двойные стенки. На дизеле устанавливаются два фильтра. Фильтрую-
щий элемент 2 фильтра расположен в корпусе 3 с крышкой 1. В ванну
фильтра заливается масло до уровня, указанного стрелкой." Очистка
воздуха происходит вследствие резких изменений направления его
движения по всасывающему каналу, диффузору и фильтрующему
элементу.
Дизели К-461 и К-461М имеют систему наддува. Наддув улучшает
смесеобразование и очистку цилиндров от продуктов сгорания. При
'наддуве воздух подается в цилиндр дизеля при такте всасывания под
некоторым давлением выше атмосферного. На дизеле смонтирован
турбонагнетатель (рие. 53). При движении поршня 6 к нижней мертвой
точке на такте рабочего хода открывается выхлопной 5 клапан. Отра-
ботавшие газы под давлением по выхлопному трубопроводу 4 направ-
ляются на лопасти газовой
турбины 1. При работе
турбины частота вращения
ротора достигает 30 тыс.
об/мин (дизель К-461). Тур- ‘
бина насажера на одну ось
с крыльчаткой воздуходув-
ки 3, которая, вращаясь с
одинаковой частостей с га-
зовой турбиной, засасывает
воздух из атмосферы и го-
нит его под повышенным
давлением по всасываю-
/ щему коллектору 2 через
открытый всасывающий
клапан в цилиндр, j
fc. Турбонагнетатель
* (рис. 54) (дизеля К-461М)
". состоит из радиальной
J2S
центростремительной турбины и центробежного компрессора с ком*'
бинированным диффузором 16, состоящим из лопаточной-и безлопаточ-
ной частей.
Колесо турбины 7 отлито из жаропрочной стали и сварено с валом.
На вал колеса турбины напрессовано кольцо ,8. На свободном конце
вала нарезаны шлицы, на которых закреплены колесо компрессора
15 и кольцо 19. Кольцо и колесо компрессора закреплены гайкой 18
со стопорной шайбой. Колесо турбины с кольцом 8, колесо 15 компрес-
сора, кольцо 19 шайбы с гайкой 18 составляют ротор турбонагнета-
теля. Ротор вращается в бронзовом качающемся подшипнике 12, встав-
ленным в гнездо среднего корпуса и закрепленным планкой 6 от осе-
вого перемещения. Ротор развивает частоту вращения при номиналь-
ной мощности около 55 тыс. об/мин. Средний корпус 13 отлит из алю-
миниевого сплава. К нему крепится корпус 4 турбины и корпус ком-
прессора 1. Средний корпус со стороны турбины имеет кольцевой ка-
нал, по которому циркулирует охлаЖдющая вода из системы охлажде-
ния ' дизеля, и два фланца для подвода охлаждающей воды, а также
масляную полость. Смазка к подшипнику подводится по маслопроводу
2, отверстию в сред тем корпусе и подшипнику 12. В среднем корпусе
установлены со стороны компрессора диск 14, со стороны турбины —
Рнс. 54. Турбонагнетатель
J76
Рис. 55. Система наддува дизеля
диск 11 и экран 9. Они вместе с уплотнительными контактными коль-
цами 8 и 19 обеспечивают герметичность масляной полости среднего
корпуса. Уплотняющие прокладки позволяют регулировать зазоры
между вставкой 5 и торцами лопаток. В корпусе 4 турбины имеется
сопловой венец 3 с двумя утолщенными лопатками. На выхлопном
патрубке вставки 5 предусмотрен фланец 10 с уплотнительными коль-
цами. В корпусе компрессора установлена вставка 17. Дюритовая муф-
та соединяет ее с патрубком воздухоочистителей.
Схема системы наддува дизеля приведена на рис. 55. Нагнетатель-
ный коллектор 4 отлит из алюминиевого сплава за одно целое с пат-
рубками и прикреплен к головкам цилиндров. Промежуточный па-
трубок 6 имеет эластичное соединение с корпусом нагнетателя, со-
стоящее из дюритовой муфты 8, стянутой двумя хомутами 9. Нагнета-
тельный? коллектор с головками цилиндров для обеспечения герметич-
ности уплотнен прокладками. Вентиляция системы осуществляете»
по трубе 5. Турбина изолирована специальным кожухом 7.
Общий для всех цилиндров чугунный газовыпускной коллектор 1
крепится к головкам шпильками и имеет теплоизолирующий кожух £
Между фланцами коллектора и головками установлены железоао-
бестовые прокладки 3. Для измерения температуры отработавших га-
зов в патрубках коллектора предусмотрены гнезда для установки датчи-
ка термопары.
На крыше вагона-дизель-электростанции для уменьшения шума
на пути выхода отработавших газов установлен глушитель. Он пред-
ставляет собой металлический цилиндр, разделенный перегородкой
на две камеры, соединенные патрубками, вваренными в перегородкй.
Газы при поступлении в камеры расширяются, уменьшаются ско-
рость и давление, что приводит к снижению уровня шума. Для на-
ш
Рис. 56. Схема электрического пуска дизеля К-461:
1 <- электромагнит; 2 — тиристор; 3 — диод; 4 — переменный резистор: 5 — выпрямитель;, в
датчик тахометра; 7 измеритель тахометра; 8 — воздухоподогреватель; 9, 10 — кнопка!
11 — реле-регулятор; 12 — сетевой фильтр; 13 — зарядный генератор; 14 — маслозакачиваю»
щий насос; 15. 20 — выключатели; 16 — вольтамперметр; 17 — шунт; 18 — электростартер:
19 — аккумуляторная батарея; 21 — обмотки электромагнитного реле ' -
правления газов в сторону перфорированных цилиндров и лучшего
искрогашения трубки, соединяющие, камеры, расположены под углом.
Глушители защищены, специальными кожухами. ’
Система пуска дизеля. Пуск дизелей осуществляется электриче-
ским стартетом от двух аккумуляторных батарей напряжением 24 В.
Все электрооборудование экранировано для защиты от помех радио-
приему. Система электрического пуска дизелей двухпроводная. Все
приборы и оборудование системы пуска, кроме аккумуляторных ба-
тарей, установлены на. дизелях.
Система электрического пуска дизеля К-461 (рис. 56) работает
следующим образом. При нажатии на кнопку 10 включается'маслоза-
качивакйций насос 14 и-подогреватель воздуха 8. Когда давление масла
в системе превысит 0,1 МПа (1 кгс/см2) и контрольная спираль нагреется
до желтого цвета, замыкается кнопка 9 стартера. При этом замыкается
цепь: «минус» аккумуляторной батареи, выключатель 20, обмотка
реле 21 и «плюс» аккумуляторной батареи. Реле 21 вводит в зацепле-
ние шестерню электростартера 18 и включает питание цепей электро-
стартера. Одновременно замыкается накоротко втягивающая обмотка
1й якорь удерживается только обмоткой тягового реле. В конце, хода
якоря тяговое реле замыкает контакты реле цепи нагрузки и включает
питание стартера, вращающего коленчатый вал дизеля до пусковой
частоты вращения. С дальнейшим увеличением частоты вращения ко-
ленчатого вала дизеля частота вращения шестерни превысит рабочую
и она по ленточной резьбе выходит из зацепления с венцом маховика.

W Зарядку аккумуляторных батарей на работающем Дизеле контроли-
Ж руют вольтамперметром 16 на щите приборов. Зарядный генератор
Е отключается выключателем 15.
Ж На дизелях К-461М зарядный генератор не устанавливается, за-
.рядка аккумуляторных батарей ведется с помощью статических
’ преобразователей.
> , Электропламенный подогреватель воздуха (рис. 57) устанавливают
(на дизелях К-461М (с камерой в поршне) для подогрева подаваемого
воздуха при пуске холодного дизеля.
.. Работа устройства заключается в следующем. В полость крана 1
заливается дизельное топливо и открывается игла крана так, чтобы
^топливо вытекало в лунку со спиралью. Затем закрывают кран, на-
/£ жимают на кнопку маслозакачивающего насоса и подогревателя, вы-
й- держивают в течение 30 с, затем включают стартер до осуществления
£' пуска дизеля. Кнопки насоса и подогревателя выдерживают в течение
Ж. 30 с, затем включают стартер до осуществления пуска дизеля. Кнопки
ж насоса и подогревателя должны быть включены до достижения дизелем
постоянной частоты вращения. На дизелях К-461 устанавливают гене-
раторы ГСК-1500, которые представляют собой четырехполюсные
Is электрические машины мощностью 1000 Вт, напряжением 27,5 В,
закрытого исполнения. Охлаждаются генераторы воздухом при помо-
f Щи вентилятора.
'А- Регуляторная коробка РК-1500 предназначена для работы в ком-
ft плекте с зарядным генератором ГСК-1500. Работает она независимо от
fc нагрузки и частоты вращения якоря, защищает генератор от перегруз-
' ки, обеспечивает параллельную работу
- генератора с аккумуляторными батарея-
б ми, снижает радиопомехи, возникаю-
щие в цепях генератора и в самой ко-
робке.
Стартер представляет собой четы-
i рехполюсный электродвигатель посто-
янного тока последовательного возбуж-
дения. Номинальное напряжение его
24 В. Основными частями стартера яв-
рляются: корпус, якорь с коллектором,
щёточный механизм, головка с подшип-
никами, механизм привода, тяговое
i реле с системой рычагов.
Система автоматической защиты,
-приборы контроля и управления. Дизель
оборудован системой автоматической
•защиты, которая обеспечивает останов-
ку дизеля и . включает сигнализацию
яри: повышении температуры охлажда-
ющей жидкости до 378 К (105° С) и ча-
стоты вращения коленчатого вала до
,1680 —1750 об/мин; понижении дав-
ления масла До 0,15 — 0,19 МПа
ft Зак. 4 557
Рис. 57. Электропламенный по-
догреватель:
1 — кран; 2 — подогреватель: 3 —
патрубок; 4 — шпилька; 5 — спи-
раль; б — воздуховпускной коллек-
тор
1»
(1,5— 1,9 кгс/сма)и понижении уровня охлаждающей жидкости ниже
допустимого.
В системе защиты дизеля предусмотрена предупредительная сиг-
нализация* включающаяся в работу при повышении температуры
охлаждающей жидкости до 372 К (98°С). у
На дизеле установлены датчики реле частоты вращения, реле
уровня, давления масла и температуры охлаждающей жидкости, элек-
тромагнит фиксации заслонки воздуха.
Блок автоматики устанавливается в щите управления электрохо-
лодильным оборудованием секции. Приборы контроля дизеля разме-
щены на щите контрольных приборов 3 (см. рис. 30), закрепленных на
кожухе маховика.
На этом щите установлены: термометры для контроля температуры
охлаждающей жидкости и масла; манометр для контроля давления мас-
ла в системе смазки; измеритель тахометра для контроля частоты вра-
щения коленчатого вала дизеля; смотровое отверстие для наблюдения
за нагревом спирали накала.
Датчик измерителя тахометра установлен на . приводе топливного
насоса. Управление дизелем осуществляется с поста управления, рас-
положенного со стороны топливного насоса. Если на дизеле установлен
зарядный генератор, то, кроме этих приборов,, предусматриваются
вольт-амперметр для контроля напряжения- и силы тока в цепях за-
ряда аккумуляторных батарей и выключатель шунтовой обмотки за-
рядного генератора.
37. ДИЗЕЛЬ 44 10,5/13
Общие сведения. В рефрижераторных вагонах для перевозки жи-
вой рыбы используются два однорядных, четырехцилиндровых, че-
тырехтактных с воспламенением от сжатия, бескомпрессорных дизе-
лей простого действия типа 44 10,5/13 (рис. 58).
Основные технические данные дизеля следующие:
Номинальная мощность........... ,
Максимальная мощность..............
Частота вращения коленчатого вала . . .
Диаметр цилиндра...................
Ход поршия . ......................
Порядок работы цилиндров ..........
Нумерация цилиндров ..."...........
Степень сжатия.................*. .
Система пуска . . .................
Габаритные размеры:
длина .............................
ширина .......................
высота............................
' Сухая масса дизеля №........
130
29,5 кВт (40 л. с.)
32.4 » (44 » »)
1500 об/мии
105 мм
130 »
1-3—4—2
от коробки распредели-
тельйых шестерен
17—18
электростартериая
1250 мм
660 »
970 »
516 кг
Рис. 58. Общий
вид дизеля
44 10,5/13
В топливной системе используются четырехплунжерный блочный
. топливный насос 4 н два поршневых насоса — топливоподкачивающий
и ручной подкачки. Топливная форсунка закрытого типа со штифто-
' вым распылителем. Угол опережения подачи топлива до верхней мерт-
вой точки 17—24Q.
Система смазки комбинированная с шестеренчатым масляным
насосом. В принудительную водяную систему охлаждения заливается
18 кг воды.
Устройство дизеля. Основной деталью остова является блок-кар-
тер, представляющий собой сложную чугунную отливку. Верхняя
часть отлнвки образует блок цилиндров 2, а нижняя расширенная
часть — картер 1. Картер делится пятью перегородками на четыре от-
сека. В средней части каждой перегородки имеются вырезы для корен-
,ных подшипников коленчатого вала. Вкладыши коренных подшипни-
! ков тонкостенные стальные биметаллические.
Продольные перемещения коленчатого вала ограничиваются упор-
ными полукольцами на обоих торцах среднего коренного подшипника.
На вкладыши подшипника установлены фиксирующие штифты, пре-
Дохраняющне подшипник от осевых перемещений. В верхней части
' первой, третьей и пятой перегородок находятся отверстия, в которые
. вапрессованы втулки, являющиеся подшипниками распределительного
вала. В поперечных перегородках картера расположены пять каналов
Для подачи масла к коренным подшипникам от центральной масляной
Магистрали. Первая, третья и пятая перегородки имеют дополнитель-
ные горизонтальные каналы, соединяющие центральную масляную
магистраль с подшипниками распределительного вала.
Масло подводится по центральной масляной магистрали, которая
представляет собой сквозной канал в продольной стенке картера, за-
О* - 131
крытого по торцам заглуш-
ками. На боковой стенке
расположены два смотро-
вых люка, закрытых крыш-
ками. На одной из них на-
ходится горловина сапуна
с крышкой. Между смот-
ровыми люками (со сто-
роны топливного насоса)
имеется прилив, в котором
просверлен канал. В него
на резьбе вставлена трубка
с указателем уровня мас-
ла. По бокам картера пре-
дусмотрено шесть лап
для крепления дизеля к
раме 5.
На два цилиндра при-
ходится одна головка S
блочного исполнения, отли-
тая из серого чугуна мар-
ки СЧ24-44. Каждая го-
ловка притягивается к
блоку шестью шпиль-
25 ками.
В головке расположены
впускные, и выпускные
‘клапаны, вставки вихре-
’“'вых камер, форсунки и
свечи накаливания.
На внутренней плоско-
сти головки выполнены
впускные и выпускные ка-
налы. Каналы двух впуск-
ных клапанов объединены
. Рис. 69. Головка цилиндров: в один общий. Входные
1 — корпус; 2 — вставка вихревой камеры; 3 — штифт; ТОРПЫ КЭНЭЛОВ раСПОЛОЖе-
4 — свеча накаливания; 5 —накидная гайка; 6. 7, .. л______«
20 — прокладки; 8 — втулка; 9 — форсунка; 10 — регу- НЫ На ООКОВОИ СТСНКе И
лировочный винт; 11 — коромысло; 12— валнк коро- ымриуг (Ьтии.
мысли; 13 — зажнм; 14 — стойка коромысла; /5 —кол- ИМСЮТ QOpaOOTaHHbie фЛЭН-
пак; 16— тарелка «ружнны; /7 — замок клапана; ЦЫ, К КОТОРЫМ ШПИЛЬКаМИ
18 — стопорное кольцо; 19 — трубка; 21 — пружина „ -
клапана; 22—направляющая клапана; 23— выпуск- И ГЭИКаМИ КреПЯТ ВПуСК-
ной клапан, 24, 30 — шпильки; 25, 26, 29 — гайки; плй пятгтх/Ттпх г* п/ппипшьш
27-шайба; 28 - стопорное кольцо; 31 -'фланец; НОИ ПЭТруООК С ВОЗДУШНЫМ
а — сйазочный канал 1 фильтром И ВЫПУСКНОЙ КОЛ-
' лектор На торцах впуск-
ных и выпускных каналов, обращенных в камеру сгорания, имеются
конусные фаски, которые служат седлами для клапанов.
Вихревая камера имеет шарообразную форму и состоит из двух
частей. Верхняя часть (полусфера) выполнена в головке цилиндров;
нижняя, называемая вставкой вихревой камеры, выполнена съемной
132
Рис. 60. Коленчатый вал
и изготовлена из жаропрочной стали. Канал во вставке вихревой ка-
ь меры, соединяющий ее с рабочим объемом цилиндра, направлен по ка-
| еательной к ее шаровой поверхности. Вставка фиксируется от провора-
Р вдвания штифтом 3 (рис. 59), входящим в прорезь нижнего буртика.
В вихревую камеру через отверстия выходит торец распылителя фор-
сунки 9 и конец спирали свечи накаливания 4. Форсунки установлены
В* крышке цилиндра под углом 45° к оси цилиндра и закреплены на-
хладными фланцами 31, шпильками 30 и гайками 29.
Место посадки форсунок отделено от водяного пространства крыш-
ки медной втулкой 8, развальцованной по краям. Свечи накаливания
| Крепятся накидными гайками 5. Стыки форсунок и свечей накаливания
I уплотнены прокладками 6 и 7.
, ;. На верхней плоскости каждой головки цилиндров шпильками и
? гайками 26 укреплены две чугунные стойки 14 коромысел. В отверстие
к верхней части стойки вставлен валик 12 коромысла. При затягивании
I гайки 26 головки стойки коромысла плотно закрепляется валик,' созда-
й’-йая неподвижное соединение. Концы валика коромысла закалены; на
, них надеты стальные штампованные коромысла // клапанов. В плечи
коромысел ввернуты винты 10 для регулирования зазоров между ко-
? ромыслом и торцом стержня клапана.
Ь j Весь клапанный механизм закрыт колпаком 15, который зажимом
13 притянут к верхней плоскости головки цилиндров. Соединение
. колпака с. верхней плоскостью головки цилиндров осуществляется
Г5с помощью прокладки 20.
| . Впускной канал головки цилиндров соединен с внутренней поло-
t стью колпака каналом, в котором установлена трубка 19 для отсасы-
вания газов из картера, попадающих через отверстия в дннще коробки
йтолкателя блок-картера и отверстия под штанги клапанов в головке
л цилиндров во внутреннюю полость колпака.
Крышка крепления агрегатов дизеля закрывает открытый торец
F; блок-картера. и маслосборника со стороны, противоположной махови-
Fy ку. На ней крепятся масляный и водяной насосы. На торцовой,стороне
к: крышки расположены фланцы водяного и масляного насосов, В. левой
fc’Части крышки на приливе закреплен корпус привода датчика тахомет-
J33
Рис. 61. Топливная система дизеля Рис. 62. Насос ручной подкач-
ки топлива:
» 1 — кнопка; 2 — штифт; 3 — шток;
I 4 — крышка; 5 — поршень; 6 — кор*
пуе
ра. В правой верхней части крышки установлен привод зарядного ге-
нератора и фланец с отверстием для прохода в центральную водяную
магистраль блок-картера.
Коленчатый вал дизеля (рис. 60) изготовлен нз стали. Его корен-
ные шейки располагаются с обеих сторон каждой шатунной шейки.
Первая и четвертая шейки вала расположены в одной плоскости, ко-
торая образует угол 180° с плоскостью второй и третьей шеек. Ра-
бочие поверхности шеек, закалены токами высокой частоты» отшлифо-
ваны и отполированы. Осевые отверстия шатунных шеек закрыты
с торцов заглушками 6, стянутыми через прокладку 7 болтами 8 с
гайками 9.
Масло подводится к шатунным шейкам по наклонным каналам.
Для равномерного распределения износа вала по поверхности исполь-
зуются противовесы 13, закрепленные стяжными болтами 15 (их уст-
ройство и конструкция аналогичны противовесам дизелей постройки
ГДР>.
Замочные шайбы 14 препятствуют самоотворачиванию болтов.
Маховик 3 болтами 2 и штифтами 1 прикреплен к фланцу нала. С дру-
гой стороны фланца болтами 19 укреплен маслоотражатель 20.
На противоположный конец корпуса 18 вала (носок) надета ше-
' стернн 19, закрепленная шпонкой 17. Шестерни 10 и 11 привода водя-
134
-
f'lioro насоса, закреплены шпонкой 16 и гайкой 12. В диске маховика
в. в отверстиях закреплены корончатыми гайками 21 пальцы 22 полу-
^жесткой муфты 26 генератора. На пальцы надеты резиновые втулки 23
> с шайбами 24 и стопорными кольцами 25. На ободе маховика закреплен
винтами 4 зубчатый венец 5. Шестерня стартера при пуске дизеля вхо-
« дит в зацепление с венцом. По окружностй маховика нанесены деле-
ния 360-градусной сетки. Маховик и коленчатый вал подвергаются ста-
тической балансировке.
Поршень дизеля изготовлен из алюминиевого сплава. В канавки
поршня установлены четыре компрессионных и два маслосъемных
эсольца. Поршневые кольца изготовляют из специального чугуна.
Маслосъемное кольцо имеет коробчатое сечение. По наружной поверх-
ности его проточена прямоугольная канавка, на дне которой находятся
сквозные прорези для отвода масла, собирающегося в канавках. За-
*мок колец прямой.
Конструкция механизма газораспределения аналогична механиз-
мам газораспределения рассмотренных ранее дизелей. Профиль кулач-
ков всасывающих и выхлопных клапанов стального цельного распре-
делительного вала одинаковый. Поверхность рабочих профилей ку-
лачков и опорные шейки закалены токами высокой частоты, отшлифо-
ваны и отполированы. Диаметр опорных шеек вала больше диаметра
кулачков, что позволяет, легко вынимать и устанавливать распреде-
лительный вал. Масло для смазки подшипников подводится по ка-
налам в поперечных стенках картера нз центральной масляной маги-
страли.
Распределительный вал приводится во вращение шестернями от
коленчатого вала.
Системы дизеля. Топливная система дизеля состоит из топливо-
подкачивающего насоса, топливных фильтра и насоса, форсунок и
. трубопроводов. Топливная система обеспечивает необходимый запас
топлива и подвод его к дизелям. Система состоит из двух подвагонных
Топливных баков, расходного бака, расположенного под крышей ва-
Рис. 63. Схема работы водопо-
догревателя ПЖД-44:
/ — водяной насос; 2 — трубопровод
для залнва воды в подогреватель;
3 — радиатор; 4 — вентилятор; 5 —
U коробка с термостатом; 6 — коробка
датчиков температуры; 7, 9, 10, 12,
13 н 17 — трубопроводы; 14 — подо-
греватель; 15 — патрубок для отво-
да выхлопных газов; 16 — насосный
fe, агрегат; 18 — кран для слива воды
135
гона на раме радиаторов, топливоподкачивающего насоса и ручного
топливного насоса (насосы необходимы для заполнения расходного
топливного бака из подвагонных баков} и системы трубопроводов с ар-
матурой.
Насос 9 (рис. 61) засасывает топливо из расходного бака и подает
его по трубопроводу 8 в топливный фильтр 6, а затем по топливопрово-
ду 7 топливо поступает во всасывающий канал топливного насоса /.
Из него с помощью плунжеров топливо по нагнетательным трубопрово-
дам 2 подается в форсунки 5. -
Топливо, просочившееся между иглой и направляющей форсунки
и через зазоры плунжерных пар отводится по трубопроводам 10 к 3
в бачок 11 сбора лишнего топлива. От фильтра лишнее топливо отво-
дится по трубопроводу 4.
Насос ручной подкачки (рнс. 62) служит для заполнения топливом
системы трубопроводов, по которым оно подходит к топливному на-
сосу, а также для удаления из системы воздуха. Он установлен на вса-
сывающей линии. В поршне насоса имеется стальной шарик, с помо-
щью которого изолируется внутренняя полость насоса.
Топливоподкачивающий насос и фильтр тонкой очистки топлива
по принципу работы и конструкции такой же, как у Дизеля К-461М.
Система смазки дизеля комбинированная;, трущиеся поверхности
наиболее нагруженных деталей смазываются маслом, подаваемым под
давлением масляным насосом.
Система охлаждения дизеля водяная замкнутая с принудительной
циркуляцией воды. ч
Основными узлами системы всасывания и выхлопа являются воз-'
душные фильтры, выхлопные коллекторы и глушители выхлопа.
Принцип работы и устройство узлов и деталей систем аналогичны
узлам и деталям дизелей К-461 и К-461М.
Для облегчения пуска дизеля в холодное время в его системе ох-
лаждения используется водоподогреватель типа ПЖД-44 (рис. 63).
Он нагревает воду в системе до 75—80° С.
Глава VII
ДИЗЕЛИ РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ПОСТРОЙКИ ГДР
38. ДИЗЕЛЬ 4ВД-21/15
Дизель 4ВД-21/15 устанавливается на 5-вагонных секциях типа
ZB-5 постройки после 1970 у.
Общие сведения. Дизель 4ВД-21/15 (рис. 64) бескомпрессорный,
четырехтактный, четырехцилиндровый, предкамерный с вертйкаль-
ным однорядным расположением цилиндров и непосредственным впрыс-
ком топлива. В дизеле применена раздельная камера сгорания. Часть
объема камеры заключена в надпоршневом пространстве, а часть —
в -предкамере головки цилиндра.
Основные технические данные дизеля следующие:
Номинальная мощность....... 88,4 кВт (120 л. с.)
Частота вращения вала 1000 об/мин
Число цилиндров ..................... 4
Диаметр цилиндра ......... 150 мм
Ход поршня . ............ 210 »
Порядок работы цилиндров...... 1—2—4—3
Степень сжатия...................... 18
Среднее эффективное давление ..... 0,67 МПо> (6,7 кгс/см?)
Фазы газораспределения в градусах пово-
рота коленчатого вала;
открытие впускного клапана по в. м. т. 24
закрытие впускного клапана после и. м. т. 44
открытие выпускного клапана по в. м. т. 44
закрытие выпускного клапана после
. в. м. т........................ 24
Удельный расход топлива...................... 236 г/экВт-ч
(174 г/(э. л. с.-ч)]
Топливный насос . , ....................четырехплунжерный,
блочный
Угол опережения подачи топлива до в м. т.
по такту сжатия в градусах поворота ко-
ленчатого вала.......................24
Форсунки закрытого типа ................... бесщтифтовые
Давление впрыска топлива
Регулятор частоты вращения . . , . .
Часовой расход масла....................
Система смазки . . .....................
16 МПа (160 кгс/см2)
центробежный,
двухрежимный
не более 200—250 г/ч
циркуляционная,
под давлением
137
Масляный насос s~55»»ssi;*' шестеренчатый
Давление в системе смазки.......... 0,4—0,6 МПа
j (4—6 кгс/см2)
Масса масла, заливаемого в картер . .. .” ’ 40 кг
Система охлаждения -............... водяная,
циркуляционная
Масса воды, заливаемой в систему охлаж-
дения ...................... ...... 45 кг
Насос системы охлаждения............ центробежный
Система пуска дизеля............... воздушная
Габаритные размеры дизеля: I
длина .................... - 1460 мм
ширина.................. 1060 »
высота . ............ 1520 »
Сухая масса дизеля с маховиком .... 1550 кг
Работа дизеля осуществляется по смешанному термодинамиче-
скому циклу. В этом цикле подвод тепла осуществляется Частично при
постоянном объеме цилиндра и переменном давлении и частично при
переменном объеме и постоянном давлении в цилиндре. В отличие
от вихрекамерного в этом дизеле происходит предкамерный процесс.
Он отличается от внхрекамерного тем, что здесь отсутствует органи-
зованный воздушный поток в предкамере, проходное сечение соеди-
нительных отверстий меньше, а также небольшим рабочим объемом
предкамеры.
Процесс смесеобразования характеризуется следующими особен-
ностями. Во время движения поршня вверх воздух сжимается и из
цилиндра перетекает с большой скоростью в предкамеру, где интенсив-
но перемешивается. При горении и процессе расширения выделяется
много энергии, она уменьшает, задержку воспламенения и тем самым -
обеспечивает качественное распыление и смешивание топлива с воз-
духом.^ Предкамера расположена в головке дизеля по оси цилиндра.
Она смещает небольшую часть воздуха, вводимого в цилиндр. Все
топливо вводится в предкамеру, где оно частично сгорает. Стенки пред-
камеры охлаждаются достаточно хорошо и воздух в ней не перегре-
вается.
Цилиндр и предкамера соединены каналами небольшого сечения
и поэтому давление в предкамере не успевает быстро сравняться с дав-
лением в цилиндре; При сгорании части топлива давление в. предка-
мере становится больше, чем в цилиндре. Разность давлений является
причиной быстрого перетекания продуктов горения из предкамеры
в цилиндр. При этом продукты горения захватывают несгоревшее топ-
ливо и распиливают смесь в объеме цилийдра.. Воздух в цилиндре на-
грет до температуры воспламенения и поступающее сюда топливо пол-
ностью сгорает. Над поршнем давление резко возрастает и он переме-
щается вниз. Попавшее в предкамеру топливо воспламеняется не
сразу, так как требуется определенное время для нагрева капель топ-
лива до температуры воспламенения и перетекания несгоревшего топ-
лива из предкамеры в цилиндр.
133
С целью обеспечения полного сгорания топлива и получения
максимальной мощности у этого дизеля впрыск топлива в предкаме-
ру происходит за 24° до прихода поршня в в. м. т. К положительным
свойствам предкамерного дизеля следует отцести: невысокие требо-
вания к качеству топлива, хорошее смесеобразование, сравнительно
небольшое давление впрыска топлива, мягкая работа. Недостатком
является несколько повышенный расход топлива, сгораемого в пред-
камере.
Остов. Блок цилиндров (рис.65) является основной деталью остова
дизеля. Он отливается из серого чугуна. В верхней части блока сверху
с помощью шпилек закреплены четыре головки цилиндров. Нижняя
часть блока закрыта картером /. прикрепленным анкерными шпиль-
ками. Плотность соединения головок цилиндров и картера с блоком
достигается с помощью кольцевого бурта, а также применением паро-
нитовой прокладки и медного уплотнительного кольца.
Для точной установки картера на блоке 2 предусмотрены устано-
вочные штифты 8. Гильзы цилиндров 7 запрессованы в вертикальные
колодцы блока и крепятся в верхней части специальным буртом, а в
нижней — с помощью двух резиновых колец. Между гильзами и блоком
боразуется полость для охлаждающей воды. Для перетекания воды из
водяной рубашки блока в рубашку головки предусмотрены специаль-
V -
Рис. 64. Дизель 4ДВ-21/15:
1 — картер; 2 — топливный насос высокого давления; 3 — бл'ок цилиндров; 4 — топливные
трубки высокого давления; 5 — регулятор частоты вращения; 6 — топливный фильтр; 7 —
манометр давления масла; 8 — ручной корректор регулятора частоты вращения; 9 — теп*
лообменник; 10 — прилив для транспортировки дизеля краном; 11 — головка цилиндра;
12 — водяной коллектор; 13 — термометр; 14 — крышка клапанной коробки; 15 — клапан-
ная коробка; /6 — масляный трубопровод; /7 — масляная центрифуга; 18-,— картер меха-
„ низма распределения; 19 ручной масл ©прокачивающий насос
139
Рис. 65. Блок цилиндров с картером
ные водоперепускные окна'. Они расположены попарно у каждого ци-
линдра. В перемычках блока имеются расточки для семи подшипников
распределительного вала. Для осмотра подшипников, а также для
монтажно-демонтажных работ при г ремонте дизеля на его боковых сте-
нах против 'каждого цилиндра находятся прямоугольные окна. На
сторонеразмещсния кулачкового распределительного вала эти окна
| расположены в два ряда. Верхние и ннжнйе окна обеспечивают доступ
к толкателям. ОкПа закрыты крышками с уплотнительными проклад-
ками. Для вентиляции полости «картера предусмотрен сапун 13, ко-
торый’ находится на одной из крышек. С внутренней стороны крышки
на некотором расстоянии закреплен отбойный лйст, для предотвра-
- щения выбрасывания масла через сапун наружу. Кроме того, в гор-
ловине сапуна укреплен лабиринт, состоящий из трех дисков, кольца
и .розетки‘с отверстиями.'Все эти детали жестко закреплены на шпиль-
ке таким образом, что диски сегментов .занимают диаметралыЬ противо-
положные положения. Сверху сапун закрыт колпаком. На другой
крышке со стороны выхлопного коллектора закреплена с помощью вин-
тов маслозаправочная горловина с пробкой на резьбе.
На торцовых сторонах блока и картера имеются отверстия 9, за-’
крытые фланцами 3 и обеспечивающие доступ к деталям кривощипно-
шатунного механизма. С помощью специального прилива в верхцей
чдСги ,блока цилиндров крепится масляная центрифуга 11. Привод
топливного насоса производится с помощью вала, проходящего; через
отверстие 10. На блоке крепятся водяной насос 12, топливный насос,
, фильтры топлива и масла и т. д.
ft Шестерни привода газораспределения и вспомогательного меха-
Г низма размещены в специальном кожухе 5, который герметично за-
Г крыт крышкой 4. Для транспортировки и монтажа дизеля на блоке
I имеются специальные приливы 6 с ручьями для троса. В нижней
L части блока в специальном отверстии крепится масломерный щуп.
| Головка цилиндра (рис. 66) фиксируется с помощью четырех шии-
| лек с гайками и устанавливается на каждый цилиндр. Головка цилинд-
i ра ограничивает сверху камеру сгорания и служит для монтажа дета-
/ лей топливной аппаратуры, механизма газораспределения и т. п. Меж-
ду гильзой цилиндра и головкой устанавливается медная прокладка.
. В верхней части предкамеры 6 монтируется форсунка 12 в стальной
буксе 2, а в боковой стороне установлена свеча накаливания 3. Втулка
| 5 с распиливающими отверстиями соединяет предкамеру с полостью
к цилиндра. Два впускных клапана 7 и два выпускных 8 разрешаются
вокруг предкамеры. Каждый клапан работает в чугунной направляю-
щей втулке 9. Оси спаренных коромысел установлены на кронштейне,
закрепленном на головке с. помощью трех шпилек с гайками. Одна
из шпилек служит одновременно для крепления колпака головки.
Колпак и головка цилиндра уплотнены паронитовой прокладкой.
Предохранительный клапан смонтирован в отверстии 10, а пусковой
13'
13
Рис. 66. Головка цилиндра:
1 — кольцевой бурт; 2 — стальная
букса; 3 — свеча накаливания: 4 —
уплотнительное кольцо; 5 — втулка;
О—предкамера; 7— впускной кла-
пан; 8 — выпускной клапан; 9 — на-
правляющая втулка; .10, 11. 13 — т-
верстия; 12 — форсунка
клапан — в отверстии 11. У нижней рабочей плоскости головки име"
ется кольцевой бурт 1, служащий для уплотнения плоскости разъема.
Под бурт устанавливается медное уплотнительное кольцо 4. С его по-
мощью можно регулировать объем камеры сгорания. Головка к блоку
крепится шпильками, для которых имеются отверстия 13.
Кривошипно-шатунный механизм. Коленчатый вал (рис. 67) из-
готовлен из высококачественной марганцовистой стали. На цилиндри-
ческую часть носка напрессован зубчатый венец 1 привода механизма
газораспределения. Все шейки коренных 9 и шатунных 10 подшипни-
ков закалены токами высокой частоты. '
Для выравнивания инерционных сил и уменьшения нагрузки на
коренные подшипники к щекам шатунных шеек прикреплены четыре
противовеса 8. Шатунная шейка вместе с примыкающими щеками обра-
зуют кривошип, который вместе с поршнем и шатуном образует криво-
шипно-шатунный механизм. Шатунные шейки являются опорами ша-
тунов и имеют трубчатое сечение. Под углом 60° к продольной оси вала
просверлены каналы для подвода смазки к шатунным подшипникам.
В шатунных шейках имеются полости. Для того чтобы масло из них
не выливалось предусмотрены две конусные пробки 2, которые стягива-
ются шпилькой -8 с корончатой гайкой 4 и шплинтом 5. Конусные проб-
ки при сборке дизеля притираются к посадочным гнездам. Из полости
масло к подшипнику попадает через специальное отверстие. При вра-
щении коленчатого вала возникают центробежные силы. Для их сни-
жения на торцах щек шеек вала прикреплены противовесы 8. Про-
тивовес представляет собой плоскую чугунную отливку и крепится
болтами 6 со стопорными шайбами 7.
После сборки коленчатый вал вместе *с зубчатым венцом подвер-
гают динамической балансировке на специальном стенде. Если по-
явится необходимость уменьшить массу противовеса, то для этого вы-
сверливают лишний металл.
Маховик дизеля крепится к фланцу коленчатого вала болтами.
На маховике в четырех местах нанесены указатели пускового положе-
ния^ коленчатого вала.
Подшипники коленчатого вала (рис. 68) делятся на коренные и ша-
тдоные. Вкладыш подшипника представляет собой разрезанную сталь-
142
I
сную втулку. На внутреннюю поверхность ее нанесена свинцовистая
[бронза марки БрС-25. Толщина слоя покрытия у коренных подшип-
ников 1 мм, у шатунных — 2 мм. Подшипник имеет стальной корпус
Й5ез бурта. Опорно-упорный подшипник имеет два бурта для восприятия
продольных нагрузок действующих на коленчатый вал вдоль оси ди-
зеля. Масло для смазки подводится к коренной шейке вала опорно-
упорного подшипника по сквозному отверстию 1. По поверхности шей-
ки масло распределяется кольцевым ручьем 2. Вкладыш подшипника
фиксируется с помощью отверстия 3. Коренные подшипники состоят
;из двух половин. Нижняя имеет два кольцевых ручья 4 и 5, а верхняя
"половина — только наружные выточки 6 для прохода шатунных бол* .
"“ов. Вкладыши крепятся в нижней головке шатуна с помощью шатун-
гйых болтов. .
На головке поршня размещаются три компрессионных и одно
маслосъемное кольцо. Замки колец косые, имеют прямоугольное се-
чение и расположены по образующей с интервалом 120°. Маслосъемное,
Кольцо установлено ниже компрессионных. *
Шатун имеет аналогичную конструкцию с шатуном дизеля К-461М.
Система газораспределения. Механизм газораспределения приво-
Вдится в действие -от коленчатого вала через шестеренчатый привод
(рис. 69). Все шестерни косозубые (угол наклона 20°), штампованные
из качественной стали. Механизм газораспределения состоит из набо-
i ра шестерен, распределительного вала с подшипниками, толкателей,
штанг, коромысел с поддерживающими стойками всасывающих и на-
Кгнетательных клапанов. Смазка к механизму газораспределения пода-
* 4,тся из общей системы смазки. Масло подводится ко всем осям проме-
Ежуточных шестерен по специальному маслопроводу. Работа механизма
газораспределения осуществляется следующим образом. Передача
крутящего момента на распределительный вал осуществляется с помо-
щью четырех шестерен. Большая промежуточная шестерня 4, которая
Д^укдинена с малой шестерней 7, находится в зацеплении с зубчатым вен-
№&м 8 коленчатого вала. Промежуточная шестерня в свою очередь вхо-
Виит в зацепление с шестерней 5 распределительного вала. Остальные
шестерни являются приводом для вспомогательных систем дизеля.
Ийестерни 2 и 3 для шестерни 1 привода водяного насоса системы ох-
лаждения являются промежуточными. Шестерня 6 привода топливного
Дйисоса находится в зацеплении с шестерней 5распределительного вала.
И&Ьстерня 9 является промежуточной для шестерни 10 привода масля-
Еюго насоса.
Рис. 68. Подшипники коленчатого вала
143
ную втулку. На внутреннюю поверхность ее нанесена свинцовистая
бронза марки БрС-25. Толщина слоя покрытия у коренных подшип-
ников 1 мм, у шатунных — 2 мм. Подшипник имеет стальной корпус
без бурта. Опорно-упорный подшипник имеет два бурта для восприятия
продольных нагрузок действующих на коленчатый вал вдоль оси ди-
зеля. Масло для смазки подводится к коренной шейке вала опорно-
упорного подшипника по сквозному отверстию 1. По поверхности шей-
ки масло распределяется кольцевым ручьем 2. Вкладыш подшипника
фиксируется с помощью отверстия 3. Коренные подшипники состоят
из двух половин. Нижняя имеет два кольцевых ручья 4 и 5, а верхняя
половина — только наружные выточки 6 для прохода шатунных бол-
тов. Вкладыши крепятся в нижней головке шатуна с помощью шатун-
ных болтов.
На головке поршня размещаются три компрессионных и одно
маслосъемное кольцо. Замки колец косые, имеют прямоугольное се-
чение и расположены по образующей с интервалом 120°. Маслосъемное
кольцо установлено ниже компрессионных.
Шатун имеет аналогичную конструкцию с шатуном дизеля К-461М.
Система газораспределения. Механизм газораспределения приво-
дится в действие от коленчатого вала через шестеренчатый привод
(рис. 69). Все шестерни косозубые (угол наклона 20°), штампованные
из качественной стали. Механизм газораспределения состоит из набо-
ра шестерен, распределительного вала с подшипниками, толкателей,
штанг, коромысел с поддерживающими стойками всасывающих и на-
гнетательных клапанов. Смазка к механизму газораспределения пода-
ется из общей системы смазки. Масло подводится ко всем осям проме-
жуточных шестерен по специальному маслопроводу. Работа механизма
газораспределения осуществляется следующим образом. Передача
крутящего момента на распределительный вал осуществляется с помо-
щью четырех шестерен. Большая промежуточная шестерня 4, которая
соединена с малой шестерней 7, находится в зацеплении с зубчатым вен-
цом 8 коленчатого вала. Промежуточная шестерня в свою очередь вхо-
дит в зацепление с шестерней 5 распределительного вала. Остальные
шестерни являются приводом для вспомогательных систем дизеля.
Шестерни 2 и 3 для шестерни 1 привода водяного насоса системы ох-
лаждения являются промежуточными. Шестерня 6 привода топливного
насоса находится в зацеплении с шестерней 5 распределительного вала.
Шестерня 9 является промежуточной для шестерни 10 привода масля-
ного насоса.
Рис. 68. Подшипники коленчатого вала
143
Рис. 69. Схема привода механизма газораспре-
деления
Промежуточные шестер-
ни работают в плавающих
втулках из свинцовистой
бррнзы и на стальных
осях, закрепленных на
стенках блока. Осевой раз-
бег регулируется упорны-
ми шайбами.
Распределительный вдл
(рис. 70) пустотелый, из-
готовлен из стали и уста-
новлен в пяти подшипни-
ках, размещенных в пере-
городках блока цилинд-
ров. Внутри вала имеется
масляный канал. Смазка
подшипников осуществля-
ется от общей масляной
системы. Масло поступает
в масляный канал вала че-
. рез первый подшипник, а
здтем по отверстиям к другим подшипникам. '
Рабочий процесс в дизеле происходит с опережением открытия и за-
запаздыванием закрытия клапанов. Открытие и закрытие клапанов
происходит автоматически с помощью толкателей, штанг толкателей,
коромысел, клапанов с помощью распределительного кулачкового вала
с шестеренчатым приводом.
Стальные толкатели 2 (рис. 71) через штанги 3 и коромысла 5 и 7 -
' передают усилия с кулачков 1 распределительного вала.
Толкатели работают в направляющих отлитых в блоке цилиндрот,
над распределительным валом. Толкатель представляет собой стальной
стакан.
Поверхности толкателя и кулачка 1 смазываются через радиаль-
ные отверстия 14. Полая часть толкателя имеет напрессованные
наконечники 13 с гнездом для шаровой головки регулировочного
болта 6. ।
Каждая пара рычагов установлена в стойке 11 и качается на оси 10, .
помещенной' в бронзовые’ подшипниковые втулки 9. Рычаги, состав-
ляющие пары, делятся на активные 7 и пассивные 5. Они различны по
конструкции Т1, следовательно, не взаимозаменяемы. Активный дву-
плечий рычаг опирается одним плечом на штангу 3 через регулировоч-
ный болт 6, а другим плечом — через ^второй регулировочный бо'лт
4 — в торец впускного или выпускного клапана. Пассивный оДнопле-
Рис, 70. Распределительный вал
л.
I
Рис. 71. Механизм
газораспределения
Ю II 12

R.
чий рычаг приводится в движение от активного, закрепленного
на общей оси 10.
Рычаги на оси закреплены с помощью шпонок и гаек. Ось 10 с
двух сторон имеет стопорные кольца 8 для фиксации ее от горизонталь-
ных смещений. Через отверстие 12 к осям подводится смазка. Масло
стекает вниз по штангам и смазывает распределительный вал. С помо-
щью регулировочных болтов 4 и 6 можно устанавливать тепловые за-
зоры между рычагами и клапанами.
Клапаны изготовлены из жаропрочной стали. На каждой головке
( установлены два впускных и два выпускных клапана. Головки клапа-
- нов имеют одинаковый диаметр.
. Система смазки. В качестве нагнетающего и откачивающего масля-
I ного насоса используется объемный шестеренчатый насос с приводом
| от коленчатого вала дизеля. Смазка .деталей дизеля осуществляется
р следующим образом. Масляный насос /5(рис. 72) засасывает масло через
f всасывающую трубу из нижней части картера 2 дизеля и нагнетает его
в маслоохладитель 1. Охлажденное масло поступает в двойной масля-
L ный фильтр 10. Затем масло выходит по двум маслопроводам^ мимо ре-
Аукционного клапана И. Первый маслопровод через главную масляную
^ магистраль подводит смазочное масло: к коренным 3 и шатунным 4
к подшипникам коленчатого вала, подшипникам 5 распределительного
Рис. 72. Схема системы смазки
вала, подшипникам шестерен
6 механизма газораспределе-
ния и другим промежуточ-
ным шестерням. Распредели-
тельной вал имеет продоль-
ное сквозное отверстие диа-
метром 20 мм, от которого
проточены радиальные кана-
лы диаметром 6 мм для .смаз-
ки подшипниковых шеек.
Второй маслопровод.осу-
ществляет подвод масла к
подшипникам рычагов при-
вода клапанов 8. Давление
в системе смазки контроли-
руется манометром 9. Масляные фильтры могут быть выборочно вы-
ключены из работы с помощью трехходовых кранов. Давление в систе-
ме смазки регулируется с помощью редукционного клапана 11. В мас-
ляной центрифуге 7 происходит дополнительная очистка масла. Тем-
пература смазочного масла контролируется ртутным термометром 16.
Система смазки имеет датчики температуры 17 и давления 15 масла.
При пуске холодного дизеля масло прокачивают ручным насосом
14. Масло из картера направляется через вентиль 13 и обратный клапан
12 к двойному фильтру 10. Далее оно распределяется по тем же масло-
проводам, что и при работе шестеренчатого насоса.
Обратный клапан 12 автоматически перекрывает магистраль руч-
ного 'насоса при работе шестеренчатого.
Масляный насос дизеля состоит из корпуса 1 (рис. 73) и двух ше-
стерен 3 и 7, которые находятся в. постоянном зацеплении.. Ведущая ще-
стерня 3 имеет хвостовик, на котором закреплена цилиндрическая ко-
созубая шестерня 9. Шестерня крепится с помощью шпонки 2, гайки 11
с шайбой 10. Снаружи насос закрыт крышкой 5 на болтах 6 с паронито-
вой прокладкой 4. Положение крышки фиксируется установочным
штифтом <S.
Двойной масляный фильтр представляет собой отливку 1 (рис. 74),
имеющую две цилиндрические полости. В полостях установлены две
разборные фильтрующие вставки 5 с пустотелыми стержнями. На них
монтируются фильтрующие сетчатые элементы. Сверху фильтр закрыт
Рис. 73. Масляный насос
146
»7 % & i
двумя крышками 2 с прокладками 3.
Й Пружины 4 плотно прижимают фильт-
рующие вставки в блоке и масло не
может поступать в обход вставок.
Шлам из фильтра сливается через от-
't верстия в корпусе фильтра 8 с проб-
.*• ками 7 и уплотняющими прокладка-
ми 6. Фильтры могут работать вместе
и отдельно. В случае засорения
•’ фильтрующих элементов в работу
включается редукционный клапан (в
нижней части корпуса). При повы-
шении давления клапан перепускает
масло без фильтрации в главную
масляную магистраль.
Масляная центрифуга’ очищает
масло под действием центробежных
сил.
Маслоохладитель (рис. 75) смон- Рис. 74. Масляный фильтр
тирован на дизеле со стороны вы-
хлопного коллектора. Устроен он следующим образом. Стальные труо-
ки 7 вставлены и завальцованы в трубные решетки 9, которые крепят-
ся к торцам корпуса 5. Задний конец маслоохладителя закрыт герме-
тично крышкой 8, а передний конец — крышкой 2 с перегородкой 3.
Через отверстия 4 масло входит и выходит из маслоохладителя. По-
ток масла движется сначала по нижним трубкам, затем доходит до
задней полости и возвращается по верхним трубкам. В пространстве
между трубками циркулирует вода, которая поступает и уходит че-
рез патрубки 1. Для лучшего охлаждения масла внутри корпуса, имею-
щиеся перегородки 6 позволяют изменять направление движения воды.
Система охлаждения. Дизель оборудован замкнутой принудитель-
ной системой охлаждения. Циркуляция воды производится центро-
бежным насосом. Охлажденная в радиаторе 7 (рис. 76) вода засасыва-
ется насосом 8 и направляется в масляный охладитель 9, откуда вода
попадает в блок 1 дизеля. Затем она распределяется по двум потокам
. 1Л7
Рис. 75. Маслоохладитель
Рис. 76. Водяной центробежный насос
и омывает гильзы цилиндров снизу вверх и затем по специальному ка-
налу и перепускным окнам в полости блока и головке 2 подходит К
гильзам последних цилиндров. Через патрубок 13 вода перетекает
для охлаждения водяной рубашки выхлопного коллектора 10.
Выпуск воздуха из системы производится через вентиль 12, а конт-
роль за температурой воды, выходящей из дизеля, производится по
термометру 11. Из выхлопного коллектора вода поступает в радиатор
7. Здесь охлаждение воды происходит от потока воздуха, подаваемого
вентилятором 6. При низких температурах наружного воздуха (для
облегчения пуска) дизель предварительно обогревается от водяной си-
стемы отопления дизельного вагона через патрубок 4. Пополняется
система водой через патрубок 5.
Уровень воды в системе контролируется по водомерному стеклу.
На водяном трубопроводе между радиатором и выхлопным коллекто-
ром предусмотрено место для установки термометра, а на заправочном
патрубке устанавливается дистанционный термометр. Термостаты 3
служат для быстрого подогрева воды при пуске дизеля и поддержания
постоянной температуры воды на заданном уровне 348 К (75° С).
При снижении температуры воды ниже 348 К (75° С) она подается на-
обводной трубе 14 не к радиатору, а прямо к водяному насосу 8.'
Здесь вода циркулирует по замкнутому контуру без промежуточного
охлаждения до тех пор, пока не будет достигнута рабочая температу-
ра. После этого термостаты отключают обводную трубу и радиатор
включается вновь. В случае выхода из строя термостата, температуру
воды можно регулировать вручную.
Если температура охлаждающей воды превысит 358 К (85° С) или
давление масла достигнет 0,31—0,29 МПа (3,1— 2,9 кгс/см1), то вклю-
чается стоп-устройство, при этом на контрольном щитке дизеля за-
горается красная сигнальная лампа и
Е подается предупредительный звуковой
В сигнал.. При достижении температуры
к охлаждающей воды 363 К (90° С) или
Е понижении давления масла до 0,15 МПа
№ (1,5 кгс/см2) дизель автоматически оста-
Е/ Новится.
g Водяной насос дизеля состоит из
Е, разъемного цилиндрического корпуса,
к С внешней _ его стороны закреплена
всасывающая улитка 5 (рис. 77) на па-
I': ронитовой прокладке 7. Такая же Про-
S' кладка 1 ставится под фланец корпуса
ч/ со стороны его крепления к блоку ди-
веля. Вал 2 вращается в шарикопод-
5 шипниках 12; между ними с помощью
fe распорной втулки 3 закреплена привод-
| ная шестерня И насоса. На другом кон-
& це вала закреплена крыльчатка 4 со
Рис. 77. Схема системы-охлаж-
дения
стопорной гайкой и колпачком 6. На валу установлены диафрагмен-
ные полусальники 9 и 10 с распорной пружиной. Улитка в ниж-
ней части имеет водоспускной кран 8. В случае повреждения
сальников вода поступит во внутреннюю полость насоса, а затем
Ж по дренажному отверстию начнет вытекать наружу. Это исклю-
HI чает попадание "воды в картер дизеля. Течь воды из дренажного от-
ВГ.верстия служит сигналом о нарушении, уплотнительных соедине-
В&'ВНЙ вала.
Система воздушного пуска. Пуск дизеля (рис. 78) осуществляется
сжатым воздухом, находящимся в баллоне 10 вместимостью 60 л.
Он закреплен на консоли над генератором в наклонном положении.
^Вместимость баллона при давлении 3 МПа (30 кгс/см2) достаточно для
Восьми пусков при температуре 291—293 К (18—20° С). Минималь-
ное давление в баллоне, при котором возможен один пуск дизеля,
И1,5 МПа (15 кгс/см2) при той же температуре.
Система воздушного пуска состоит из пускового устройства с ры-
'чагом управления, воздухораспределителя 5, служащего для подачи
Сжатого воздуха в .цилиндры при соответствующих - положениях
Ворщней.
Перед пуском дизеля коленчатый
вал устанавливается в положение,
4йри котором кривошипы займут по-
Ложепие в вертикальной плоскости. ,
ЖПри этом один из цилиндров дизеля
даМймет положение, когда всасываю-
Ж^Щий и нагнетательный клапаны
.«'будут закрыты. После этого на
у&воадушном. пусковом баллоне откры-
Знвается главный. .. запорный вентиль
f® исжатый воздух устремляется по.
К ’' • 14»
Рис. 79. Схема топливной системы:
/ — сборный бачок; 2 — регулятор частоты вращения; 3 — магнитный вентиль; 4 — расходный
бак; 5 — форсунка; 6 — трубки высокого давления; 7 — двойной топливный фильтр; 8 —• маг*
битный фильтр; 9 —^подводящий трубопровод; 10— топливный насос высокого давления?
11 — топлнвоподкачнвающий насос; 12 — обратный трубопровод
трубопроводам к воздушно-пусковому клапану 6. Сжатый воздух
через окно золотника подводится по трубопроводам в цилиндры. Из
пускового клапана воздух попадает под крышку золотника по спе-
циальному трубопроводу.
Каждая головка цилиндра оборудована обратно-пусковым клапа-
' ном, разобщающим цилиндр от пусковой системы в период между
впусками воздуха.
На. случай полной разрядки воздушных пусковых баллонов и воз-
можности их подзарядки от постороннего источника предусмотрен ком-
прессор с электрическим приводом. Компрессор имеет свой ресивер
И рассчитан на рабочее давление 3,2 МПа (32 кгс/см2). Цилиндры вы-
сокого и низкого давления работают соответственно при давлении
3,2 МПа (32 кгс/см2) и 0,6 МПаДб кгс/см2). Поршни компрессора изго-
товлены из алюминиевого сплава. Шатуны установлены на шарико*
подшипниках.
Возможен пуск одного дизеля от воздушного пускового баллона
другого дизеля.
Воздушный баллон заряжают как от воздушного компрессора 8,
так и от дизеля 4 через зарядный клапан 3*. По трубе 9 производится
спуск конденсата. Система пуска оборудована предохранительным
клапаном 2, запорным вентилем 7 и обратным клапаном 1.
Топливная система. Топливная система дизеля (рис. 79) работает
следующим образом. Из запасных баков топливо перекачивается в
расходный бак 4. Затем топливоподкачивающим насосом 11 оно пода-
ется для очистки в магнитный вив двойной 7 фильтры и потом посту-
150
s
4
3
•z
п
0
Рис. 80. Форсунка
12
13

пает в топливный насос 10, который направляет его к форсункам под
высоким давлением.
Просочившееся топливо из форсунок топливного насоса и из по-
лости магнитного вентиля по специальному трубопроводу сливается
в бак / для лишнего топлива.
Форсунка дизеля — закрытого типа с однодырочным соплом. Уст-
роена форсунка следующим образом. Корпус форсунки 13 (рис. 80)
в нижней части имеет приставную часть 15 с тремя наклонными кана-
лами 14. Сопловая пара / соединяется с этими деталями с помощью
стяжной гайки 2 с наружной резьбой. С помощью гайки 2 форсунка
крепится в головке цилиндра. Штанга 3 передает усилие пружины 5
хвостовику 16 иглы.
Степень нажатия пружины может быть изменена с помощью коль-
цевой прокладки 12, которая подбирается из расчета создания давле-
ния впрыска топлива 16 МПа в цилиндр (160 кгс/см2). В верхней части
корпуса с помощью накидной гайки 8 закреплена трубка высокого дав-
ления 9. Трубка 6 служит для отвода топлива, просочившегося между
иглой и направляющей сопла. Накидная гайка 7 с прокладкой 11
с отверстиями удерживает штуцер трубки 6. Вертикальные каналы 4
и 10 обеспечивают проход топлива по корпусу форсунки.
На дизеле установлен четырехплунжерный топливный насо« вы-
сокого давления типа DEP-4 (рис. 81). Блок 5 насоса отлит из алюми-
ниевого сплава. В крышках 17 блока запрессованы подшипники 16,
в которых работает кулачковый вал 14,
выполненный заодно с четырьмя кулач-
ками 13. Оси кулачков смещены на 909
друг относительно друга. Эксцентрико-
’ вая шайба 15 вала осуществляет при-
вод топливоподкачивающего насоса,
устанавливаемого на фланце 10. Стяж-
ки 4 удерживают от проворачивания 1
штуцера 1 с обратными клапанами 2.
Плунжерные втулки 3 стопорятся винта-
ми 6. Через люк 8 с прокладкой 7 осуще-
ствляется доступ к насосным элементам.
По штуцеру 9 просочившееся топливо в
картер насоса отводится в бак избыточ-
ного топлива. Горловина 12 с пробкой
11 предназначена для заправки масла в
картер насоса.
Основными деталями насосного эле-
мента являются плунжерные пары, со-
л стоящие из плунжера 3 (рис. 82) й
втулки 9. При сборке насосного элемен-
та на плунжерную втулку 9 устанавли-
вается поворотная втулка 4 с зубчатым
венцом 5 и вводится плунжер 3, ста-
вится верхняя тарель 11 для опоры
пружины 2. Тарель/ и контргайка 12

151

служат опорой пружины 2 снизу. Седло 6 нагнетательного клапана 7
прижато к верхнему торцу плунжера 3. Уплотняющим элементом
является текстолитовое кольцо 8.
При работе топливного насоса толкатель 14 поднимает плунжер
с помощью регулировочного болта 10 с контргайкой. В толкателе уста-
новлен ролик 13. На головке плунжера предусмотрен вертикальный
паз 15 с винтообразным срезом, являющийся основным дозирующим
элементом топливного насоса. Крестообразная насадка 16 осуществ-
ляет подвижное соединение с втулкой 21, нижняя часть ее имеет про-
резь для посадки плунжера. На верхнюю часть поворотной втулки 21
иадет зубчатый венец 19 (в виде хомута) со стяжным винтом 20. Топ-
ливная рейка 17 находится в постоянном зацеплении с венцом 19,
положение которого контролируется рисками 22. При автоматическом
регулировании порций топлива для каждого цилиндра рейка 17 пере-
мещается влево или вправо и поворачивает плунжер каждого насосно-
го элемента.
Втулка плунжера представляет собой пустотелый цилиндр со
сквозными отверстиями 18, служащими для заполнения надплунжер-
ного пространства и отвода топлива. Подвод топлива в надплунжерное
пространство и закрепление втулки в блоке насоса осуществляется
с помощью вертикального паза 15. Заполнение топливом надплунжер-
ного пространства происходит самотеком при движении плунжера
вниз. Порции топлива* впрыскиваемые в цилиндры, определяются ве-
личинами хода, плунжеров насоса, при которых сливные отверстия
будут закрыты. Ход каждого плунжера зависит от положения их во
втулках (т. е. расстояния от торцов до косых срезов). Изменение подачи
Рис. 82. Насосный
элемент
153
•Рис. 83. Топливоиодкачивающий насос
топлива осуществляется
поворотом плунжера насос-
ного элемента в ту или
иную сторону, что и осу-
ществляется зубчатой рей-
кой'//, находящейся в за-
цеплении е зубчатым вен-
цом 19.
Устройство топливопод-
качивающего насоса пока-
зано на рис. 83. Толка-
тель 2 с роликом / и пру-
жиной 3 установлен в кор-
' пусе насоса 7. Ролик /
прижат к рабочей поверх-
ности эксцентрической
шайбой 17 кулачкового
вала топливного насоса
высокого давления. Толка-
тель 2 играет роль поршня
й работает внутри корпу-
са 7 топливоподкачиваю-
щего насоса. Ручной плун-
жер 6 крепится к корпу-
су 7 сверху и служит для
прокачки топливной систе-
мы при удалении из нее воздуха. К корпусу 5 нагнетательного кла-
пана 4 крепится нагнетательной трубопровод. Топливо фильтруется
через сетчатый фильтр 8 со стаканом 9. Вместо карболитового стакана
можно устанавливать стеклянную колбу 10 фильтра-отстойника.
На дизеле установлен регулятор частоты вращения центробежного
типа (рис. 84). На вал 8 топливного насоса высокого давления напрес-
Рис. 84. Кинематическая схема регулятора частоты вращения
Т54
F
•> сованы цилиндрическая шестерня 9, находящаяся в постоянном за-
£ цеплении с шестерней 6. В шарикоподшипниках 7 и 12 вращается ро-
; тор с грузиками 5 и режимными пружинами 10. Изменения положения
• грузиков через рычаг 2 передаются за зубчатую рейку 3.
Расхождение грузиков вызывает поворот Г-образных рычагов 4
Г относительно центра Оз. Горизонтальный-вал 13 под влиянием связи
р 02 смещается вправо и вызывает отклонение рычага 14 относительно
I центра Колебания рычага 2 через тягу передается на рейку 3.
[ Перемещение рейки в обратную сторону будет происходить при схож-
р дении грузиков. С помощью рукоятки / осуществляется ручное регу-
лир'ование и установка плунжера насоса в пусковое положение. При
Ь автоматическом поддержании частоты вращения рукоятка /ставится
?. в положение Работа.
Работа регулятора частоты вращения основана на принципе обрат-
ных связей с использованием центробежных сил. В регуляторе частоты
I вращения используются комплект режимных пружин (состоит из трех
пружин), которые размещаются в гнездах грузиков. Степень их натя-
жения регулируется шайбой 11. С помощью маховика 16 с червячной
г передачей 15 можно вручную точно установить необходимую частоту
вращения. •
39. ДИЗЕЛЬ 4НВД-21
[ Общие сведения. Дизель 4НВД-21 (рис. 85) установлен на. 12- и
; Б-вагонных (типа ZA-5) рефрижераторных секциях и является на
1вих основным силовым агрегатом.
Основные технические, данные дизелей следующие:
Номинальная мощность............,. 66,3 кВт (90 л. с.)
Максимальная мощность . ...... 77,5 кВт (105 л. с.)
Частота вращения вала................. 1000 об/мин
Направление вращения вала со стороны ма- против часовой стрелки
|ховика..................................................... —
Число цилиндров.................................. 4
Диаметр цилиндра ...................... 150 мм
1 Ход поршня.................................... 210»
Порядок работы цилиндров................ 1—2—4—3
Степень сжатия .................................. 17
Среднее эффективное давление ..... 0,55 МПа (5,5 кгс/см2)
Фазы газораспределения в градусах пово-
рота коленчатого вала:
• открытие впускного клапана до в. м. т. 16±3
закрытие впускного клапана после и.' м. т.’! 35±3
открытие выпускного клапана до и. м. т. ’ 40+3
закрытие выпускного клапана после
• в. м. т............................... 15±3
Угол опережения подачи топлива до в. м. т.
по такту сжатия в градусах поворота вала 19
Давление впрыска 13 МПа (130 кгс/см2)
155
• Удельный расход топлива г г i . . » . 258 г/(э-кВт-ч)
• [190±5 г/(э. л. с-ч)]
' Форсунки............... закрытого типа бес-
i штифтовые с одним рас-
г . ' пыливаюшим отверстием
Топливный насос .. 4 ...... . блочного типа
Часовой расход масла ......................... 200 г/ч
Система смазки ..... . . .
Масляный насос ..........
Давление в системе смазки
Емкость масляной ванны . .... . . <
. комбинированная
шестеренчатый
0,2—0,4 МПа '. . .
'(2—4 кгс/см2)
40 л
Система охлаждения . . , .
’ Регулятор частоты вращения .
Насос системы охлаждения . .
Система пуска дизеля . . .
Д Габаритные размеры:
длина . -................. .
ширина..............'. .
водяная циркуля-
ционная
.' центробежный ...
j двухрежимный .
; -центробежный
. воздушная или элек-
тростартерная
. 1640 мм
680 »
... высота............................... , 1330 » ,
Сухая масса дизеля с маховиком . . . ... , 150Q кг
2 Остов. Блок цилиндров / (рис. 86) представляет собойсложную
чугунную отливку?На нем смонтированы все основные узлы Идегалй.
В блок вставлены четыре гильзы 5, охлаждаемые с наружной стороны
водой. ВоДяная полость 4 уплотнена в верхней части за счет притирки
бурта гильзы к блоку, а в нижней части уплотнена двумя^резиновыми
кольцами#.; Кроме того* полость цилиндра 'уплотняется йеднрй про-
кладкой <£ Блок кренится к картеру ё помощью шпилек J?#, проходя-
щих через отверстие фланца 14. В блоке предусмотрено сквознбе от-
верстие РЙмещеция иодшипнйКоб распределйтейрйот^'!^й1Й< за-
крытое крЫшко^ З. ШпиЛьки.7 служат для креплений грловбк Цилин-
дров, а отВерстия.5для прохода воды из блока в ./ |
,.;Крышй 9 закрывают люки для-доступа к механиз^ гадорИспре-
деления и .крышки /3 для осмотра подшипников коленчатфйб Шла.; .j
Топливный насос устанавливают по направляющим отверстий^ 10.
Блок по Торцам закрыт до стороны четвертого' цилиндра крышкой 11
и ёо сторОны первого цилиндра фЛайцем с сальником, предотвращаю-
щим утечку ма£да по коленчатому-валу.Около ШтрёрттЦо цилиндра,
на торце’блока; устанавливайся, водяной центробежныйнасос'и до-
лотник системы воздушного )пуска. * j V
' Вентиляция внутренней полости дизеля во время; работы орукцеСт-
-вляётся через специальную горловину (рис; 87) со штуцёррь( ^, Со-
единенным резиновым шлангом 6 со всасывающим коллектором? При
работе дизеля .в цйЛИНдрЫ'засасЫваЮтш-газы из картера вместе а-ицр*
одями свеже^'доздухёЬ'ДЛк' предотвращения попадания-атйосфер-
ирго воздуха в картер и уцрдо масла в горловине 8 установлен пластин-
0МО
Рис. 86. Блок ци-.
линдров у
I
Рнс. 87. Клапан вентиляции
картера
- +58
чатый клапан. Он состоит из розетки /, клапана 2 и направляю-
щей втулки 3. Все детали соединяются стяжным винтом 4. Когда
клапан срабатывает, газы через отверстия в розетке поднимают
пластину (вследствие разности давлений) и перетекают во внутрен- <
нюю полость крышки 7. Отсюда они через окна попадают в атмо-
сферу или по штуцеру 5 во всасывающий коллектор.
!ж Картер (рис. 88) дизеля является основной его опорой и одно- j
временно его масляной ванной. С блоком он соединен шпильками, a J
при установке фиксируется двумя контрольными штифтами (распо-
ложенными по диагонали). Картер отлит из чугуна и имеет корытооб- .'
разное сечение. В корпусе картера пре- . 1
дусмотрено окно 1 для магнитного мас-
ляного фильтра. Для монтажа шесте-
ренчатого и ручного масляных на-
сосов имеются окна 2 и 3. Перегородки
со штифтами 4 позволяют монтировать
подшипники, предотвращая их осевое !
перемещение. В окно прилива 5 запрес- 1
совывается сальник. В боковой части
картера проложена главная масляная
магистраль 6. ;
Головка цилиндра устанавливается
сверху на каждый цилиндр. Она гер-
метично закрывает цилиндр и образует
камеру сгорания. На ией монтируются
детали механизма . газораспределения, i
форсунки, предохранительный клапан
и другая арматура.
Гильза цилиндра (рис. 89) отлита
центробежным способом из высококаче-
ственного чугуна. Полость блока в месте , >
запрессовки гильзы уплотнена по двум ’.j
5в> ясам. На верхней части
Шксположен бурт 1. Бурт
fci; и сборке дизеля прити-
рают к кольцевой ступен-
матой расточке блока.
ЙНижний пояс уплотнен
{двумя кольцами из масло-
Ьстойкой резины. На гиль-
ГВе прорезаны два ручья 2
прямоугольного профиля.
} Кривошипно-шатунный
Механизм. Коленчатый вал
Рис. 88. Картер
витальной, имеет четыре колена, расположенных под углом 180° друг
другу. Шатунные й коренные шейки вала отшлифованы и отполй-
Црованы. Для подвода масла к шатунным шейкам в них просверлв-
ры каналы 1 (рис. 90). Для уменьшения действия инерционных сцЛ
.<на вал в шатунных шейках предусмотрены отверстия 3. Они исполь-
^руются как масляный резервуар и поэтому с двух сторон закрыты фа-
сонными пробками 2 на стяжных болтах 4.
На конце коленчатого вала на шпонке насажена шестерня привода
^Газораспределения. Утолщение со ступенчатой заточкой служит для
Укрепления маховика. К щекам шатунных шеек с помощью шпилек 6
^(прикреплены противовесы 5. Они уменьшают нагрузки на коренные
^подшипники и уравновешивают инерционные силы. Крепление прб-
..^ивовесов производится в виде «ласточкина хвоста» с помощью фасон-
Сцого паза. При ремонте противовесы местами не меняют, чтобы не на-
рушать балансировку вала.
Место выхода коленч'атого вала из картера со стороны маховика
уплотнено универсальным самоуплотняющимся сальником (рис. 91).
Он представляет собой стальную обойму 1 с кольцом 4 из литой прс£
йфильной резины. Кольцо 4 прижимается к шейке вала 2 браслетной
V; Пружиной 5. Обойма сверху закрыта крышкой 3.
Подшипники дизеля имеют сменные стальные вкладыши, состоя-
вшие из двух одинаковых половин, залитых свинцовистой бронзой.
Р Шатунные подшипники и опорно-упорные почти одинаковы, кон-
Гсгруктивно отличаясь боковыми выточками для шатунных болтов на
^вкладышах.
Система газораспределения. Рабочий процесс в дизеле происходит
опережением и запаздыванием закрытия клапанов. Впускной клапай
[ ’открывается с опережением в 16°, а закрывается с запаздыванием &
.05°; выпускной клапан открывается с опережением в 40°, а закрывается
wjc запаздыванием в 15°. Открываются и закрываются клапаны автома-
тически газораспределительным механизмом (рис. 92).
Механизм газораспределения приводится в действие от коленча-
gro вала с помощью шестеренчатого привода, размещенного в бокд;
й части дизеля. Передача на распределительный вал осуществляете^
“стернями. Все шестерни косозубые (этим обеспечивается плавности
Ей бесшумность их работы).
11?
Рис. 89. Гильза цилиндра
Распределительный вал отштампован
заодно с кулачками и смонтирован на
пяти игольчатых и одном шариковом
подшипниках, размещенных в перего-
родках блока й в крышке распредели-
тельной коробки. Толкающие усилия
вал передает клапанам через толкатели,
штанги толкателей и коромысла.
Топливная система. Топливная си-
стема состоит из Топливного насоса вы-
сокого давления, форсунок, топливо-
проводов и фильтра (рис. 93). Работа
системы заключается в том, что топливо
из расходного бака поступает самотеком
к магнитному фильтру 4, затем через
фильтр грубой очистки и фильтр тон-
кой очистки б, закрепленный на крон-
штейне/ болтом 3 с гайкой 5 по трубо-
проводу 8 подается к топливному насосу
11 высокого давления. Впрыск топлива
по топливопроводам 15 через форсуик у2
осуществляется непосредственно в вихре-* ,
вую камеру. Избыточное топливо от
форсунок отводится по топливопрово-
ду 1 в специальный бачок. Между
топливным насосом 11 и фильтром 6
установлен магнитный вентиль для от-
ключения топлива и автоматической
остановки дизеля в аварийных слу-
чаях^
/топливный насос высокого давления
представляет собой плунжерный насос
поршневого типа с золотниковой отсеч-
кой и постоянным ходом плунжера. Ре-
гулировка количества топлива, подавае-
мого насосом, осуществляется перепус-
ком в конце хода нагнетания излишков
топлива при помощи косого среза плун-
жеров,-|
' Топливо подводится к торцовому
штуцеру 9 и подается по каналам во
всасывающую полость топливных сек-
ций 10. Автоматический регулятор час-
тоты вращения размещен в картере 12.
Пробка 13 служит люком для осмотра
и.настройки регулятора частоты вра-
щения. Рукоятка 14 Применяется для
ручного управления1 топлиЁным нако-
сом. ’ , ’
*
Рнс. _ 92. Г азораспределитель-
ный механизм:
1 — клапан; 2 — коромысло: 3 —
штанга; 4 — толкатель; 5 — распре-
делительный вал; 6 — шестерня
Насос установлен на блоке дизеля
специальных гнездах, привернутых
тами с пружинными шайбами к крон-
аду- Привод насоса осуществляется
шестерни механизма распределения, ,
рглдинение его с ведущим валом при
помощи специальной муфты 7 (рис. 94).
а конец ведущего вала насаживается
разрезной фасонный фланец 11, кото-
рый имеет два квадратных выступа, сво-
бодно входящих в отверстия шайбы 9.
В другие отверстия шайбы, расположен-
под углом 90°, вводятся такие же
ступы стального кольца 10.
На конце кулачкового вала насоса
ца шпонке монтируется фланец 8 с вы-
ступами. Болт 1 вводится в боковое от-
верстие фланца и при помощи гайки 6
Полотно затягивает его на кулачковом валу. -Пружинная шайба 5
Предотвращает самоотвертывание гайкй^б во время работы. Фланец
Jtl имеет плоские выступы с продольными отверстиями, через которые
Вон болтами 2 привертывается к фасонному стальному кольцу 10. Про-
дольные отверстия служат для корректировки- установки насоса на
Момент впрыска топлива по заданному углу опережения. Под болты 2
^прокладываются шайба 4 и пружинная шайба 3.
Полужесткая муфта 7 компенсирует некоторые неточности в со-
ости кулачкового и ведущего вала и тем самым предохраняет под-
уди насоса и ведущего вала от быстрого износа.
опливный насос (рис. 95) состоит из корпуса, кулачкового вали-
роликовых толкателей, секций насоса и зубчатой рейки. Корпус на-
'£оса представляет собой отливку из алюминиевого сплава. Ктбрцо-
Кзй части корпуса крепится регулятор частоты вращения. На корпусе
асоса имеются люки для доступа к насосным элементам, закрытым
^срышкой.
Зак.. 1557
93. Схема
пливной системы
161
Рис. 94. Соединительная муфуа привода топливного насоса
В корпусе I насосного элемента втулка плунжера стопорится вин*
том 8. Снизу корпус насоса имеет четыре круглых окна, закрытых.проб*
ками 9. В пробке находится круглая фетровая шайба 10. При враще*
нии вала кулачок своим эксцентриком Получает смазку. Стопор 3
фиксирует положение рейки 2. Сверху в корпус ввернуты нажимные
штуцеры б с пружиной 7 нагнетательного клапана. Накидная гайка'5
закрепляет трубку 4 высокого давления^
На дизеле 4НВД-21 используется фЬрсунка закрытого типа с со-
плей* с одним отверстием. В нижней части корпуса 18 (рис. 96) форсунки
накидной гайкой ^ прикреплена сопловая пара. Она состоит из сопла
* / и. запорной иглы 2. В. канал корпуса форсунки до упора в хвостовик
иГлы 2 вставлена штанга 17, оканчивающаяся тарелью 16. Регулиро-
вочная пружина 9 опирается на эту тарелы
В верхней части корпуса форсунки ввернут стакан 7 с регулировоч-
ным винтом 10, который осуществляет нажатие на пружину через та-
рель 15. Колпачок 13 закрывает регулировочный узел форсунки. Фик-
сация положения регулировочного винта осуществлена контргайкой 14.
Колпачок и корпус форсунки уплотнены алюминиевой прокладкой 8.
В боковой прилив форсунки ввернут питающий штуцер 5 со щелевым
фильтром 6. Круглая гайка 4 крепит форсунку к головке цилиндра.
Пустотелый борт 12 и штуцер 11 позволяют отводить просочившееся
топливо в специальный бачок..
Работает форсунка так же, как и другие форсунки рассмотрен-
ных дизелей.
162
У дизеля 4НВД-21 используются щелевой, магнитный и бумаж-
е?'иый фильтры. Щелевой фильтр устанавливается в питающем шту-
?'цере форсунки. Магнитный фильтр представляет собой шайбу из
. магнитного материала, которая крепится в крышке корпуса.
:Бумажный фильтр помещен в алюминиевом корпусе'3 (рис. 97).
нижней части корпуса с помощью пустотелого болта крепится
.топливоотводящая трубка 1. На стержень 6 надевается фильтрующий
V элемент 10. Шайба 5 с фетровым кольцом уплотняет элемент в кор-
' пусе.
Фетровое кольцо прижато к фильтрующему пакету пружиной 4.
’ .По штуцеру 7 топливо поступает во внутреннюю полость фильтра.
Воздух из полости фильтра удаляется через золотник 9, ввернутый
в крышку 8. Сливается отстой из корпуса фильтра через отверстие,
*; вакрытое пробкой 2. Бумажный фильтр представляет собой набор кар-
тонных колец, между которыми уложены листы фильтровальной бу-
маги. Топливо очищается при его просачивании через листы бумаги.
Затем по радиальным прорезям внутренних колец оно поступает
В центральный канал. Бумажные листы периодически заменяют
новыми.
Рис. 96. Форсунка
Рнс. 95. Топливный насос
; 6*
' 163
Регулятор частоты вра-
щения обеспечивает устой-
чивую работу дизеля иа
заданной частоте враще-
ния. На дизеле установлен
регулятор центробежного
типа. Для точной установ-
ки необходимой, частоты
вращения регулятор дизе-
-ля имеет ручной коррек-
тор с местным регулиро-
ванием.
Система смазки. Систе-
ма смазки дизеля — цир-
, куляционная комбиниро-
ванная. Часть деталей сма-
зывается под давлением,
а Часть — масляным тума-
ном, образующимся внут-
ри дизеля во время работы.
Система смазки (рис. 98)
состоит из ручного 15 и
шестеренчатого 16 масля-
ных. насосов, двух редук-
ционных клапанов 14,
Рис. 97. Топливный фильтр
магнитных фильтров 9 и 17, фильтров двойной очистки 13, регулирую-
щего клапана 7 и радиатора .10. Редукционные клапаны находятся
на масляном фильтре и на шестеренчатом масляном насосе.
Из картера 1 масло засасывается насосом через маслоприемник 18.
Давление масла контролируется по манометру 5. Трехходовой кран
12 служит для отключения радиатора. Масло к радиатору поступает
по трубопроводу. 11. По трубопроводу 8 масло подводится кшестерещ
чатому приводу газораспределения. Клапанный механизм 6 смазы-
вается по специальному трубопроводу маслом после прохождения им
двойного сетчатого фильтра 13 без охлаждения в радиаторе. На тру-
, бопроводе 3 установлен датчик 4 реле давления масла. К коренным .
подшипникам масло подается от главной магистрали 19 по наклонным
каналам, а к шатунным подшипникам — по отверстиям 2 коленчато-
го вала. На масляном насосе установлен редукционный клапан 14,
отрегулированный на 0,4 МПа (4 кгс/см2). С повышением давления он
перепускает масло в картер. Редукционный клапан 14 имеется и на
масляном фильтре. Ручным масляным насосом 15 предварительно про-
качивают систему перед пуском посл% длительной стоянки дизеля.
Масляный насос дизеля смонтирован в нижней части картера и име-
ет привод от коленчатого вала через хвостовик 3 (рис. 99) насоса.
Хвостовик насажен на ось шестерни 6 и крепится штифтом 12. Веду-
щая 6 И ведомая 1 шестерни размещены в корпусе 5 насоса, закрыто-
го крышкой 7. Положение крышки при сборке регулируется штифта-
ми 8. Шестерни выполнены заодно с валом, вращающемся во втул-
1М*
Рис. 98. Схема системы смазки
ках 2. В кольцевой канавке корпуса насоса установлено резиновое
уплотнение 4. -
В корпусе ввернуты шпильки, на которые надевается крышка,
и затягивается корончатой гайкой 10 с шайбой 9 и шплинтом 11.
Редукционный клапан ввернут в крышку и состоит из шарика 13,
рружины 14, втулки 16, контргайки 17, регулировочного винта 18,
прокладок 15 и защитного колпачка 19. .
А-А
Рис.,99. Масляный насос
165
На секциях первых лет постройки в системе смазки используется
масляный щелевой фильтр, который служит для грубой очистки масла.
Фильтр состоит из клапана 10 (рис. 100) с. пружиной 9, регулировоч-
ной7 пробки 8. Между корпусом и стержнем 6 имеется сальник, ко-
торый предотвращает утечку масла. Сальник установлен в горловине
и.состоит из шайбы /, резинового кольца 7, грундбуксы 4 и контр-
гайки 3. Пакет фильтрующих элементов стянут пружиной 5.
Регулирующий • клапан служит для регулирования количества
смазки, подаваемой на клапанный механизм.
Система охлаждения и воздушного пускав Основными элемента-
ми системы охлаждения являются: циркуляционный насос, трубо-
проводы охлаждающей и нагретой воды, водоспускной вентиль, ра-
диатор и заправочная горловина.
Устройство всех .элементов системы охлаждения такое же, как
Системы охлаждения дизеля 4ВД21/15, за исключением-водяного
насоса. . .
‘ Пуск дизеля осуществляется с помощью сжатого воздуха, хра- -
нящегося в специальных баллонах. Часть дизелей' имеет пусковые
устройства от электрического стартера и» следовательно, принцип
работы системы пуска такой же, как у дизеля К-461М.
Пуск дизеля - сжатым воздухом заключается в том* что воздух
поступает в цилиндры дизеля под давлением 2,5—3 МПа (25—
30 кгс/см8) в строго определенные моменты.
Основными элементами системы являются: воздушный баллон о
трубопроводами и запорной арматурой, воздушно-пусковой клапан,
распределительный золотник, обратно-пусковой клапан, зарядный
клапан, ручной воздушный компрессор.
Дизели оборудованы приборами для пуска по двум и по четырем
цилиндрам. При пуске по двум цилиндрам поршень второго или чет-
вертого цилиндра устанавливается в пусковое положение. При пуске
166
Ж по четырем цилиндрам производится установка коленчатого вала
» в положение, при котором его кривошипы займут положение по
ж рискам на маховике. Воздух для пуска дизеля через окна золотника
f поступает в цилиндры в соответствии- с порядком работы дизеля
| (1-2—4—3).
Ручной клапан воздушного пуска устроен следующим образом.
1 В корпусе 5 (рис. 101) находится двойной клапан 11, который с двух
\ сторон имеет направляющие. Одна из них представляет собой брон-
s зовую втулку 2, уплотненную резиновой прокладкой 3 и закреп-
f ленной в корпусе 5 гайкой 1. Втулка от проворачивания фикси-
I руется штифтом 13.
I С другой стороны в выступ стержня упирается втулка 8, за-
>' крепленная гайкой 9. Вместе с клапаном 11 она свободно переме-
щается в корпусе 5. Уплотнена втулка с помощью кольца 6 и гай-
$> ки 7. В момент оттягивания рукоятки 12 клапан приподнимается
; над седлом и открывает проход сжатому воздуху из отверстия 4
к отверстию 10. После возвращения рукоятки 12 в первоначаль-
. ное положение клапан 11 под действием пружины плотно садится
’ в седло и воздух не поступает.
Воздушные баллоны делятся на основные и вспомогательные.
Все они в вагоне-дизель-электростанции соединены между собой тру- *
бопроводами. Давление в баллонах контролируют манометрами.
Баллоны изготовлены из стали. В верхней части корпуса 12 (рис. 102)
г
приварон<э.осиованце //,
к которому. шпильками, 10
привернут фланец /.Воздухе-
распределительная, головка 8
через, прокладку ...соединена
с фланцем гайками 4. В го-
ловку 8 вмонтированы вен-
тиль 7 с маховиком 5, кони-
ческий вентиль 9 (для разоб-
щения нагнетательного трубо-
провода б с баллонов),, мано-
метр 14 с запорным венти-
лем 15. "'Конденсат спускает-
ся -из баллона с помощью
. вентиля 2 и трубок 13 и 3.
Основной и вспомогательный
баллоны имеют одинаковое
устройство и отличаются
только емкостью. Балло-
ны оборудованы защитными
устройствами (плавкими проб-
ками и предохранительными
Рнс. 103. Зарядный клапан клапанами).
— Зарядный клапан состоит
из корпуса 4 (рис. 103), в котором смонтированы два клапана и за-
порный вентиль. Для зарядки баллона вентиль 3 ставят в открытое
положение шестигранным маховиком 2 с круглой гайкой /. Отра-
ботавшие газы, пройдя через отверстие в стенке головки цилинд-
ров, поднимают шарик 5 и по горизонтальному каналу попадают
в полость, где установлен клапан 14.
Регулировочный, вентиль .7 ввернут во втулку 6 и ограничивает
подъем шарика. Винт фиксируется контргайкой 8. Защитный колпачок
9 закрывает резьбовую часть. В расточке штуцера 15 работает обрат-
ный клапан, подъем которого ограничивается упором 12,,закреплен-
ным накладной гайкой 13. На резьбовый упор навинчена тайка 11
с наконечником зарядной трубки 10.
40. ДИЗЕЛЬ 6НВД-21
Общие сведения. Дизель 6НВД-21 установлен на 21-вагонных
поездах..
Дизель 6НВД-21 (рис. 104) бескомпрессорный, четырехтактный,
вихрекамерный, с однорядным расположением цилиндров и непосред-
ственным впрыском топлива. Дизель иМеет чугунный литой картер,
к которому болтами прикреплен блок цилиндров.
На торце блока около шестого цилиндра закреплен црдяной цент-
робежный насос, золотниковый механизм 14 системы воздушного
пуска, фильтр 12 двойной очистки топлива и центрифуга смазочного
масла.
168
В нижней части картера закреплены шестеренчатый масляный
насос 16, магнитный масляный фильтр 17 и бачок для сбора избы-
точного топлива. Дизель установлен на станине, сваренной из
листового проката. Станина является общим основанием для дизеля
и опирается на фундамент, жестко соединенный с полом вагона.
Основные технические данные дизеля следующие:
Номинальная мощность ..................
Наибольшая мощность....................
Частота вращения коленчатого вала . . .
Направление вращения коленчатого вала
со стороны маховика ...................
Число цилиндров .......................
Диаметр цилиндра ......................
Ход поршня . .....................
Порядок работы цилиндров ..............
Степень сжатия ........................
Среднее эффективное давление . . . .
Фазы газораспределения в градусах пово-
рота коленчатого вала:
открытие BnvcKHoro клапана до в., и т.
закрытие впускного клапана после в. м. т.
открытие выпускного клапана до н. м. т.
закрытие выпускного клапана после
в. м. т. . .' . . . . . .
103 кВт (140 л. с.)
113 кВт (154 л. с.)
1000 об/мин
против часовой стрелки
6
150 мм
210 »
1—5—3—6—2—4
17
0,55 МПа (5,5 кгс/см2)
163
35—3
40—3
15—3
угол опережения подачи топлива до
в. м. т. по такту сжатия в градусах по-
ворота коленчатого вала............... 18—20
Давление впрыска .......................13 МПа (130 кгс/см2)
Удельный расход топлива................. 243 + 5% г/(э-кВт-ч)
[187+5% г/(э. л. с. ч)]
Топливный насос......................... шестиплунжерный,
, блочный
Часовой расход масла . .’............... 300 г
Система смазки .........................циркуляционная под дав-
лением, с мокрым
картером
Масляный насос.......................... шестеренчатый
Подача масляного насоса ...... 1360 л/ч
Масса масла, заливаемого в картер ... 40 кг
Система охлаждения . . ....... водяная с принудитель-
ной циркуляцией воды,
закрытая
Масса воды, заливаемой в систему охлаж-
дения . . .............. 45 кг
Насос системы охлаждения................... центробежный
Система пуска дизеля................... воздушная
Габаритные размеры:
длина....................................... 1840 мм
ширина....................................... 680 »
высота....................................... 1342 »
Сухая масса дизеля с маховиком .... 1900 кг
169
В дизеле применена составная камера сгорания. Часть объема
находится в вихревой камере головки цилиндра, другая его часть —
в надпоршневом пространстве. Процесс смесеобразования происходит
следующим образом. Во время хода поршня вверх воздух сжимается
в камере сжатия под поршнем и, проходя через канал, попадает в вих-
ревую камеру. При приближении поршня к в. м. т. давление в камере
сжатия повышается. За 18—20° до момента прихода поршня в в. м. т.
происходит впрыск топлива в вихревую камеру. Топливо, впрыс-
нутое навстречу потоку воздуха, самовоспламеняется и частично сго-
рает в камере. Вследствие малого объема вихревой камеры и отсутствия
достаточного количества кислорода — вся доза топлива не сгорает.
В вихревой камере давление поднимается в 2,5—3 раза больше, чем
давление в камере сжатия, а топливо, не успевшее сгореть, перетекает
с большой скоростью в основную камеру сгорания. Хорошему распили-
ванию топлива и перемешиванию его с воздухом способствуют образу-
ющиеся над поршнем вихревые потоки. Остатки топлива сгорают пол-
ностью и давление над поршйем возрастает. Образовавшиеся газы, уве- .
личивая свой объем, с силой давят на днище поршня и он перемеща- *
ется вниз. Впрыснутое топливо сразу не воспламеняется, так как
- требуется некоторое время для нагрева впрыснутого топлива до тем-
пературы воспламенения.
Это время называют запаздыванием воспламенения топлива.
Для полного сгорания и получения' полной мощности топливо ।
впрыскивается в камеру дизеля с опережением.
На распиливание в камере сгорания тратится часть топлива, ко-
торое сгорает в вихревой камере. Расход топлива у дизелей такого
типа будет больше,„чем у двигателей с непосредственным впрыском.
' Вихревая камера у них расположена в головке цилиндра.
Дизедь 6НВД-21 обладает хорошей плавностью хода и пускается
без предварительной установки его в положение пуска.
На картере дизеля устанавливается блок, в котором размещены |
цилиндры. Коленчатый вал смонтирован в семи коренных подшипни-
ках; размещенных в перегородках картера. Система смазки коМбини-
- роранная — часть деталей смазывается с помощью масляного насоса,
а часть — масляным туманом. .
Остов. Блок цилиндров 6 (см. рис. 104) отлит из серого чугуна
и имеет корытообразное сечение. В негб запрессованы шесть втулок >
цилиндров, их наружные поверхности охлаждаются водой. Место
разъема блока цилиндров с картером 1 проходит по оси коленчатого ва-
ла.. Для повышения прочности во внутренней полости блока имеются
ребра и перегородки. В них предусмотрены отверстия для размещения !
распределительного вала 15. Сверху блок закрыт головками 8, при- ‘
крепленными чк нему шпильками. На4 стороне газораспределения про- -
ходят сквозные отверстия для. Штанг газораспределительного I
_ механизма. ? |
В нижней части блока находятся семь коренных подшипников, в [
которых работает коленчатый вал 2. Д5тя осмотра подшипников коленча- ч I
того вала на блоке закреплены люки. Такие же люки предусмотрены |
I
ПО I
Рис. 104. Дизель
6НВД-21:
/ — картер; 2 — ко-
ленчатый вал; 3 —
маховик; 4 — резино-
вые уплотнительные
кольца; 5 — шатун;
6 — блок цилиндров;
7 — поршень; 8 — го-
ловка цилиндров; 9 —
выхлопной коллектор;
10 — колпак; 11 —
топливные трубо-
проводы высокого
давления; 12 — топ-
ливный фильтр; 13 —
топливный насос вы-
сокого давления;
14 — золотниковый
механизм; 15 — ко-
ренные подшипники;
16—масляный на-
сос; П — магнитный
фильтр; 18 — распре-
делительный вал;
10 — шатунные под-
шипники; 20 — попе-
речные перегородки
картера; 21 — глав-
ная масляная маги-
страль
и для доступа к.деталям
механизма газораспреде-
ления со- стороны поста
управления.
Уплотняющие проклад-
ки крышек люков изго-
товлены из пробковой
крошки. Для вентиляции
картера на блоке установ-
лен специальный клапан.
Картер с блоком соединен
шпильками 18 и фикси-
руется двумя контроль-
ными штифтами.
Картер (рис. 105) отлит из чугуна и имеет корытообразную, форму.
Поперечные перегородки блока и картера лежат в одной плоскости.
Перегородки 4 являются опорами коленчатого вала. Штифты 5 фикси-
руют нижние вкладыши. В боковой части картера проходит главная
масляная магистраль 1. Смазка подводится к подшипникам по наклон-
ным каналам 3. В приливе 2 запрессован сальник.
Головка цилиндра (рис. 106) представляет собой сложную отлив-
ку Из чугуна. Она прикреплена к блоку четырьмя шпильками, прохо-
дящими через сквозные отверстия 2. На головке смонтированы деталй
| механизма газораспределения, форсунки, предохранительные клапаны.
I В головке размещена камера сгорания. Для ее охлаждения предусмо-
5 трена водяная рубашка. Уплотнительный кольцевой бурт 19 прямо-
’ угольного сечения при установке головки начблок входит в ручей, об-
разуемый втулкой и блоком. В верхней части головки имеются гнез-
да для предохранительного 1 и пускового 6 клапанов и форсунки.
Стойка валика коромысел газораспределения закреплена шпилька-
ми на площадке 4, в отверстия 5 пропущены штанги толкателей.
Штуцер подвода масла к клапанному механизму установлен в гнезде
3. В вихревой камере 7 имеются резьбовые отверстия 8 для свечи
' накаливания и 9 для форсунки.
Охлаждающая вода поступает по каналу 25 в головку и через
окно 10 отводится в рубашку охлаждения выпускного коллектора.
; В каналы 13' запрессованы направляющие втулки впускного 22 й
выпускного 20 клапанов, разделенные перегородкой 16.
Стержень клапана в верхней части имеет цилиндрическую выточ-
ку 14 для закрепления пружины двумя сухарями. На расстоянии
30 мм от верхнего торца стержня имеется узкая проточка 15 для пре-
дохранительного кольца, исключающего падение клапана в цилиндр
в случае излома пружины или обрыва стержня. Через канал 18 по-
лость цилиндра сообщается с предохранительным клапаном. При
его срабатывании газы выходят через отверстие 17. Воздух в цилиндр
для пуска дизеля поступает через канал 23. Через окно 24 топливная
смесь поступает из вихревой камеры 7 в рабочую полость цилиндра..
На головке находится несколько технологических отверстий, заглу-'
шенных пробками 21. Две заглушки 12 съемные, закрываемые ими от-
верстия служат для очистки внутренней полости головки. В отвер-.
стие 1 ввернуты антикоррозионные цинковые протекторы, представ-
ляющие собой резьбовую пробку 26 с цинковым стержнем 28, прикреп-
ленным к пробке винтом 27. Отвод -отработавших газов и подвод'све-
жего воздуха производится по каналам 11. Детали, расположенные
на головке, защищены съемным колпаком.
Гильзы цилиндров отлиты из чугуна. Полость блока в месте запрес-
совки втулки уплотняется по двум поясам. В верхней части располо-
жен бурт, который при сборке дизеля притирают к кольцевой расточ-
,ке блока. Нижняя часть уплотняется двумя кольцами из мяслотермо- .
стойкой резины, вставленными в ручьи прямоугольной формы. Пло-
щадь поперечного сечения ручья больше площади поперечного сече-
ния резинового кольца, которое не должно выступать из ручья более
чем на 0,95 мм.
Чтобы шатун не задевал за втулку, в нижней ее части предусмотре-
ны две прорези, оси которых совпадают с плоскостью качания шатуна.
При сборке дизеля проверяют перпендикулярность осей коленчатого
вала и прорезей на втулке.
Кривошипно-шатунный механизм. Коленчатый вал (рис. 407) из- ,
готовлен из качественной стали. Он имеет семь коренных и шесть
шатунных шеек, расположенных попарно в трех плоскостях под углом
120° друг к другу..С левой стороны к фланцу вала прикреплен махо-
вик. Место крепления маховика, заканчивающееся фланцем 1, назы-
173
вают «пяткой». Противоположная сторона вала 3 «носок» —на нем
закреплена шестерня привода механизма газораспределения. В ще-
ках вала имеются каналы 2 для подвода смазки к подшипникам. Для
уменьшения нагрузки на коренные подшипники и уравновешивания
инерционных сил к щекам шатунных Шеек прикреплены противове-
сы. Место выхода вала из картера со стороны маховика уплотнено
самоуплотняющимся сальником. Он представляет собой штампован-
ную стальную обойму с кольцом из литой профильной резины. Коль-
цо прижимается к шейке вала браслетной пружиной. Обойма сверху
закрыта крышкой. • ~
Подшипники вала делятся на коренные и шатунные. Вкладыши под-
шипников состоят из двух одинаковых стальных половин, ( залитых
свинцовистой бронзой. Нижнюю часть коренного вкладыша укладыва-
ют в постель картера. После монтажа вала сверху устанавливают
верхний вкладыш и скрепляют подшипник шпильками. Подшипники
t пришабривают к шейкам вала (до сборки).
Шатун отштампован из качественной стали и имеет двутавровое
сечение. В верхней головке его запрессована стальная втулка,
которая фиксируется штифтом, ввернутым в головку шатуна. К ниж-
ней головке двумя шатунными болтами прикреплена съемная
крышка. Корончатые гайки шатунных болтов закреплены шплин-
тами. Поршень, представляет ' собой стакан с массивным дном, от-
литый из алюминиевого сплава. На нем установлены четыре ком-
прессионных и одно маслосъемное кольца. В остальном поршень
дизеля 6НВД-21 имеет конструктивное сходство с поршнем дизеля
4ВД-21/15.
, Система газораспределения. Рабочий процесс в дизеле происходит
с опережением открытия и запаздыванием закрытия клапанов. Впуск-
ной клапан открывается с опережением в 16°, а закрывается с запазды-
ванием в 356. Выпускной клапан открывается с опережением в 40°,
а закрывается с запаздыванием в 15°. Отклонение от этих величин до-
пускается в пределах 3°.
В систему газораспределения входит распределительный вал с ше-
стерней, штанги толкателей, коромысла и клапаны. Механизм газо-
распределения обеспечивает автоматическую работу клапанов и одно-
временно осуществляет привод топливного насоса и воздушно-пуско-
вого золотника. .
Распределительный вал имеет в 2 раза меньшую частоту враще-
ния, чем коленчатый.
Рис. 107. Коленчатый вал
174

Рис. 108. Схема привода газо-
распределения
Блок промежуточных шестерен 11
и /<9.(рис. 108), соединенных тремя
штифтами 12, позволяет значительно
уменьшить размеры редуктора, а так-
же расстояние между распределитель-
ным и коленчатым валами, шестерни
насажены на подшипниковую втулку.
Смазка к ним поступает под давлением
по каналу в теле валика 13. Шестер-
ня 14 насажена на распределительный
вал 1 до упора ступицей в игольчатый
подшипник 16 и зафиксирована приз-
матической шпонкой 15. С наружной
стороны она прижата буртом распорной
втулки 7. Затем на распределительный
вал установлен шариковый подшип-
ник 9. Он фиксируется круглой гай-
кой 8. Промежуточный вал 3 для креп-
ления полумуфты топливного насоса
имеет сегментную шпонку 2. Призма-
тическая шпонка 4 закрепляет привод-
ную шестерню 5 на валу. Привод воз-
душно-пускового золотника осуществляется кулачковой муфтой.6.
Привод газораспределения дизеля 6НВД-21 имеет аналогичную кон-
струкцию с дизелем 4НВД-21.
Распределительный вал цельный, отштампован из стали. Вал уста-
новлен в цилиндрических гнездах блока в игольчатые подшипники
без внутренней обоймы. Толкающий усилия вал передает клапанам
через толкатели, штанги толкателей и коромысла. Пустотелый толка-
тель 15 (рис. 109) размещен в направляющей 14. Для предотвращения
проворачивания у него имеется паз 19, куда входит фиксирующий винт
18. По эксцентрику распределительного вала 17 катится ролик 16.
Пустотелая штанга 11 стальным наконечником опирается в дно толка-
теля, а другой ее конец со сферической головкой 10 служит опорой'
головки регулировочного винта 4 с контргайкой 6. На валике стойки,
закрепленной шпилькой 3’ крепится коромысло 5, которое одним кон-
цом опирается jia,штангу толкателя, а другим на шток клапана. Для
уменьшения шума предусмотрена пружина 13, опирающаяся одним
концом на шайбу 12, а другим на корпус толкателя.
Впускной и выпускной, клапаны имеют конструктивное сходство.
Клапаны различают по клеймам на головках: А — выпускной, Е —
впускной. Постановка впускного клапана на место выпускного может
привести к короблению его головки и потере компрессии цилиндра.
Выпускной клапан допускается ставить на место впускного. Оба кла-
пана работают в направляющих чугунных втулках, запрессованных
в гнезда головки цилиндра, уплотненной прокладкой 2 с пустотелым
болтом 1.
Детали клапанного механизма закрыты колпаком 9 с фасонной
гайкой 8 и смазываются с помощью масляного насоса по каналу 7.
175
Топливная система. Топливная система предназначена для беспе-
ребойной подачи топлива в цилиндры в соответствующие моменты так-
та сжатия. Система питания состоит из топливного насоса высокого
давления, форсунок, фильтров, топливопроводов и регулятора частоты
вращения. -• '
Топливо из расходного бака самотеком поступает по топливопро-
. . воду через магнитный фильтр в фильтр двойной очистки. Для удаления
воздуха из системы фильтры снабжены - воздухоспускными отвёр-
. стиями. Топливб подводится к насосу высокого давления и затем на-
гнетается во внутреннюю полость форсунок. Когда давление топлива
достигнет 13 МПа (130 кгс/см2), оно преодолевает силу нажатия пружины
и в распыленном состоянии попадает в вихревую камеру. Топливо,
просочившееся между иглой и направляющей форсунки, отводится
в бачок. Впрыск топлива в цилиндр происходит с опережением в 19°
по углу поворота кривошипа коленчатого вала.
На дизеле установлен шестиплунжерный топливный насос (рис. 110)
поршневого типа с золотниковой- отсечкой и постоянным ходом плун-
жера. Регулировка количества топлива, подаваемого насосом, осущест-
н вляется перепуском в конце хода нагнетания избыточного топлива
с помощью косого среза плунжера. Топливо от фильтра поступает к
штуцеру 8 и подается в полость топливных секций 4. Для ручного уп-.
равления и установки насоса в пусковое- положение служит рукоятка,
устанавливаемая в гнездо 1. Регулятор частоты .вращения помещен в
корпус 3. Для его осмотра имеется люк с пробковым уплотнением 2.
К-блоку насос крепится с помощью приливов 11. В нижней части блока
уложен кулачковый вал 10 с круглой шайбой для привода топливопод-
качивающего насоса. Так как подкачивающий насос на дизеле отсутст-
вует, то отверстие на блоке закрыто фланцем 12. Штуцеры топливных
секций 4 фиксируются от проворачивания стяжками 5. Положение
плунжерных втулок фиксируется стопорными винтами 6. Воздух из
коллектора насоса удаляется через золотник 7. Люк 9 служит для про-
- ,
Рис. 109. Клапанно-распределительный-механизм
176
В'?-
внутренней полости’
ЯЦ^рока насоса. Уровень мас-
f ла в картере насоса кон-
тролируют щупом 13. Руч-
. ным корректором ~15 мож-
; - но установить необходи-
Г мую частоту вращения ку--
Л' лачкового вала, а с по-
мощьюэлёктродвигателя 14
частота вращения регули-
руется дистанционно. При-
вод насоса осуществляет-
ся от шестерни механизма
Рис. 110. Топливный насос
газораспределения.
Топливный насос состоит из блока, кулачкового вала, шести
толкателей, шести секций насоса и зубчатой рейки. Кулачковый вал-
1 (рис. 111), представляет собой стальную кованую деталь с кулач-
ками. Он установлен в. двух шариковых подшипниках 5 и двух
маслоотражательных шайбах 6. На конце вала имеются конические
. хвостовики с канавками для шпонки 2 и-резьбой. На хвостовиках
гайками 4 и 37 с шайбами 3 закреплены муфта и шестерни привода ре-
гулятора частоты вращения. Насос и ведущий вал соедийены с помо-
щью муфты. Движение от кулачкового вала плунжеру 18 насоса пе-
Рис. 111. Основ-
ные детали топ-
ливного насоса
(дизелей типа
НВД-21)
£^27
Л
577
Рис. 112. Форсунка,
редает толкатель 36. Это
разгружает плунжер от
«боковых давлений и сохра-
няет плотность между
гильзой 19 и плунжером.
Поворотная втулка 35
установлена -на гильзе 19.
В корпус 10 толкателя
ввернут болт 12, который
служит для регулировки
угда опережения подачи
топлива. Болт фиксирует-
ся контргайкой 11. В кор-
пусе толкателя имеется
вырез для ролика 9, кото-
рый вращается на оси 7,
закрепленной во втулках 8.
Гильза 19 соединяет внут-
реннюю полость с каналом
в корпусе насоса. В голов-
ке плунжера 18 установле-
ны нижняя тарель 13 и
пружина 14. Верхняя та-
рель 15 расположена в рас-
точке блока насоса. На по-
воротной втулке стяжным
винтом 34 закреплен разг
резной зубчатый венеЦ 33,
Зубчатая рейка 27 переме-
щается в бронзовых втул-
ках 28 и 17. Зубцы рейки
входят в зацепление с зуб-
чатыми венцами секций.
Одним концом рейка через
шарнирное звено 16 и тягу
соединена с рычагом регу-
лятора, а другим входит
в гильзу 29 ограничителя
хода рейки. Рейку уста-
навливают на небольшую
подачу топлива и болт 30
ввертывают в гильзу 29 до
упора в рейку, после чего
фиксируют контргайкой 31.
Между гильзой и корпусом
ставится сталЬная шай-
баД2. Нагнетательный кла-
Рис. 113i Кинематическая схема регулятора
частоты вращения
пан 20 служит для ра-
зобщения надплунжерно-
178
го пространства и трубки
высокого давления. На-
рушение притирки конуса
клапана к седлу 21 ухуд-
шает процесс впрыска топ-
лива в цилиндр. Седло 21
клапана устанавливается
на торец гильзы 19 плун-
жера и прижимается к не-
му нажимным штуцером 24,
в который предварительно
устанавливают пружину
25. Между седлом клапа-
на и штуцером ставится
прокладка 26. Штуцер за-
крывается накидной гай-
кой 22 для соединения ко-
нусного наконечника 23
Рис. 114. Поршневой ручной масляный насос
трубки высокого давления.
ФорсуИка (рис. 112) у дизеля закрытого типа с-одним распили-
вающим отверстием. Основной деталью форсунки является сопло-
вая пара, состоящая из сопла и запорной иглы. Сопловая пара 8
прикреплена накидной гайкой 9 к нижней резьбовой части корпу-
са 7. В канал корпуса форсунки до упора в хвостовик иглы встав-
лен шток 6 с опорными тарелями 4 и 5. На них опирается регули-
ровочная пружина 15. Ее сжатие осуществляется с помощью таре-
ли 4. В верхней части корпуса форсунки имеется резьбовая
расточка, в которую ввернут стакан 13 с регулировочным винтом 16,
с контргайкой 3. Колпачок 2 закрывает регулировочный узел. Кол-
пачок и корпус уплотнены прокладкой 14. В средней части фор-
сунки в Прилив ввернут питающий штуцер 11 высокого давления
со щелевым фильтром 12. Форсунка крепится в головке цилиндра
при помощи круглой гайки 10. Пустотелый болт 1 и штуцер 17
служат для отвода просочившегося топлива в специальный бачок.
: Щелевой фильтр 12 представляет собой стальной круглый стер-
жень, на боковой поверхности которого имеется восемь канавок,
расположенных в шахматном порядке. Длина каждой канавки не
меньше длины стержня. Фильтр запрессован в штуцере высокого
давления. '
Регулятор частоты вращения служит для автоматического Обес-
печения устойчивой работы дизеля на заданном режиме. Он помещен
в специальный кожух, прикрепленный к картеру топливного насоса.
Привод регулятора осуществляется большой шестерней 11 (рис. 113),
насаженной на кулачковый вал топливного насоса и малой шестерней
10 на оси регулятора. Шестерни находятся в постоянном зацеплении.
На оси регулятора закреплены два грузика 9 с режимными пружина-
ми 8. Во время работы грузики преодолевают упругость пружин и рас-
ходятся. Этим они вызывают поворот Г-образных рычагов 7 .относи-
тельно центра 02. Горизонтальный валик за счет скользящей связи
- J79
перемещается вправо и цапфой вызывает отклонение вертикального
рычага 5 относительно центра 02. Колебания рычага через тягу 6 пе-
редаются на рейку. При схождении, грузиков под действием режимных
пружин будет происходить смещение рычагов и рейки в обратную сто-
рону. Перед началом работы рукоятку ставят в пусковое положение.
При этом тяга 2 займет положение 12 и через рычаг 3 с опорой в точ-
ке 0х отклонит рычаг 4 вправо.
Вертикальный рычаг сместится вправо вокруг точки F. Перемеще-
ние осуществляется шарнирным соединением 0г с переходом на
автоматическое регулирование, рукоятка 1 переводится в рабочее по-
ложение. Рычаг 4 вначале отклонится влево (уменьшение подачи топ-
лива), а затем начнет перемещаться вправо. Совмещение ручной и ав-
томатической регулировки достигается вследствие перемещения ры-
чага 5 относительно центра 03 или 0г. ~
Частота вращения вала может регулироваться дистанционно с глав-
ного пульта управления с помощью электродвигателя 13 привода
регулятора частоты вращения.
Система смазки. Система смазки дизеля замкнутая, циркуляцион-
ная, комбинированная — под давлением и с разбрызгиванием масла.
В систему входят: шестеренчатый и ручной масляные пасомы, регули-
рующие клапаны фильтра и радиатор 8. Циркуляция масла при работе
дизеля происходит от шестеренчатого насоса, засасывающего масло
из картера через приемный фильтр. Затем масло направляется в мас-
ляный радиатор и фильтр. Отсюда масло попадает в соответствующие
каналы и далее к коробке распределительных шестерен, к приводу топ-
ливного насоса, подшипникам коленчатого вала. Масло поступает
также к регулирующему клапану для смазки клапанного механизма.
Центрифуга включена параллельно фильтру масла. Для быстрого-
прогрева масла предусмотрен вариант работы дизеля с отключением
масляного радиатора.
В остальном схема смазки дизеля имеет принципиальное сходство
с системой смазки дизеля 4НВД-21.
Ручной масляный насос установлен в нижней части картера. На-'
сос состоит из корпуса 9 (рис. 114), крышки 8, закрепленной гайками
Рис. И 5. Регулировочный клапан
Рис. 116. Регулятор температуры
180
6, поршня 11 На штоке 10 с гайкой 13, пружинной шайбой 12 и рукоят-
ки 7. Шариковые клапаны 3 смонтированы в нагнетательной 4 и вса-
сывающей 2 полостях. Шток клапана уплотнен манжетой 5. Маслопри-
, емник 1 выполнен в виде щелевого фильтра.
Йь Для регулирования количества смазки, поступающей на клапан-
№, ный механизм, предусмотрен регулировочный клапан (рис. 115).
Он состоит из корпуса 3, ввернутого в резьбовой стакан 4. Масло
поступает по штуцеру 1 и далее по штуцеру 10 на распределительный
механизм. Регулирующим органом клапана служит,шарик 2 с пружи-
L ной 9 и фасонными шайбами 8. Степень нажатия пружины регулируй
К ется винтом 7 с контргайкой 6. Признаком правильной регулировки
№ является равномерная подача масла на детали клапанного механизма.
Е На резьбовую часть стакана... навинчивается колпачок 5.
г Система охлаждения. Охлаждение дизеля осуществляется прину-
Рдительным циркулированием щоды в системе. Основные элементы си-
[стемы: центробежный насос, трубопровод охлаждающей воды, водо-
; спускной 'патрубок, водяной радиатор, трубопровод нагретой воды.
; Устройство всех элементов такое же, как у- дизеля 4НВД-21. Прин-
ципиально новым в системе является использование регулятора тем-
‘ пературы воды,
L’ Регулятор температуры (рис. 116) работает на принципе теплового
расширения змеевика 8, заполненного парафином. При снижении тем-
; пературы заслонка 4 закрывает отверстие 5 для прохода воды в ра-
диатор. 11ри достижении рабочей температуры эта заслонка открывает
напорный трубопровод м одновременно закрывает короткозамкнутую
линию 6. Маховик 3 позволяет регулировать степень нагрева вручную
посредствоМ'рйчагов 7. При необходимости заменьГвставкн 9 отвин-
5 чивают фланец 10 от корпуса 1, вывертывают втулку 2 с маховиком 3.
I Кроме того, в системе применен указатель протока. С его помощью
L' контролируется циркуляция воды в системе. В смотровом стекле ви-
1 ден открытый клапан, когда вода циркулирует, и закрытый, когда*
I'- циркуляции нет.
| Центробежный водяной насос устроен следующим образом. В чу-
I гунном корпусе 2 (рис. 117) в двух шариковых подшипниках 5 и 10
Г - .181
установлен вал 8, на
котором на шпонке 6
закреплена шестерня 7.
Положение подшипни-
ков фиксируется втул-
кой 9. На валу смонти-
рован- комплект сальни-
ков, уплотняющих мас-
ляную и водяную по-
лости. Крыльчатка 16
Рис. 118. Схема работы пускового золотника закреплена на валу
шпонкой 11, корончатой
гайкой 19 и шплинтом 18. Гайка защищена от коррозии латунным кол-
пачком 17. При разборке насоса отсоединяется крышка 4! с проклад-
кой 3. Затем снимается колпачок 17, вынимается шплинт 18, отвер-
тывается гайка 19, удаляется шайба 20. Съемником выпрессовывают
крыльчатку 16, вынимают шпонку 11 и ограничительное, кольцо 15.
В связи С тем что сальник 13 с резиновой прокладкой пригорает и
плотно соединяется с корпусом, рекомендуется вначале снимать
стопорное кольцо / и после этого вынимать сальники 12 и 13 с про-
кладкой 14. Сборка насоса происходит в обратном порядке.
4 Система пуска. Пуск дизеля осуществляется сжатым воздухом.
В системе предусмотрены: компрессорная установка, зарядный кла-
пан, предохранительные клапаны, воздушно-пусковой клапан, запор-
ная арматура, пусковые баллоны, ручной воздушный компрессор,
устройство для спуска конденсата. В качестве воздухораспределителя
используется плоский золотник (рис. 118). У дизеля 6НВД-21 колен-
чатый вал не следует устанавливать в
пусковое положение. Для пуска дизе-
ля на баллоне открывается главный
вентиль и сжатый воздух устремляется
К воздушно-пусковому клапану.. От него
по трубопроводу воздух попадает в по-
лость под крышку 1 золотника, который
представляет собой плоскую шайбу о
овальным сквозным окном. Золотник 2
вращается при помощи сухаря 3 в зо-
лотниковой плите -#: Через плиту про-
ходит промежуточный вал 4 > с про-
резью в торце. Сжатый воздух 2,5 —
3,0 МПа (25—30 кгс/см2) проходит че-
рез окно золотника по трубопроводам
в соответствии с порядком работы ци-
линдров (1—5—3—6—2—4).
В головках цилиндров имеются об-
ратно- пусковые клапаны, разобщающие
цилиндры от системы пуска на период
между впусками воздуха. Обратно-пус-
ковой клапан работает автоматически
под действием сжатого воздуха. Он со-
стоит из корпуса 4 (рис. 119) и клапана 2,
прижатого к седлу пружиной 5, кото-
рая опирается на корпус 4 и на фасон-'
ную х шайбу 6. Натяжение пружины
регулируют гайкой 7 со шплинтом 8,
а клапан закрывается колпачковой гай-
кой 9 с прокладкой 10. Сжатый воз-
дух подводится к отверстию 3 и за-
полняет полость 1.
При этом пружина сжимается и кла-
пан открывается. Воздух попадает в ци-
линдр и под его действием поршень
начинает двигаться вниз. При этом дав-
ление'воздуха падает и пружина 5 при-
жимает клапан к седлу.
Зарядная головка дизелей 6НВД-21
и 4НВД-21, имеет конструктивное
сходство.
Ручной воздушный компрессор пред-
ставляет собой поршневой воздушный
насос (рис. 120) двухступенчатого дейст-
вия. Оба цилиндра расположены на
одной оси. Цилиндр низкого давления
закрыт крышкой 10, где смонтирован
автоматический всасывающий воздуш-
ный клапан 11.
Рис. 121. Предохранительный
клапан:
/ — предохранительный колпачок;
2 — пружина; 3 — шайба; 4 — на-
живной шток; 5 — шарик; 6 — за-
порный клапан; 7 — отверстия для
выхода воздуха; 8 — корпус; 9 —
прокладка
Рис. 122. Воздушный фильтр:
1 — корпус; 2 — колпак; 3 — отвер-
стие; 4 — труба; 5 — застежка; 6 —
фильтрующий элемент
183
к лх ^кПрн^двнженйЖ'Иг^шйя открышки /?лвд?ая !»®>«тйчв!ки от-
КрывЭется, 8 придвижешшв обратную сторону за«фЫвается-Ци-
лнндр 3 высокого давления закрыт крышкой 2,;вкоторой имеетей-на-
гнетательный клапан 1. Поршни изготовлены из чугуна и имеют сквоз-
ное отверстие, заканчивающееся клапанами. Поршень низкого дав-
ления уплотнен двумя манжетами 9,прижатыми шайбой 12, а в ци-
линдре высокого давления одной манжетой 4, крепящейся калибровоч-
'-.НЫМ КОЛЬЦОМ. 14. •» »Л«-
’ При движении поршня низкого давления к крышкеврздух над порш- 1
нем сжимается и создается давление, при .этом клапан 11 закрыт. |
- В результате клапан 15 в поршне 5 открывается-^ воздух заполняет ‘
объем над поршней. При движении поршня обратно клапаны заиры- *!
ваю+ся и воздух из цилиндра высокого давления поступает через. кДа-
пан / в пусковой баллон. В это время цилиндр низкого давлений аа- ,
- полняется новой порцией воздуха через всасывающий Клапан //и
\ процесс повторяется.
Ручной воздушный компрессор отличается простой конструкцией
к и. высокой степенью надежности. Производительность компрессора
при 45 двойных ходах в 1 мин 1,3—1,5 м3/ч. Наибольшее давление,
которое дает компрессор, 3,0 МПа (30 кгс/см8). • 8 .
" Компрессор приводится в действие рукояткой 7, насаживаемой
на шток 6. Последний с помощью поршневого пальца 13 передает да- ;
жение на поршень 5. Смазка компрессора осуществляется, через Мас- [
'. ленку 8. , ' ’
к В системе пуска используются основные (вместимостью 65 л) и |
г вспомогательный (30 л) воздушные баллоны. Все они соединены между I
Ik собой трубопроводами. Давление в баллонах контролируется маномет- 1
$1 рами? Баллоны оборудованы плавкими пробками! и предохранитель I
ними клапанами. . • «
1 Каждая головка цилиндра дизеля -снабжена предохранительным 1
клапаном (рнс. 121), который защищает детали дизеля от разрушения I
. при возникновений в. полости цилиндра недопустимого давления.
. Клапан регулируют на стенде на давление 7,5 МПа (75 кгс/см8). При
возникновении более высоких давлений конусный клапан 6 преоДо- ?
Е. левает сопротивление пружины 2, поднимается и выпускает избыток j
. воздуха через отверстие 7. При снижении давления до нормального I
, пружина 2 прижимает клапан 6 к гнезду. Клапан уплотнён проклад- Ч
крй -9. <
Воздушный фильтр установлен на всасывающей трубе коллектора I
и служит для очистки воздуха, поступающего в Цилиндры. На каждом
дизеле установлено по два воздушных фильтра (рис. 122). 4
Воздух "поступает в Приемное отверстие 3 воздушного фильтра Я
и после фильтрации выходит в трубу 4 и‘далее во всасывающий кол- I
( лектор. Очистка воздуха происходит в результате’резких изменений I
направлений движения воздуха по всасывающему трубопроводу, 1
наличию диффузора и фильтрующего элемента.
L ’ Инородные тела, содержащиеся в воздухе, в силу большей массы I
стремятся сохранить прямолинейность движения, а при резком изме- Я
нении, 'направления движения прилипают к стейкам фильтра. Я
«84 . Ж
& к * ' . ,г / я
к?-.-. у-*.- '
Ч»ст^ деталей, узлов и элементов воздушной системы« пуска
- * дизеля .имеют конструктивное - сходство- С: аналогичными узлами,
деталями й элементами дизеля 4НВД-2Ь ; •>
‘ ' i ’ . • _ . « ' ' - , • » ; . • г - I ~ . •
41. ДИЗЕЛЬ 4НВД1Х5 .
Общие сведения. Дизель 4НВД-12.5 (рис. 123) используется на
рефрижераторных автономных вагонах в качестве основного силового
агрегата, а на 21-вагонном поезде и5-вагонной секции (типа ZB-5)—
в качестве вспомогательного. В автономном вагоне установлено два
дизеля, а на групповом подвижном составе —по одному на поезд или
секцию.
Основные- технические данные д изеля следующие:

Номинальная мощность .... 20,2 кВт (27,5 л. с.) .
Частота вращения коленчатого вала 1500 об/мин
Число цилиндров . .' 4 -
Порядок работы цилиндров . . .. Г-3-4-2
, Нумерация цилиндров . - . . . . от коробки распредели-
1 - • . тельных шестерен
' Диаметр цилиндра . .’.... 90 мм
Ход поршня 125 »
Степень сжатия 18
Наибольшее давление вспышки . . 6,5 МПа (65 кгс/см2)
Среднее эффективное 'давление . . 0,56 МПа (5,6 кгс/см’)
Удельный расход топлива . . . ’. 265 г/(э-кВт-ч)
[195 г/(э. л. с. 4)]
Угол опережения подачи топлива до В. м. т. 23
Давление впрыска топлива . . 10 МПа (100 кгс/см2)
Расход.масла ... " 123 г/ч
Давление масла в системе . . . 0,25-0,35 МПа
(2,5—3,5 кгс/см2)
Масса масла, заливаемого в картер 20 кг
1, Система охлаждения • . • «, воздушная '
Система пуска „. электрдстартерная
Сухая массд дизеля ....... - 385 кг
’ Дизель 4НВД-12.5 является четырехтактным двигателем простого
| действия с вихревой камерой и верхним расположением клапанов.
Воздушное" охлаждение дизеля впервые применено на рефрижера-
торном подвижном составе..
Остов. Роль блока-цилйндров (остова) у дизеля играет блок-
картер (рис. 124). Он изготовлен из серого чугуна марки СЧ22-44
н представляет собой сложную фасонную отливку.
На картере / крышками 5 и 7 (со штифтами 3 и 6) укреплены пять -
подшипников коленчатого вала: передний 9, три средних 8 и задний 4.
Подшипник и крышку нумеруют комплектно. В картер ввернуты
к 185
шпильки 10 и 11 для~крепления различных узлов и деталей. На перед-
ней стенке предусмотрены шпильки для крепления масляного насоса.
На левой боковой стенке .крепится кожух механизма распределения
с крышкой. Сверху находится клапан 2 избыточного давления.
Цилиндр (рис. 125) дизеля отлит'из чугуна марки СЧ21-40. Он
имеет ребра 2 и в блок не объединен. На верхнем торце цилиндра 3
выполнены две кольцевые канавки для уплотнительных колец 4 и 5.
Они создают лабиринтные уплотнения газовой полости цилиндра.
В юбке 1 под опорным фланцем предусмотрены два выреза. В дизеле
используется укороченный шатун и эти вырезы необходимы, так как
при его ^работе появляется опасность задевания юбки.
Коленчатый вал прикреплен к блок-картеру. 'Снизу блок-картер
закрыт поддоном из алюминиевого сплава. Масляная ванна имеет
корытообразное сечение. Поддон имеет оребренную наружную по-
верхность для отвода тепла от масла. В днище поддона предусмотрено
окно, закрытое крышкой с закрепленным на ней масляным всасываю-
щим фильтром. На передней стенке поддона имеется фланец для мас-
лоналивного патрубка. В торце и в днище ввернуты маслосливцые
пробки.
Масляная ваниа имеет такую емкость, что даже при наибольшем
расходе масла его должно хватить для нормальной работы дизеля
между очередными техническими осмотрами. Для предотвращения за-
лива масла деталей кривошипно-шатунного механизма при движении
вагона по кривым участкам пути около картера установлен расшири-
тельный бак. Он оборудован поплавковым клапаном. При наклоне
2 315
Рис. 123. Дизель
4НВД-12,5:''
продольный раз-
рез:
1 — привод * вентиля-
тора; 2 — топливный
фильтр; 3 — топлив-
ный насос; 4 — топ-
ливоподкачивающий
н^сос; 5 — клапан-
ная крышка; 6 — ци-
линдр; 7 — кожух;
S — масляный фильтр;
9 — указатель уровня
масла: 10 —.короб-
ка распределительных
шестерен; // — крыш-
ка; 12 — храповик;
13 — шкив коленча-
того вала; 14 — шкив
генератора
186
/
вагона клапан разобщает бак от масляной ванны и циркуляция масла
прекращается.
Кожух механизма газораспределения представляет собой плоскую
фасонную отливку из алюминиевого сплава. В кожухе предусмотрены
, отверстия для коленчатого вала, нажимной звездочки, подшипника
распределительного вала и вала привода топливного насоса. В верх-
ней части кожуха имеется место для осевого-воздушного вентилятора.
В крышке кожуха установлен сальник коленчатого вала. Правую тор-
цовую сторону картера закрывает кожух маховика. В центре кожуха
находится отверстие для маслоотражательного кольца коленчатого
вала, а сбоку — фланец с отверстием для установки стартера.
Кривошипно-шатунный механизм. Коленчатый вал размещен в по-
лости картера на пяти коренных подшипниках. Изготовлен вал их
хромистой стали 40Х. Шейки вала закалены и отшлифованы. На
хвостовике вала находится шпоночная канавка для фиксации ведущей
звездочки и ведущего шкива. В торце предусмотрено отверстие с резь-
бой для храповика 13 (см. рис. 123), закрепляющего ведущий шкив.
Со стороны маховика на вал надето при 473 К (200° С) лабиринтное
кольцо, препятствующее просачиванию масла по валу во время его
работы. Чугунный маховик имеет вид плоского диска диаметром
384 мм. На коленчатом валу находятся чугунные противовесы, за-
крепленные болтами со стопорными шайбами и установочными втул-
ками. Противовес и место его установки маркируют цифрами.
. Для проворачивания вала вручную при ремонте или регулировоч-
ных работах в его торец ввинчен храповой болт. Коренные и шатунные
подшипники дизеля разъемные и состоят из верхнего и нижнего вкла-
дышей, залитых свинцовистой бронзой Бр.СЗО. Каждый вкладыш
подшипника представляет собой разрезанную стальную втулку. Пе-
редний коренной подшипник аналогичен среднему, но отверстие для
смазки выполнено не по центру. Средний коренной подшипник
(рис. 126) на верхнем вкладыше имеет отверстие для подачи смазки
187
л
Рве. 126. Коренные

подшипиики коленчатого
вала:
Г — средний; б — задний; 1 —.крышка подшипника;
— нижний вкладыш; 3 — верхний вкладыш;' 4 — кар-
тер; 5 — установочная втулка
„ и гнездо для установочной
" .-.втулки. На внутренней по-
верхности предусмотрена
канавка для смазочного
масла.
Задний коренной . под-
шипник также опорно-
упорный. Ширина его, со-
ответствует длине • шейки.
По торцам этих подшип-
ников имеются буртики.
Они обеспечивают надеж-
ное закрепление подшип-
ника в картере и воспри-
нимают нагрузки.
. Шатунный подшипник
имеет конструктивное сход-
ство со средним- и отли-
чается от него, большей
шириной и тем, что уста-
новочное отверстие верх-
него вкладыша и устано-
вочный паз нижнего вкла-.
дыша смещены в разные
стороны от оси. - '>
Шатун (ррс. 127) штам-
пуется из углеродистой ста-
, ли и служит для передачи
давления, от поршня ' на
.коленчатый вал. Шатун
- состоит из верхней голов-
ки с двумя запрессован-
ными стальными подшипни-
. ками 1 с заливкой из .свин-
цовистой бронзы Бр.СЗО,
стержня 6 тавровдго сече-
ния и разъемной нижней
головки. В нижнюю голов-
ку установлен шатунный
подшипник 4 со штифтами
5. и 7 и пара вкладышей.
Нижняя крышка шатуна
стянута двумя шатунными
болтами, ввернутыми в те-
ло шатуна. Крышка фикси-
руется посадочными пояс-
ками шатунных болтов 3
и специальной поверх-
ностью разъема со шлица-
Рис. 127. Шатун
$в
Рис. 128. Поршень
ми~ треугольной формы. Самопроиз-
вольное отворачивание шатунного
болта предотвращается стопорной
шайбой 2.
Шатунный болт изготовлен из
хромоникелевой стали 40ХН. Болт
состоит из шестигранной головки,
стержня и хвостовика с резьбой.
На стержне имеются два посадочных
пояса, обеспечивающих точность уста-
новки болтов в отверстиях шатуна.
~Поршень 1 (рис. 128) изготовлен
из алюминиевого сплава (силумина).
На поршне проточены шесть канавок
для колец: четыре для компрессион-
ных 2 и две для маслосъемных 3.
В канавках для маслосъемных колец
имеются отверстия для стока масла. В бобышках установлен полый
поршневой палец 4, зафиксированный пружинными стопорными .
кольцами 5. При работе дизеля палец свободно вращается вокруг
оси. Для смазки пальца в бобышках имеются отверстия.. Поршень
имеет конусность в верхней части и эллипсность юбки.
Поршневые кольца делятся на компрессионные, и маслосъемные.
Компрессионные кольца в сечении имеют прямоугольную форму и
устанавливаются на головке поршня. Замок колец прямой.
Маслосъемные кольца имеют кольцевую проточку и каждое
по семь сквозных пазов для отвода масла со стенок цилиндра. Масло-
съемные кольца регулируют режим смазки и не дают попасть излиш-
кам масла из картера в цилиндр.
Головки цилиндров. Головки цилиндров ограничивают камеру
сгорания сверху И служат для монтажа деталей системы газорас-
пределения, а также другой арматуры. Головки представляют со-
бой алюминиевые отливки сложной формы с ребристой наружной
поверхностью. Сверху на головке 1 (рис. 129) на шпильках 2 за-
креплена клапанная коробка 3 с крышкой 6. Коробка и крышка
уплотняются прокладкой 4 и стягиваются шпильками 7 с гайками 8.
Головки имеют вставные, седла 5 из хромоникелевой стали. В тело
головки вмонтирована вихревая камера.
Рис; 129. Головка цилиндра
189
Вихревая камера 4 (рис. 130) вы-
полнена в виде двух чугунных по-
ловин 1 и 3. Она имеет выход в по-
лость цилиндра через горловины. На-
верху камеры находится резьбовая
горловина 5 для форсунки, а в бо-
ковой части — канал для свечи на-'
наливания 2. В головке предусмотре-
ны следующие основные каналы от-
верстия: для впуска свежего4 воздуха,
для выпуска отработавших газов,
для монтажа форсунки и свечи нака-
ливания, вихревая камера, выхода
распыленного топлива, для за-
• прессовки направляющих клапанов,
посадочные места для запрессовки
Рис. 130. Вихревая камера седел всасывающего и выхлопного
клапанов. Седла выполнены в виде
колец, отлитых из специального чугуна. Их подбирают по размерам
посадочных мест и маркируют. Седла и головки цилиндров дизелей
. постройки до 1970 г. имеют клейма. Перед установкой кольца измеря-
ют по трем диаметрам. Клейма имеются и на торцах седел. Раз-
мерным группам седел должны соответствовать размерные группы
отверстий головок цилиндров. Аналогичные клейма -имеются на го-
ловках.
Тарель всасывающего клапана изготовлена большим диаметром,-
чем у выхлопного, так как это позволяет-лучше заполнять- цилиндр
' 4
Рис. 131. Цепной
привод распреде-*
лительного вала
190 ’
воздухом, а также снижает сопротивление движению воздуха, по-
ступающего в цилиндр.
Механизм газораспределения. Механизм газораспределения дизе-
, ля имеет цепной привод распределительного вала. Он прост по уст-
ройству и достаточно компактен. Механизм газораспределения, обес-
печивающий. автоматическую работу клапанов, служит в качестве
привода топливного и масляного насосов. Он состоит из двух половин,
внутри которых размещены цепное устройство и набор шестерен. Пе-
. редача вращения от коленчатого вала к распределительному произво-
дится звездочкой 1 (рис. 131), роликовой цепью 11 и звездочкой 6.
К топливному насосу вращение передается от шестерни 7 (на рас-
пределительном валу), через промежуточную шестерню 8 и на шес-
терню 9. Привод 'Масляного насоса осуществляется от косозубой
шестерни распределительного вала со стороны маховика. Звездоч-
ка 1 имеет шпоночную канавку для фиксации на коленчатом ва-
лу. Звездочка 6 крепится к распределительному валу тремя бол-
тами. На звездочки наносятся маркировочные стрелки. Натяжение
цепи осуществляется нажимной звездочкой 2, установленной в под1-
веске 5 на подшипниках. Натяжение считается правильным, если
при отжатом до предела ролике расстояние между выступом на
подвеске 5 и регулировочным винтом будет равно 3—4 мм. После
• окончания регулирования винт 3 фиксируется гайкой 4.
1 Сборка цепного привода производится в следующей последбватель-
► ности. Ведущая звездочка 1 надевается на шпонку носка коленчатого
> вала, а ведомая звездочка 6 с шестерней 7 на хвостовик распределитель*
> ного вала. Затем устанавливается промежуточная шестерня 8, кото-
; рая вводится в зацепление с шестерней 9. Вращением валов звездочки
1 и 6 устанавливаются так, чтобы маркировочные стрелки 10 на тор-
цах звездочек установились одна против другой. В таком положении на
« звездочки надевается цепь 11. После этого ставится шестерня 9 при-
s вода топливного насоса. Ее положение при зацеплении определяется
... по совпадению маркировочных стрелок, нанесенных на торец зуба
и фланец.картера механизма газораспределения. Все шестерни и ве-
домая звездочка фиксируются на валах стопорными кольцами.
Вращение валов распределительного и привода топливного насо-
са происходит с частотой вращения в 2 раза меньшей, чем частота вра-
щения коленчатого «ала.
Распределительный вал (рис. 132) изготовлен из стальной поков-
ки (сталь 45). На валу имеются две крайние 1 и три средние 2 опор-
ные шейки и четыре пары кулачков 3, а со,стороны шестерен — фла-
нец для крепления звездочки, шпоночная канавка для шпонки креп-
ления шестерни, ручьи для пружинных колец н осевое отверстие для
упора пружины. Со стороны маховика между крайним кулачком и
- опорной шейдой имеется косозубая шестерня для привода топливно-
го насоса. Угол наклона зубьев составляет 45°. Зубья закалены то-
ками высокой частоты на глубину до 5 мм.
В каждой паре кулачок ео стороны распределительных шестерен
' предназначен для управления выпускным клапаном, а со стороны ма-
ховика — впускным. Кулачки каждой пары, сдвинуты друг относи-
191
к тельно друга на П0°. а каждая пара кулачков относительно Соседней
сменена на 90°. Рабочие поверхности опорных шеек и кулачков зака-
л№Ы токами высокой частоты на глубину до 3 мм. s
Распределительный вал в карьере установлен опорными шейка-
~ мм вотверстиях перегородок картера. Крайняя шейка со стороны рас-
пределительных шестерен установлена в подшипник, закрепленный
Л', В стенке картера. Подшипник представляет собой чугунную втулку.
Смазывается подшипник через специальное отверстие. Диаметр опор-
’ ных шеек распределительного вала уменьшается по направлению к
маховику. Это дает возможность при монтаже и демонтаже вала не
повреждать соседние шейки и их постели. От осевого перемещения вал
’> удерживается упорным валиком с пружиной.
£>.'• Клапанный механизм служит для обеспечения впуска свежего
воздуха в цилиндры и выпуска из них отработавших газов. Он состоит
из толкателей и их направляющих, штанг толкателей направляющих
i трубок, коромысел с подшипниковыми втулками, стоек коромысел
рг.е осями, рабочих клапанов.и клапанных пружин. Толкатели и их на-
|Lуправляющие изготовлен^ из чугуна.
Штанги толкателей имеютшаровой пятник и шаровую головку.
К На концах штанга имеет проточки. Штанга перемещается внутри
защитной стальной трубки, концы которой уплотнены резиновыми
R- кольцами. Стальной установочный 'болт имеет каленую сферическую
р головку и шлиц под отвертку. Болт ввернут в плечо коромысла, sa-
il, креплен контргайкой и головкой упирается в пятник штанги. Коро-
р-^иисла, воспринимающие усилия от штанги толкателя, передают их
£ гйшанам} закрепленным на стойках. На чугунной стойке находятся
p/Stta отверстия для крепящих шпилек, кайал для смазки и отверстие
Р Для установки1пальца коромысел. Стальной палец коромысел закален
наглубину до 2 мм, имеет осевое отверстие на большей части своей
длины, заглушенное пробкой и три радиальных отверстия для смаз-
Рис. 133. Устройство для об-
легченного пуска дизеля при
пониженной температуре
. кн. Канавка в центре пальца! служит
' для смазывания его поверхности. На
[' концах пальца находятся канавки для
стопорных колец.
Коромысло выпускного клапана из-
готовлено нз стали и имеет вид не-
t; равноплечего рычага. Короткое плечо
I с резьбой k для установочного болта.
; В рычаг запрессована втулка, залитая
| ’свинцовистой бронзой. После установ-
ки втулки в коромысле сверлят отвер—
стие для подвода смазки. На верхней
^ поверхности коромысла имеется жело-
> бок, по которому смазка поступает
[ к установочному болту? Коромысло
!- 'впускного клапана имеет такую же конструкцию, только его плечи
длиннее.
| Впускной и выпускной клапаны имеют конструктивные отличия,
к! Всасывающий клапан имеет тарель большего диаметра, что обеепечн-
вает меньшее Сопротивление свежему воздуху, поступающему в ;-ци*
w л ин др. Клапан изготовлен из стали. Выпускной клапан работает в.
среде газов, выходящих из цилиндра, поэтому изготовлен из жаропроч-
к ной.стали. На хвостовиках обоих клапанов'проточёны канавки для су*
хариков, которые состоят из двух стальных половин. .
Клапанные пружины изготовлены из пружинной стали 65Г.Они.
t удерживают клапаны в закрытом положении, а их подъем равен 10 мм.;
Механизм газораспределения'" обеспечивает открытие и закрытие
клапанов в соответствии с круговой диаграммой фаз газораспределе-’
;к ння. Для отрегулированного дизеля угол опережения впуска и за-
^'раздывания выпуска равен 11°43-; угол запаздывания впуска и опе-
р^режения выпуска составляет 51°43'. -
у ' . Топливная система. Топливная система дизеля состоит из насоса
высокого давления, форсунок, регулятора частоты вращения, топли-
воподкачивающего насоса, топливного фильтра, трубопроводов вы-
сокого и низкого давления и топливного бака. Форсунка этого,дизеля
| аналогична форсунке дизеля 6НВД-21, имеет один и тот же принцип
действия и состоит йз таких же деталей, но меньших по размерам. Она
урегулируется на давление впрыска 10 МПа (100 кгс/сма).
Конструкция и принцип работы топливного насоса высокого дав-
|.ления дизелей 4НВД-12.5 и 4ВД-21/15 аналогичны.
с В эксплуатации дизель приходится пускать при пониженной тем-
g. йературе окружающего воздуха и поэтомэдропливный насос оборудован
| специальным устройством для облегчения пуска. Оно позволяет на
[период пуска увеличить в 2 раза количество топлива, поступающего
.в цилиндры дизеля. Устройство (рис. 133) имеет кнопку 1 с пазом на-
правляющего штифта 2 и возвратной пружины <3. Кнопка служит упо-
ром для топливной регулировочной рейки. При нажатии на кнопку ее
^-паз совмещается с концом рейки й она .получает возможность смес-
рчТиться дополнительно в сторону увеличения подачи топлива на вели
Й’7 Зак 1Ц57 - ’ 193
чину глубины паза кнопки. После пуска дизеля топливная рейка за-
нимает исходное положение, а нажимная кнопка под действием пру-
жины занимает первоначальное положе^и^1
• 4 Регулятор частоты вращения служит для ограничения и-стабили-
зации частоты вращения вала дизеля. Он расположен на корпусе топ-
" дивного насоса. Вращение регулятор получает от вала топливного на-
соса через шестерни с передаточным числом 2 : 1„ Частота вращения
регулятора равна частоте вращения коленчатого вала дизеля.
% Рычаг 1 (рис. 134) регулятора установлен на постоянную частоту
вращения (1500 об/мин). На валу вместе с этим рычагом закреплен
рычаг 8 рукоятки управлепия.'Пружина 6 прижимает рычаг 5 к упору
9 полной нагрузки. В это же время рычаг 5 через кнопку 2 с пружиной
3 удерживает рычаг 4 и топливную рейку в пусковом положении. При
работе дизеля в случае повышения частоты вращения сверх установлен-
ной под действием центробежной силы пружина 3 сдвинет рычаг 4
влево н переместит рейку 7, вследствие чего подача топлива уменьшит-
ся. При этом и частота вращения коленчатого вала уменьшится. Но-
минальная частота вращения вала при работе дизеля под нагрузкой
будет удерживаться путем изменения натяжения пружины 6. С пре-
вышением номинальной частоты вращения центробежные силы гру-
зов 10 рычага 4 сдвинут рейку 7 влево. При снижении часто-
ты вращения ниже установленной пружина 6 через рычаг 5 и
Пружину 3 отклонит рейку 7 вправо, увеличив подачу топлива.
Взаимодействие центробежных сил грузов 10 и жесткости пружин 6
: И 3 позволяет осуществлять автоматическое регулирование частоты
вращения коленчатого вала дизеля.
Топливный фильтр двойной очистки (рис. 135) служит для очистки
oi механических примесей поступающего в топливный насрс и форсун-
ки дизельного топлива. Фильтр имеет сдвоенную конструкцию. Очист-
ка топлива осуществляется при последовательном прохождении им
фильтров грубой и тонкой очистки. В топливной системе, кроме того,
предусмотрен еще магнит-
ный фильтр 7, установлен-
ный на топливопроводе 8.
На внутренней полости на-
винчивающей крышки по-
мещен постоянный магнит,
который улавливает из топ-
лива металлические вклю-
'Чения.
' Фильтр дизеля состоит
из двойной крышки 3 сбол-
„ тами 5, грубого 2 и тонко-
го 6 сменных фильтров,
устанавливаемых' в стака-
ны 1. В крышке фильтров
предусмотрены разобщи-
, Рис. 134. Кинематическая схема регулятора ча- тельные вентили 4 и на-
<. , стоты вращения ' жимные пружины. Встав-
194'
ка фильтра тонкой очист-
ки — одноразового приме-,
нения, а вставка фильтра
грубой очистки — много-
кратного действия (ее мож-
но промывать бензином
или продувать сжатым
воздухом).
Система смазки.’Смазы-
ваются трущиеся детали
дизеля принудительно под
давлением, создаваемым
масляным насосом, и раз-
брызгиванием или самоте-
ком. Охлаждается масло
в поддоне дизеля, который
для обеспечения отвода
тепла имеет оребренную по-
верхность.
Поршни, поршневые
падьцы, кулачки распре-
делительного вала, направ-
ляющие клапанов, цепной
привод, приводной вал масляного на-
соса смазываются разбрызгиванием. Толкатели и их штанги смазыва-
; ются маслом, стекающим из кожуха коромысел по трубкам толка-
телей.
Принудительная смазка осуществляется следующим образом.
; Масло из ванны 13 (рис. 136) через фильтр 14 по всасывающей
' трубе поступает в шестеренчатый масляный насос 11. Далее масло про-
; . ходит через щелевой фильтр 10 и поступает в магистральный канал 12
в теле картера, затем по каналам подходит к коренным подшипникам
4 и шатунным 15 подшипникам коленчатого вала, а также к подшип-
никам 6 распределительного вала. Следует отметить, что пластинчато-
С-щелевые фильтры на двигателях последующих выпусков заменены сет-
чатыми фильтрами. От первого подшипника распределительного вала
' по отводу 8 масло поступает для смазки топливного насоса 7. По
отверстиям коленчатого вала через наклонные каналы масло подводит-
ся к шатунным подшипникам. От магистрального канала масло пода-
ет»яккоромыслам 5 механизма газораспределения. К стойкам корр-
ммселмасло поступает через отверстия в кожухе, а по каналу стейки
подходит к пальцу и на втулку коромысла, затем через отверстие в
коромыслах оно подается для смазки стержней клапанов и установоч-
ных болтов. ' '
Излишки масла скапливаются в кожухе Коромысел и по защитной
<Л трубе штанг, толкателей осуществляют смазку штанг и толкателей,
i; восле;чего стекают в поддон дизеля. Редукционный клапан 9 шарико-
вого Типа поддерживает в системе рабочее давление^ При превышении
. рабочего дав ления срабатывает регулировочная пружина и часть масла
поступает в картер. Термостат 3 автоматически останавливает дизель
: при перегреве масла сверх допустимой нормы (путем перекрытия нода-
чи-тоилива). , .
г • ', -Система смазки имеет дистанционный термометр 2 с датчиком 16,
вверцутым в масляную ванну. Поплавковая камера нивостата-1 сое-
динена трубргфоводом с дополнительным масляным бХком17. . - •
; • Н^востаТ (рис; J37) позволяет поддерживать уровень масла в над-
. доне Дизеля в 'оПр^аелепных пределах, предупреждая нарушение ре-
жийа смазки при (Наклоне кузова ввТона;!' - :
Принцип действия нивостата состоит в* том, что поплавок - З прн
заполнении поддона Исплывает до-тех вор. иока не перекроётся отвер-
-стие З ТЗфёлйО'У.ЧЧеретекание масла при этом прекращается. При из-
д менеиии положения кузова (наклон в сторонудизеля> маСло будет ст-
'у^вмнтвей перетечь из бйКа в поддон дизеля (рис. 137, <?)> Прннакломе
й .кузова в обратную сторону (в направлении топливного бака) масло'из
ШШжа будет стремиться перетечь в дополнительный бак (рис. 137, б).
n^if-STOM пЬплавЬк работать<не,будет, а предкамера 4 о(^печйзгуро-
:.;^енн масла в поддоне -несколько больше установленного. - " .

a)
2.
W>
Рйс. 137. Схема
работы нивостата
масляной системы
Рис. 138. Воздуходувка систе-
мы охлаждения
В корпусе поплавковой камеры
предусмотрено отверстие для выпуска
воздуха. Это отверстие необходимо пе-
; риодически прочищать, так как при его
засорении нивостат перестает работать.
) Шестеренчатый масляный насос вме-
; сте со щелевым фильтром прикреплен
к на четырех шпильках на картере дизе-
ля возле первого цилиндра. Насос при-
I водится во вращение от шестерни рас-
1 пределительного вала. Ведущая Шее-
S' терня масляного насоса изготовлена
’...вместе с приводным валом. При работе
г насоса масло, поступающее из поддона
г по всасывающему каналу, захватывает-
, ся зубьями шестерен и выдавливается
[: через щелевой фильтр в магистральный
I канал, конструкция щелевого фильтра
^ позволяет производить его очистку без
^разборки, вращением рукоятки вставки
фильтра.
Масло в дизель заливается через
г. маслоналивной патрубок, закрепленный на поддоне. Контроль ~
£ уровня осуществляется маслойзмерительной рейкой.'
i Система охлаждения. Охлаждение дизеля осуществляется воз-
'• духом, который нагнетается специальной воздуходувкой, приводи-
мой во вращение при помощи двух клйиовых ремней от цривод-
кного шкива, закрепленного на коленчатом валу. Натяжение ремней
[ обеспечивается за счет перемещения зарядного генератора, приводи-
мого во вращение этими же ремнями.
Регулирование количества поступающего воздуха производится
», веерной заслонкой. Она управляется термостатом,’ установленным
; в струе отходящего воздуха — между третьим и четвертым цилин-
драми.
< Термостат представляет собой полый цилиндр сг гофрированными
стенками, заполненный легкокипящей жидкостью. При’ выходе из
строя термостата его корпус расширяется и обеспечивает полное от-
<• крытиё веерной заслонки. Этим предотвращается перегрев ди-
зеля.
. .. Осевая воздуходувка установлена на приливах кожуха механизма
; распределения и его крышка прикреплена четырьмя шпильками. Она .
состоит из алюминиевого корпуса 4 (рис. 138), лопаток 6, крыльчатки
.7 и .веерной заслонки 5 с поводком. Крыльчатка вращается от шкива
: 2, надетого на валик 9, установленный в’корпусе воздуходувки на
двух шариковых подшипниках. При сборке (для обеспечения необхо-
димых размеров) используются дистанционные втулки 1 и 10 с дистан-
ционной Щайбой <3. Алюминиевая,крыльчатка 7 напрессована на чугун-
ную втулку 8 и динамически отбалансирована. Охлаждающий воздух
подается к головкам и цилиндрам по направляющему конусу.
197
Автоматическая защита. Защита дизеля осуществляется по следую-
щим параметрам: при понижений давления в системе смазки ниже
0,15 МПа (1,5 кгс/см2), повышении температуры масла выше 377 К
(104е С), при нагрузке генератора выше 40 А и при обрыве клиновид-
ного ремня; выходе из строя реле-регулятора или зарядного генератора.
Контроль, этих параметров осуществляемся по установленным на
•распределительном щите дизеля приборам. -
/ ч При срабатывании защиты по одному из параметров на щите за-
гораются соответствующие сигнальные лампочки, а на наружных сте-
нах вагона над дверями машинных отделений загораются дублирую-
щие сигнальные лампы. ' ,
На распределительно^ щите дизеля автономного вагона с длиной
кузова 24 м нет таких приборов, как амперметров аккумуляторной ба-
тареи и генератора,.частотомера и вольтметра генератора ..Эти приборы
находятся в переносной измерительной станции и их показания кон-
тролирует механик прй обслуживании дизелей.
• 42. ДИЗЕЛЬ 4ДВ-224 \
, Общие сведения. На 23-вагонном поезде используются в качестве
основного силового агрегата Дизель 4ДВ-224. • ' > ’ '
Основные технические данные дизеля следующие:
Номинальная мощность кВт (л. с.)
Частота вращения, вала ....
73,6 кВт (100 л. с.)
750 об/мин
i Число цилиндров ...'.. 4 . _
Диаметр цилиндра . . . .' . . Ход поршня ‘ 175 мм 240 »
Порядок работы цилиндров ." 1— 3—4—2
. Нумерация цилиндров « от коробки распредели-
— • • -• тельных шестерен
' Степень сжатия • . Среднее эффективное давление Средняя скорость поршня Удельный расход топлива угол опереяГения подачи топлива до в,- м.т. Давление'впрыска топлива . . . . . . 14,85 0,51 МПа (5,16 кгс/см2) 6 м/с 253 г/(э. кВт ч) [186 г/(э л. с.ч)] 20° 28 МПа (280 кгс/см2)
Расход масла , . Давление масла в системе ...... Масса масла, заливаемого в-картер . . . Масса воды, заливаемой в систему охлаж- дения .. '. .............. Сухая масса дизеля . . 220 г/ч 0,1—0,3 МПа (1—3 кгс/см2) 31 кг \ 46 » -2680 »
• Дизель 4ЛВ-224 бескомпрессорный, с непосредственным впрыском
топлива. Детали дизеля и механизмы закреплены на блокеJ (рис. 139),
который крепится ^болтами к чугунному картеру 5. Агоегатнйя рама
является общей./для дизеля и опирается на фундамент, * жестко
198
Рис. 139. Дизель 4ДВ-224
199

? соединенный с полом вагона. С обеих сторон блока для осмотра под*
шинников коленчатого вала предусмотрено восемь люков 8. На верхней
части блока шпильками крепятся четыре головки цилиндров 2. На них
; закреплены детали механизма газораспределения, клапаны зарядки
/j воздухом пусковых баллонов и предохранительные 3. Со стороны перво-
' го цилиндра к блоку крепится кожух механизма газораспределения 6.
•'-£ правой стороны блока смонтированы шестерни распределения и
Привод регулятора частоты вращения 7. На блоке крепятся такжетоп-
. ливный насос, пусковые золотники и рукоятка 9 управления Дизелем.
С левой сторрны блока смонтирован ручной масляный насос, впускной
и выпускной коллекторы и трубопроводы системы охлаждения. Со
стороны четвертого цилиндра в нижней части блока закреплены шесте-
ренчатый масляный насос 4, Водяной насос системы охлаждения с при-
’ водом и масляный фильтр. В головках цилиндров смонтированы воз-
душно-пусковые клапаны /0 и форсунки 11. Полости между головками
н гильзами блока уплотнены медными прокладками.
Остов и кривошипно-шатуниый механизм. Блок цилиндров
(рис. 140) представляет собой Отливку из чугуна. Блок разделен нВ
отсеки горизонтальной перегородкой 1 и вертикальными перегородка-
ми- В верхней части блока в горизонтальной перегородке имеются че-
ттыре отверстия, куДа запрессовываются гильзы 3 цилиндров. Про-
странство 2 между, блоком и Гильзами образует водяную рубашку.
Головки к блоку „крепятся шпильками 4. На одной .из продольных
' Стецйк. блока имеются приливы 5 для топливного насоса. В.стенкйх
; и средних перегородках блока имеются гнезда 7 для подшипников рас-
:.;. 'пределнтельноГо вада. Блок крепится к картеру с помощью болтов,
проходящих через отверстия 6 фланца. Картер является опорой блока.
Коленчатый вал (рис. 141) изготовлен из стали 45Г2. На одном
'' конце вала на шпонке / насажена шестерня 3 привода .масляного на-
соса. Шестерня стопорится винтом 9, который’ фиксируется' пружин-
ным кольцом 2. На другом его конце имеется разъемная шестерня 5,
Рис. 141. Коленчатый вал
которая через промежуточную шестерню приводит во вращение ше-
стерню распределительного вала. Шестерий -5 центрируется штифтом
. 1], сжата стяжным кольцом 6 и болтами 7, которые закреплены сто-
порами 8. Для предотвращения осевого перемещения шестерня при-
креплена болтами 10 к внутренней части фланца маховика. Каналы 4
/ в коленах вала служат для подачи масла от коренных подшипников
к шатунным. Маховик к фланцу коленчатого вала прикреплен шестью
шпильками с гайками.
Привод генератора осуществляется с помощью полужесткой муфты.
Ведомая муфта на валу генератора закреплена шпонкой. Соединение
полумуфт осуществляется сухарями. На одном конце коленчатого
вала закреплен маховик дизеля, а на другом его конце установлена
ведущая полумуфта„На маховике имеются установочные метки для
подготовки дизеля к пуску.
Корпуса подшипников изготовлены из стали и заливаются баббитом.
Вкладыш опорно-упорного подшипника шире опорного и имеет четы-
ре кольцевых паза.
Гильза цилиндра 1 (рис. 142) отлита из специального чугуна. В ее
верхней части находится опорный бурт2, а в нижней части — посадоч-
ный пояс 3 для центровки в блоке. На нем имеются кольцевые канавки
4, куда укладываются уплотнительные кольца из резины, препятствую-
щие попаданию воды из полости блока в картер. При таком креплении
гильза имеет возможность удлиняться при нагревании. Торец бурта
гильзы выступает из блока. Гильза охлаждается с наружной стороны
водой, циркулирующей в рубашке блока.
Поршень (рис. 143) отлит из чугуна марки СЧ28-48. Для установки
компрессионных колец в верхней части поршня имеется пять канавок
б, а в нижней — одна 14. Верхние четыре канавки предназначены для'
компрессионных колец 6, а пятая и нижняя — для маслосъемных колец
7 и 15. Кольцевые канавки 8 и 16 с отверстиями 9 служат сборником
201
масла. Нижнее кольцо 15 имеет посе-
редине выточку для размещения из-
лишков' масла. Оно стекает через
отверстия в ручей кольца, затем через
отверстие 17 пдршня в картер?
Поршневые кольца изготовлены
из серого чугуна. На маслосбрасы-
вающем кольце находится фаска, а
на маслосъемном — кольцевая ка-
навка и щели для прохода избытка
масла внутрь поршня. Рабочее по-
ложение кольца — вверх фаской.-При
Рис. 142. Гильза цилиндра движении поршня вниз кольцо со-
' скабливает масло гранью,,а при дви-
жении вверх оно скользит по маслу. Кольца имеют прямой'замок.
При установке на поршень замки смежных колец смещаются на 180°.
• В отличие от поршней других Дизелей производства ГДР, днище 3~
у этого поршня сферической формы, обеспечивающей хорошее переме-
шивание впрыскиваемого топлива с воздухом. Внутри поршня имеются
два прилита, бобышки 10 с отверстиями 11 для поршневого пальца
12. Кольцевые канавки на поверхности отверстий // служат для уста-
яовк1бстопорных колец 13. Они удерживают поршневой палец от сме-
щения. Стальная крышка 2 закрывает пространство 4 в верхней части
поршня, служащее воздушным термическим буфером. Для облегчения
< выемки поршня изЧгилиндра предусмотрены два отверстия 1 с резь-
бой’ для скобы, Поршневой палец пустотелый, стальной, плавай-
едего типа. Он соединяет поршень с шатуном. ~ , /
'Рис, 143, Поршень - -
1.Л»/
I* ' ' '
.• - ' -
Рис. 144. Шатун
Шатун изготовлен из стальной поковки (сталь 45). Стержень
шатуна 3 (рис. 144) имеет эллиптическое сечение. Верхний под-
шипник представляет собой запрессовайную бронзовую втулку 2,
стопорящуюся винтом 1. Нижний подшипник состоит из двух
вкладышей 7, залитых баббитом. Нижняя головка шатуна разъем-
ная. Для строгого фиксирования положения вкладыша подшип-
ника и предотвращения его проворачивания в нижней части шату-
на запрессован штифт 9. Он своим выступающим концом входит
в отверстие вкладыша. Палец смазывается через отверстие 4 в теле
шатуна. Шатунные болты 6 устанавливаются в приливы 8 с отвер-
стиями для них. Болты изготовлены из стали марки 37H3A. Для
предотвращения вращения болтов при навертывании гаек 5 они
фиксируются на своих посадочных местах с помощью запрессован-
ных в нижней части штифтов, которые входят при установке болтов
в паз их головок.
Головка цилиндра представляет собой сложную отливку из серого
чугуна. Каждый цилиндр имеет свою головку. Водяная рубашка 3
Рис. 145. Головка цилиндра ' Рис. 146. Промежуточная ше-
стерня привода газораспреде-
ления
203
.(рис. 145) головки сообщается с водяной рубашкой блока переходной
втулкой 1 с резиновым уплотнительным кольцом 2. Головка крепится
к блоку четырьмя шпильками, проходящими через отверстия 11. Фор-
сунка монтируется в отверстии 9 и крепится бугелем 10. В отверстия
7 закрепляются направляющие впускного и выпускного клапанов.
Шпильки 8 закрепляют кронштейны коромысел клапанов. Для осмот-
ра и очистки водяной рубашки в головке предусмотрены два лЮка 6.
Цинковый протектор 4 предохраняет от разъедания полости головки
..солями, растворенными в охлаждающей воде. Устройство цинкового
протектора и принцип его работы такие же, как у дизелей 4НВД —
12,5 и 6НВД-21. Г
' . Между головкой и блоком для .уплотнения установлена медная
. прокладка 5. При установке головок тщательно выравнивают их в'пд-
пёречном направлении и добиваются, чтобы поверхности крепления
впускного и выпускного патрубков головок лежали в одной плоскости. *
В продольной плоскости головки устанавливают так, чтобы отвер-
* стия фланцев вбдоотводящего патрубка совпадали бы с резьбовыми
•отверстиями для бол^ов крепления трубы на всех головках.
Механизм газораспределения. МехатЩзм газораспределения дизеля
служит для обеспечения айтоматическоЙработы впускного й выпуск-
иого клайано&Юн соЙюит израСпределителыюго вала, шестерен газо-
распределения;' толкателей, Штанг, валиков и стоек коромысел, -коро-
мысел, впускных ивыпускных клапанов с деталями их крепления,
клапанных пружин и привода. - " ’ .
Вращение коленчатого вала передается распределительному валу
посредством промежуточной шестерни. Распределительный механизм
имеет три косозубые шестерни. Ведущая шестерня закреплена на‘ко-
ленчатом Bajiyi а промежуточная 1 (рис. 146) смонтирована на Сйе-
Г циальной траверсе 2. В нее вварен палец 3 с напрессованной на него
. стальной втулкой 4. Бронзовая втулка 5, Впрессованная в шестерню,
| закреплена вкйтом б. Промежуточная шестерня укреплена на пальце
шайбой 7, которая скрепится болтами в и шплинтуется мягкой проволо-
кой 9. Для смазывания промежуточной шестерни предусмотрен масло-
- провод 10 от главной масляной магистрали. Ведомая шестерня распре-
делительного/'В^ла находится в зацеплении с промежуточной шестер-
ней. Ведомая шестерня фиксируется на цапфе штифтом и крепится бол-
тами с фасонными шайбами.
Клапанно-распределительный механизм состоит из: распредели-
тельного вала 22 (рце, Г47), толкателей 21, штанг 19, коромысел 12,
клапанов. 7, стоек. 18, валиков 13, клапанных Ъружин 8. Распредели-
тельный вал служит для открытия клапанов в соответствии с тактами
рабочего процесса. " . . . •
Вал отштампован рз стали. Он имеет пять опорных шеек. На валу
укреплены 16 кулачков, по четыре на каждый цилиндр. Кулачки по
назначению распределяются следующим образом: кулачки 30 — для
открывания впускного; клапана, 29 — для топливного насоса, 28 —
для выпускного клапайа и 3/— для воздушного золотника. Смазка
подшипников вала осуществляется следующим образом; четыре под- в
. шипника вала 32 (залитые баббитом) получают смазку из картера ди- *
веля от разбрызгивания масла. Подшипник 27 со стороны шестерни
распределительного вала (из бронзы) смазывается от главной масляной
магистрали под давлением. Этот подшипник своими буртами удержи-
вает вал от продольных перемещений.
Толкатели 21 изготовлены из стали. Они размещены в плите 26,
закрепленной на блоке дизеля шпильками 25. Каждый толкатель через-
ролик 23 и ось 24 опирается на вилку толкателя. Штанги 19 трубчатой
формы имеют два наконечника. Нижний 20 наконечник опирается на
сферическое донышко стержня толкателя. Верхний 17 наконечник'
сферической чашкой упирается в шаровую- поверхность 16 регулиро-
вочного винта 14 с гайкой 15 ввернутого в коромысло клапана. Коро-
мысло 12 клапана отштамповано из стали и в средней части имеет сту-
пицу, куда запрессована втулка 3. Один конец коромысла имеет боек,
на другом конце находится отверстие с резьбой для регулировочного
винта 14. В корпусе коромысла имеется отверстие для подачи смазки
Рис. 147. Клапанно-распределительный механизм

Рис. 148. Топливный насос
с помощью масленки 5. По фитилю 2 масло поступает для смазки втул-
ки. Боек коромысла нажимает на стальной стакан 11, надетый на стер-
L жень клапана. Коромысла свободно качаются на валиках 13 (на каж-
; дом валике по два) и фиксируются пружинными кольцами 4.
. Валики изготовлены из стали. Наружная поверхность их цементи-
, руется и закаляется. Каждый*валик стопорится специальным болтом
6, исключающим перемещение валика в стойке 18. Болтами 1 стойка
прикреплена к головке цилиндра.
Впускной и выпускной клапаны имеют одинаковую конструкцию,
а изготовлены из разных сталей. Впускной маркируется буквой Е,
а выпускной — буквой Л. На торцах тарелок клапанов имеются глу-
' "хне отверстия для приспособления по Притирке их к гнездам. Клапаны
работают в направляющих втулках. К гнезду в головке цилиндров
клапан прижимается пружиной 8, которая одним концом упирается
. в тарелку 10, а другим в головку. Тарелка закрепляется на стержне
клапана сухарем 9. При вращении распределительного вала кулачки
Г. 30 и 28 упираются в ролики 23 толкателей 21 и их приподнимают.-
Толкатели давят на штанги 19, а они своими верхними наконечниками
306
’ , . о
Рис. 149. Форсунка
77 упираются в шаровые головки вин-
тов 16. Коромысла 12, поворачиваясь
под действием штанги, бойком нажимают
на стержни клапанов 7, опускают их
вниз и сжимают пружины 8. Канал для
прохода свежего воздуха открывается
при опускании всасывающего клапана.
Топливная система. Топливная -си-
стема состоит из расходного топлив-
ного бака, топливных фильтров, насо-
1 сов, форсунок, регулятора частоты
вращения, трубопроводов высокого и
Г низкого давления.
Расходный топливный бак вмести-
мостью 100 л отштампован из листо-
вой стали. Топливо к дизелю поступа-
, ет самотеком. В верхней части бака
; имеется горловина с пробкой. При за-
t. полпенни бака через горловину топли-
во проходит фильтр сразу, а при запол-
' нении насосом оно поступает через при-
емный штуцер. Количество залитого
топлива контролируется по мерному
стеклу. Для удаления излишков топ-
лива предусмотрена контрольная (вес-
товая) труба. Топливо из бака посту-
пает к дизелю по трубке, верхняя кромка которой находится на уровне
30—40 мм от днища. Это устраняет попадание в фильтры дизеля по-
сторонних частиц, осевших на дне. Осадок периодически выпус-
кают через отверстие, заглушенное пробкой. Для сообщения внутрен-
ней полости бака с атмосферой предусмотрен штуцер.
Топливный фильтр служит для очистки от механических примесей
топлива. На каждом дизеле установлено два фильтра. Они могут
работать поочередно или одновременно, путем переключения треххо-
дового крана. Основными частями топливного фильтра является кор-,
пус, крышка, фильтрующий элемент и стержень. Фильтрующий эле-
мент представляет собой металлическое гофрированное кольцо, обтя-
нутое тонкой латунной сеткой. Элементы собираются на стержне филь-
тра. Воздух из фильтра удаляется через золотник.
Топливной насос (рис. 148) служит для нагнетания топлива под
давлением в форсунке дизеля. Насос поршневого типа. В качестве
поршня используется плунжер 16, расположенный во втулке 18, кото-
. рая фиксируется в определенном положении винтовым штифтом 7
в корпусе насоса. Клапан 17 размещен в канале плунжера. В плун-
жере имеются боковые отверстия, сообщающиеся с кольцевыми про-
точками корпуса 15. Верхняя часть втулки плунжера закреплена шту-
цером 12 с медной прокладкой 8 через втулку нагнетательного клапана
и уплотнительную прокладку 5 и ступенчатую выточку корпуса 15.
В нижней части.втулки 18 плунжера шестерня -/опирается на стальное
207
кольцо 3. В шестерне пре-
дусмотрены продольные
пазы для крестовины 1
плунжера. Вследствие это-
го плунжер при повороте
совершает поступательное
движение. Сектор 24 свя-
зан тягой с -регулятором
частоты вращения, а шес-
терня 4 находится в зацеп-
лении с сектором. Пружи-
на 26, опираясь нижним
концом на тарелку 29; а
верхним — на фасонную
шайбу 25, прижимает плун-
жер в крайнее положение.
Нижнее положение'
плунжера фиксируется ста-
каном 28 с винтовым сто-
пором2. .Стакан имеет воз-
' Рис.-'150. Схема работы регулятора частоты можноеть- перемещаться
(вращения- в корпусе насоса на велит;
_. чину подъема кулачка рас-
пределительного вала за счет продольного паза в стенке стакана*,
куда входит винтовой штифт. В корпусе насоса предусмотрено от^
। Вёрстие27, через которое на стакане видна установочная кольцевая
- риска. Обратный клапан 13 над втулкой плунжера служит для отсое-
динена нагнетательного канала от пространства над плунжером при
ходе его вниз. Обратный клапан прижимается пружиной 10 к гнезду
втулки ,-14, Он создает разрежение в нагнетательном канале и в ре-
зультате ;этого происходит резкая отсечка впрыскиваемого топлива
за счет быстрой посадки иглы распылителя форсунки.
- Топливный насос работает следующим образом. При движении плун-
жера вниз под действием пружины 26 подведенное от фильтра к коль-
цевой въсточке 22 топливо по отверстиям 23 и 6 поступает во внутренний
канал 20„затем через открытый клапан 17 в надплунжерную камеру 9.
При движении плунжера вверх топливо в камере сжимается, открывая
клапан 13, и через канал 11 в нагнетательном клапане поступает в тру-
бопровод высокого давления. Подачу топлива в форсунки регулируют
путем изменения угла поворота плунжера. Спиральный вырез плун-
жера при перемещении вверх в зависимости от угла поворота своей
верхней частью будет перекрывать винтовую кромку втулки в разные
моменты и в форсунку будет поступать разное количество топлива.
Наибольшая подача топлива в форсунку будет при‘крайнем положе-
нии сектора 24, соединенным рычагом 21 и тягами 19 с рукояткой пус-
ка и регулятором частоты вращения. Наибольший угол поворота ры-
чага сектора 70°. Наибольшее заполнение форсунки соответствует
углу поворота 60°, а наименьшее—35°. На плунжерной втулке, плун-
жере, секторе и шестерне имеются риски 31, 32, 83, 34, которые при
208
сборке насоса должны совпадать. Регулировка топливных насосов
производится на специальных стендах в рефрижераторных депо.
Основными деталями форсунки являются распылитель 28 (рис. 149),
игла 26 и направляющая 2. Рабочие поверхности распылителя иглы при-
терты и отполированы. Между корпусом 6 и верхним концом направ-
ляющей установлена промежуточная плита 3 с-фиксирующим штиф-
том 4. Распылитель, направляющую цглу и шайбу собирают в опреде-
ленном порядке и стягивают соединительной муфтой 25 и стаканом /.
Нижний конец стержня 5 опирается на иглу, а пружина 8 давит на
стержень через тарелку 7. Регулировочный винт 12 ввернут в нажим-
ную гайку 10,-зажат контргайкой 13, закрыт колпачковой гайкой 14
с прокладкой 9. Для выпуска воздуха из топливопровода на корпусе
форсунки предусмотрен Штуцер с каналом 22, шариком 21 и болтом 16.
Щелевой фильтр 18 встроен в штуцер 77, который расположен в от-
ростке форсунки За каналом 20. Уплотнен штуцер и корпус форсунки
медной прокладкой 19. . .
Насос высокого давления подаёт порцию топлива ^щелевомуфиЛ(>-:
тру» 18, затем по- каналу 20 и отверстЙЮ 24 р промежуточной плите»
кольцевой выточке и каналу 27 заполняет .кбльцевой паз под иглой.
Игла передает давление топлива стержню 5, который сжимаем прумм
ну, поднимает иглу от седла й топливо погадает
ки. Избыточное топливо по каналу 23 корпуса поступает в отверстие
11, заполняет полость колпачковой гайки 10 и через отверстие
15 и топливопроводу нарравляется в топливный насос. -At си
Регулятор частоты вращения вала обеспечивает устойчивость ра-*
боты дизеля на разных режимах. Во время работыдизел» прмщиие-
коленчатого, вала через шестерню 8 (рис. 150) передается шестернеТ;
вместе с которой вращается вал 6. Грузики 5 закреплены наскольрящей*
втуЛке 4, нажатие которой регулируется болтом через пружину &
Перемещение втулки 4 передается через муфту 3, а также систему ры-:
чагов и тяг 9,10,11 и 15 на секторы 16. Они поворачивают шестерни 18
плунжеров топливного насоса и уменьшают или увеличивают порции
Рис. 151. Зарядный клапан
Рис.. 152. Пусковой клапан.
Рис. 153. Предохранительный
клапан
топлива, подаваемого в цилиндры.
Требуемая частота вращения вала ди-
зеля устанавливается с помощью бол-
та /. Если частота вращения вала пре-
высит установленную, грузики 5 под
влиянием центробежной силы расхо-
дятся, преодолевая нажатие пружины 2
и через плечики перемещают скользя-
щую втулку 4 вверх. Это перемещение
втулки передается шестерням плунже-
ров секций топливного насоса. Подава-
емые порции топлива уменьшаются и
снижается частота вращения коленчато-
го вала. При уменьшении частоты
вращения вала ниже установленной
нормы грузики перемещаются под дей-
ствием пружины 2 в обратном направле-
йии и шестерни плунжеров 16 пружи-
ной 17 будут повернуты в обратную
сторону. Дизель увеличит частоту вра-
щения вала за счет увеличения подачи
топлива. Регулировку частоты враще-
ния вала дизеля в пределах ниже'уста-
новленной регулятором нормы произво-
дят ручным рычагом 14 через муфту 13
и скользящий вал 12.
Система пуска. Пуск дизеля осуществляется сжатым воздухом.
Система пуска состоит из двух основных и одного вспомогательного
баллонов, соединенных между собой трубопроводами. .Баллоны запол-
няются отработавшими газами через зарядные клапаны. Вспомога-
тельный баллон может заполняться и от ручного воздушного ком-
прессора.
Зарядный клапан смонтирован на одной из головок 4 (рис. 151)'
дизеля и предназначен для пополнения воздушных баллонов. Клапан
прикреплен к головке с помощью соединительной муфты 3, Установоч-
ный болт 2 позволяет регулировать подъем шарика 1. Зарядный клапан
соединен каналом 6 через запорный конический клапан 5 с полостью
цилиндра. При пополнении баллона воздухом открывают вентиль на-
гнетательного трубопровода на головке баллона и затем конический
запорный-клапан на головке цилиндра.
Пусковой клапан 1 (рис. 152) служит для продувки цилиндров пе-
ред остановкой дизеля, облегчения поворота коленчатого вала и для
автоматического впуска воздуха в цилиндр дизеля. В головке цилинд-
ров клапан работает в направляющей втулке 2. Клапан прижимается
к гнезду пружиной 4, опирающейся на корпус пускового клапана через
шайбу 9, другим концом на регулировочную гайку 7 со шплинтом 5.
Эксцентриковый рычаг 8 на пальце 6 позволяет вручную открывать
пусковой клапан на корпусе 3. При пуске дизеля сжатый воздух по-
ступает в полость 10 через канал в головке цилиндра, заставляя
210 ' -
подняться клапан и открыть проход в полость цилиндра. После того,
как воздухораспределительный золотник прекратит подачу воздуха,
пусковой клапан садится на седло под действием пружины.
Предохранительный клапан защищает детали кривошипно-шатун-
ного механизма от разрушения при повышении давления в цилиндре.
На седле 6 (рис. 153) клапана закреплен корпус 3 с коническим
клапаном 4, пружиной 5, регулировочной Гайкой 2 и фиксирующим
винтом 1.
Седло клапана ввернуто в головку цилиндра и уплотнено про-
кладкой 7. В случае повышения давления до опасного значения
чклапан 4 преодолевает сопротивление пружины и открывает от-
-верстие в седле. Излишки газов выходят из полости цилиндра в
атмосферу. При падении давления в цилиндре клапан должен полно-
стью закрыться. -
43. ДИЗЕЛЬ ЕМ4-15
-Общие сведения. Дизель ЕЖ-15 является вспомогательным и ис-
, пользуется в случаях, когда работа холодильных установок происхо-
дит в тяжелых условиях (при высоких наружных температурах).
‘ Его так же включают в работу при зарядке аккумуляторных батарей и
для других нужд.
Основные технические данные дизеля следующие:
Номинальная мощность .................. 39,8 кВт (54 л. с.)
Наибольшая мощность............. . . . 44,1 кВт (60 л. с.)
Частота, вращения вала . . ... . Г.. 1500 об/мнн
Число цилиндров........................ - 4
Диаметр цилиндра....................... 115 мм
Ход поршня . ................... . . 145 »
Порядок работы цилиндров.............". 1—3—4—2
Степень сжатия...........•..................... 17,5 .
Удельный расход топлива................ 285 г/(э-кВт-ч)
{210 г/(э-л. сч)]
Угол опережения подачи топлива, град . 12—15
Форсунка ...... /......................... закрытого типа со
штифтовым распы-
лителем
Давление затяжкя пружины............... 10 МПа (100 кгс/см2)'
Регулятор частоты вращения ................. двухрежимный
Часовой расход масла (не более) .... 300 г
Система смазки .......................... комбинированная
Масляный насос ........................ шестеренчатый
Система охлаждения ................' . . водяная
Система пуска .......................... электростартерная -
Напряжение зарядного генератора ... 12 В
Мощность зарядного генератора .... 130 Вт
Сухая масса дизеля .................... 540 кг
211
Рабочий, процесс этого дизеля аналогичен рабочему процессу ди-
зеля 4ДВ-224. В отличие от дизеля 4ДВ.-224 у этого дизеля вихревая
камера представляет собой камеру сжатия, которая соединяется с_ос-
новной камерой специальной горловиной. Вихревые камеры у этогр
дизеля расположены в боковой части голово^ цилиндров. Такое рас-
положение камер уменьшает местный нагрев днища поршня от воздей-
ствия горячих газов. Общее устройство дизеля и компоновка его агре-
гатов показаны на рис. 154. Главные механизмы и детали закреплены на
картере. Верхняя часть картера несет на себе два блока цилиндров (по
одному на каждые два цилиндра). Оба блока сверху закрыты головка-
ми и их полости уплотнены медноасбестовыми прокладками.
Остов и кривошипно-шатунный-механизм. Картер отлит из сербгб
чугуна. Он является основанием, на котором смонтированы все основ-
ные узлы. В перегородках нижней части блока на трех коренных под-
Рнс. 154. Дизель'ЕМ4-15:
1— Ъпкив та ремень вентилятора; 7 — водоприемный фланец; 3— водяной трубопровод; 4 —
топливный фильтр; S—воздушный фильтр; (г— форсунка; 7 — трубка слива топлива * из
форсунок; топливопровод высокого давления; 9 — свеча накаливания; 10 — головка ци-
линдров; 11 — блок цилиндров; 12 — топливный насос; 13 — пробка маслоналивного отвер-
стия; 14 — рычаг регулятора частоты вращения; 1S — кожух центробежного регулятора: 1в —
топливный фильтр; 17 — ручной топливный насос; 18 — топливный -подкачивающий, насос;
19 — поддон картера; 20 — соединительная муфта; 21 — ремень привода водяного насоса;
. 22 — храповик; 23— шкив коленчатого вала
212
щипниках уложен коленчатый вал. Внутри картера имеются масляные
магистрали, насос и кулачковый вал. Снизу картер закрыт поддоном,
j закрепленным с помощью болтов.
[ Блок цилиндров отлит из чугуна. В нем запрессованы гильзы ци-
Ь линдров. В нижней части блока предусмотрены отверстия для шпилек,
| которыми он крепится к картеру. Гильза цилиндра имеет аналогичную
[ конструкцию, как и гильза дизеля 4НВД-21.5 и 6НВД-21, но имеет
Iдругие размеры. Поршень отлит из алюминия. С наружной поверхно-
сти на поршне проточено шесть канавок. Пять из них размещены на
головке и одна на юбке. В четырех канавках размещены компрессион-
ные кольца, а в пятой и шестой — маслосъемные. Пятая и шестая ка-
навки имеют отверстия для отвода излишков масла с рабочей поверх-
ности цилиндров. В днище поршня выфрезерованы два цилиндри-
ческих углубления для тарелей клапанов. В остальном поршень ди-
зеля имеет сходство с поршнем дизеля К-461М,
Поршневые кольца, пальцы и шатуны имеют конструктивное сход-
ство с подобными деталями дизелей 4НВД-21 и 6НВД-21.
Коленчатый вал (рис. 155) отштампован из стали марки 45Г2, имеет
три опоры. На одном конце вала закреплены шестерня механизма рас-
пределения 7 и шкив для привода водяного насоса, зарядочного гене-
ратора и вентилятора охладителя". На другом конце вала имеется мас-
лоотражатель 2, маслосгонная резьба 1 и утолщение-для крепления
маховика. Коленчатый вал снабжен четырьмя противовесами 6, при-
крепленными к торцам щек 5. От коренных 4 К шатунным 3 шейкам
отходят каналы для подачи масла к подшипникам.
" с . .
Колонка цилиндров общая для двух цилиндров, отлита из серого
чугуна и обработана. На нижней плоскости головка имеет четыре гнез-
да для впускных клапанов. Со стороны впускного коллектора имеется
два отверстия для установки вихревых камер. Вихревая камера пред-
ставляет. собой обработанную чугунную отливку с фланцем. Закреп-
ляется она на головке тремя шпильками.
Система газораспределения. По конструктивному исполнению кла-
панно-распределительный механизм дизеля имеет существенное отли-
чие от дизеля 4ДВ-224. Шестерни газораспределения косозубые и
размещены в специальном кожухе 4 (рис. 156) передней части дизеля.
Промежуточная шестерня 2 находится в постоянном зацеплении
с шестерней 3 топливного насоса и с шестерней 1 распределительного
вала.
Распределительной вал
изготовлен из стали. На
IF нем отштампованы заодно
с валом восемь кулачков.
Вал вращается в пяти под-
шипниках втулочного ти-
па, запрессованных в блок
дизеля.
Остальные детали си-
Й стемы газораспределения: Рис. 155. Коленчатый вал
213
толкатели, штанги толкателей, коромысла и их валики, впускные и
выпускные клапаны имеют конструктивное сходство с аналогичны-
ми- деталями дизелей 4ДВ-224 и 4НВД-21.
Особенностью впускных и выпускных клапанов дизеля ЕМ4-15
является то, что первые имеют по диаметру тарелки больше, чем вторые.
Этим достигается более полное заполнение цилиндров воздухом. Мон-
таж клапанного механизма у дизелей ЕМ4-15 и 4ДВ-224 одинаков.
Зазор между коромыслом и штоком клапана устанавливается 0,3—
0,4 мм.
Для очистки всасываемого воздуха от механических примесей на
дизеле используется два воздушных фильтра. Принцип их действия
такой же,. как и у рассмотренных ранее.
Системы топливная, охлаждения и смазки. Топливная система со-
стоит из подкачивающего насоса, топливного насоса высокого давле-
ния, трубопроводов высокого и низкого давления, форсунок, фильтра
топлива, регулятора частоты вращения. Работа топливной системы
дизеля осуществляется следующим образом. Топливо поступает из рас-
ходного бака в подкачивающий насос и фильтруется в отстойнике.
Подкачивающий насос подает топливо к насосу высокого давления и
далее по трубопроводам высокого давления топливо поступает к фор-
сункам. Излишки топлива от форсунок по трубопроводу сливаются
в магистраль низкого давления.
' Ручной подкачивающий насос служит для удаления воздуха из
системы. Все детали и узлы топливной системы: топливный насос вы-
сокого давления, форсунки, топливный фильтр имеют устройство и
взаимодействие деталей такое же, как и у аналогичных деталей ди-
зелей 4НВД-21.5 и 6НВД-21. Регулирование подачи топлива произво-
дится зубчатой рейкой, которая соединена с элементами секций топ-
ливного насоса и имеет связь с регулятором частоты вращения.
В остальном топливная система сходна с аналогичными системами
дизелей 4НВД-21.5 и 6НВД-21.
Дизель имеет водяное охлаждение открытого типа с принудитель-
ной циркуляцией. Отличительной особенностью системы является то,
Рис. 156. Механизм газорас- Рис. 157. Схема системы смазки
пределения
214
что она сообщается с атмосферой все время при работе дизеля. Основ-
ными элементами системы являются: водяной радиатор., водяной цент-
робежный насос, вентилятор,, термометр охлаждающей воды. Степень
заполнения радиатора контролируется па водомерному стеклу. Для
удаления воды из системы предусмотрен пробковый кран.
Водяной центробежный насос состоит из корпуса, крыльчатки,
вала и.шкива. Торцовой частью корпус крепится на блоке дизеля.
Привод насоса осуществляется от коленчатого .вала с помощью кли-
неременной передачи.
Вентилятор радиатора имеет восемь лопастей. Привод его осу-
ществляется также с помощью клиноременной передачи от коленча-
того вала. Вал вентилятора вращается в двух подшипниках.
Система смазки у этого дизеля, как и у всех рассмотренных ранее
дизелей, комбинированная, т. е. одни детали смазываются под давле-
нием, а другие — масляным туманом. Основные части системы сле-
дующие: насос с маслоприемником, насос для циркуляции масла! через
' радиатор,, фильтр, трубопроводы, манометр давления масла. Смазка
дизздя_осуществляется в соответствии со схемой (рис. 157). Масло вса-
.сывается через сетчатый фильтр маслрприемника 15 из нижней части
Картера 13, поступает к насосу 12 и под давлением -поступает в трубо-
проводы 6 и 9. Подшипники 3 кулачкового распределительного вала
и валики 2 коромысел смазываются нефильтрованным маслом. Излиш-
нее масло отсюда стекает и смазывает распределительные шестерни и
толкатели. Коренные 8 и шатунные 4 подшипники смазываются'мас-
лом, прошедшим через сетчатый фильтр 10. Поверхности поршневых
Вальцев, верхних головок шатунов, поршней и цилиндров смазываются
’ разбрызгиванием. Масло охлаждается в трубчатом радиаторе. 1. Цир-
куляционный масляный насос 16 приводится в действие от клиноремен-
ной передачи. Предохранительный клапан^// предотвращает повыше-
ние давления масла, а клапан 7 перепускает масло в обход фильтра.
В случае повышения давления выше 0,4 МПа (4 кгс/см®) клапан 7
перепускает масло в картер по маслопроводу 14. Манометр 5 включен
в систему у пробки перепускного клапана на'масляном фильтре. Уро-,
вень масла контролируется с помощью щупа.
Глава VIII
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДИЗЕЛЕЙ
44. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЕЙ
,Надежность двигателей в работе в значительной мере'зависит от
- уровня знания устройства двигателей и умелого ухода за ними, пра-
’' вильного использования дизелей и высококачественного их обслужива-
/ ния и ремонта. Для обеспечения работоспособности дизелей в течение
длительного времени и предупреждения преждевременного их выхода
' из строя все работники, связанные с эксплуатацией дизель-генера-
торных установок, должны иметь специальную подготовку и соответ-
' сТвУ)О1цее свидетельство о сдаче испытаний-в знании правил техни-
ческой эксплуатации данного оборудования. ' t
. Эксплуатация дизелей слагается из подготовки к пуску, пуска,
/ управления и контроля во, время работы, остановки и~ профилакти-
четкого обслуживания.
' После пуска необходимо соблюдать определенный режим прогрева
двигателя. Прогрев — это неустановившийся тепловой процесс, ха-
;растеризующийся неравномерным изменением температуры деталей
цилиндре-поршневой группы, что приводит к неравномерному йзмёне-
нпю зазоров между ними и к деформации поршня и цилиндра. Если
. после пуска без предварительного прогрева холодный дизель перевес-
ти на работу под нагрузку, то суммарные напряжения деталей могут
привести к 'появлению трещин, а при неблагоприятных условиях —
к задиру или заклиниванию поршня. Все эти факторы пускового пе-
_ .рйода в ряде случаев приводят к поломке дизеля.
При подготовке дизеля к пуску необходимо ознакомиться с послед-
ней записью в рабочем журнале и выяснить готовность двигателя к ра-
боте. При подготовке к пуску после ремонта или продолжительного
бездействия дизель-генератор необходимо осмотреть. Следует прове-
рить готовность систем топлива, смазки, охлаждения и пуска к работе.
Перед пуском дизеля необходимо прокачать его масляную магистраль
для уменьшения износа наиболее нагруженных деталей. Перед этим
необходимо провернуть коленчатый вал на два-три оборота.
’ Для того чтобы пустить дизель, следует привести во вращение ко-
- ленчатый вал с пусковой частотой вращения Ппуе=(0,12—0,15) пВО11,
р при которой происходит надежное самовоспламенение топлива
в цилиндрах двигателя. Самовоспламенение топлива определяется
* температурой воздуха в конце такта сжатия, а последняя зависит от
I* температуры окружающей среды и состояния двигателя. Кроме того,
недостатком вихрекамерных и предкамерных дизелей является труд-
216 '
' u ’
ный пуск. Поэтому, чтобы обеспечить надежность пуска холодного
двигателя, его нужно предварительно прогреть до температуры 313—
318 К (40—45° С). Это может быть достигнуто подключением дизеля
к системе отопления вагона или с помощью отопительного прибора
(для дизелей 4НВД-12’5). Подогревать двигатель перед пуском авто-
номного рефрижераторного вагона- рекомендуется потому, что при
этом снижается износ цилиндров в пусковой .период, так как умень-
шается вязкость масляной пленки на поверхности втулки цилиндра,
а также уменьшается коррозирующее действие кислот, образующихся
. при сгорании топлива. -
При пуске холодного дизеля в цилиндрах создаются неблагоприят-
ные условия для воспламенения топлива, в результате чего при вспыш-
ке^ последнего возникают чрезмерно высокие давления, которые могут
привести к поломке двигателя. При предварительном подогреве дизе-
ля сокращается время подготовки топлива к сгоранию, в связи с чем
; в значительной мере снижается давление, возникающее в цилиндре при
первой вспышке, — что благоприятным образом влияет на механичес-
кую напряженность деталей цилиндра, и в первую очередь, на работу
кривошипно-шатунного механизма.
Необходимо подогревать дизели при пуске в холодное время года,
когда температура воздуха в машинном отделении бывает ниже
281 К' (8° С).
При прогреве дизеля следует избегать длительной работы на холо-
стом, ходу, так как этот режим вследствие низкого теплового-состояния
. двигателя и плохого сгорания топлива характеризуется сильным на-
гарообразованием. Ориейтировочное время прогрева дизеля составляет
летом 5—8 мин, -зимой 15—20 мин.
' Критерием теплового состояния двигателя принимают температуру
охлаждающей воды 313—323 К (40—50° С), tt масла 293—313 К (20—
40° С). После достижения этих температур дизелю можно давать тре-
буемую нагрузку.
После пуска двигателя на соответствующем режиме холостого
хода заполняют воздушно-пусковой баллон от зарядного клапана .ди-
зеля. В первую очередь открывается вентиль на головке' баллона,,
а затем запорный вентиль зарядной головки. Отступления от этого
“порядка не допускаются. Процесс зарядки контролируется по маномет-
ру на баллоне, который должен быть постоянно включен и давление не
’ должно превышать 3 МПа (30 кгс/см2). Для предупреждения перезаряд-
ки на зарядной трубке и головке баллона установлены предохранитель-
ные клапаны. По окончании зарядки в первую очередь закрывается
вентиль на зарядной головке, а потом на баллоне. Пополнение баллона
воздухом от зарядного клапана может производиться и на рабочем
режиму (1000 об/мин), но в этом случае нагрузка на дизель не должна
превышать 25% номинальной. Во избежании прожога клапана процесс
зарядки ведется периодично (10 мий) с паузами (50 мин) для охлажде-
ния деталей клапана.
Если прогретый двйгатель отклонений параметров от нормы не
имеет, то включают, аварийно-предупредительную сигнализацию и
переводят рукоятку топливного насоса в положений работа. Включать
217
дизель под нагрузку или переводить с одного режима работы на другой
во всех случаях следует плавно. На дизелях 4НВД-12.5, 4ДВ-224 и
ЕМ4-15 переключение с режиму на режим холостого хода следует про-
изводить резко, иначе двигатель заглохнет. При резком изменении
частоты вращения нарушается режим смазки я возникают высокие
механические напряжения в деталях двигателя.
Работу двигателя необходимо постоянно контролировать. Обслужи-
вание его должно быть основано на точном выполнении инструкций и
правил, учитывающих особенности конструкции данного двигателя.
Основным документом, отражающим работу дизель-генератора
в эксплуатации, является рабочий журнал, куда дежурным механи-
ком записываются: время пуска и остановки, работы за сутки и сна-
чала эксплуатации, с нарастающим итогом; показания контрольно-
измерительных приборов, характеризующих работу дизеля и его сис-
тем через Каждые 2 ч (давление масла, температура воды, нагрузка и
т. д.). Записи этого журнала дают возможность организовать правиль-
ную эксплуатацию установок и осуществлять контроль за деятельно-
стью обслуживающего персонала.
Не допуская перегрузки двигателя в целом, отдельные его цилинд-
ры могут оказаться перегруженными или недогруженными вследствие
неравномерного распределения мощности между ними. Нагрузка по
цилиндрам двигателя проверяется по температуре выхлопных газов,
несли она превосходит допускаемую разность при нормальной работе,
Цилиндр считается недогруженным или перегруженным, выхлопные
газы (при работе прогретого дизеля с полной нагрузкой) должны быть
бесцветными или иметь сизо-серый цвет.
Температура охлаждающей воды на выходе из системы охлаждения,
на всем диапазоне нагрузок, не должна превышать 358 К (85 °C), так
как вскипание воды в отдельных горячих точках системы может при-
вести к образованию’ паровых подушек и, как следствие, к нарушению
циркуляции воды»и перегреву двигателя. Температура воды в системе
охлаждения регулируется величиной открытия жалюзей и шторок
радиатора дизеля.
Давление и температура масла в системе смазки двигателя обеспе-
чиваются в соответствии с указаниями для данного типа двигателя."
Наибольшая температура на выхрде не должна превышать для подшип-
ников, залитых свинцовистой бронзой, 353—368 К (80—95 °C), для
подшипников, залитых баббитом,— 333 К (60 °C).
< г При работе дизеля должны поддерживаться следующие параметры,
приведенные в табл. 11.
Номинальная мощность дизелей гарантируется заводами-изготови-
телями при нормальных условиях работы: температуре воздуха 293К
(20 °C), давлении 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) и относительной влажно-
сти 60%. г -
Работа дизеля при наибольшей мощности (110% от номинальной)
допускается, в случаях крайней необходимости, продолжительностью
не более 10% общего времени работы дизеля. *
При подготовке двигателя к остановке необходимо проверить уро-
вень топлива в расходном баке. Рекомендуется перед остановкой ди-
218
Таблица II
Параметры К-461М 4НВД- 12.S ,4ВД- 21/15 4 и 6НВД-21 4ВД-224 EM4-1S
Температура охлаждаю- щей воды, К (°C) . . . 353—343 Воздуш- 343—358 343—358 343—358 343—358
(80—90) ное ох- (70—85) (70—85) (70—85) (70—85)
Давление масла, МПа (кгс/см2) 0,2—0,5 лаждение 0,2—0,4 0,4—0,6 0,2—0,4 0,1—0,3 0,2—0,4
(2-5) (2-4) (4-6) (2-4) (1-3) (2-4)
Температура масла, К(°С) ....... 333—368 — На 283 -288 К 10—15°( .) ниже
(60—95) температуры охлаждающей воды
Температура выхлопных газов, К (°C) не выше . 723" 723 773 1
Разность температур вы- хлопных газов между цилиндрами дизеля К(°С) не более .... • (450) 323 (450) 303 (500) 303
(50) (30) (30) •ч -
зелей подкачивать топливо в расходный бак до верхнего предела. Это
требование вызвано тем, что при движении вагона топливо в расходном
баке испытывает постоянные колебания. При наполнении бака до верх-
него предела снижается амплитуда колебания топлива. Вследствие
этого топливо вместе с отстоем механических примесей перемешивает-
ся в меньшей степени. Отстой механических примесей в дизельном
топливе (при полном покое) происходит .очень медленно. Для очистки
топлива от механических примесей только на глубину 0,5 м необходи-
мо, чтобы оно отстаивалось в течение 75—90 ч. Хорошие результаты
очистки топлива от мельчайших примесей дает периодический слив
топлива из отстойника расходного бака.
Затем следует снять нагрузку и снизить температуру воды в систе-
ме охлаждения дизеля до 323—333 К (50—60 ’С), отключить систему
автоматики дизеля, выключить вентилятор охладителя и плавно пере-
вести частоту вращения двигателя на холостой ход, на котором дви-
гатель работает около 5 мин. После работы на небольшой частоте вра-
щения надо перевести рукоятку регулятора в положение Стоп. После
остановки дизель-генератора, необходимо закрыть жалюзи и шторки,
обтереть дизель, устранить неисправности, замеченные во время ра-
боты, убрать помещение вагона-дизель-электростанции и произвести
запись в рабочем журнале о времени остановки дизель-генератора и
замечания по его техническому состоянию.
Неработающий дизель-генератор, находящийся в исправном Сос-
тоянии, содержать в чистоте и постоянной готовности к пуску, для этого
ежедневно проворачивают вручную коленчатый вал дизеля на 2—Зобо-
рота и одновременно прокачивают ручным насосом систему смазки.
219
/ Есди дизель бездействует более недели, необходимо пустить его на 20—
25 мин для работы на холостом ходу или малой нагрузке.
Дизели рефрижераторного подвижного состава эксплуатируются
/. ^различных климатических зонах. Изменение метеорологических ус-
х ЛОВИй непосредственно влияет на мощность и Экономичность двигате-
лей, на удельный расход топлива.
Повышенная температура окружающей среды оказывает сущест-
венное влияние на протекание рабочего-процесса двигателя, на его
-Параметры. Повышение температуры и влажности окружающей среды
отрицательно влияет на протекание рабочего процесса, тепловой ре-
'> жим н. показатели работы двигателей.
г ’^..Рабочий процесс двигателей при пониженной температуре окру-
< -жающей среды имеет ряд особенностей, обусловленных как непосред-
L- огненным снижением температуры выходящего воздуха, так и общим
j, йадеиием теплового состояния двигателя. При низкой температуре
. •^окружающего воздуха эксплуатация дизелей также усложняется, так
? -Как ухудшаются -условия работы топливной системы, системы смазкц
« Охлаждения. При этом затрудняется нуск и создается опаснЬсть за-
’ мораживания системы охлаждения двигателя. Кроме того, при низких
//температурах повышается вязкость масла и топлива. Вязкое масло
! йлохо прокачивается по масляным каналам и зазорам между трущи- .
йгмися деталями,'между подшипниками и валом, цилиндровой, втулкой и
топливо плохо распыляется. Все это приводит к тому,
/у.йЖво время пуска холодного двигателя, когда его детали еще недо-
статочно прогреты и работают в .условиях полужидкостного трения*
увеличивается износ, что в значительной мере влияет-на срок службы
двигателя. В холодном дизеле конденсирующиеся водяные пары и
>4фодуиты сгорания образуют кислоты, которые вызывают: коррозию
стенокцилиндра. Однако понижение температуры наружного воздуха
может оказывать « положительное влияние на работу дизельной уста-
\ невкишразвиваемую мощность. Так как при низких температурах в ци-
г лнндры поступает больший по массе заряд воздуха и поэтому происхо-
'болеё полное сгорание топлива.
to Для нормальной эксплуатации дизелей рефрижераторного подвиж-
./' Ного состава при пониженных температурах предусмотрено отопление
‘.Помещения дизель-электростанциц и подогрев двигателя перед пуском .
' от системы отопления вагона.
. Особенность работы двигателей в горных районах обусловлена
г уменьшением эффективной мощности за счет снижения плотности воз-
; духа с подъемом на высоту. Это объясняется Уем, что цикловая подача
/ топлива независимо от нахождения рефрижераторного вагона над
уровнем моря остается постоянной, а заряд воздуха по массе с измене-
нием высоты уменьшается. Несгоревшее Топлива увеличивает дымно-
сть отработанных газов и приводит, к перегреву, двигателя. Уменьше-
Н»е атмосферного давления на каждые 25 мм рт'рт. снижает .мощность
//двигателя примерно на 3%. Эксплуатация двигателей в этих условиях
^требует от «обслуживающего персонала учета всех особенностей рабо-
|уТы двигателе^, • • ' -
45. ПОРЯДОК ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЕЙ
Дизели К-461 и К-461 М. Подготавливая дизель-генератор к пуску,
; необходимо проверить его техническое состояние. Убедившись в от-
сутствии посторонних предметов на дизель-генераторе и вблизи него,
устройством для поворота вала вручную провернуть коленчатый вал
дизеля на два-три оборота (15—25 оборотов рукоятки), после провора-
чивания коленчатого вала рукоятку снять. Проверить (по соответст- •
вующйм уровням и меткам на маслоуказателе) наличие масла в под-
доне дизеля, в масляной ванне'турбонагнетателя, регулятора топлив-
I- ного насоса, корпусе воздухоочистителей, а также вода в расшири-
тельном баке, и топлива в расходном баке. Если температура воздуха
t в дизельном отделении ниже 281 К (8 °C), дизель следует прогреть гбря-
чей водой, а в поддон дизеля залить подогретое масло (устройство для
I прогрева дизеля горячей водой имеется только на некоторых секциях).
i Затем следует проверить положение рукоятки выключения рейки
топливного насоса. Она должна находиться в горизонтальном^ поло-
f жении, соответствующем рабочему положению рейк». Установить
[ руйоятку частоты вращения в положение пусковой частоты вращения
дизеля, для чего от начального положения (наименьшая частота щря*
щения) повернуть её по часовой стрелке' на три -^пятк оборотов^ ;
' При пуске дизель-генератора на щите управления необходимо вклю*
чить автоматический выключатель аккумуляторных батарей; Нажа-
таем кнопки Подогрев включают одновременно свечи накаливания
и маслопрокачивающнй насос продолжительностью не более 30—45 с.
fc. Неотпуская кнопки Подогрев нажать кнопку Стартер «держать вклю-
F;. ченной, пока дизель не заработает, но не свыше 20^-25 с. Кнопку
догрев отпустить только тогда, когда дизель, начнет рабстлть устойчиво,
Г но не более 60 с после отключения электростартера. Повторные вклю-
| чения стартера разрешается не раньше чем через 2—3 мин. Прогретый
| дизель можно пускать без включения свечей накаливания. -
| После пуска дизель-генератора проверить наличие давления масла,
Й которое должно быть не ниже 0,2 МПа (2 кгс/сма)'(в первые минуты ра-
£ боты холодного дизеля давление масла может доходить до 0,9 МПа
(9 кгс/сма), если после пуска давление масла не достигло необходимой
И величины, остановить дизель и выяснить причину. Выключить автома-
тический выключатель аккумуляторных батарей и установить час-
тоту вращения дизеля рукояткой регулятора топливного насоса до
к 800—900 об/мин. Прогреть дизель на этом режиме до достижения тем-
I пературы масла 298 К (25 °C), после чего можно переходить на полную
частоту вращения (1500 об/мин) (вращением рукоятки регулятора по
часовой стрелке). Нагружать дизель-генератор разрешается после
г того, когда температура вода достигнет 323 К (50 °C), масла 308 К
(35° С), давление масла не ниже 0,2 МПа (2 кгс/сма).
: Во время работы дизеля система автоматической защиты и сигна-
лизации предусматривает контроль и остановку двигателя в случае
' снижения давления масла в системе смазки ниже 0,17—0,02 МПа
* (1,7—0,2 кгс/сма) при повышении температуры, вода в системе охлаж-
дения свыше 378 К (105 °C) и при снижении ее уровня, при повышении
®1
частоты вращения свыше 1700 об/мин. При нормальной нагрузке пока-
' зания приборов должны находиться в пределах: давление масла 0,2—
0,7 МПа (2—7 кгс/см2), температура масла 333—368 К (60—95 °C),
охлаждающей воды 338—378 К (65—105 °C). Частоту вращения колен-
чатого вала определяют по показанию тахиметра, нагрузку — по
амперметру на распределительном щите. Работа дизеля с 15% пере-
грузкой допускается в случаях крайней необходимости, но не более
30 мин. Если нарушается диапазон указанных параметров, необходимо
выяснить причину и устранить ее.
При остановке дизель-генератора следует сначала снять нагрузку
и работать на холостом ходу, пока вода не охладится до температуры
338 К (65 °C). Работа дизелй на холостом ходу более 30 мин не разре-
шается. Рукояткой регулятора постепенно снизить частоту вращения
до 700—800 об/мин и через 2—3 мин., поворотом рукоятки выклю-
чателя рейки топливного насоса остановить дизель. Рукоятку возвра-
щают в исходное рабочее положение. После остановки дизель-генерато-
ра устраняют неисправности, выявленные при работе, осматривают и
• обтирают агрегат.
Инструкция предусматривает, кроме ежедневного обслуживания,
। проведение трех видов технического обслуживания дизелей: ТО-1 —
через* 100 ч; ТО-2 — через 600 ч; ТО-3 — через каждые 3500 ч работы
дизеля. -
! Дизель 4ВД-21/15. Перед пуском дизеля необходимо проверить его
техническое состояние. Осмотреть днзель-генератор на отсутствие по-
сторонних предметов, проверить уровень масла в картере дизеля,
в картере регулятора и топливного*нароса, уровень воды в Системе
охлаждения и при необходимости долить; проверить наличие топлива
в расходном баке, давление воздуха в воздушно-пусковом баллоне,
которое должно быть не менее 1,5 МПа (15 кгс/см2).
При низких температурах, когда температура воздуха в дизельном
помещении опускается Ниже 281 К (8 °C), дизель следует прогреть от
. системы водяного отопления вагона. Если температура дизеля под-
держивается Постоянно на уровне 293—298 К (20—25 °C) систему по-
догрева отключить.
' Открыть декомпрессионные вентилй на головках цилиндров.. Про-
верить положение крана на двойном масляном фильтре и ручным на-
‘Соеом прокачать масло в системе до давления 0,15—0,2 МПа (1,5—
2,0‘кгс/см2). Установить коленчатый вал в пусковое положение так,
чтобы метка на маховике с индексом А совпала с меткой на кожухе
маховика.
Закрыть декомпрессорные вентили, рукоятку регулятора частоты .
'Вращения перевести в положение Пуск. Открыть главный запорный
. вентиль на головое воздушного баллонами промежуточный вентиль на
^воздушной линии. В случае пуска «холодного» дизеля следует поль-
зоваться свечами накаливания. Для этого на щите приборов управле-
. ния дизеля включается замок зажигания, а выключатель накала све-
чей ставят в первую позицию на 45—60 с, проверяя степень накали-
вания по контрольной спирали. При нагреве спирали до ярко-красного
... цвета выключатель перенести на вторую позицию и немедленно открыть
пусковой клапан движением рукоятки на себя, при вращении коленча-
того вала определить на слух момент перехода работы дизеля на топ-
ливо. Убедившись в устойчивой работе дизеля, прекратить подачу *
воздуха, вернуть рычаг пускового клапана и выключатель свечей на-
каливания в исходное положение.
После пуска дизель-генератора проверить наличие давления масла
по манометру, которое должно быть не ниже 0,2 МПа (2 кгс/см2). В пер-
вые минуты работы дизеля оно может быть и более высоким (если мано-
метр не показывает давление масла, двигатель следует немедленно оста-
новить и выяснить причину). Закрыть главный запорный вентиль на
баллоне и вентиль на воздушной линии. Рукоятку топливного насоса
из положения Пуск перевести в положение Холостой ход. При неболь-
шой частоте вращения холостого хода дизель прогревается до темпера-
туры 323—333 К (50—60 °C), в это же время можно производить заряд-
ку пускового баллона от зарядного клапана дизеля (на рефрижератор-
ной секции ZB-5 и 21-вагонном поезде предусмотрен второй способ
зарядки пусковых баллонов от двухступенчатого компрессора с элект-
рическим приводом).
Для зарядки, в первую очередь, открывается соответствующий вен-
тиль на баллоне, а затем вентиль зарядного клапана. Зарядка контро-
лируётся по манометру на баллоне, который должен быть постоянно
включен; давление не должно превышать 3 МПа (30 кгс/см2). Для 1фе-
, дупреждения перезарядки баллона на его головке и зарядной трубке
установлены предохранительные клапаны. По окончании зарядки за-
крывается вентиль на зарядном клапане, а потом на баллоне.
После того, как дизе'ль прогрелся' и давление масла по манометру
достигло 0,4 МПа (4 кгс/см2) включают аварийно-предупредительную-
сигнализацию (контроль за температурой воды и давлением масла).
Плавно переводят рукоятку насоса в положение Работа и дизель по-
степенно нагружают.
i Управление и контроль за дизель^генератором во время его работы
заключается в создании оптимальных режимов, в рациональном исполь-
зовании топлива и масла. Работа дизеля должна быть ритмичной, без
посторонних стуков и шумов. Давление масла в системе смазки должно
составлять 0,4—0,6 МПа (4—6 кгс/см2), температура охлаждающей
воды на всем диапазоне нагрузки 348—358 К (75—85 °C), регулируемая-
величиной открытия жалюзей и включением вентиляторов-радиаторов
в различных комбинациях. Температура масла на 10—15 градусов
- ниже.температуры воды и составляет 333—343 К (60—70 °C). Нельзя
допускать перегрузки двигателя и отдельных его цилиндров, контро-
лируя общую нагрузку по амперметру (140 А) на главном распредели-
тельном щите, а между цилиндрами — по температуре выхлопных
газов не более 323 К (50 °C). Выхлопные газы (при работе прогретого
дизеля с полной нагрузкой) должны быть бесцветными или сизо-се-
рыми, максимальная температура не выше 723 К (450 °C). Частота вра-
щения коленчатого вала дизеля должна быть устойчивой и поддержи-
ваться на заданной величине 1000 об/мин (что соответствует показанию
частотомера'—50 Гц).
223
Через каждые 2 ч работы дизель-генератора производится запись
в рабочем журнале об изменениях режимов его работы. Если дизель-
генератор работал с полной нагрузкой, то перед его остановкой нужно
постепенно снять нагрузку и в течение некоторого времени дать пора-
ботать дизелю на малой нагрузке, снижая температуру воды в системе
охлаждения до 323—333 К (50—60° С). Выключить вентиляторы ра-
диатора и аварийно-предупредительную сигнализацию дизеля. Пере-
вести рукоятку регулятора частоты вращения в положение Холостой
ход к после 2—3 мин работы остановить дизель.
Дизель 4НВД-12.5. При установкеэтого дизеля на автономный реф-
рижераторный вагон к нему дополнительно придаются: установка для
подогрева дизеля перед пуском', топливозакачивающий насос и топлив-
ный бак. При использовании дизеля на групповом подвижном составе
(21-вагонноМ поезде и 5-вагонной секции типа ZB-5). Это оборудование
отсутствует. Вследствие этого техническое обслуживание дизеля в за-
висимости от того, где он установлен будет иметь соответствующие от-,
линия.
> Перед пуском дизель7генератрра необходимо осмотреть агрегат,'
обращая внимание на комплектность, отсутствие течи топлива и масла
из ТО8ЛИВНОЙ И масляной систем, проверить уровень масла в поддоне
днэеля, который должен быть выше нижней метки щупа,, в картере
топливного насоса и регулятора частоты вращения по уровню конт-
рольных отверстий у последнего, закрываемого резьбовой пробкой. Пус-
г кать дизель с пониженным уровнем масла не допускается. Проверяют
уровень топлива в топливном баке по мерному стеклу. Запорный
-вентиль между топливным баком и дизелем должен быть открыт,
- а запорный вентиль в обводном топливопроводе у электромагнитного
вентиля закрыт. Если на дизеле установлен щелевой масляный
фильтр, проворачивают несколько раз рукоятку этого фильтра.
При температуре наружного воздуха ниже 268 К (5° С) дизель перед
пуском подогревают установкой подогрева в течение 30—45 мин. На
t
3
2
п
12
23 2<f
7 8 S 10
' Рис. 158. Щит уп-
равления дизеля
4НВД-12.5:
а — на АРВ; б — на
секции ZB-5
главном распределительном щите следует проверить положение ре-
жимного переключателя и переключателей сети, которые должны быть
установлены в положение О (Выключено).
При пуске дизеля режимный переключатель на щите управления
дизеля 2 (рис. 158) устанавливают в положение Пуск. При этом на
щите загорается красная сигнальная лампа 20 показывающая, что на-
. пряжение от аккумуляторной батареи подано (контроль зарядки ак-
кумуляторной батареи). Если загорится и белая сигнальная лампа 19,
то пакетный переключатель аварийного режима работы, который рас-
положен справа от аккумуляторной батареи, необходимо установить
в положение 0 (Выключено), при этом лампа 19 должна погаснуть.
Пружинный выключатель 1 свечей накаливания и стартера устанав-
ливают в первое положение и примерно через 30—40 с контрольная
спираль 3 нагревается до ярко-красного цвета, дальнейшим поворотом
- выключателя 1 вправо, во второе положение до упора, включают стар-'
тер дизеля. Если в течение 15 с работы дизель не пускался, то следует
отпустить рычаг выключателя. Последний за счет действия пружины
вернется в исходное нулевое положение, выключив стартер и свечи
^накаливания. Запуск дизеля можно повторить до трех раз при темпе-
рратуре наружного воздуха выше 273 К (0° С) не менее чем через 1 мин,
W при температуре 273 К (0° С) — через 3 мин. Запрещается производи-
:’дить более четырех попыток пуска во избежание глубокой разрядки
.аккумуляторных батарей.
*•.' Перед повторным пуском необходимо прокачать топливо топливо-
;Подкачивающим насосом. Если и при второй попытке дизель не пус-
тился, то необходимо прокачать топливо в топливопроводах высокого -
^давления (до форсунок), после чего производить пуск дизеля в тре-
/тий раз.
k Если после трехкратных попыток дизель не пустился, то проверяют
/его исправность. Сначала проверяют подачу топлива и работу электро-
магнитного вентиля, сетчатый фильтр топливоподкачивающёго насоса
?и топливные фильтры, и отсутствие воздуха в-системе. После устране-
ния обнаруженных неисправностей пуск повторяют, но не раньше
'чем через 5 мин после предыдущей попытки. Если дизель пустился,
проверяют давление масла по манометру 7, оно должно составлять
0,2—0,4 МПа (2—4 кгс/см2), при пуске холодного дизеля оно может
/быть и более высоким. Если манометр не показывает давление масла,
‘двигатель следует немедленно остановить. Определить причину не-
исправности' и устранить ее. Как только дизель начнет работать, вы-
ключатель 1 возвращают в нулевое положение, при наличии зарядки
аккумуляторной батареи гаснет сигнальная лампа 20. Величина за-
рядного тока определяется по амперметру 12 и зависит от степени за-
рядки аккумуляторной батареи и может изменяться в пределах от 4
до 10 А. Напряжение аккумуляторной батареи контролируют по вольт-
метру 5. Перед перестановкой режимного, переключателя 2 на времен-
ный или постоянный режим работы, дизель должен быть прогрет до
температуры масла 333—343 К (60—70°С), контролируется по прибору
15, а давление его не должно составлять 0,2—0,4 МПа (2—4 кгс/см1).
После установки переключателя 2 на соответствующий режим работы,
1 Зак. 1567 ' 225.
загорается матовая сигнальная лампа, показывающая, что выключил-
ся главный контактор и подано напряжение от генератора.
Напряжение главного генератора проверяют по вольтметру 8,
. которое должно быть в пределах 390—400 Вл частота тока по частото-
меру 9 в пределах 50—51 Гц — эти два прибора показывают только
при нажатии кнопочного выключателя 11. На холостом ходу дизеля
стрелка амперметра 10 должна стоять на нуле. При нормальном поло-
жении лампы сигнализации приборов защиты, вмонтированных в кноп-
ки 15,16,17,18, не горят. Дизель должен работать ритмично, с постоян-
_ ной частотой вращения, без посторонних стуков, шумов и выделения
дыма из выхлопной трубы и сапуна. Не допускается течь топлива
и масла в местах соединений деталей самого дизеля, а также трубопро-
водов топливной и масляной систем. Температура масла в системе
-смазки не должна превышать 377 К (104° С), а давление масла ниже
0,15 МПа (1,5 кгс/сма). На щите управления дизеля имеются розетка
13 на 220 В, розетка 14 на 12 В и счетчик моточасов 4 для учета рабо-
ты двигателя. '
При работе дизель может быть остановлен автоматически и вручную.
Автоматически дизель останавливается при установке его на времен-
ную работу, при достижении в грузовом помещении вагона задан-
ной температуры или при срабатывании защиты: в результате падения
давления масла в системе ниже 0,15 МПа (1,5 кгс/см8); повышения
температуры масла выше 377 К (104° С); перегрузки генератора (свыше
40А); отсутствие напряжения на зажимах генератора для. зарядки
аккумуляторных батарей (обрыв приводного- ремня воздуходув-
ки, выход из строя генератора или реле-регулятора). Во всех этих слу-
чаях на щите управления дизеля загорается сигнальная лампа кнопоч-
ного выключателя (15—18). Остановка дизель-генератрра вручную
производится постановкой режимного переключателя в нулевое поло-
жение (Выключено), при этом электромагнитный клапан обесточивается
и перекрывает подачу топлива к топливному насосу; через 5—8 с ди-
зель остановится.
Для обслуживания вспомогательного дизеля 4НВД-12.5 на сек-
ции Z&5, щит управления значительно проще, чём для дизеля АРВ.
' На панели щита управления дизеля установлены необходимые-для
пуска, контроля при работе и остановки коммутационные, сигнальные
и контрольные приборы. Для пуска дизеля необходимо включить
выключатель аккумуляторной батареи, при этом загораются сигналь-
ные лампы 22 (автоматического контроля за режимом работы дизеля)
и 23, сигнализирующая о подаче напряжения от аккумуляторной ба-
тареи (контроль зарядки аккумуляторных батарей). Пусковой выклю-
чатель 2 свечей Накаливания и стартера‘установить в первое положе-
ние, при котором происходит предварительное накаливание свечей.
По контрольной спирали 24 наблюдают за степенью нагрева свечей
в цилиндрах. Пусковой выключатёль 26 следует перевести во второе,
конечное положение Пуск, при котором включается стартер. После пус-
ка двигателя красная сигнальная лампа 23 гаснет (аккумуляторная
батарея заряжается от зарядного генератора). При наличии давления
в системе смазки, контролируемого по манометру 21, включается конт-
_«К '

рольное устройство (выключатель 27), при котором белая сигнальная
лампа 22 гаснет, оповещая о том, что режим работы дизеля контроли-
руется автоматикой.
Тепловое состояние дизеля проверяется по температуре масла
дистанционным термометром 28. Остановка дизеля может осуществ-
, ляться автоматически, в случае нарушения одного из четырех пара-
метров режима его работы или вручную. Остановка дизель-ген ерато) а
вручную производится выключателем автоматического контроля, при
этом загорается белая сигнальная лампа 22. Затем надо перевести в ну-
левое положение переключатель 25 аккумуляторной батареи, белая
сигнальная лампа 22 гаснет, электромагнитный вентиль обесточивает-
ся и перекрывает подачу топлива топливному насосу высокого давле-
ния, через 5—6 с дизель остановится.
Дизель 4НВД-21 и 6НВД-21. Эти два дизеля отличаются в основ-
ном. числом цилиндров и в обслуживании имеют общие положения,
выполнение которых обязательно для каждого двигателя.
Перед пуском необходимо убедиться в исправности дизеля, прове-
рить уровень масла.в картере по мерному щупу, уровень воды в сисче-
ме охлаждения по мерному стеклу радиатора (или контрольной прокач-
кой системы ручным водоподкачивающим насосом, до перелива воды
через контрольную трубку радиатора), наличие топлива в расходном
ба ке, давление воздуха в воздушно-пусковом баллоне. В случае под-
готовки к пуску холодного дизеля, его следует подключить к системе
отопления вагона и прогреть воду до 313—323 К (40—50° С). Затем
сжт.'му подогрева отключить.Открыть декомпрессионные вентили или
Вывернуть запальники (у дизелей секций первых выпусков), провер-
нуть коленчатый вал дизеля вручную на два-три оборота, устанавли-
f вая его в пусковое положение. Закрыть декомпрессионные вентили
£ или ввернуть запальники. Дизели 4НВД-21 секций более раннего вы-
L пуска имеют пуск по двум цилиндрам. При пуске дизеля с двумя пус-
f "новыми цилиндрами (2 и 4) он устанавливается в пусковое положение,
контролируемое совпадением двух соответствующих меток на махови-
ке и его кожухе и муфте привода топливного насоса. Установка дизеля
в пусковое положение с четырьмя пусковыми цилиндрами требует сов-
мещения только первой пары рисок.
У дизеля 6НВД-2Годин из поршней постоянно занимает пусковые
положения, вследствие этого в положение пуска двигатель устанавли-
: вать не требуется. Ручку регулятора частоты вращения перевести в по-
ложение Пуск.
г Ручным насосом прокачать масло в системе до тех пор, пока мано-
/ метр.не покажет давление 0,1—0,2 МПа (1—2 кгс/см4). Открыть про-
; межуточные вентили на воздушной линии пуска. Если дизель запус-
кается в холодное время, следует пользоваться свечами накаливания.
... Когда контрольная спираль накалится до ярко-красного цвета немед-
ленно открывают главный вентиль воздушного баллона и пусковой
клапан. В пусковой период работы дизеля (при достижении номиналь-
ной частоты вращения) прекращают подачу воздуха в цилиндры и вы-
ключают свечи накаливания. Закрыв запорные вентили на баллоне и
воздушной магистрали переводят рукоятку насоса с Пускового режима
; 8* \127
в положение Холостой ход, на котором и прогревают дизель до темпе-
ратуры охлаждающей жидкости 313—323 К (40—50° С). При нормаль-
ной работе дизеля заряжают воздушно-пусковой баллон.
Пополнение баллона от зарядного клапана ведется на холостом
. ходу или рабочем режиме, но в последнем случае нагрузка на дизель
должна быть ограничена до 25% номинальной. В соответствии с требо-
ваниями инструкции завода-изготовителя зарядка должна вестись
периодами по 10 мин с перерывами для охлаждения клапана. При да-
. стижении давления 3 МПа (30 кгс/смй) процесс зарядки прекращается.
Предварительно прогрев дизель до температуры воды 313 К (40° С)
или масла 303 К (30° С) плавно переводят ручку регулятора частоты
вращения на рабочий режим (1000 об/мин) и постепенно включают
нагрузку.
Необходимо следить за поддержанием рекомендуемого режима:
температурой охлаждающей воды 343—358 К (70—85° С), масла на
। 10—15 градусов ниже температуры воды и не превышать 348 К (75° С),
давление масла в системе 0,2—0,4 МПа (2—4 кгс/см2); разница темпе-
ратур выхлопных газов по отдельным цилиндрам не превышала 30 гра-
дусов, а наибольшая температура выхлопных газов не выше 723 К
'(450° С). Работа дизеля должна быть ритмичной, без посторонних сту-
ков, цвет выхлопных газов сизо-серым.
•Наличие в дизель-генераторной установке автоматического конт-
роля облегчает труд механика, повышает надежности и безаварий-
ность работы двигателя. Аварийно-предупредительная сигнализация
предусматривает: предупреждение о нарушении режима охлаждения
при повышении температуры воды до 363 К. (90° С) или снижении дав-
ления масла менее 0,2 МПа (2 кгс/см2). В том случае, когда обслужи-
вающий персонал, несмотря на предупредительный сигнал, не принял
нужных мер по устранению причин, нарушающих режим работы дви-
гателя,/^ контролируемые параметры приближаются к аварийным
значениям (т.е. температура охлаждающей воды к 368 К (95е С), а дав-
лениемасла в системе смазки упало ниже 0,1 МПа (1 кгс/см2), устрой-
ство защиты останавливает двигатель.
По^едовательность .операций при остановке дизелей 4НВД-21 и
6НВД-21 такая же, как и у ранее рассмотренных двигателей. Для
остановки дизеля нужно выключить подачу топлива рукояткой уп-
равления насосом. Пользоваться для этой цели кнопкой экстренной
остановки аварийной защиты дизеля не рекомендуется, так как это
затрудняет последующий пуск дизеля.
: _ - -
46. ПЛАНОВО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
ОБСЛУЖИВАНИЯ ДИЗЕЛЕ? И ИХ ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
По мере выработки ресурса в процессе эксплуатации дизели ста-
реют, происходят необратимы^ процессы изнашивания, усталостного
и коррозионного разрушения деталей узлов и механизмов двигателя.
При этом изменяется его техническое состояние, что приводит к воз-
L никновению каких-либо неисправностей, снижению мощности и эко-
| номичностн. / -у- а . ../р. ,*
I 2»‘
к
£
I
r
t
I
С целы© поддержания на сравнительно высоком уровне работоспо-
собности, надежности и экономичности двигателей, предусматривается
система планово-предупредительных осмотров и ремонтов (ППО
и ППР).
Задача ППО,и ППР состоит в том, чтобы по заранее разработанному
плану осуществить ряд ремонтно-профилактических операций, направ-
ленных на восстановление его работоспособности. Система ППО пре-
дусматривает техническое обслуживание: по суточному регламенту
времени — ежедневный осмотр и осмотр через 15 и 30 суток, по вре-
мени работы двигателя в часах через каждые 50, 100, 200 н 400 ч;
ППР производственно плановых видов ремонта: через 2—1,5 года—
деповской, через 8—6 лет — заводской.
При техническом обслуживании объем профилактических работ
в основном состоит из уборочных, смазочных, регулировочных и кре-
пежных операций, выполняемых в соответствии с инструкцией заво-
да-изготовителя и инструкцией ЦВ МПС силами обслуживающей
бригады.
. Ежедневно бригада осматривает дизели и соединения трубопроводов
Всех систем. Обнаруженные неисправности соединений (протечки)
‘устраняются сразу. Проверяют давление в воздушно-пусковых бал-
| лонах, которое должно быть не менее 2,4 МПа (24 кгс/см®). В порожнем
рейсе, когда дизели не работают, проворачивают коленчатые валы
с прокачкой масла ручным насосом. Протирают двигатели и убирают
Г вомещение дизель-электростанции. Через каждые 15 суток, кроме
j работ, выполняемых ежедневно, производят осмотр жалюзи и шторок
радиаторов дизелей с одно-
‘ временной смазкой всех
L шарнирных соединений:
г-ревизию стартерных акку-
г муляторных. батарей или
L батарей аварийной защиты
* дизелей.
При осмотре, проводи-
|чмом через 30 суток, допол-
£ нительно очищают воздуш-
ные фильтры и проверяют
работу автоматической за-
? щиты..дизелей. Через пер-
£ вые 50 ч работы дизеля.
£ после деповского или за-
водского ремонта заменяют
масло в картере. Картер
обязательно промывают ди-
зельным топливом.
[ У дизелей 4НВД-12.5
регулируют
. клиновидных
(рис. 159). При нормальном
: натяжении прогиб должен
Рис.
159. Регулировка натяжения клиновид-
ных ремней дизеля 4НВД-12,5
229
натяжение
ремней 1
<
Таблица 12
Неисправность Причина неисправности Способ устранения
' Дизель не пускается или пускается с трудом
. Топливный Насос не Закрыт кран расходного Открыть кран расходного
подает топливо бака бака
1 Нет топлива в расходном ба- Наполнить расходный бак
ке топливом
Воздух в топливной систё- Удалить воздух из системы
ме
гНе работает топливоподка- Проверить топливоподка-
чивающий иасос чивающий насос .
, Засорились топливные Промыть топливные фильт-
’ * • фильтры ры
Рукоятка насоса не уста- Поставить рукоятку насоса
иовлена в положение пуска в положение пуск
Неисправность систе- Дизель ие установлен в пу- Установить дизель в пу-
мы воздушного пу- сковое положение , сковое положение
ска Недостаточное давление Заридить балЛон воздухом
воздуха в пусковом балло- до . давления 2,4 МПа
ие (24 кгс/см2)
Стартер не развивает Неполностью заряжены ак- Проверить зарядку акку-
пусковой частоты кумуляторные батареи .муляторной батареи, при не-
вращении обходимости — зарядить -
Подгорели или окислились Зачистить *контакты
контакты стартера Прочистить коллектор Заменить щетки
• 4 = •’ ‘' •'/' & - ^Загрязнился коллектор Износились иди зависли щетки-стартера
Дизель Недостаточно .Низкая температура масла Прогреть дизель от системы
прогрет и воды отопления вагона с помо-
- щью подогревателя
Дизель не развивает полной мощности
’ Изменился угол one- Ослабла затяжка крепления Установить нормальный угол
режения подачи топ- муфты. привода топливного опережения подачи топлива
лива * насоса
Износились пазы текстоли- Перевести шайбу на другие
товой шайбы пазы или заменить ее
Не работает один или Зависание плунжера топ- Заменить плунжерную пару
несколько цилиндров ливного насоса
Зависание или неплотное Заменить клапан и седло
прилегание к седлу иагие-
тательного клапана
Сломалась пружина нагне- Заменить сломанную пру-
тательного клапана, плуи- жииу
жера или форсунки Зависла игла распылителя Заменить сопловую пару
или забилось сопловое от- (распылитель)
вёрстие
Продолжение
Неисправность Причина неисправности Способ устранення
Пропуск газов из цилинд- ров вследствие неплотности посадки клапанов в резуль- тате поломки пружин или зависания клапанов Заменить сломанные пружи- ны иля подать в зазор меж- ду стержнем клапана н втулкой 8—10 капель топ- лива, . одновременно прово- рачивая дизель вручную
Нарушилась равно- Ослабли винты крепления Топливный насос снять н
мерная подача топли- ва насосом зубчатого венца поворотной втулки Неравномерный износ плун- жерных пар насоса проверить на стенде Заменить плунжерные пары
Сильно загрязнены Работа дизеля при запылен- Сиять и промыть воздухо-
воздухоочиститель нлн улитка нагнета- теле ном воздухе 'Дизель дымцт ' очиститель или улитку на- гнетателя
Выхлопные газы име- ют черный цвет Большая подача топлива Проверить и отрегулировать топливный иасос
Неисправность форсунок Проверить и отрегулировать давление вврыска и качеств во распыливания
Изменился угол опережения подачи топлива Дизель перегружен. Атмо- сферные условия сильно от- личаются от нормальных Установить нормальный угол подачи топлива Снизить нагрузку в соответ- ствии с условиями работы
Засорен воздухоочиститель Промыть фильтрующую кас- сету
Выхлопные газы име- Неполное сгорание топлива Проверить и отрегулировать
ют белый цвет в результате поздней пода- чи Дизель недостаточно . про- грет Наличие воды в топливе Трещина в цилиндре или головке, пропускающая во- ду опережение впрыска При достижении нормальной температуры дымность ис- чезнет Слить отстой из расходного бака и заполнить систему чистым топливом Установить место нахожде- нии трещины
Выхлопные газы име- Высокий уровень масла в Проверить уровень масла,
ют синий цвет картере или поддоне, попа- дание масла в камеру сго- рания излишки слить
Большой износ деталей ци- Заменить изношенные дета-
линдро-поршиевой группы ли цилиндро-поршневой
группы
231
. ' Продолжение
Неисправность Причина неисправности ”♦ ' Г - Способ устранены» _
Недостаточное или излишнее количество ’ , масла в корпусе ре- гулятора ' Неисправен регуля- : -j'^top или заедание рей- 1“Кн топливного иасоса k Неравномерная иа- [’ грузка по цилиндрам кл • : большая разность компрессии в цилинд- Рах гай .Во всех цилиндрах слышен стук ’ клапанной - ’ 1 крышкой слышен лег- /жийметаллический f;ч стук ' Внезапный' и очень «-сильный стук Срабатывают предо- ' 'зкранйтейЬЙЙе'• клйпа- < ны всех цилиндров *- О’*; ’ Lv . ..... Поним ^Стрелка манометра ,s колеблется z "'. .. [ Визире давление мас- £Гла в системе смазки Р'.'х/ г.;,.. ?•' - Неустойчивая, частота вращени Неравномерная подача топ- лива секциями топливного насосд j, . .. Прихватывание плунжеров в гильзах Прогар выхлопного клапа- на в цилиндре с малой компрессией Дизель стучит Неправильно отрегулирован' топливный иасос — ранний впрыск Большой зазор между коро- мыслом и клапаном Обрыв клапана, обрыв поршня и т. д> - Дизель перегружен , , енное давление масла в г лает Недостаточное. . количество масла в картере или поддо- не, подсос масляной пены Снижение производитель- ности насоса в результате износа рабочих шестерен Неисправен масляный ма- нометр Засорился маслопрнемиик иасоса ' - ' Не отрегулировав, загряз- нен или заедает в открытом. состояний редукционный клапан я дизеля Отвернуть контрольную пробку на корпусе регулято- ра, добавить масла до нор- мального уровня или слить излишек Сиять топливный насос и от- править в цех для ремонта Отрегулировать равномер- ность подачи топлива по секциям Снять насос и отправить в цех для ремонта Снять головку цилиндра, за- менить клапайы Установить нормальный угол опережения подачи топливе Проверить я отрегулировать зазоры в клапанах ; \ Остановить двигатель, вы- яснить причину стука Снизить нагрузку >й магистрали Проверить уровень масла, при необходимости долить Заменить шестеренчатый масляный ласос ^вменить манометр Промыть сетку маслоприем- ника-. "• - - Вывернуть, осмотреть, про- мыть и отрегулировать на нормальное давление
LV>2 - В...'. ' '
Продолжение
Неисправность Причина неисправности Способ устранения
Высокая темпёратура масла Применение масла не соот- ветствующей вязкости (мар- ки) или масло разжижено топливом Чрезмерно большие зазоры, в коренных и шатунных подшипниках Промыть масляный ради** тор или холодильник Заменить масло в дизеле Восстановить нормальные зазоры в подшипниках дизе- ля
Туго проворачивается или совсем не проворачивается.
jr. вручную коленчатый вал
Задир или заклиии- Работа двигателя с сильным Осмотреть масляные фильт-
вание цилиидро- перегревом. Работа двигате- ры. Наличие алюминиевых
поршневой группы, ля при низком давлении частиц указывает на задир
задир или выплавле- масла в системе смазки или поршней, бронзовых ча-
иие подшипников ко- ленчатого вала полном его отсутствии стиц, — иа задир или вы- плавление шатунных под- шипников. Для выявления неисправности дизель под-
- Коленчатый вал вергается разборке
только качается на Усталостное выкрашивание Поочередно снять насосы,
; несколько, градусов, металла или. другая- полом- осмотреть, при необходим®-
что указывает иа за- клиииваи ие масляно- го, водяного или топ- ливного иасосов ка механизма насосов сти разобрать. При исправ- ных иасосах проверить. ме- ханизм передачи
составлять 2 см. Регулировочная планка 2 позволяет изменять поло-
жение генератора 3.
Через каждые 100 ч работы дизеля производят контрольную про-
верку форсунок на Давление впрыска и качество распыления топлива,
- промывку топливных фильтров, промывку воздушных фильтров (воз-
духоочистителей) и заправку их маслом; промывку и очистку ротора
масляной центрифуги; регулировку зазоров в клапанах газораспреде-
ления; смену масла в турбонагнетателе (дизель К-461 и К-461М).
Через каждые 200 ч работы дизеля, кроме работ, выполняемых
- через 100 ч, производят: пуск конденсата из воздушно-пусковых бал-
лонов, очистку от нагара клапанов и воздушных золотников, проверку
амортизационных устройств дизель-генераторных установок, муфт
соединения Дизеля с генератором и натяжных устройств ременных
передач, смену масла в картере, в топливном насосе, в регуляторе
частоты вращения для дизелей К-461, К-461М, ЕМ4-15 (для дизелей
4НВД-21 и 6НВД-21 и 4НВД-12.5 — через 250 ч, для дизелей 4ВД21/
15 — через 300 ч).
Через каждые 400 ч работы дизеля, кроме работ, выполняемых
- через 200 ч, производят: осмотр шплинтов и проверку затяжки шатун-
233
вых болтов, ревизию крепежных болтов рамы, головок и блока ци-
линдров, маховика коленчатого вала, системы электрического или воз-
душного пуска дизелей, смену масла в дизелях 4ДВ-224.
Кроме того, бригада выполняет профилактические работы, соглас-
но инструкции завода-изготовителя для каждого' типа дизеля.
В процессе эксплуатации дизелей могут возникать различные не-
исправности, которые должны устраняться силами обслуживающих
бригад. Перечень основных неисправностей, возникающих при работе
дизелей и способы их устранения приведены в табл. 12.
47. РЕМОНТ ДИЗЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Замена топливного насоса высокого давления (ТНВД). Нередко
при эксплуатации дизелей возникает необходимость замены ТНВД
из-за его неисправности/ Для этого на некоторых поездах и секциях
предусмотрен запасной топливный насос. Перед снятием неисправного
топливного насоса дизель устанавливается в положение, при котором
поршень первого цилиндра должен находиться в в. м. т. на такте сжа-
тия, что соответствует совмещению меток на маховике коленчатого
вала и блоке цилиндров. Снять топливный насос с дизеля путем от-
соединения форсуночных и топливоподводящих трубок. Кулачковый
валик вновь устанавливаемого запасного насоса вращать за полу-
муфту по ходу вращения до тех пор, пока плунжер первого цилиндра
не начнет двигаться вверх. Установку топливного насоса на дизель
произвести в обратной последовательности.
Проверку угла опережения подачи
топлива производят при помощи менис-
ка по первому цилиндру, для чего вме-
сто трубки высокого давления первого
цилиндра установить на штуцер топ-
ливного насоса 5 приспособление —
мениск (рис. 160), состоящее из от-
резка нагнетательной трубки 3 длиной
40—50 мм с накидной гайкой 4, стек-
лянной трубки 1 с внутренним диамет-
ром 2—3 мм и длиной 40—50 мм и от-
резка резинового шланга 2, соединяю-
щего эти трубки. После закрепления ме-
ниска на штуцере делают несколько ис-
кусственных прокачек насосного эле-
мента до появления топлива в стеклян-
ной трубке , мениска. Проворачивая
вручную коленчатый-вдл по ходу, заме-
тить начало подъема уровня топлива
в стеклянной трубке. Этот момент со-
ответствует началу подачи топлива
в первый цилиндр двигателя, который
и фиксирует по углу поворота колен-
чатого вала а от в. м. т.
134
Таблица 13
< Угол опережения подачи ) топлива, град Тип дизеля Диаметр ма- ховика, мм Диаметр' дуга. йй'..
19 4НВД-21 640 725 106 ' 120
22 6НВД-21 640 725 123 139
24 4ВД-21/15 640 725 134 151
21 К-461 (К-461М) Деление обода маховика в градусах
23 .4НВД-12.5 Отметка момента пода» чи топлива на маховике буквами ЕВ
Учитывая необходимость регулировочных работ маховики отече-
ственных дизелей имеют градуированный обод (К-461, К-461М),иа
образующей поверхности маховиков дизелей постройки ГДР наносят
риски с номерами цилиндров и буквенными клеймами ОТ3_3;
т. е. в. м. т. !_4, 2-з» и др.).. Величину угла а определяют по рас-
стоянию (рис. 161), замеренному по дуге окружности маховика между
керном 1 на блоке цилиндров и риской 2 ОТ^ на маховике, по фор-
муле
где S — расстояние, измеренное между рисками, мм;
С — длина дуги, соответствующего диаметра маховика, приходя-
( лЬ \
щаяся на Г IC =
Точную корректировку угла опережения подачи топлива произво-
дят смещением полумуфт привода топливного насоса (рис. 162). Для
этого надо ослабить болты 2 и зд счет овальности отверстий во фланце
полумуфты 1 повернуть полумуфту вала насоса в направлении враще-
ния для перестановки на опережение впрыска и в обратную сторону для
перестановки на запаздывание впрыска. Для облегчения производства
этой операции на полумуфте 1 насечена шкала с ценой деления 3° по
углу поворота коленчатого вала дизеля. Значения углов опережения
подачи топлива и расстояние между рисками на маховике и блоке
цилиндров для разных дизелей с разными диаметрами маховиков све-
дены в табл. .13.
Удаление воздуха из топливной системы. Если с топливной ап-
паратурой производились какие-либо профилактические работы, те-
235
,-дущийремонт или. в случае полной выработки топлива в расход-
ном баке, вплоть до. остановки дизеля, необходимо удалить воздух,
..дапрдцивщий всю систему. Для^выпуска воздуха из топдирной срсте-
1ft» следует поочередно открывать винты (золотники) на, корпусе
тоялирных фильтров и коллекторе топливного насоса. Если в топ-
ливной системе имеется топливоподкачивающий насос, то используя
•ручной привод, прокачивают- топливо до тех пор, пока оно не
будет вытекать из отверстий золотников без воздушных пузырьков.
Удалив воздух из фильтров и топливного насоса, удаляют воздух
z из трубок высокого давления и форсунок, для чего ослабляют на-
" .видные гайки у форсунок и прокачивают плунжерные насосы от-
\ верткой или специальным ключом. Вытекающее топливо следует
; собирать в приготовленную емкость,, а после окончания работы
дизель и пол тщательно протереть.
Проверка и регулировка тепловых зазоров в клапанах. Во время
.работы"клапаны подвергаются действию высоких температур, в связи
с чем в клапанном приводе предусматривается, для компенсации тем-
пературного удлинения стержней клапанов, тепловой зазор. Для ди-
1 велей 4НВД-12.5, 4ВД-21/15, ЕМ4-15 и 4НВД-21, 6НВД-21, 4ДВ-224
-.тепловые зазоры впускных и выпускных клапанов одинаковы и состав-
ляют соответственно 0,3 мм для первой группы и 0,4 мм для второй
.группы двигателей в холодном состоянии. У дизелей К-461 и К-461М
. вазоры.для выпускных клапанов 0,25 мм, для впускных — 0,30 мм.
".лм - Процесс проверки и регулировки .производится следующим обра-
зом» Прежде всего необходимо сиять клапанные крышки и установить
поршень первого цилиндра в положение в. м. т. на такте сжатия, тогда
. Оба клапана будут закрыты. Пластинчатым щупом определяют фацтл-
/•яеский зазор межДу коромыслами и стержнями обоих клапанов дан-
.-исга'цилнвдра. Если зазоры не соответствуют нормальной величине,
цх-необходимо установить. Удерживая отверткой регулировочный
-/Винт; г.аёчным ключом ослабить контргайку. Затем отверткой надо
г установихь регулировочный.винт в положение, позволяющее вставить
•между коромыслом и клапаном пластину щупа нужной толщины.
• Затем, завернуть винт в коромысло, таким образом, чтобы пластина
щупа -протаскивалась с некоторым усилием. После этого необходимо
туго затянуть контргайку, не сдвинув с места регулировочного винта.
Поворачивая коленчатый вал на 180°, после каждого цилиндра, про-
---.«л рис. 161. Установка угла one- Рис. 162. Соединительная муф-
. режеиия впрыска топлива по та привода топливного насоса
.. :маховику дизеля • j
верить и отрегулировать зазоры во всех цилиндрах дизеля в порядке нх
работы (1—2—4—3; 1—3—4—2; 1—5—3—6—2—4).
Регулировка и восстановление работы форсунок и топливного на-
соса высокого давления. Для выявления цилиндра с плохо работающей
форсункой или секцией топливного насоса устанавливают рычаг пода-
чи топлива в положение, при котором наиболее заметна ненормальная
работа дизеля. Для этого поочередно ослабляют накидные гайки тру-
бок высокого давления у штуцеров насосных секций или форсунок,
выключая тем самым из работы соответствующие цилиндры. Если
двигатель работает «жестко», с резким металлическим стуком или с по-
вышенной дымностью выхлопа, то при выключении цилиндра с плохо
работающей форсункой выделение дыма или «жесткая» работа заметно
уменьшается или прекращается полностью. Выхлопные газы имеют
повышенную температуру, проверяемую по термометрам на отдельных
его цилиндрах. Наиболее вероятной причиной плохой работы форсу-
нок является заедание (зависание) иглы распылителя в открытом поло-
жении, закоксовывание сопловых отверстий, загрязнение щелевого
топливного фильтра высокого давления.
Собранная форсунка после разборки и устранения обнаруженных
неисправностей проверяется на давление впрыска топлива и качество
его распиливания, при этом контролируется отсутствие подтекания.
В эксплуатационных условиях, при отсутствии стенда, эти операции
производят непосредственно на дизеле с использованием соответствую-
щего приспособления с манометром или максиметром. Необходимо,
чтобы давление впрыска точно соответствовало величине устанавливае-
мой для данного типа дизеля; начало и конец впрыска сопровождались
четко выраженной отсечкой с резким звуком. Давление впрыска регу-
лируется в зависимости от конструкции форсунки двумя способами.
В одном случае сила нажатия пружины изменяется регулировочным
винтом и фиксируется контргайкой, в другом — путем подбора регу-
лировочных прокладок под пружину (форсунка дизеля 4ВД-21/15).
Качество распиливания топлива должно быть туманообразным, без
заметных на глаз отдельных .капель, сплошных струек и сгущений.
Если форсунка и ее щелевой фильтр исправны, следует осмотреть
топливный насос высокого давления. Повышенная разность темпера-
тур отработанных газов между отдельными цилиндрами дизеля свя-
зана с" неравномерной подаЧей топлива насосом. Причин нарушения
равномерной подачи топлива насосом очень много и не все их можно
устранить в условиях эксплуатации.
Воздушно-пусковая система. В основном, система воздушного пув-
ка в процессе эксплуатации работает надежно и только нарушения ’
правил эксплуатации и технического обслуживания являются причи-
ной появления утечек сжатого воздуха и трудного пуска дизеля.
Наиболее интенсивно изнашиваются запорные вентили на головке
баллона и воздушной линии, устройства для присоединения маномет-
ра, продувочной и зарядной трубок, пускового трубопровода, главно-
го запорного вентиля. Нарушение герметичности сальников запорных
вентилей, соединений трубопроводов и плотности запорных конусов
в своих седлах являются причиной утечки воздуха из системы. Незна-
чительные следы выработки и другие механические дефекты воздухо-
- распределителя или пускового клапана осложняют или делают не-
возможным пуск дизеля. Отказ в работе зарядной головки затрудняет
зарядку баллонов воздухом.
Уход за пусковой системой в процессе эксплуатации сводится к уст-
ранению утечек воздуха подтяжкой накидных гаек, фланцев, заменой
прокладок, набивкой сальников. Зарядную головку в случае отказа
разбирают, очишают от нагрева, заменяют неисправные детали. При
эксплуатации системы воздушного пуска нельзя прикладывать чрез-
мерных усилий к запорной арматуре, так как это приводит к наруше-
нию сопряжений запорных клапанов; не допускается перегревать за-
рядную головку; необходимо своевременно удалять конденсат из пус-
ковых баллонов, который может стать причиной разрушения двига-
теля вследствие гидравлического удара. Кроме того, когда баллоны
заряжаются отработанными газами, последние содержат различные
химические соединения, которые растворяясь в конденсате, образуют
активные кислоты, разрушающие металл баллонов.
Система охлаждения. Характерной неисправностью жидкостной
системы охлаждения дизелей является течь воды в результате разру-
шения соединительных патрубков (дюритов), сальников водяного
насоса, уплотнительных резиновых колец гильз цилиндров. Дальней-
шая работа дизеля с этими неисправностями может привести к выходу
его из строя. Текущий ремонт системы охлаждения заключается в свое-
временной замене соединительных патрубков, на поверхности которых
обнаружены, трещины или другие признаки старения материала и за-
мена сальников вала привода водяного насоса, признаком разрушения
которых является течь воды по контрольному каналу. Сальники вала
привода водяного насоса не ремонтируют, и при возникновении не-,
значительной течи требуется их полная замена. В результате перегрева
дизеля вода может попасть в картер или поддон дизеля через резиновые
кольца втулок цилиндров. Устранение этой неисправности требует
значительной разборки двигателя.
С целью уменьшения загрязненности водяной рубашки дизеля и
отложения накипи, рекомендуется в эксплуатации избегать частой
смены вода.
Обслуживание воздухоочистителей. Эксплуатация дизелей на реф-
рижераторных поездах и секциях происходит в условиях различной
запыленности атмосферного воздуха.
На дизелях для очистки воздуха от пыли применяют инерционно-
, масляные двухступенчатые воздухоочистители, как наиболее простые
по конструкции и обслуживанию. Степень очистки воздуха в них до-
стигает 99%. В качестве первой ступени очистки используется масля-
ная ванна, в качестве второй — кассета из проволочной или капроно-
вой путанки (набивки). Эффективность работы воздухоочистителей во
многом зависит от состояния масла в ванне. По. мере загрязнения час-
тицами пыли оно густеет и -на поверхности масла образуется плотная
пленка, что снижает степень и тонкость очистки воздуха. По мере за-
сорения фильтрующей кассеты возрастает сопротивление движению
воздуха. В результате этого во всасывающем коллекторе возникает
дополнительное разрежение, которое снижает массу и давление воздуш-
ного заряда, поступающего в. цилиндры. Вследствие недостатка возду-
ха снижаются мощность и экономичность двигателя.
При обслуживании воздухоочистителей производят: удаление за-
грязнённого масла и тщательную промывку фильтрующей кассеты и
корпуса в дизельном топливе. Промытую кассету продувают сжатым
воздухом, а в корпус заливают свежее масло до отметки на боковой
поверхности. Фильтрующая кассета при сборке воздухоочистителя
должна-оставаться сухой. При установке корпуса фильтра необходи-
мо следить за правильным положением резиновых уплотнителей в ме-
стах соединения воздухоочистителя. В противном случае нарушается
фильтрация и в цилиндры двигателя подсасывается неочищенный
воздух.
Обслуживание системы смазки. При работе дизелей необходимо
ёледить, чтобы при установившемся режиме работы давление в системе
смазки поддерживалось в заданных пределах. Температура масла
должна быть на 10—15 градусов ниже температуры охлаждающей
воды, но не превышать 348 К (75° С).
Систематически контролируют уровень масла в картере и при необ-
ходимости доливают. Уровень масла измеряют маслоуказателем через
10—15 мин после остановки двигателя (чтобы, масло стекло в картер из
системы). На маслоуказателе имеется две метки. Верхняя метка обоз-
начает верхний предельный уровень масла в картере. Выше этого
уровня масло доливать не разрешается, чтобы исключить образование
нагара на деталях и т. п. Нижняя метка — это нижний предельный
уровень масла в картере. Не допускается эксплуатация двигателей
ниже этой отметки, так как при этом увеличивается износ деталей, по-
являются задиры поршней, цилиндров, подшипников и могут возник-
нуть другие неисправности? дизеля.
В соответствии с установленной периодичностью производится
замена отработавшего масла — свежим. Обычно, продолжительность
работы масла в двигателях устанавливается заводами-изготовителями
и указывается в инструкции по эксплуатации.
Окисление масла является главной причиной того, что система
смазки загрязняется различного рода углеродистыми отложениями.
Выпадающие из масел осадки, в'виде черных сгустков, откладываются
на стенках картера и расположенных в нем деталей, внутри шеек ко-
ленчатого вала и в маслопроводах. Осадки засоряют масляные каналы,
что приводит в ряде случаев к тому, что прекращается подача смазки
на отдельные узлы двигателя.
Даже при тщательной фильтрации масла в процессе работы двига-
теля в нем постепенно накапливаются примеси органического и неор-
ганического происхождения и, оно становится непригодным для ис-
пользования в двигателе. Перед сливом отработавшее масло прогре-
вается до температуры 323—ЗЗЗК (50—60° С) и сливается сразу же
после остановки дизеля, пока все механические включения находятся
во взвешенном состоянии. После слива горячего масла систему и кар-
тер необходимо тщательно промыть. Для этого в двигатель заливают
L промывочную смесь, состоящую из 25% дизельного топлива, остальное
масло. Дизель работает при небольшой частоте вращения в течение
5—10 мин; после этого смесь сливают, а фильтры (магнитный, щелевой,
сетчатый, центробежный) промываются в дизельном топливе.
Если не удалять промывкой при смене масла накапливающиеся
смолистые вещества и механические примеси, тб свежее масло, залитое
взамен отработанного, сразу же после пуска двигателя загрязняется.
Заправив картер необходимым количеством свежего масла, запус-
кают дизель на 5 мин и после остановки доливают масло до необходи-
мого уровня.
Отработанное масло собирается и сдается для регенерации. .
48. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТА ДИЗЕЛЕЙ В ДЕПО
Специализация рефрижераторных вагонных депо по обслуживанию
и ремонту подвижного состава позволяет улучшить организацию экс-
плуатации и повысить качество деповского ремонта.
Для поддержания дизелей рефрижераторных поездов и секций
в исправном состоянии между заводскими ремонтами разработана -си?
стема технического обслуживания и ремонта приписных вагонов. По
этой системе ремонт дизелей выполняется в депо приписки в соответ-
ствии с утвержденными ЦВ МПС правилами. Ремонт дизелей произво-
дится через 2 года после постройки секции или заводского ремонта
второго объема, затем через каждые 18 месяцев эксплуатации.
Применение технической диагностики при определении объема
представляющих работ является важным этапом деповского ремонта
дцзелей, так как различные условия эксплуатации, квалификация
кадров и качество обслуживания по разному влияют на интенсивность
износа деталей и узлов.
За межремонтный период дизели нарабатывают не более 2000 ч
каждый. Поэтому, при деповском ремонте производится только час-
тичная разборка дизеля,’ с которого демонтируются: головки цилинд-
ров, выхлопной коллектор, глушитель, детали шатунно-поршневой
группы, форсунки, топливные насосы высокого давления, фильтры
(топливные, масляные, воздушные), масляные центрифуги, водяной
насос, дюритовые соединения трубопроводов систем охлаждения,
смазки и топливоподачи, турбонагнетатель.
Демонтаж остальных узлов и деталей производится при наличии
неисправностей, устранение которых на месте затруднено.-'
Распределение работ по ремонтным позициям сборочного цеха для
дизельного вагона имеет важное значение для ритмичной работы депо,
так как операции по ремонту дизельного оборудования наиболее про-
должительны по времени.
Применение сетевого графика и поточно-стационарного метода ре-
монта4 позволяют обеспечить технологическую взаимосвязь ремонтных
операций по дизельному вагону и в целом для секции или поезда. При
гамонте дизельного оборудования применяются наиболее прогрессив-
гай агрегатно-узловой метод (замена ТНВД, масляных и водяных
насосов, головок цилиндров и т. д.), который позволяет применять
строгую специализацию труда. Это повышает производительность тру-. .
да и способствует сокращению времени ремонта дизеля. Ремонт дизеля
целесообразно осуществлять одновременно двумя й даже тремя слеса-
I рями, так как это не только облегчает выполнение отдельных работ,
но и позволяет часть из них вести параллельно.
В каждом депо, с учетом местных условий, разрабатываются свои
технологические процессы деповского ремонта рефрижераторных
Г вагонов, на основе рекомендаций типовых технологических процессов,
[. утвержденных ЦВ МПС.
I Заключительным этапом деповского ремонта дизелей является ис-
Lпытание отремонтированного оборудования и сдача его приемщику
ГЦВ МПС.
г Заводской ремонт дизелей выполняется в соответствии с утверж-
I денной МПС периодичностью, через 6—8 лет с полной разборкой дви-
гателя. По принятому технологическому процессу дизели и дизельное
^оборудование ремонтируются по агрегатно-обезличенной системе. Это
р значит, что после разборки дизеля все узлы и отдельные детали сдают-
S ся для восстановления и ремонта, а на участок.сборки поступают го-
I товые узлы и отремонтированные детали со склада завода.
|р 49. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ДИЗЕЛЕЙ
ж
| Под технической диагностикой подразумевают определение и анализ
I Информации, позволяющей оценивать техническое состояние двигате-
|'ЛЯ в целом или его элементов без разборки. Задача диагностики
gсводится к тому, чтобы определить состояние двигателя и его элементов
В'без разборки и прогнозирование его технического состояния на опре-
|деленный период времени.
I При работе дизеля возникают шум, вибрации, стук и прочие явле-
| ния, которые можно считать выходными процессами. Параметры выход-
|кных процессов достаточно полно отражают качество функционирова-
| ния системы или механизма.
Е В зависимости от поставленной задачи техническая диагностика раз-
F деляется на комплексную и поэлементную. Задача комплексной диаг-
| цостики сострит в том, чтобы установить, исправен или неисправен
I двигатель. Задача поэлементной диагностики заключается в том, чтобы
^’..быстро обнаружить неисправный агрегат, механизм или систему и
й точно установить причину неисправности.
f Исследования в области диагностики дизелей показали, что более
[• 40% отказов по этим двигателям прогнозируемы. По мере развития
i методов и средств диагностики количество прогнозируемых отказов
j увеличится. Этим в значительной степени обусловливается внедрение
эффективных методов диагностики двигателей в ремонтное производ-
ство. Так, в период гарантийных сроков эксплуатации 5-вагонных реф-
Р рижераторныХ' секций БМЗ неисправности, в основном, возникают
> в таких системах дизеля, как топливная, охлаждения, газордспределе-
I ния и газотурбинного наддува. Выход из строя (частично или полно-
стью) деталей клапанного механизма (зависание клапанов, излом коро-
мысел) составляет около 28% общего числа наблюдавшихся отказов по
\ Ж а
дизель-генераторному оборудованию. Выход из строя центробежного
"Водяного насоса составляет примерно 25%, а отказы топливной аппа-
ратуры (форсункй, топливные насосы) 21—22% от числа всех отказов
дизеля. ... .
В эксцлуатации применяются различные способы определения тех-
нического состояния двигателей без разборки, основанные на измере-
нии такйх показателей, как: расход картерного масла на угар, коли-
чество газов, прорывающихся в картер, компрессии в цилиндрах дви-
гателя и относительной неплотности цилиндров.
Определить техническое состояние двигателя по одному какому-
либо из перечисленных показателей нельзя.
Большой интерес для диагностики представляет спектрографи-
ческий метод определения содержания продуктов износа в картерном
масле и универсальный виброакустический метод.
Виброакустическая диагностика труднодоступных деталей являет- ,
ся наиболее перспективным методом. Сущность метода основывается на
том, что во время работы машин движение деталей сопровождается их
соударением, в результате которых по двигателю распространяются
упругие колебания. По мере изнашивания механизмов или врзник-
новения в них каких-либо дефектов нарушаются первоначальные со-
пряжения между деталями, вследствие чего характер шума и
вибрации изменяются. Это свойство используется для оценки техни-
ческого состояния дизелей.
Сигналы, возбуждаемые колебаниями работающих механизмов,
* носят импульсный характер. Причем энергия акустического сигнала
возрастает с увеличением зазора между соударяющимися деталями.
~ Поэтому амплитуда виброакустического сигнала может достаточно
точно характеризовать состояние кинематической пары. Сигналы вос-
принимаются специальными датчиками,. устанавливаемыми для этой
цели на корпусе узла или агрегата. В качестве приемников вибраций
обычно используют пьезоэлектрические датчики ускорений, преобра-
зующие механические колебания элементов в электрические сигналы.
Оценивать техническое состояние отдельных элементов двигателя
по вибрационным характеристикам можно только при помощи целого
комплекса электронных приборов, соединенных в общую блок-схему.
Существуют различные приборы для диагностики дизелей: электрон-
ный диагностический малогабаритный прибор ЭМПД-2, «Дизель»;
мотор-тестер ГОСНИТИ типа КИ-4807; электронный прибор ВДП-1; 1
- приборы для проверки топливных насосов К-436, для проверки потреб-
ности в ремонте цилиндро-поршневой группы К-69М, для замера раз-
ряжения во впускном трубопроводе ДТ-50, для проверки дымности от-
работанных газов НЦ-112, для определения мощности двигателя
ИМД-2; электронный прибор ДПК-700? универсальный многофунк-
циональный прибор УМДП-3 и др.
Для записи, анализа и расшифровки виброакустических параметров ।
применяются приборы завода «Виброприбор», фирмы «Брюль и Къер»
(Дания), RFT (ГДР) и др. - . ;
При диагностировании двигателя по виброакустическим характе- .
ристикам большое значение имеет правильная установка датчиков paj i
Mi? ’
- ’
Рис. 163. Принци-
пиальная схема
установки датчн-.
ков при виброаку-
стическом днагно-.
стировании дви-
гателя
поверхности дизеля. Датчик (акселерометр) устанавливают в такие
точки, которые могут дать наибольшую информацию от проверяемого
узла при наименьшем влиянии помех от одноименных деталей в со-
। седних цилиндрах двигателя. Так, например, при диагностировании
зазоров сопряжений поршень — гильза датчик можно устанавливать
, На шпильку 3 крепления (рис. 163) крышки люка полости штанг по оси
f проверяемого цилиндра, коренного подшипника на шпильку 1, по оси
* цилиндра; шатунного — на шпильку 2 крепления крышки люка кар-
тера.
Работу клапанов механизма газораспределения, форсунки, нагне-
тательного клапана насоса высокого давления, распределительных
’ шестерен проверяют установкой датчиков (с помощью магнитных дер-
’ жателей или других устройств) соответственно:-на маховичок 4 креп-
ления крышки клапанного механизма, на форсунку 5, на нажимной
штуцер 6 насоса и на крышку 7 коробки распределительных шестерен.
О техническом состоянии кривошипно-шатунного механизма и
цилиндро-поршневой группы в большинстве случаев судят по зазорам
в сопряжениях. Зазоры в сопряжениях — один из основных факто-
ров, влияющих на работу двигателя. Наибрлее объективным способом
, оценки технического состояния кривошипно-шатунного механизма и
цилиндро-поршневой группы является непосредственное измерение
зазоров в сопряжениях. Однако это требует значительной разборки
двигателя, что связано с большой трудоемкостью. В рефрижераторных
депо состояние цилиндре-поршневой группы оценивается по количе-
ству прорывающихся газов в картер дизеля и по фактическому угару
картерного масла в эксплуатации. Измерение расхода газа выполняет-
ся газовым счетчиком ГКФ-6 и индикатором расхода газов КИ-4887-1
ГОСНИТИ. Состояние цилиндро-поршневой группы отдельных ци-
линдров уточняется пневматической опрессовкой цилиндров с помощью
калибратора К-69М, который модернизирован для дизелей типа
НВД-21.
Зазоры в кривошипно-шатунном механизме замеряются с помощью
компрессорно-вакуумной установки 7 (рис. 164) и приспособления 2,
путем перемещения поршня на величину зазоров в сопряжениях верх-
ней S, и нижней S2 головок шатуна, путем увеличения давления или
разряжения в камере сжатия переключателем 6. Определение величи-
ны этих перемещений производится с помощью индикатора 1 часового
243
типа. Замеры производят на рабочем клапане, прижатом тарелкой
к Днищу поршня. При наличии комплекса электронно-измерительных
приборов фиксируют время между началом сдвига поршня в цилинд-
ре и моментом соударения деталей в верхней и нижней головках шату-
на,- прибором 8 с помощью датчика 3 давления и .датчиков вибраций
4 и 9. Для- определения неплотности цилиндро-поршневой группы
Имеется пневматический калибратор 5.
Виброакустическая аппаратура позволяет проводить частотный, и
временной анализ вибраций двигателя с выделением необходимых
диапазонов частот и периодов времени, в пределах которых поступают
сигналы от соударений деталей. Так, например, для диагностики сос-
тояния дизелей К-461 М могут быть использованы следующие характер-
ные диапазоны-частот для определения дефектов: рабочего (теплового)
процесса 280—320 Гц; кривошипно-шатунного механизма (подшипни-
ков) 800—850 Гц; определения геометрического угла опережения пода-
чи топлива 1200—1500 Гц; газораспределительного механизма 3500—
4500 Гц; контроля работы отдельных цилиндров 6000—8000 Гц; про-
цесс всасывания, наддува 2240—6400 Гц; нарушение баланса коленча-
того вала 1000—1100 Гц.
Ведутся исследования изменений амплитудно-частотных виброра-
раметров дизелей с различными наработками (износами), что позволит
в дальнейшем нормировать их и применять при диагностике дизелей
в эксплуатации без разборки.
Например при диагностике технического состояния Механизма га-
зораспределения определяются плотность прилегания рабочих кла-
панор к седлам, зазоры между стержнями клапанов и бойками коро-
мысел, фазы газораспределения, упругость клапанных пружин. По
мере изнашивания деталей механизма, нарушается его регулировка и
динамика движения деталей, ухудшается рабочий процесс двигателя.
Наиболее часто встречаются следующие неисправности механизма
газораспределения: изменение теплового зазора, посадка клапана на
-седло с перекосом в результате повышенного зазора в направляющей
Рис. 164. Схема
измерения зазоров
в сопряжениях
кривошипно-ша-
тунного механизма
и неплотностей в
цилиндро-поршне-
вой группе дизе-
лей типа НВД-21
244
Таблица 14
Элементу . Возможные неисправности
w Кремний Попадание загрязненного воздуха внутрь двигателя в результа- те неисправностей впускных коллекторов, повреждение уплот-
• нений, неисправности воздушных фильтров, загрязненность ем- костей для хранения смазкн
'Железо Износ гильз цилиндров, поршневых колец, шестерен, деталей механизма газораспределения
' Алюминий Задиры и царапины на зеркале поршня, вызнанные избыточным проникновением абразивной пыли
Медь Износ трубопроводов системы смазки, масляного радиатора
z Хром Износ хромированных поршневых колец и вкладышей подшип-
, - - ников'
Вода Г Утечка из системы охлаждения, попадание воды в емкости для хранения смазки, неудовлетворительная вентиляция картера, низкая температура двигателя
износе йоршней.
г ртулке, неустойчивая посадка клапана на седло (с подскоком) в резуль-
тате уменьшения жесткости пружины, плотность посадки Клапанов.
|Эти неисправности легко определяются при диагностике.
Для диагностики дизелей без разборки применяется также спектро-
| графический метод. В процессе работы дизеля происходит изнашивание
^шатунно-поршневой группы, шеек коленчатого вала, стенок цилиндров
других деталей. Поэтому в картерной смазке будут иметь мёбто йро-
В|укты износа, содержащие железо, медь, алюминий, хром, олово, сви-
1'нец, кремний и другие присадки; Концентрация этих элементов в смаз-
рке позволяет судить о скорости изнашивания деталей. По изменению
Концентрации железа можно судить о скорости изнашивания гильз
" Цилиндров, поршневых колец, деталей механизма газораспределения --
и др., по изменению концентрации алюминия — йзнрёе йоршней.
Зависимость между избыточным содержанием отдельных элементов
в дизельной смазке н возможными неисправностями приведена
в
Экспериментально установлено, что после выработки Деталями
своих ресурсов или при нарушении нормального режима работы дви-
гателя интенсивность изнашивания деталей значительно возрастает
и при этом концентрация соответствующих элементов в смазке увели-
чивается. т
Присутствие в картерной смазке различных элементов позволяет
рол учить информацию об изменении технического состояния дизеля и
уточнить место неисправностей до их внешних проявлений (дымление,
Потеря мощности и т. д.), так как объектами диагностирования' яв-
ляются детали и узлы, омываемые смазкой.
табл. 14.
Глава IX
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
И ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЕЙ
SO. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
~ Поездные бригады, обслуживающие рефрижераторный подвижной
состав, должны руководствоваться Правилами техники безопасности й
производственной санитарии при эксплуатации и текущем ремонте
рефрижераторных поездов и секций, разработанными ЦВ МПС.
Начальники и главные инженеры рефрижераторных депо обязаны
организовать обучение Правилам техники безопасности и производст-
венной санитарии при эксплуатации и техническом обслуживании
рефрижераторного подвижного состава и обеспечивать своевременное
испытание работников депо в знании Правил.
' Работники, связанные с техническим обслуживанием и эксплуата-
цией дизель-генераторных установок должны пройти специальную
подготовку и иметь соответствующее свидетельство о сдаче испытаний
в знании Правил техники безопасности..
Ответственность за соблюдение Правил возлагается на начальни-
ков рефрижераторных поездов и секций. Перед началом каждого
рейса, руководство рефрижераторного депо обязано проинструктиро-
вать членов бригады поезда (секции) о порядке работы в поездных
условиях, правилам безопасной работы на электрифицированных
_ участках дорог. .
Каждый поезд и секция обеспечиваются комплектом инструментов
и средствами индивидуальной защиты (резиновыми перчатками, ков-
риками, диэлектрическими калошами, защитными очками).
В вагоне дизёль-электростанции должны быть в наличии огнету-
шители, пожарный инвентарь, переносные электрические лампы.
В служебном вагоне должна быть аптечка.. Начальники рефрижера-
торных поездов и секций Должны регулярно проводит^ инструктаж
членов бригады, а также проверить знание ими Правил техники безо-
пасности.
Часть работы, по техническому обслуживанию дизелей, связанных
с экипировкой дизельным топливом и смазкой, выполняется на эки-
пировочных пунктах и непосредственно*на станционных путях. Не-,
обходимо соблюдать особую осторожность во время хождения по путям.
Проходя вдоль станционных путей, следует идти только по середине
междупутья. Переходить железнодорожные пути следует только под
прямым углом, предварительно убедившись в том, что на пересекае-
мом пути нет приближающегося подвижного состава. Между расцеп-
ленными вагонами разрешается переходить в том случае, если рассТод-
246
ние между ними не менее 5 м. Не разрешается переходить пути в мес-
тах расположения стрелочных остряков централизованных стрелок и
поперечных скреплений стрелочных переводов.
Стоящий на пути состав следует обходить на расстоянии не ближе
3 м от последнего вагона. Переходить пути, занятые подвижным сос-
тавом, можно только через тормозные площади вагонов или в установ-
ленных на станции местах для прохода работников.
Прежде чем перейти путь, надо убедиться, не движется ли по нему
поезд или отдельный локомотив, посмотрев в правую и левую стороны.
Нельзя переходить путь непосредственно между вагонами, находящи-
мися на расстоянии менее 10 м друг от друга, так как вагоны могут
быть неожиданно приведены в движение. При выходе из вагона дизель-
электростанции, находящегося в непосредственной близости от путей,
необходимо оглядеться. В ночное время рекомендуется некоторое вре-
мя выждать, чтобы глаза привыкли к темноте и установилась нормаль-
ная видимость окружающих предметов.
При движении поезда (секции) запрещается находиться на поднож-
ках й крышах вагонов. При подаче вагонов для ремонта в депо или
на ПТО нельзя высовываться из окон и дверей вагонов.
Большое значение для охраны труда обслуживающих бригад имеют
безопасные приемы работ при пользовании инструментом и приспособ-
лениями.
Механики, обслуживающие дизель-генераторные установки, долж-
ны обеспечиваться только исправным инструментом.
Молотки должны иметь слегка выпуклую несбитую поверхность
бойка, надежно быть укреплены на ручках, которые должны иметь
гладкую без сучков и трещин поверхность. Зубила, бородки и кернеры
должны иметь ровные, несбитые, слегка выпуклые ударные поверх-
ности, без заусенцев, а длина их должна быть не менее 150 мм. На-
пильники и шаберы должны быть вставлены в исправные ручки без
трещин, сбитых мест и других дефектов, с металлическими кольцами
на концах ручек в местах их насадки. Гаечные ключи должны соот-
ветствовать размерам гаек и головок болтов и не должны иметь тре-
щин, забоин и заусенцев. Нельзя применять прокладки для заполне-
ния зазора между губками ключей и гайкой, а также наращивать
гаечные ключи другими ключами.
Электрические дрели, гайковерты и другой инструмент могут при-
меняться только при условии полной его исправности и на напряжение
не свыше 36 В. Инструментом, рассчитанным на напряжение до 220 В,
можно пользоваться при условии надежного заземления корпуса ин-
струмента и применения резиновых перчаток, диэлектрических калош
или резинового коврика. Электрический инструмент на напряжение
свыше 36 В должен выдаваться комплектно с индивидуальными за-
щитными приспособлениями.
На рефрижераторных поездах и секциях в дизельных отделениях
должны быть вывешены инструкции по обслуживанию дизельных уста-
новок, выписка из правил техники безопасности, правила оказания
первой помощи.
п>247
V;/ Для удобства выполнения текущего ремонта дизелей в, вагоне-
Дйзель-эЛёктрЬстанции предусматривается специальное место, которое
оборудуется слесарным верстаком с тисками, поверочной плитой и
наждачным точилом.
51. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ ДИЗЕЛЕЙ
При обслуживании дизелей рефрижераторного подвижного соста-
ва обслуживающий персонал должен следить, чтобы проходы .между
дизель-генераторами были свободными, пол 'В вагоне дизель-электро-
станции должен быть сухим и чистый. Разлитые на полу дизельное топ-
ливо, смазку, воду необходимо немедленно вытирать. Помещение ва-
гона-дИзель-электростанции должно иметь естественное и электри-
ческое освещение в соответствии с действующими нормами. Необхо-
димо содержать в исправном состоянии приточно-вытяжную вентиля-
цию и обеспечивать очистку воздуха в дизельном помещении.
Вентиляционные устройства должны обеспечивать полное удаление
продуктов сгорания, паров дизельного топлива и смазки. Периоди-
чески проводимый анализ воздуха в дизельном отделении допускает
предельную концентрацию окиси углерода 0,2 мг/м3. Имеет значение
не только чистота воздуха, но и его температура. В холодное время
года она должна быть 288—298 К (15—25° С); в летнее — не должна
превышать температуру наружного воздуха не более чем на 10 гра-
дусов. - . , ’
' Все трубопроводы, резервуары, работающие под давлением, конт-
ролЬно-измерительные приборы необходимо содержать в исправном
Состоянии. Не допускаются к эксплуатации аппараты и резервуары,
работающие под давлением, с просроченными сроками осмотра и осви-
' Дётельствования. " _
Воздушно-пусковые баллоны рассчитаны на рабочее давление
3 МПа (30 кгс/cnj2). При зарядке баллонов это давление превышать
категорически Запрещено. При превышении рабочего давления бал-
'ЛОн может взорваться. Разбирать баллоны для осмотра и ремонта мож-
но только в^ том случае, когда в нем отсутствует давление. Заряжать
баллоны можно только отработавшими продуктами сгорания, сжатым
воздухом, углекислым газом или азотом. Наполнение баллонов кис-
лородом приводит к мгновенному взрыву.
Воздушно-пусковые баллоны Могут эксплуатироваться только в том
случае, если не истекли сроки их очередных осмотров и испытаний.
На головке каждого баллона, должны быть установлены: предохрани-
тельный клапан, отрегулированный на установленное давление; ис-
правный И опломбированный манометр; исправное устройство для
Спуска конденсата.
Каждый баллон регистрируется в инспекции Котлонадзора и на
него заводится прошнурованная книга. После проведения гидравличе-
ского испытания от органов Котлонадзора выдается разрешение на
его эксплуатацию. На наружной стороне на видном месте наносится
'.наДпись: ♦Воздушный баллон, регистрационный № 6552 испытан
248

16/VIII 1979 г. Разрешенное давление 3 МПа (30 кгс/см1). Срок следую-
г щего осмотра 16/VIII 1980 г. Срок следующего гидравлического испы-
тания 16/VIII 1987 г.>
Воздушно-пусковые баллоны оборудованы предохранительными
клапанами мембранного типа. Мембрана изготовляется из мягкого
металла. При превышении допустимого давления мембрана разрушает-
ся и заряд воздуха выходит в атмосферу. Действие предохранительного
клапана восстанавливается путем установки новой мембраны. Предо-
хранительный клапан регулировке не поддается. Воздушно-пусковые
баллоны следует оберегать от ударов и повреждений.
Перед пуском дизеля необходимо проверить наличие и исправность
ограждения вращающихся частей двигателя, защитных кожухов на
выпускных трубопроводах и коллекторах, надежность крепления
дизеля, генератора, расходного топливного бака, трубопроводов, плот-
ность соединения топливо- и маслопроводов. Течи топлива и масла на
работающем дизеле могут привести к пожару. На дизеле не должно
быть инструментов и других посторонних предметов. При пополнении
[ топливных расходных баков не допуска ?ь перелива топлива.
/ г Проверяется исправность действия аварийного освещения, наличие
на рабочем месте переносных ламп напряжением 12 В и переносного
.( аккумуляторного фонаря, брезентовых рукавиц, переноснык лестниц,
j противопожарных устройств, огнетушителей и пожарного инстру-
j ‘мента.
г Механику разрешается приступать к работе в одежде, плотно при-
‘7 легающей к телу, не стесняющей движений, и в головном уборе. Во
L время ремонта при внутреннем осмотре цилиндров, картера, топлив-
*“ вых баков для освещения необходимо пользоваться только перецосны-
i ми лампами напряжением не свыше 12 В или электрическими карман-
Г ными и аккумуляторными фонарями.
L При обслуживании дизельных установок запрещается прика-
; саться к токрведущим частям оборудования, кабелям и проводам,
'’ находящимся под напряжением; работать при снятых или незакреп-
Ленных ограждениях вращающихся частей оборудования; курить или
^ Пользоваться открытым пламенем; загромождать проходы деталями
или другими предметами, затрудняющими обслуживание оборудова-
ния; работать в незастегнутой одежде; производить регулировку ра-
" боты узлов при работающем дизеле. Оборудование должно быть чис-
тым. Во время работы дизель-генераторов запрещается: оставлять ра-
ботающее оборудование без наблюдения, открывать главный распре-
делительный щит.
52. ОСНОВНЫЕ ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Все члены обслуживающих поезда и секции бригад должны знать
место расположения *Ьредств пожаротушения и уметь ими пользо-
ваться.
Каждый поезд (секция) должен быть снабжен исправными средства-
ми пожаротушения в соответствии с табл. 15.
Углекислотные огнетушители предназначены для тушения горя-
щих твердых предметов, а также электродвигателей,. генераторов и
249
Таблица 15
других приборов, находящихся под напряжением. Пениый огнетуши-
тель предназначен для тушения горящих твердых и жидких горючих
материалов и других, кроме приборов и аппаратов, находящихся под
напряжением.
В вагонах-дизель-электростанциях должны быть вывешены на вид-
ном месте выписки из правил пожарной безопасности на железнодорож-
ном транспорте. На случай тушения пожара начальником поезда
(секции) должен быть составлен табель распределения обязанностей
между членами бригады поезда (секции) и вывешен на видном месте.
Ответственность за наличие и состояние средств пожаротушения
несет начальник поезда или секции.
Причинами возникновения пожара в вагонах-дизель-электро-
станциях могут стать: неисправности в системах электроснабжения,
а также нарушение правил пожарной безопасности членами бригады;
короткое замыкание в электропроводке и электроприборах, перегрузка
проводов и приборов электрооборудования, большие переходные
сопротивления в электроприборах и сети; применение не соответствую-
щей нормам электрозащиты (установка «жучков» и т. д.); невниматель-
ное наблюдение за работающим электрооборудованием; хранение
в нишах распределительных щитов, приборов автоматики, вентиля-
ционных каналах, в помещении котельной и возле кухонных плит горю-
чих материалов и предметов; использование для освещения ламп за-
вышенной мощности; неисправность аккумуляторных батарей (нали-
чие «глухих» элементов, низкое сопротивление изоляции, отсутствие
контргаек и технического вазелина на межэлементных соединениях,
наличие течи электролита); неисправность разделок дымовытяжной
трубы котла отопления; применение при растапливании котлов отоп-
ления легковоспламеняющихся жидкостей (керосйн, бензин и др.);
скопление пыли и грязи на приборах электрооборудования, в шкафах
распределительных щитов, около вытяжных труб и электропроводов;
отсутствие дополнительной изоляции в местах крепления электро-
проводки и электроприборов к металлическим частям вагона и в ме-
стах выхода проводов из металлических труб; трение проводов о метал-
лические распределительные щиты, защитные кожухи, детали кузова
и др.; попадание влаги на электропроводку, особенно в местах ввода
проводов внутрь вагона; слабые контакты на клеммных рейках,
250
щитах, электроприборах, гнездах предохранителей (недовернутые или
слабо зажатые в гнездах предохранители).
Для предотвращения возможности пожара в вагоне-дизель-электро-
станции необходимо помнить, что при коротком замыкании мгновенно
нагреваются и плавятся провода, загораются изоляция проводов и
рядом расположенные горючие материалы или предметы.
Если электроцепи перегружены, то провода нагреваются, появляет-
ся характерный запах горящей резины и ткани. При дальнейшем на-
гревании изоляция разрушается и загорается, и если не принять
. своевременных мер, то может произойти короткое замыкание.
Наличие слабых контактов крепления зажимов, предохранителей,
пакетных переключателей и других приборов приводит к местному
нагреву. При чрезмерном нагреве изоляции проводов загораются да-
же сами панели. В этих случаях также Возможно короткое замыкание.
Во время осмотра электрического оборудования особое внимание
обращается на чистоту электрощитов и размещенных на них приборов
и автоматов. Пыль, грязь и посторонние предметы могут вызвать корот-
кое замыкание в электроцепях и воспламенение изоляции электро-
проводки. Обязательно проверяется прочность затяжки гаек клеммных
соединений. Самое незначительное ослабление соединения отдельных
проводов вызывает увеличение контактного сопротивления с перегре-
вом и может стать причиной Пожара.
Необходимо своевременно устранять утечки дизельного топлива и
смазки в соединениях трубопроводов, кранах и сальниках дизелей.
Грязную промасленную ветошь и другие обтирочные материалы сле-
дует хранить в металлических ящиках или ведрах с крышками.
При обнаружении запаха горелой резины иди возникновения по-
жара от замыкания электропроводов необходимо немедленно снять
напряжение со всех потребителей, выключить дизель-генератор, при-
нять меры к тушению пожара и устранению неисправностей.
В случае возникновения пожара в вагоне-дизель-электростанции
необходимо срочно остановить дизель, перекрыть краны подачи ди-
зельного топлива и приступить к тушению пожара.
При пожаре в пути необходимо остановить поезд (секцию) стоп-
краном (за исключением случаев, когда поезд находится в тоннеле,
на мосту, виадуке, путепроводе, под мостом и в других местах, препят-
ствующих организации тушения пожара и эвакуации людей), по локо-
мотивной радиосвязи через машиниста локомотива сообщить о пожаре
в ближайшую дежурную пожарную команду и пожарный поезд, оказать
помощь поездной бригаде в отцепке горящего вагона и до прибытия
пожарных применять меры к тушению пожара (или ограничению его
распространения). В необходимых случаях следует обеспечить эвакуа-
цию инвентаря и съемного оборудования с горящего вагона. При пожа-
ре на электрифицированных участках пути начальник поезда или сек-
ции должен потребовать отключения напряжения с контактной сети.
О происшедшем пожаре начальник поезда или секции с ближай-
шей станции обязан телеграммой сообщить начальнику Депо, к которо-
му приписан поезд или секция, и в отдел военизированной охраны доро-
ги с указанием места, времени, причины возникновения пожара.
251
»• оказание довод помощи
Каждый работник бригады, обслуживающий рефрижераторный
- Поезд (секцию}, должен твердо знать правила и при необходимости
(до прихода врача) уметь оказать первую помощь пострадавшему от
v„; несчастного случая, а также уметь произвести искусственное дыхание.
| ,i В . каждом рефрижераторном поезде (секции) имеется аптечка,
р/”' в,-которой всегда должны быть следующие предметы: индивидуальные
Ьр пакеты, стерильные широкие бинты, йодная настойка в склянке с при-
тертой пробкой, раствор. борной;кислоты для промывания, глаз, наша-
тырный спирт, борный Вазелин, эфирно-валериановые капли, сода,
t, марганцевокцслый калий, перекись водорода, поильник, который мо-
j. жет служить для приема лекарства и промывания глаз, жгут для оста-
1Г’ новки кровотечения, складные шины (фанерные).для укрепления Ko-
i', вечности при переломах и вывихах, мыло, полотенце, диэлектрические
> перчатки, электрический фонарь (свечи, спички).
Пострадавшему необходимо обеспечить первую доврачебную меди-
цинскую помощь, а затем вызвать врача или направить пострадавшего
> - в лечебное учреждение.
г- - Оказание первой помощи следует производить спокойно, уверенно,
Г «ё проявляя суетливости.; .... . “
При поражении электрическим током необходимо Освободить по-
' страдавшего от контакта с проводником тока, для чего следует ёбес-
|> точить проводник. Если это сделать невозможно, то надо надеть рези-
’ ворые или сухие шерстяные перчатки (или обвернуть руки сухой тка-
вЬю); надеть каЛоШи или встать на сухую доску и оттянуть пострадав-
шего сухой веревкой или деревянной палкой. При выборемерпервой
[ помощи надо руководствоваться состоя нием, в котором11ахоДиТся ггб--
етрадйвшрй. Есл» пострадавший в сознании,' то ему необходимо дать
успокоительное лекарство, вызвать врача йли доставить в ближайшее
лечебное учреждение. Если пострадавший находится в бессознательном
IX состоянии, но дыхание, у него сохранено, то следует его удобно уло-
I у Жить, освободить от стесняющей движения одежды, обеспечить приток
Свежего воздуха, давать нюхать нашатырный спирт, обрызгивать лицо
вбдой, растирать и согревать тело, в случае судорожного и редкого
дыхания — делать искусственное дыхание.
При отсутствии признаков жизни искусственное дыхание следует
проводить длительно и непрерывно до прибытия врача.
Если пострадавший получил .ожоги, надо удалить одежду с пора-
г- женных участков тела и слегка протереть места ожогов стерильным
। тампоном, смоченным спиртом, водкой, одеколоном или слабым раст-
вором марганцевокислого калия. Поверхность ожога необходимо пере-
вязать, как обычную свежую рану, наложив стерильную повязку.
При появлении пузырей место ожога следует смазать вазелином или
Жиром. Прокалывать пузыри нельзя, так как при этом можно внести
инфекцию. После принятия указанных мер надо вызвать врача.
. / При ушибах, растяжениях связок и других повреждениях конеч-
Й «остей прежде всего необходимо обеспечить удобное и покойное поло-
® жение поврежденного местй.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артеменко Ю. И., Бакрадзе Ю. М., Воронин Ф. И.
Организация и технология ремонта рефрижераторных вагонов. М., Транспорт.
2. Болховитинов Г. Ф., Григорьев С. Н. Тепловые маши-
ны и установки железнодорожного транспорта. М., Транспорт, 1976. 280 с.
3. Бельских В. И. Диагностика технического состояния и регулиров-
ка тракторов. М., Колос, 1973. 495 с.
4. Вешкельский С. А., Лукьянченко Б. С. Техническая
експлуатация двигателей внутреннего сгорания. Л., Машиностроение, 1978,
140 с.
5. Гончаров В. М.. Мурзин Л. Г. Топливо, смазка, вода. М„
Транспорт, 1973. 198 с. -*
6. Колоколов А. А., Щетинин Н. В. Двигатели внутреннего
сгорания. изотермического подвижного состава. М.. Трачсдорт, 1974. 255 е,
7. Меркурьев Г. Д. Локомотивным и ремонтным бригадам о топливе
и смазочных материалах. М., Транспорт, 1978. 118 с.
8. Мирошников Л. В. Диагностика технического состояния автомо-
билей, -М., Высшая .школа,. 1967. 130 с. ,
9; Рефрижераторный подвижной состав./Б а к р а д з е Ю. М„ К р жи»
м О в с к Н.Й В. Е.. С к р и п к и и- В В. и др.; М., Транспорт, 1971, 328 р.
10. Рефрижераторные вагоны постройки ГДР/Б а к р а две Ю. М„ С м.»
р и п д и р В. В., X р а м о в В. И. и др.; М., Транспорт,. 1977. 272 с,
11. Рефрижераторные вароиу отечественной постройки / К р ж и м о в
с к и й В. Е„ В а с и л ь е в В. Н., С к р и и к и в В. В. и др. М.. Транспорт,
,1976.- 264 с,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
3
а
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ И РАБОТЕ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Глава I. Элементы технической термодинамики ....... 5
1. Основные принципы и понятия термодинамики......................5
^Уравнение состояния идеального газа ......... 8
3. Газовые смеси ................................................11
4. Теплоемкость газа. Количество тепла, участвующего в процессе . . 13
5. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и механическая
работа газа ................................................... 16
6. Энтальпия.....................................................18
Ос новные термодинамические процессы для газов................19
8. Политропические процессы ....... 23
9. Обратимые и необратимые процессы ......... 27
10. Замкнутые процессы. Цикл Карно . ......... 28
11. Второй закон термодинамики. Энтропия ......... 31
12. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания .... 34
Глава II. Принципы устройства и работы двигателей внутреннего
сгорания.......................................................... .39
13. Классификация двигателей . . ..........
14. Конструкция двигателей внутреннего сгорания и их основные элементы
15. Действительные циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания 43
16. Фазы газораспределения. Порядок работы цилиндров многоцилинд-
рового двигателя................................................... 48
17. Среднее индикаторное н эффективное давление. Крутящий момент 52
18. Индикаторная и эффективная мощность двигателя. Наддув двигателя 54
19. Тепловой баланс двигателя....................................58
20. Коэффициент полезного действия и экономические характеристики
двигателей......................................................... 60
Глава III. Топливная система дизелей и смесеобразование . ... 63.
21Д Виды топлива для двигателей внутреннего сгорания и процесс горения/63
23. Топливо для карбюраторных двигателей ..........................о7
24. Смесеобразование в дизелях . ........... 67
25. Система питания топливом .................................. . 70
26. Газораспределительный механизм. Система пуска дизелей ... 76
27. Регулирование. частоты вращения дизеля и параллельная работа
дизелей........................................................... 79 j
Глава IV. Охлаждение и смазка двигателей...........................84
28. Назначение и способы охлаждения двигателей ....................84
29. Циркуляционная система охлаждения . . ....... 85
30. Смазочная система двигателя....................................87
31. Фнзикр-^имические свойства смазочных масел ....... (90^
Глава V. Карбюраторные, газовые и многотопливные двигатели • • 93
32. Карбюраторные двигатели . . ..•.•. ••93
33. Газовые и многотопливные двигатели . •••••95
34. Испытания двигателей внутреннего сгорания . ••••> 97
35. Перспективы развития двигателя , . •••• 98
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА,
ИХ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Глава VI. Дизели рефрижераторного подвижного состава отечествен-
ной постройки ••••••••••• 100
36. Дизели К-461 и К-461 М.............................100
37. Дизель 4410,5/13 ..... ..................... . . 130
Глава VII. Дизели рефрижераторного подвижного состава постройки
ГДР 137
38. Дизель 4ВД-21/15 ............................, . . 137
39. Дизель 4НВД-21...................................... 155
40. Дизель 6НВД-21 . . .......................................168
41. Дизель 4НВД-12.5 ............................... 185'
42. Дизель 4ДВ-224 ....................... 198
43. Дизель ЕМ4-15 .................................. 211.
Глава VIII. Техническое обслуживание и эксплуатация дизелей • . 216
44. Общие сведения об эксплуатации дизелей . . • '.....216
, 45.. Порядок эксплуатации дизелей................. . <^1/
. 46. Планово-предупредительная система обслуживания дизелей и
основные неисправности . , .......... 228
47. Ремонт дизелей в процессе эксплуатации . .................. 234
48. Особенности организации ремонта дизелей в депо ..... 240
49. Техническая диагностика дизелей . ......... 241
Глава IX. Техника безопасности и противопожарные мероприятия при - -
эксплуатации дизелей . . 246
50. Общие сведения ............... 246
51. Техника безопасности при обслуживании дизелей ...... 248.
52. Основные противопожарные мероприятия . 249
S3. Оказание первой помощи . . ....... ... 252
Список литературы . . .......................4 , 253
. ВЛАДИЛЕН. ЕВГЕНЬВВИЧ-КРЖИМОВСКИЙ;СТАНИСЛАВ ФЕДОРОВИЧ ПОСТАРНАК,
ВАЛЕНТИН АЛЕКСАНДРОВИЧ РОМАНОВ.
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
. РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА-
Редактор В.В, Гяебоп-ЛАимме
Переплет художника А. Е. Смирнова
Технический редактор Л, И. Широкогорова
Корректор В. И.Вефмцееа
ИБ №
f Сдано в набвр 14,01.80. Подписано в печать 1S.08.80. * Т-14791
! фермат бОХУО’Ав. Бум, гид. № 3. Гарнитура литературная. -Высокая лечать, Усл.-пач. а. 16.
^ ЗЙ^иаде и. 18J6. Тираж 14 000. Заказ 1557, Цена 60 коп. Изд. NS ЬЬД/2 № 9486
Изд-во «ТРАНСПОРТ*, 107174, Москва, Басманный туп,.. 6а
Московская типография № 4 Союзполмграфпрома
при Государственном комитате СССР
пр деламиддателвстя. полиграфии й книжной торговли, .
1ЭТ0411 Мосйваж Б.^Переясйавсиая ул„ 46