содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

Схема работы кривошипно-шатунного механизма и поршней дизеля 10Д100 тепловоза 2ТЭ10Л

В двухтактных дизелях полный рабочий цикл (наполнение цилиндра чистым воздухом, его сжатие, сгорание поступившего топлива в цилиндр и расширение газов, а также очистка цилиндра от отработавших газов) происходит

за один оборот коленчатого вала. Коленчатый вал дизеля на номинальном режиме имеет частоту вращения 850 об/мин. Следовательно, в каждом цилиндре происходит 850 полных циклов в минуту. Каждый цикл в цилиндре протекает следующим образом: в цилиндровой втулке 2 (рис. 9) во взаимно противоположных направлениях движутся нижний 8 и верхний 5 поршни, которые с помощью шатунов 1 я 11 соединены соответственно с верхним и нижним коленчатыми валами. Между собой они связаны вертикальной передачей с таким расчетом, чтобы верхний поршень отставал от нижнего на 12° угла поворота коленчатого вала.

Рис. 9. Схема работы кривошипно-шатунного механизма и поршней дизеля 10Д100
1 — верхний шатун; 2 — втулка цилиндра; 3 - воздушный ресивер; 4 — продувочные окна; 5 — верхний поршень, 6 — камера сгорания; 7 — форсунка; 8— нижний поршень; 9 — выпускные окна; 10 — выпускная коробка; 11 — нижний шатун

При сгорании топлива, поступившего через форсунки 7, в камере сгорания 6, образованной днищами двух поршней и стенками цилиндровой втулки (положение а), давление повышается до 95—100 кгс/см2 поршни расходятся и через шатуны вращают коленчатые валы. Через 124° от внутренней мертвой точки (в. м. т.) поворота нижнего коленчатого вала (положение б) поршень кромкой днища открывает выпускные окна 9. К этому времени энергия газов передана келенчатым валам дизеля, отработавшие газы под давлением, превышающим атмосферное, через выпускные окна 9 устремляются по двум,отверстиям выпускной коробки 10 в выпускные коллекторы и далее к турбинам (положение б — выпуск).

Через 140° поворота нижнего коленчатого вала верхний поршень открывает продувочные окна 4. К этому времени давление газов в цилиндре равно или меньше давления наддувочного воздуха. Кроме того, создавшееся движение выпускных газов устанавливает направленный в выпускные окна 9 инерционный поток струи. Таким образом, воздух, поступая из воздушного ресивера 3, вытесняет отработавшие газы и заполняет свежим воздушным зарядом объем цилиндра (положение в — продувка цилиндров).

Процесс продувки и заполнения цилиндра воздухом происходит за очень малый промежуток времени. Поэтому для создания условий наиболее полного удаления отработавших газов и заполнения цилиндра свежим воздушным зарядом (продувка) продувочные 4 и выпускные 9 окна выполнены со специальным наклоном в горизонтальном (тангенциальном) и вертикальном направлениях. Через 236° поворота коленчатого вала нижний поршень закрывает полностью выпускные окна, тогда как продувочные еще открыты (положение г). Установившийся ранее поток обеспечивает дальнейшее поступление (дозаряд) свежего воздуха в цилиндр до закрытия верхним поршнем продувочных окон. Воздушный вихрь, образованный при продувке, сохраняется и в конце сжатия, что обеспечивает хорошее перемешивание воздуха с топливом и полное его сгорание. Полному смесеобразованию способствует и форма камеры сгорания поршней, имеющих в середине выступы, устраняющие мертвые зоны воздушного потока. За 10° до в. м. т. нижнего поршня через форсунки 7 начинается впрыск топлива в камеру сгорания. Благодаря высокому давлению топлива в процессе впрыска (свыше 200 кгс/см2) и малому диаметру (0,56 мм) отверстия в наконечнике распылителя форсунки топливо распыливается на мелкие туманообразные частицы и смешивается с воздухом. К моменту впрыска воздух в камере сгорания имеет температуру, достаточную для самовоспламенения топлива. Постепенное его сгорание обеспечивает плавное повышение давления в цилиндре, что благоприятно сказывается на динамике кривошипно-шатунного механизма. Максимальное давление сгорания приходится в момент, когда поршни перешли в. м. т. и начинают двигаться в нижнюю мертвую точку. В это
 

Время давление газов от сгоревшего топлива передается на днища поршней и далее через шатуны к коленчатым валам (рабочий ход). Таким образом, за один оборот коленчатого вала происходит полный рабочий цикл. Диаграмма фаз газораспределения изображена на рис. 10.

Для снятия большей мощности с одного цилиндра эффективной мерой является увеличение массы заряда воздуха в цилиндре за счет повышения давления наддувочного воздуха. В двухтактных дизелях из-за большего расхода воздуха для продувки цилиндров это осуществить значительно сложнее, чем у четырехтактных. В дизелях 2Д100 давление наддувочного воздуха составляет примерно 1,3 кгс/см2 и создается за счет сжатия воздуха в воздуходувке объемного типа с механическим приводом от коленчатого вала дизеля. Следовательно, часть полезной мощности, полученной коленчатым валом, идет на сжатие воздуха.

Потеря тепла с отработавшими газами и неучтенные потери по тепловому балансу дизеля 10Д100 (от общего количества тепла, введенного с топливом) составляют свыше 30%. Энергия отработавших газов, не используемая на 2Д100, у дизеля 10Д100 используется в двух турбокомпрессорах первой ступени наддува. В турбокомпрессоре на одном валу смонтированы турбинное и насосное колеса. Энергия расширения выпускных газов, реализуемая турбинным колесом, превращается в механическую энергию вращения центробежного насосного колеса компрессора, которая сжимает воздух, поступающий от воздухоочистителей. Второй ступенью наддува дизеля 10Д100 является центробежный нагнетатель, установленный над генератором и приводимый во вращение через повышающий редуктор от верхнего коленчатого вала. Отбираемая мощность от коленчатого вала воздуходувкой с механическим приводом составляет примерно 26% общей мощности, необходимой для создания давления 2,1— 2,2 кгс/см2 при расходе воздуха 5,7 — 5,8 кг/с.

При сжатии воздуха температура его повышается примерно до 130° С, что уменьшает массовый заряд цилиндра и ухудшает работу поршневой группы. Для устранения этого явления после компрессора второй ступени установлены охладители наддувочного воздуха, обеспечивающие снижение температуры воздуха в ресивере до 65° С. Этим увеличивается масса воздушного заряда цилиндра, коэффициент избытка воздуха, снижается температура деталей поршневой группы. Благодаря увеличению коэффициента избытка воздуха улучшается эффективность рабочего процесса и снижается удельный расход топлива. У дизеля 10Д100 на номинальном режиме он составляет 163 — 167 вместо 174—176 г/э. л. с. ч у дизеля 2Д100.

Охлаждение наддувочного воздуха и увеличение коэффициента избытка воздуха обеспечили и более умеренную тепловую напряженность поршней.

 

Рис. 10. Диаграмма фаз газораспределения дизеля 10Д100

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..