пояснительная записка (1221203), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Также необходимо упомянуть насосное действие поршневых колец возникающие при перемещении поршня из НМТ в ВМТ между стенками канавок поршня. Поршневые кольца же на поршне дизеля Д49 располагаются как в верхней, так и в нижней части и фактически увеличивают диаметр поршня и сводят зазор между поршнем и цилиндром до -/+ 0,001 до 0,01 что позволяет не прорываться газам в картер двигателя и в обратном случае маслу в камеру сгорания.

Поршни изготавливают из таких материалов как: сталь, чугун, алюминиевые сплавы и магниевые сплавы. На дизельных ДВС тепловозов в большинстве случаев устанавливают применяют поршни чугунные либо из алюминиевых сплавов.

Поршни дизелей типа Д49 (рис 1.2) имеют стальную головку, и тронковую, изготовленную из алюминиевого сплава часть, в виде единой детали.

1.2.1 Шатуны дизеля Д49

Шатуны — выполнены из легированной стали (рис. 1.3) со стержнями двутаврового сечения, прицепного типа, состоят из главного 2 и прицеп­ного 15 шатунов. Для повышения усталостной прочности поверхно­сти шатунов и крышки дробе-наклепываются. Поршневые подшипники шатунов выполнены в виде стальных втулок и залиты свинцовистой бронзой. Оба шатуна ШПГ имеют проточенные каналы для подвода масла во внутреннюю полость поршня для охлаждения, а также смазки пальцев поршня при работе двигателя. Шатуны соединены между собой пальцем 13, который устанавливается во втулке 12, запрессованной в проушине главного шатуна.

Нижняя головка главного шатуна имеет косой зубчатый разъем, скрепляемый четырьмя шатунными болтами. Прицепной шатун крепится болтами к пальцу, установленному в подшипнике в проушинах стержня главного шатуна. Поршневые подшипники шатунов представляют собой стальные втулки, залитые свинцовистой бронзой. Шатуны имеют сверления для подачи масла на охлаждение поршней и к поршневому подшипнику.

1.2.2 Поршень дизеля Д49

Поршни — изготовлены (рис. 1.4) из двух составных частей, включающих головку из жаропрочной стали и тронк из деформируемого алюминиевого сплава.

Головка имеет гнезда для увеличения проходного сечения клапанов при продувке и крепится к тронку четырьмя шпильками из легированной стали. Рабочая поверхность тронка покрыта специальным антифрикционным слоем, исключающим задиры. В головке поршня, выше оси пальца, размещены три компрессионных хромированных и два маслосъемных кольца. Одно маслосъемное кольцо расположено в нижней части тронка. В отверстиях бобышек поршня установлен стальной пустотелый азотированный палец плавающего типа. Осевое перемещение пальца ограничено стопорными кольцами.

Рисунок 1.4 – Устройство поршня дизеля типа Д49, где:1-шпилька; 2,12-втулки; 3-палец; 4-стопорное кольцо; 5-уплотнительное кольцо; 6-головка; 7-кольца компрессионные; 8,9-кольца маслосъёмные; 10-расширитель; 11-тронк поршня; 13-стакан; 14-пружина; 15-проволока; 16-гайка; а - полость; б, в - каналы.

1.2.3 Втулка дизеля Д49.

Втулка цилиндра выполнена из чугуна, имеет рубашку, образующую полость охлаждения, и прикреплена шпильками к крышке цилиндра. Втулка должна быть не только прочной, но и жесткой. От нее необходимо интенсивно отводить тепло, образующееся при сгорании топлива, иначе нормальная работа дизеля невозможна. Охлаждение средней части наружной поверхности втулки тепловозных дизелей осуществляется водой. При охлаждении водой температура станок втулок со стороны поршня не должна превышать 150—180°С.

При разных режимах работы дизеля температура стенок втулки изменяется в широких пределах. Поэтому втулку в блоке дизеля устанавливают так, чтобы она имела возможность свободно удлиняться

На рисунке 1.5 показана втулка цилиндра дизеля Д49, конструкция которой получила название подвесной. Втулка соединена с крышкой цилиндра, втулку напрессована рубашка, вместе с которой втулка вставляется в блок дизеля. Стыки между рубашкой и втулкой уплотняют кольцами. Втулка цилиндра непосредственно к блоку не крепится, а находится в нем как бы в подвешенном состоянии.

1. Основные показатели при работе ШПГ дизеля Д49

Поршень и его детали испытывают при своей работе не только очень высокие тепловые и механические нагрузки, но и перемещаются с большой скоростью. По мере поворота коленчатого вала скорость поршня изменяется от нулевой до наибольшей. Средняя скорость поршней тепловозного дизеля Д49 находится в пределах от 7,2—11,5 м/с. В результате переменной скорости движения возникают и действуют на поршень силы инерции.

В особенно тяжелых условиях находится головка поршня, которая непосредственно соприкасается с горячими газами (температура до 1200 ° С). Поршень испытывает большие усилия от действия газов. Так, на головку поршня дизеля Д49, поверхность днища которой составляет примерно 600 см², действует сила, превышающая 450 Н (46 тс). Эта сила более чем в 2 раза превышает вес самого дизеля с генератором. Не будет преувеличением сказать, что от деталей поршневой группы прежде всего зависит надежность работы дизеля. Однако разработка надежной конструкции поршня оказывается трудным делом: с одной стороны, нужны прочность и жесткость, с другой — легкость: чем меньше вес деталей поршневой группы, тем меньше величина сил инерции, возникающих при движении, тем большую частоту вращения коленчатого вала можно допустить. Положение осложняется тем, что поршень должен интенсивно охлаждаться, иначе из-за высоких температур снизятся прочностные свойства материала, из которого он сделан, и поршень может разрушиться. А отвести тепло от поршня не так просто, ведь он движется.
Стремление обеспечить высокую прочность, легкость и сделать так, чтобы поршень не нуждался в масляном охлаждении, привело к тому, что на ряде дизелей (например, Д50, М756, 1Д12) типа Д49 его изготавливают из алюминиевого сплава (к алюминию добавляют присадки кремния, никеля, марганца и др.). Замечательная особенность этого сплава состоит в том, что он хорошо проводит тепло. Так, если при наибольшей нагрузке дизеля головка алюминиевого поршня нагревается до 300° С, то этот же поршень из серого чугуна имеет температуру около 500° С, требующую уже специального (масляного) охлаждения.

Из полости охлаждения масло стекает в картер дизеля. На номинальной мощности температура головки над верхним компрессионным кольцом не превышает 170 °С. Умеренная температура обеспечивает хорошую износостойкость ручьев компрессионных колец. Снижение давления масла ниже номинального (0,4 МПа) приводит к увеличению уровня температурных напряжений во всех точках головки поршня. В зоне первого компрессионного кольца при уменьшении давления масла от 0,4 до 0,2 МПа температурные напряжения возрастают в 1,65 раза, а на поверхностях, охлаждаемых маслом, в 1,5 раза. Рабочая поверхность тронка покрыта слоем дисульфида молибдена (антифрикционное приработочное покрытие типа ВАП-2 или АСП). Наилучшими характеристиками обладает покрытие АСП (антифрикционное смазывающее покрытие). Оно выдерживает температурный диапазон в пределах от –100 до +350 °С, с удельной нагрузкой до 2,5 МПа, при коэффициенте трения 0,03÷0,04. Толщина покрытия составляет 10÷23 мкм и наносится на поверхность распыливанием. По сравнению с ВАП-2 АСП обладает в 3 раза меньшим коэффициентом трения и большей износостойкостью.

Чугун проводит тепло в три раза хуже, чем поршневой алюминиевый сплав. Если к этому добавить, что алюминиевый сплав в 2,6 раза легче чугуна, то станет ясно, почему поршни дизелей многих марок изготовлены из сплавов на основе алюминия.

1. Различные дизель – генераторные установки в сравнении с Д49

Основным топливом для дизельных двигателей служит топливо, удовлетворяющее нормативам ГОСТ 4749-73, ГОСТ 305-73, а также масла, удовлетворяющие нормативам М14ВЦ по ТУ 38-101150-71, М14В2 по ТУ 38-101421-73, М14Г2 по ТУ 38-101830-80, но также возможно использование и зарубежных аналогов.

Дизель охлаждается специальной жидкостью, зачастую это вода достаточно мягкая по качествам и осаженная, в ней содержится хлор-ионовые присадки, а также другие по типу «Анкор», согласно отраслевым нормам и стандартам на охлаждающие жидкости.

Основными модификациями дизельных двигателей эксплуатирующийся на тепловозах являются следующие типы: 1А-9ДГ, 3 – 36ДГ, 4 – 36ДГ, 5 – 26ДГ, 12Д49М, 7 – 6Д49 и 3 – 26ДГ. Так или иначе дизель – генераторные установки берут свое начала от одного прототипа, но в тоже время и существенно отличаются друг от друга, по причине разнородности выполнения поставленных перед ними задач народно – хозяйственным комплексом.

На базе унифицированного мощностного ряда дизелей типа Д49 разработан и производится дизель 16ЧН26/26 в составе дизель-генератора 1А-9ДГ исп.3 для замены выработавших свой моторесурс силовых установок с устаревшими двухтактными дизелями 10Д100 на тепловозах типа ТЭ10.

Рядовая эксплуатация на Северной дороге 56 секций тепловозов типа 2ТЭ10 с дизель-генераторами 1А-9ДГ исп.3 показала (по сравнению тепловозов с дизелями 10Д100) уменьшение эксплуатационного расхода топлива на 15,5% и расхода масла в 1,9…2,8 раза.

Конструкторские разработки, внедренные на дизель-генераторе 1А-9ДГ (исп.3), позволили обеспечить выполнение современных требований по токсичности, дымности выпуска и звуковому давлению, снизить затраты на техническое обслуживание, улучшить экономические показатели, значительно повысить межремонтные сроки.

Срок окупаемости капитально-восстановительного ремонта с установкой дизель-генератора 1А-9ДГ исп.3 составляет не более 5-6 лет.

Примеры использования - установку дизель-генераторов 1А-9ДГ (исп.3) на тепловозы типа 2ТЭ10 при проведении капитально-восстановительного ремонта КРП-1 осуществляет Уссурийский тепловозоремонтный завод. Тепловозы типа 2ТЭ10 с дизель-генераторами 1А-9ДГ исп. 3 эксплуатируются на Северной, Октябрьской, Московской, Горьковской, Приволжской и Дальневосточной железных дорогах и в Узбекистане.

Экология дизель-генератор 1А-9ДГ исп. 3 имеет улучшенные экологические показатели по токсичности, дымности выпуска и звуковому давлению, которые соответствуют ГОСТ Р51249-99, ГОСТ Р51250-99.

Таблица 1.1 – Сравнительные параметры дизелей 1А-9ДГ исп.3 и 10Д100
Характеристики	1А-9ДГ исп.3	10Д100
Полная мощность, кВт (л.с.)	2206 (3000)	2206 (3000)
Частота вращения коленчатого вала, об/мин	850	850
Масса дизель-генератора, кг	28900	28000
Габаритные размеры дизель-генератора (LxBxH), мм	6652х2040х2897	6714х2610х3185
Удельный расход топлива на режиме полной мощности, г/кВт•ч	198	226
Часовой расход топлива на холостом ходу, кг/час	13,5	23
Удельный расход масла на режиме полной мощности, г/кВт•ч	0,9	1,74
Ресурс до первой переборки, тыс. км пробега	400	200
Ресурс до кап. ремонта, тыс. км пробега	1600	800

Для замены выработавших свой ресурс дизелей типа Д50 на маневровых тепловозах типа ТЭМ2 был разработан дизель 8ЧН26/26 в составе дизель-генератора 3-36ДГ. Конструкция дизеля позволяет сохранить тяговый генератор и другое вспомогательное оборудование тепловоза типа ТЭМ2. Сохранены координаты валов отбора мощности на вспомогательные нужды тепловоза.

При сохранении основных параметров тепловоза (мощности, конструкционной скорости и касательной силы тяги) значительно улучшены показатели по:

- расходу топлива и моторного масла;

- токсичности;

- дымности выпуска;

- звуковому давлению;

- межремонтным срокам и затратам на техническое обслуживание в эксплуатации.

Для Узбекских железных дорог изготовлена партия дизель-генераторов 3-36ДГ. Дизель-генератор 3-36ДГ (с дизелем 8 ЧН26/26) имеет улучшенные экологические показатели в сравнении с дизель-генератором ПД1М (с дизелем типа Д50).

Для замены дизеля К6S310DR чешского производства на маневровом тепловозе типа ЧМЭ3 разработан и производится дизель 8ЧН26/26 в составе дизель-генератора 4-36ДГ.

Характеристики

Список файлов ВКР