§ 6.3. Золотниковая диаграмма и газораспределение.

Для нормальной работы поршневого двигателя каждому положению поршня в цилиндре должно соответствовать одно строго определенное положение золотника. Это требование выполняется с помощью механизма газораспределения.

В большинстве парогазовых торпед газораспределение производится цилиндрическими золотниками, которые в процессе работы воспринимают давление газа как снаружи, так и изнутри, что уменьшает сопротивление трения при движении золотника и снижает его износ.

Распределение парогазовой смеси производится внутренней кромкой золотника, поэтому он называется золотником с внутренним впуском. Длина его поршеньков больше длины окон, по которым парогаз подводится в рабочую полость машины. Избыток длины поршеньков, выходящих за пределы длины окна, именуется перекрышем. Внутренние перекрыши — впускные, внешние — выпускные.

При крайнем мертвом положении поршня золотник должен быть сдвинут так, чтобы газовпускной канал был открыт на некоторую величину, которая называется линейным опережением. Такая установка золотника достигается тем, что кривошип (эксцентрик) не перпендикулярен кривошипу машины, а составляет угол, меньший 90°. Угол ω называется углом опережения, угол 90°—ω — углом установки золотника.

Направление вращения кривошипа главной машины определяется из следующего положения: кривошип золотника отстает от кривошипа главной машины на угол 90° — ω .

К механизму газораспределения предъявляются следующие требования:

— фазы должны соответствовать разработанной теоретической индикаторной диаграмме;

— конструкция механизма должна исключать возможность самопроизвольного изменения фаз в процессе работы;

— механизм должен быть достаточно прочен, уплотнение золотников должно обеспечивать газонепроницаемость при работе двигателя;

— проходные сечения окон должны быть возможно большими, чтобы исключить дросселирование парогазовой смеси;— золотники и детали газораспределительного механизма должны обладать стойкостью к воздействию высокой температуры

График, на котором нанесены положения золотника в каждый данный момент, величины открытия впускных и выпускных окон и прочие элементы газораспределения, называется золотниковой диаграммой. Она строится по теоретической индикаторной диаграмме, причем в процессе построения вносятся необходимые поправки.

На рис. 10 показана диаграмма, построенная для золотникового распределения. В ней радиус эксцентрика золотника равен r, а внешняя и внутренняя перекрыши равныq ир. Для ее построения опишем радиусомr окружность и отложим от вертикальной оси в сторону, обратную вращению эксцентрика, угол опережения ω. На отрезкахОВ и0В' как на диаметрах построим круги радиусомr/2. Для любого угла поворота эксцентрика золотника хорды, отсекаемые кругами, будут соответствовать величине смещения золотника от его среднего положения, при этом верхний круг будет давать смещение золотника влево, а нижний — вправо от среднего положения. Величину открытия окон для любого угла ω можно получить, если из центра диаграммы провести дуги радиусами, равными величинам перекрышей. Отрезки в направлении радиусов между этими дугами и кругами будут представлять собой величины открытия окон на впуск и выпуск парогаза.

При левом мертвом положении кривошипа (двигателя) впускной канал открыт на величину а₁. В положении кривошипа при повороте его на угол φ величина открытия впускного канала равна а₂; когда же кривошип займет положениеВ, окно будет полностью открыто на всю его ширину а. При дальнейшем вращении эксцентрика золотника или кривошипа машины золотник начнет перемещаться слева направо, перекрывая впускное окно; в положенииN произойдет отсечка впуска, так как впускное окно будет полностью перекрыто С этого момента в цилиндре начнется расширение парогаза, которое продлится до прихода кривошипа в точкуК, когда внешняя перекрышаq подойдет к началу выпуска парогаза. Затем окно откроется и будет полностью открыто в крайнем правом положении золотника. В положенииN' прекращается выпуск парогаза и в цилиндре начинается сжатие, которое продолжается до прихода кривошипа в положениеК', когда начинается предварение впуска свежего парогаза.

В некоторых образцах торпед с поршневыми двигателями применяется клапанное газораспределение, при котором каждая полость цилиндра машины имеет клапан для впуска свежего парогаза и клапан для выпуска отработавшего парогаза.

Клапанное газораспределение имеет по сравнению с золотниковым следующие преимущества:

—меньшую степень торможения парогаза в клапанах по сравнению с золотниками;

— отсутствие смазки клапанов;

— сокращение количества трущихся частей;

— уменьшение вредного пространства.

К недостаткам следует отнести необходимость частой притирки клапанов и замены втулок клапанных штоков.