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

Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И УСТРОЙСТВО МОЩНОСТНОГО РЯДА ДИЗЕЛЕЙ ТИПА Д49

1. Общая характеристика и параметры дизелей Д49

Мощностной ряд четырехтактных дизелей типа Д49 (ЧН 26/26) включает восьми-, двенадцати-, шестнадцати- и двадцатицилиндровые модификации дизелей мощностью от 585 до 4410 кВт. Дизели этого ряда предназначены для применения на магистральных и маневровых тепловозах, передвижных электростанциях, на стационарных буровых и судовых установках. Мощностной ряд дизелей типа Д49 позволяет заменить весьма многочисленные устаревшие модели однотипными дизелями с высокой степенью унификации и лучшими экономическими показателями. Требования к моторесурсу и экономичности определили выбор в качестве базовой модели четырехтактного дизеля. В основу создания мощностного ряда был положен принцип обеспечения всего диапазона мощностей ряда за счет изменения количества цилиндров и уровня форсирования V-образных дизелей, имеющих одинаковые диаметр и ход поршня. Все дизели типа Д49 имеют диаметр цилиндра и ход поршня равными 260 мм, угол развала между цилиндрами в V-об-разной модели 42°. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D = 26/26 = 1 позволило создать дизели с хорошими показателями по габаритным размерам и сравнительно малой удельной массой.

Наибольшее применение дизели типа Д49 получили на железнодорожном транспорте. Мощностной диапазон, обеспечиваемый восьми-, двенадцати-, шестнадцати- и двадцатицилиндровыми моделями тепловозных дизелей типа Д49, позволяет применять эти дизели для маневровых и магистральных тепловозов. Освоенные и планируемые мощностные диапазоны для каждой модели дизелей определяются средним эффективным давлением ре (от
0,743 до 1,922 МПа) и частотой вращения коленчатого вала (от 750 до 1100 об/мин). Степень унификации деталей между моделями ряда равна 87 %. Все основные узлы дизелей, определяющие сроки службы между ремонтами (цилиндро-поршневая группа, шатуннокривошипный механизм, клапанный механизм, топливная аппаратура, подшипники коленчатого вала, фильтры и др.), одинаковы для всех модификаций. Высокая унификация внутри ряда позволила использовать автоматические линии, специальные агрегатные станки и другое оборудование. При создании и доводке дизе-лей типа Д49 были использованы лучшие конструктивные решения, проверенные в длительной эксплуатации на отечественных дизелях 11Д45 и д100, а также учтен опыт крупнейших зарубежных фирм в области дизелестроения.

Все основные узлы ряда дизелей типа Д49 изготовлены в виде отдельных агрегатов, закрепленных на блоке цилиндров двигателя (рис. 1). Такая компоновка позволяет обеспечить высокое качество изготовления каждого узла и при необходимости провести испытания узлов на специальных стендах до начала общей сборки двигателя. Это значительно сокращает и упрощает общую сборку.

Кроме того, такое решение дает возможность весьма широко изготовлять некоторые агрегаты и узлы на ряде специализированных заводов, а при ремонте в локомотивных депо применять агрегатный метод.

Блок цилиндров 5 «сухой», сварно-литой, основные сварные швы разгружены от усилий давления сгорания. Коленчатые валы упрочнены: шейки валов азотированы, а галтели накатаны. Стальные валы для форсированных модификаций на каждой щеке вала имеют противовес. Подшипники коленчатого вала залиты свинцовистой бронзой и взаимозаменяемы.

Втулки цилиндров подвесного типа. Втулка и крышка цилиндров образуют цилиндровый комплект 3, который может быть демонтирован из блока вместе с шатуном и поршнем. Клапаны опираются на «плавающие» вставные седла в крышках цилиндров.

Клапанный механизм управляется общим для правого и левого рядов дизеля распределительным валом, а в приводе клапанов для уменьшения зазоров установлены гидротолкатели. Поршни составной конструкции охлаждаются маслом. Топливная форсунка вынесена из полости клапанного механизма, весь топливный трубопровод расположен вне системы смазки.

Все основные узлы и трубопроводы системы масла расположены на дизеле. Выпускные коллекторы 2 охлаждаются водой и имеют экранирующую жаровую трубу. Конструктивное исполнение узлов дизеля позволяет применять высокотемпературное охлаждение. На большинстве модификаций дизелей регуляторы частоты вращения и мощности имеют устройства, корректирующие подачу

топлива в зависимости от давления наддува и встроенную защиту дизеля от падения давления масла.

Рис. I. Схема компоновки дизелей типа Д49:
I— турбокомпрессор; 2 — коллектор выпускной; 3 —цилиндровый комплект (крышка цилиндра, втулка цилиндра, поршень и шатун); 4 — лоток с распределительным валом и топливными насосами; 5 — блок цилиндров с коленчатым валом; 6 — привод распределительного вала и других вспомогательных агрегатов; 7 — поддизельная рама с теплообменником масла или ванна масляная; 8 — привод водяных и масляных насосов с насосами

Для обеспечения высокого ресурса основных деталей дизелей широко применены современные методы химико-термической обработки и гальванические покрытия (цементация, азотирование, хромирование и другие методы). В производстве дизелей применены прогрессивные технологические процессы и высокопроизводительное оборудование: контактная стыковая электросварка картера блока, электрофизические и электрохимические методы обработки деталей топливной аппаратуры и турбокомпрессоров, суперфиниширование подшипниковых поверхностей валов алмазной лентой, алмазное растачивание, парное шлифование и т. д.

При создании мощностного ряда дизелей типа Д49 был выполнен комплекс опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ, натурных испытаний узлов и дизеля в целом. Большое внимание уделено вопросам механической и термической прочности новых двигателей. Долговечность наиболее ответственных узлов двигателей оценивалась на специальных установках для проведения усталостных испытаний натурных образцов блока цилиндров, коленчатых валов, шатунов и других узлов. Усталостные испытания при нагружении усилиями, значительно превышающими рабочие усилия, с соблюдением схем действительного нагружения явились эффективным средством оценки запасов прочности основных узлов.

Долговечность термически напряженных деталей сложной формы (крышка цилиндра, поршень и др.) определялась в процессе ускоренных испытаний на дизелях, позволявших имитировать темпы накопления остаточных напряжений в условиях эксплуатации. Оценка долговечности подшипников коленчатого вала помимо расчета проводилась путем непосредственного измерения толщины масляной пленки в коренных и шатунных подшипниках на работающих дизелях. Все основные и базовые модели дизелей типа Д49 в процессе доводки и при сдаче заказчикам проходили испытания по ускоренной 840-часовой программе. Испытания осуществлялись с помощью управляющей ЭВМ «Днепр». На дизелях типа Д49, применяемых на магистральных тепловозах, достигнут ресурс до первого осмотра поршней 250—300 тыс. км пробега, а на дизелях, устанавливаемых на маневровых тепловозах, 15—20 тыс. ч.

Все дизели типа Д49 имеют газотурбинный наддув. На дизелях типа Д49 среднего форсирования (ре = 1,2 МПа) применяется одноступенчатая система наддува, на дизелях с повышенным форсированием (ре > 1,6 МПа) по среднему эффективному давлению применяется двухступенчатая система наддува с двойным промежуточным охлаждением воздуха после каждой ступени наддува. На восьми-, шестнадцати- и двадцатицилиндровых модификациях дизелей применена изобарная система наддува, на двенадцатицилиндровых модификациях система наддува с преобразователями
импульсов перед турбокомпрессорами. Наддувочный воздух охлаждается на дизелях мощностью выше 600 кВт.

Рационально выбранные для каждой модификации дизеля типа Д49 показатели по среднему эффективному давлению, скорости поршня, системе воздухоснабжения и наддува обеспечивают качественное протекание рабочего процесса и необходимые параметры по экономичности и ресурсу. В результате проведенных экспериментальных работ для каждой модификации дизеля подобраны свои фазы газораспределения и топливоподачи в зависимости от степени форсирования дизеля и принятой системы наддува. У большинства модификаций дизелей типа Д49 расход топлива на полной мощности составляет 204—212 г/(кВт-ч).

Сравнение модификаций дизелей типа Д49 с зарубежными тепловозными дизелями одинаковой быстроходности и уровня форсирования (табл. 1) показывает, что дизели типа Д49 не уступают лучшим образцам зарубежных по экономичности, расходу металла и габаритным размерам. Сравнение показателей дизелей

типа Д49 с тепловозными дизелями, применяемыми в отечественном тепловозостроении (табл. 2), также указывает на превосходство дизелей типа Д49 по расходам топлива, масла, металлоемкости и подтверждает экономическую целесообразность и эффективность их применения на железнодорожном транспорте.

Таблица 1

Таблица 2

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