Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания, страница 97

Дляповышения жесткости подвесныеопоры дополнительно крепят боковыми горизонтальными болтами.Дальнейшее улучшение топливной экономичности связано с увеличением максимального давлениягазов в цилиндре до 18 МПа и выше, с оптимизацией процессов воздухоснабжения, топливоподачи исмесеобразования в цилиндре, чтотребует применения систем электронного управления перечисленными выше физическими процессами. В частности, можно назватьинверторный электропривод турбокомпрессора, управляемые фазыгазораспределения.Снижению расхода топлива способствует уменьшение потерь на трение путем сокращения числа поршневых колец, повышения газодинамических характеристик проточнойчасти двигателя, включая газовоздушные каналы крышки цилиндров.Улучшение экологических показателей тепловозных двигателейсвязано, прежде всего, с совершенствованием рабочих процессов, втом числе с применением перепуска отработавших газов на всасывание, максимального ограничениярасхода картерных газов, что, всвою очередь, сократит выбросыуглеводородов, твердых частиц иуменьшит дымность.

В будущемдальнейшее ужесточение норм повредным выбросам может потребовать применения нейтрализаторов.К числу основных показателей,характеризующих конструкцию тепловозного двигателя, относитсяотношение хода поршня S к диаметру цилиндра D. Общей тенденцией является некоторое повышение S/D более 1, что ведет к улучшению топливной экономичности.Увеличение с этой же целью давления сгорания рz требует повышения несущей способности подшипников коленчатого вала, являющейсятрадиционным ограничением ростамаксимального давления рабочегоцикла двигателя. Сказанное относится и к базовым деталям двигателя, таким как поршень, шатун, крышка и втулка цилиндра, клапаны икорпус двигателя. Так, применениеохлаждаемых седел клапанов в сочетании с вращением последних приработе повышает ресурс так же, каки применение высокопрочного чугуна для втулок цилиндров и охлаждаемых маслом составных поршнейс головкой из жаропрочной стали истальным тронком.На рис.

11.7 показан поперечныйразрез тепловозного двигателя типаЧН26/26. Полная мощность шестнадцатицилиндрового дизеля при частоте вращения вала 1000 мин-1 достигает 3380 кВт, удельная масса дизельгенератора составляет 9 кг/кВт.Принятое схемное решение основано на блочномодульном принципеконструирования при высокой степени унификации узлов и деталей вразличных модификациях двигателей мощностного ряда Д49.Корпус двигателя включаетсварнолитой картер, образованный свариваемыми контактностыковой сваркой стальными литымистойками. Возможно применениелитого блоккартера из высоко462Рис.

11.7. Поперечный разрез тепловозного дизельного двигателя типа 16 ЧН26/26прочного чугуна. Крышка цилиндра, выполненная из высокопрочного чугуна, вместе с подвесной втулкой образуют отдельный узел, чтопозволяет обеспечить требуемыегеометрическую конфигурацию иплотность различных соединениймежду отдельными элементами дообщей сборки двигателя. Коленчатый вал с комбинированным антивибратором или с демпфером крутильных колебаний из легированной стали с повышенным перекрытием коренной и шатунной шеексобирают отдельно до установки надвигатель. В настоящее время готовится выпуск двигателей Д49 новогопоколения с увеличенной агрегатной мощностью (при среднем эффективном давлении около 2,4 МПа463и частоте вращения коленчатого вала 1100 мин-1) и комплексном адаптивном управлении двигателем вшироком диапазоне скоростных инагрузочных режимов.Применение сочлененной шатунной группы, хотя и уменьшаетдлину Vобразного двигателя и упрощает конструкцию его корпуса,однако создает повышенную напряженность шатунной группы,особенно при форсировании двигателя по среднему эффективномудавлению и давлению pz.

Вкладышикоренных подшипников коленчатого вала трехслойные, с заливкойиз свинцовистой бронзы и приработочным покрытием. Конструкция шатуна должна обеспечить высокую жесткость подшипниковогоузла. На двигателе применены составные поршни со стальной головкой из жаропрочной стали июбкой из алюминиевого сплава(возможно использование специальной стали).

Поршни охлаждаются маслом, поступающим изсмазочной системы по каналам вколенчатом валу и шатунах в центральную зону головки поршня сперетеканием на периферию охлаждаемой полости. Интенсификация охлаждения достигается за счетэффекта взбалтывания масла привозвратнопоступательном движении поршня. Распределительныйвал расположен в специальномлотке в развале блоков. Индивидуальные топливные насосы установлены на каждый цилиндр.Двигатели данного класса имеют смазочную систему, как правило, с сухим картером с откачивающим и нагнетательным насосами, атакже в дополнение к фильтрам сцентробежными маслоочистителями. Охладители масла часто устанавливают отдельно от двигателя.Система охлаждения – замкнутая,циркуляционная.

В судовых двигателях забортная вода проходит последовательно через охладитель воздуха, масляный охладитель и водоводяной теплообменник. Системапуска – обычно пневматическая, савтоматическими пусковыми клапанами; весь воздух проходит черезраспределитель дискового типа.Двигатели тепловозов с электрической передачей имеют электрический пуск, осуществляемый с помощью аккумуляторной батареи. Вэтом случае электрогенератор переключают на работу в качестве электродвигателя.Примером компоновки современного тепловозного дизеля является указанный выше двигательотечественного производства 16ЧН26/26.В двигателях рассматриваемогокласса с повышенным средним эффективным давлением ре используется в основном система наддувапостоянного давления, так какприменение импульсной системыпри большом числе цилиндров усложняет конструкцию газопроводов, а при высоком давлении наддува эффект от использования импульсной системы невелик.

Наддувчетырехтактных двигателей обычноосуществляется свободными турбокомпрессорами. В некоторых двухтактных двигателях применяют механическую связь компрессора второй ступени с коленчатым валомдвигателя. В настоящее время в четырехтактных двигателях при повышенных значениях среднего эффективного давления ре наряду содноступенчатым используют идвухступенчатый наддув; реализованы также и схемы с силовой турбиной. При двухступенчатом наддуве между компрессорными ступенями следует устанавливать охладители воздуха.464KD_vkladka.qxd21.07.20089:59Page 1Ãëàâà 4.

ÏÎÐØÍÅÂÀß ÃÐÓÏÏÀÐèñ. 4. À.Òâåðäîòåëüíàÿ ìîäåëü ñîñòàâíîãîïîðøíÿ ñðåäíåîáîðîòíîãîäâèãàòåëÿÐèñ. 4. Á.Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëüñîñòàâíîãî ïîðøíÿñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿÐèñ. 4. Â.Òåìïåðàòóðíîåïîëå (°Ñ) ñòàëüíîé ãîëîâêèñîñòàâíîãî ïîðøíÿñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿKD_vkladka.qxd21.07.20089:59Page 2Ðèñ. 4. Ã. Ðàñïðåäåëåíèå îêðóæíûõíàïðÿæåíèé (ÌÏà) â ãîëîâêå ïîðøíÿñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿ îòñîâìåñòíîãî äåéñòâèÿ ìîíòàæíîéè òåïëîâîé íàãðóçîêÐèñ. 4. Ä.

Ðàñïðåäåëåíèå îêðóæíûõíàïðÿæåíèé (ÌÏà) â ãîëîâêå ïîðøíÿñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿ îòñîâìåñòíîãî äåéñòâèÿ ìîíòàæíîé,òåïëîâîé è ãàçîâîé (Pz) íàãðóçîêÃëàâà 5. ØÀÒÓÍÍÀß ÃÐÓÏÏÀ, ØÒÎÊÈ È ÊÐÅÉÖÊÎÏÔÛÐèñ. 5. À. Òâåðäîòåëüíàÿ ìîäåëüøàòóííîãî ìåõàíèçìà ñðåäíåîáîðîòíîãîäâèãàòåëÿÐèñ. 5. Á.

Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëüïîðøíåâîé ãîëîâêè ãëàâíîãî øàòóíàñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿKD_vkladka.qxd21.07.20089:59à)Page 3á)Ðèñ. 5. Â. Ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé σx (ÌÏà)â ïîðøíåâîé ãîëîâêå ãëàâíîãî øàòóíà:à – ïðè äåéñòâèè ñèë äàâëåíèÿ ãàçîâ; á – ïðè äåéñòâèè ñèë èíåðöèèà)á)Ðèñ. 5. Ã. Ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé σy (ÌÏà)â ïîðøíåâîé ãîëîâêå ãëàâíîãî øàòóíà:à – ïðè äåéñòâèè ñèë äàâëåíèÿ ãàçîâ; á – ïðè äåéñòâèè ñèë èíåðöèèKD_vkladka.qxd21.07.200810:00à)Page 4á)Ðèñ.

5. Ä. Ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé σz (ÌÏà)â ïîðøíåâîé ãîëîâêå ãëàâíîãî øàòóíà:à – ïðè äåéñòâèè ñèë äàâëåíèÿ ãàçîâ; á – ïðè äåéñòâèè ñèë èíåðöèèÃëàâà 6. ÊÎËÅÍ×ÀÒÛÅ ÂÀËÛ È ÌÀÕÎÂÈÊÈÐèñ. 6. À.Òâåðäîòåëüíàÿ ìîäåëü êîëåíà âàëàñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿKD_vkladka.qxd21.07.200810:00à)Page 5á)Ðèñ. 6. Á. Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü ýëåìåíòîâ êîëåí÷àòîãî âàëà:à – êîëåíà âàëà ñ ïðîòèâîâåñàìè; á – çîíà ìàñëÿíîãî îòâåðñòèÿ â øàòóííîé øåéêåÐèñ. 6. Â.Ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèéâ ãàëòåëè âàëà îò äåéñòâèÿèçãèáàþùåãî ìîìåíòàÐèñ.

6. Ã.Ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèéâ ãàëòåëè âàëà îò äåéñòâèÿêðóòÿùåãî ìîìåíòàKD_vkladka.qxd21.07.200810:00Page 6Ðèñ. 6. Ä.Ðàñïðåäåëåíèåíàïðÿæåíèé (ÌÏà)â çîíå ìàñëÿíîãî îòâåðñòèÿíàêëîííîãî êàíàëàîò äåéñòâèÿ êðóòÿùåãîìîìåíòàÐèñ. 6. Å.Ðàñïðåäåëåíèåíàïðÿæåíèé (ÌÏà)â çîíå ìàñëÿíîãî îòâåðñòèÿíîðìàëüíîãî êàíàëàîò äåéñòâèÿ êðóòÿùåãîìîìåíòàÃëàâà 9. ÊÎÐÏÓÑÍÛÅ ÄÅÒÀËÈÐèñ. 9. À.Òâåðäîòåëüíàÿ ìîäåëü êðûøêèè âòóëêè öèëèíäðà â ñáîðåñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿKD_vkladka.qxd21.07.200810:00Page 7Ðèñ. 9. Á. Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿìîäåëü ïîäâåñíîé âòóëêè öèëèíäðàñðåäíåîáîðîòíîãî äâèãàòåëÿÐèñ. 9. Ã.Òåìïåðàòóðíîå ïîëå (°Ñ)óçëà êðûøêèè âòóëêè öèëèíäðàâ ñáîðå ñðåäíåîáîðîòíîãîäâèãàòåëÿÐèñ. 9.