Voznitskiy_-_Sudovye_dizeli_i_ikh_expluatatsia

В четырехтактных реверсивных дизелях устанавливают два ком­ плекта кулачных шайб —- один для переднего, другой для задне­ го хода» а в двухтактных дизелях с прямоточно-клапанной продув­ кой — один комплект (если реверсирование осуществляется, разво­ ротом распределительного вала на определенный угол) или два (если реверсирование осуществляется осевым сдвигом распредели­

тельного	вала).
Привод распределительного вала			осуществляется		от коленчато­
го вала.	Передаточное	число i:=	п р/пк (где	пр,	пк — частота
вращения'	соответственно	распределительного		и коленчатого ва~

Рис. 4.3, Кулачные шайбы дизелей:

а — Шкода L275; б, в — Бурмейстер и Вайн; г “ МАН; д — Зульцер

100

Рис, 4.4, Приводы распределительных валов

10!

лов). Для четырехтактных дизелей i = 7 2, для двухтактных i = 1.

Конструкция привода зависит от расположения распределитель­ ного вала: при верхнем расположении (над цилиндровыми крышками), характерном для ВОД, применяют балыковый привод с ко» ническими или винтовыми шестернями, при нижнем и среднем —

шестеренный пр ивод.

Для уменьшения размеров шестерен приводы изготавливают с промежуточными шестернями (рис. 4.4Эа), Промежуточная шестер­ ня 3 сцеплена с ведущей шестерней 4 коленчатого вала и с ведомой шестерней 2 распределительного вала» Так как у четырехтактного дизеля частота вращения распределительного вала должна быть в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала, то шестер­ ня 2 имеет вдвое больший диаметр, чем шестерня 4 (промежуточ­ ная шестерня 3 на передаточное число влияния не оказывает). От шестерни 2 приводится также вал регулятора 1.

Цепной привод (рис. 4.4, б) используют при большом расстоя­ нии между осями коленчатого и распределительного валов, когда шестеренный привод получился бы громоздким и дорогим.

Ведущая звездочка 13 коленчатого вала соединяется со звез­ дочкой 5 распределительного вала тремя одинарными цепями 1L

°дочка 9 является направляющей и служит для привода воздухоределителя, лубрикаторов и регулятора частоты вращения, дочка 6, закрепленная в кронштейне 7, служит для натяжения

цели (поворотом кронштейна 7 вокруг оси 10 против часовой стрел­ ки). Тяга 8, нагруженная мощной пружиной, передает усилие на ъролштейн. Цепи движутся по стальным направляющим рельсам /Д облицованным резиной, что предотвращает поперечные колеба­ ние цепей. Оси всех звездочек и цепи смазывают маслом.

Обычно применяют втулочно-роликовые цепи (рис. 4.4, в), со­ бираемые из наружных и внутренних звеньев. Наружное звено состоит из двух пластин 17 и двух пальцев 16, запрессованных в обе пластины, а внутреннее ■— из двух пластин 19, двух втулок 15 и двух роликов 18. Втулки запрессованы в обе пластины, а роли­ ки надеты на втулки с зазором, обеспечивающим их свободное вра­ щение. Пластины звеньев служат соединительными элементами и работают на растяжение, а ролики — для восприятия ударов и предохранения звездочек от износа; пальцы и втулки являются подшипниковыми узлами. Основные размеры цепи: шаг Я, диа­ метр D ролика и ширина I внутреннего звена. Цепи смазывают с по­ мощью сопел 14.

Контрольные вопросы

L Какая сила препятствует отрыву ролика толкателя от кулачной шай­

бы под действием сил инерции клапанного механизма?

3. Как можно снизить тепловую напряженность газораспределительных

клапанов?

102

3.С какой целью применяют автоматический поворот клапанов во вре

мя работы дизеля?

4.Почему на один газораспределительный клапан устанавливают не­

сколько пружин?

	5. Какими конструктивными способами уменьшают амплитуду собствен­
ных	колебаний клапанных пружин?
	6. Каковы основные преимущества гиравлического привода выпуск­
ных	клапанов?

Г л а в а 5. АГРЕГАТЫ НАДДУВА

5.1. Газотурбокомпрессоры

Наддув двигателей заключается в увеличении массы заряда воз­ духа в цилиндрах путем его предварительного сжатия и охлажде­ ния, Увеличение массы заряда в свою очередь позволяет увеличить количество сжигаемого в цилиндрах топлива и тем самым получить большее количество энергии, которая может быть преобразована в работу (мощность) двигателя. Сжатие воздуха осуществляется в центробежном компрессоре, как .правило, приводимом турбиной, использующей энергию выпускных газов двигателя. Подобный способ наддува получил наименование газотурбинного (рис. 5,1).

Воздух из атмосферы через фильтр-глушитель 1 поступает в одноступенчатый компрессор 2, где в зависимостиот заданной степе­ ни наддува сжимается до давления в 0,15—0,38 МПа, -охлаждается в охладителе 7 и поступает в ресивер 5 и через впускные клапаны 6 — в цилиндры двигателя. Отработавшие в цилиндрах газы со­ бираются в выпускном коллекторе 4, откуда поступают в односту-

Рис. 5.1. Система газотурбинного наддува дизеля

103

пенчатую газовую турбину 3, где, расширяясь., совершают работу, необходимую для привода колеса компрессора 2 .

Турбину и компрессор объединяют в один агрегат, называемый газотурбокомпрессором (ГТК). В зависимости от того, как орга­ низован подвод газа к турбинам, они могут работать либо при по­ стоянном давлении газа, перед ними (турбины постоянного давле­

ния),	либо	при	переменном (турбины		импульсного типа). Сред­
няя	температура		газов	перед турбиной	400—550 °С? в высокофор­
сированных		двигателях		может достигать 600—700 °С.

Остов ГТК делится на три части (рис. 5,2): компрессорную 4f газовпускную 14 и газовыпускную -9, соединяемые между собой фланцами, Последние две части, охлаждаются, водой, корпус ком­ прессора отделяется от горячей газовой турбины теплоизолирующей стенкой 10 и не охлаждается.. Корпуса последних модификаций турбокомпрессоров'фирмы «Броун-Бовери» не охлаждаются, вследствие чего исключается коррозия корпусов в эксплуатации и до­ стигаются более высокие температуры газов за турбиной, что спо­ собствуетболее полному использованию их энергии в утилизацион­ ном котле. К корпусу 13 крепят сопловой аппарат, состоящий из сегментов с профилированными лопатками.

Ротор 11 представляет собой вал.большого диаметра, на кото­ рый посажены рабочие колеса 12 турбины и 8 — компрессора. Всасывающая камера компрессора снабжена фильтром 2 и имеет звукоизоляционное покрытие»

Для обеспечения безударного поступления воздуха на рабочее колесо компрессора устанавливают направляющий вращающийся аппарат 5 . За рабочим колесом 8 в корпусе 4 установлен диффузор 7, служащий для преобразования кинетической энергии воздуха, в работу сжатия, вследствие чего скорость потока падает, а'давле­ ние повышается. По выходе из диффузора воздух поступает в спи­ ральные сборные улитки 6, в которых происходят дальнейшее уменьшение скорости и некоторое повышение давления воздуха.

Газ из выпускного коллектора дизеля поступает в газоподводя­ щие каналы корпуса 13, затем проходит через сопловые каналы а турбины, где происходит частичное расширение газа и превраще­ ние его потенциальной энергии в кинетическую. По выходе . из сопел газ поступает в каналы между рабочими лопатками колеса 12 турбины. На рабочих лопатках кинетическая энергия газа пре­ образуется в работу, приводя во вращение вал турбины.

Ротор отковывают заодно с диском ГТК (Броун-Бовери,, Зуль- цер и др.) или выполняют из двух половин с напрессованными

иприваренными к полувалам дисками, диск может быть прикреплен

кполувалам болтами (ГТК. дизелей Бурмейстер и Вайн). Полувалы ротора отковывают из обычной углеродистой стали, а диск — из жаропрочной»

Рабочие лопатки изготавливают из жаропрочной стали или из сплава на никелевой основе с большим содержанием хрома и до-

104

Воздух

105

Рис, 5.2. Газотурбокомпрессор VTR-320

бавкой кобальта и молибдена. Лопатки приваривают к диску или крепят в пазах специальной формы или способом «елочный замок».

Колесо нагнетателя насаживают на вал и крепят шпонкой или шлицевым соединением. Обычно колеса выполняют полузакры­ тыми с радиальными лопатками, загнутые передние кромки которых служат направляющим аппаратом, обеспечивая безударный вход., воздуха на них. Некоторые ГТК имеют направляющий аппарат, образованный решеткой неподвижных лопаток, направляющих воздух в сторону вращения колеса.

Подшипники ротора бывают двух типов:

подшипники' качения (шариковые или роликовые) — со сторо­ ны нагнетателя устанавливают опорно-упорный шариковый одноили двухрядный подшипник 3 ; опорный подшипник со стороны турбины 15 должен допускать осевое смещение вала от температур­ ного расширения, поэтому здесь чаще ставят роликовый или одно­ рядный шариковый подшипник; чтобы избежать повреждения под* шипников от вибрации, их устанавливают на упругую опору;

подшипник скольжения (в "ГТК большой подачи) состоит из боонзовой втулки, залитой баббитом толщиной 0,3 ч- 0,5 мм; на опорные части вала напрессовывают съемные цементированные и от- ш тифованные втулки; моторесурс таких подшипников 20—30 гьл ч; масло на смазывание подшипников подается навешенными на ротор насосами 1.

Лабиринтные уплотнения служат для отделения газовой поло~ ети от воздушной и от опорного подшипника. Лабиринты образова» ны завальцованными в выточки ротора тонкими (0,1—0,2 мм) латунными кольцами-гребешками. В камеру а укупорки между гребешками по каналу Ь подводится сжатый воздух (от компрессо­ ра), давление которого больше давления газа.

Маслоуплотнител ьное устройство (служит для предотвращения попадания масла в газовую и воздушную части ГТК) выполняют в виде маслосгонной резьбы, направленной в сторону, противо­ положную вращению ротора, или в виде маслосбрасывающих дисков, установленных на валу, и неподвижных сварных колец, закрепленных в корпусе,

5,2* Дополнительные устройства

Подпоршневые насосы в качестве дополнител ьных наддувочных агрегатов применяют в мощных крейцкопфных двухтактных дви­ гателях выпуска до 1980 г. Конструкция крейцкопфного двигате­ ля (цилиндр отделен от картера диафрагмой) дает возможность ис­ пользовать подпоршневое пространство в качестве подпоршневых насосов,

Подпоршневые насосы могут работать параллельно или. по­ следовательно с ГТК, нагнетать воздух в общий ресивер второй

106

ступени сжатия (двигатели МАН) или в специальное буферное пространство, отдельное для каждого цилиндра (двигатели Зуль­ цер типов JRD и RND).

Воздухоохладитель служит для охлаждения воздуха после сжа­ тия его в компрессоре; при этом увеличивается массовый заряд воздуха» поступающего в цилиндр, и снижается тепловая напряжен.” ность деталей ЦПР.

Применяют также воздушные охладители, в которых охлажда­ ющие элементы набраны из круглых либо плоских трубок, разваль­ цованных в трубных досках. В целях повышения теплоотдачи со стороны воздуха наружную поверхность трубок обычно оребряют* В качестве охлаждающей среды в судовых дизелях используют за- ■бортную воду, пропускаемую внутри трубок. Воздух движется снаружи трубок в поперечном направлении.

Состояние воздухоохладителя. контролируют по показаниям установленных на нем термометров или термопар. Теплообмен ухудшается обычно вследствие загрязнения поверхностей трубок •со стороны как воды (накипь, ил), так и воздуха (масло). Коэффи­ циент теплообменной способности воздухоохладителя

T n - T s

	Т в вых	Т ввх
где	Ть, Т в вХ — температуры воздуха	и воды на входе; TSr Т в вЫХ — то же
на	выходе,

Загрязнение воздушной стороны сопровождается увеличением сопротивления движению воздуха, характеризуемого перепадом давлений Ар = p k — р8. Последнее для чистого охладителя обыч­ но не превышает 0,002—0,003 МПа.

Ресивер служит для подвода воздуха от нагнетателя к цилиндру, его конструкция зависит от системы наддува. Объем ресивера должен быть достаточно большим (до 40Ks), чтобы исключить коле­ бания-давления воздуха, особенно при работе поршневых проду­ вочных насосов. Ресиверы изготавливают сварными из листовой стали круглого или прямоугольного сечения, для уменьшения шу­ ма их покрывают звукоизоляционным материалом:. Для очистки внутреннего пространства предусмотрены горловины, закрытые крышками. Внутри ресивера размещают воздухоохладитель.

При охлаждении воздуха ниже «точки росы» происходит конден­ сация паров воды 9 находящихся в воздухе. Конденсат с воздухом попадает в цилиндры, вызывая их коррозию. Для удаления конден­ сата устанавливают краны продувания. Масло попадает в ресивер со стенок цилиндров двигателя при работе подпоршневых насосов и приносится с воздухом. Большое скопление масла может вызвать пожар в подпоршневых полостях и ресиверах, потому последние оборудуют дренажной системой для удаления масла.

10? ■

■Контрольные вопросы
1.	Из каких элементов состоит система газотурбонаддува?
2.	Каковы		основные	элементы	турбонаддувочного	агрегата?
3.	С	какой	целью охлаждается		наддувочный воздух?
4.	В	чем	опасность	переохлаждения наддувочного		воздуха?

Г л а в а 6. ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА

6.1. Системы подачи и впрыскиваний топлива

Общие сведения. Функциями топливной системы судовой энер­ гетической установки (СЭУ) являются: прием и перекачивание топлива, его хранение и обработка (введение присадок, динамиче- ская обработка в целях получения равномерной структуры и очист­ ки топлива), подогрев и подача к двигателям и котлам.

Система подготовки и подачи топлива к двигателям ш котлам (рис, 6.1). В связи с наличием: на судне двух сортов топлив обыч­ но имеются две расходные цистерны: для дизельного топлива 5 и для тяжелого — 4. Во избежание потери текучести топлив с вьь сокой температурой застывания все цистерны для обогрева обору­ дованы паровыми змеевиками, а топливопроводы — паровыми спут­ никами или электрическими подогревателями. Клапан 6, снабжен­ ный дистанционным приводом, служит для переключения магистра» ли подачи с дизельного топлива на тяжелое и наоборот (3 — от­ стойные цистерны тяжелого топлива).

На судах, энергетические установки которых приспособлены для работы на топливах с вязкостью до 380 мм2/с (классические мазуты), топливо из расходных цистерн после клапана 6 обычно направляется в бустерную (рециркуляционную) цистерну 1L Филь­ тры 8 и насосы 7 в этом случае отсутствуют (9 расходомер).. Ци­ стерна 11 прежде всего выполняет функцию буферной емкости, при переключении с легкого топлива на тяжелое и обратно в ней про­ исходит их смешивание, что исключает резкие изменения темпера­ тур- и вязкости направляемого к двигателю 18 топлива. Состав сме­ си по мере вырабатывания оставшегося в системе топлива постепен­ но меняется, и в конце переходного периода система переходит на работу на том топливе, на которое был осуществлен перевод. При резком переходе с холодного топлива ш. горячее не исключено .-за­ клинивание плунжерных пар ТНВД.

Свободный уровень топлива и связь цистерны с атмосферой (этой цели обычно служит переливная труба, ведущая в расход­ ную цистерну) обеспечивают вывод из системырастворенного в топ*» ливе воздуха и газообразных продуктов его испарения. Через ци­ стерну 11 осуществляется рециркуляция топлива по контуру ци­ стерна—подогреватель—двигатель-цистерна. Это необходимо при

108

109

Рис. 6Л< Система подачи топлива к дизелю