Расположение оборудования на дизеле

Основные показатели, характеризующие конструкцию двигателя

Двигатель: 16ЧН26/26

Мощность двигателя: N_e = 2950 кВт

Частота вращения коленчатого вала: n = 1000 об/мин

Средняя скорость поршня: ()

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра: S/D = 1

Среднее эффективное давление: (МПа)

(л)

Число и диаметр цилиндров: i = 16; D = 26 cм

Масса двигателя: m = 28900 кг

Размеры двигателя: L = 6652 мм - длина;

B = 2040 мм - ширина;

H = 2897 мм - высота.

Расположение оборудования на дизеле

Дизель 16ЧН26/26 является одной из модификаций мощностного ряда и представляют собой четырехтактный 16-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания с V-образным расположением цилиндров, газотурбинным наддувом и охлаждением наддувочного воздуха.

Торец дизеля со стороны турбокомпрессора условно считается передним, а торец со стороны отбора мощности - задним. Если смотреть на дизель со стороны отбора мощности, то ряд цилиндров, расположенных справа, принято называть правым рядом, а слева – левым

Рис. 1. Продольный вид дизеля 16ЧН26/26.

Рис. 2. Поперечный разрез дизеля 16ЧН26/26.

Рама под дизель и генератор сварная. В раме имеется емкость, в которую заливают масло. Блок цилиндров сварной конструкции. Подвески, в отверстиях которых установлены вкладыши коренных подшипников коленчатого вала, крепятся к стойкам блока. Коленчатый вал стальной с противовесами на каждой щеке. Рабочая поверхность коренных и шатунных шеек азотирована, галтели коренных и шатунных шеек накатаны.

Для уменьшения напряжения, возникающих вследствие крутильных колебаний в системе «коленчатый вал дизеля – ротор генератора», на переднем конце коленчатого вала установлен демпфер вязкостного трения.

Шатунный механизм состоит из главных и прицепных шатунов. Прицепной шатун крепится болтами к пальцу, установленному в проушинах главного шатуна.

Поршень составной. Головка к тронку крепится шпильками. В отверстия тронка вставлен палец плавающего типа, застопоренный от осевого перемещения кольцами. Поршни охлаждаются маслом, поступающим через шатуны из масляной системы дизеля.

В каждой крышке расположены по два впускных и по два выпускных клапана, форсунка и индикаторный кран. На крышке установлены рычаги привода клапанов. Крышка нижней плоскостью опирается на блок и крепится к нему шпильками, ввернутыми в плиту блока цилиндров. Втулка цилиндра подвешена и закреплена к крышке цилиндра шпильками. Стык между крышкой и втулкой (газовый стык) уплотнен стальной омедненной прокладкой. На втулку напрессована рубашка, которая образует полость для прохода охлаждающей жидкости.

Лоток с распределительным валом установлен на верхней части блока. На лотке установлены топливные насосы. Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала шестеренчатой передачей, расположенной на заднем торце блока цилиндров, которая одновременно является приводом регулятора и предельного выключателя.

Топливная система состоит из топливоподкачивающего насоса, фильтров грубой (устанавливаются на тепловозе) и тонкой очистки, шестнадцати индивидуальных топливных насосов, шестнадцати форсунок и перепускного клапана, обеспечивающего необходимое давление топлива. Топливо от топливных насосов поступает к форсункам по топливопроводам высокого давления.

Предельный выключатель предназначен для автоматической или принудительной аварийной остановки дизель-генератора путем перестановки реек топливных насосов в положение нулевой подачи топлива в цилиндры дизеля и одновременно подает импульс давления масла к механизму воздушной захлопки, перекрывающей поступление воздуха из воздушной улитки турбокомпрессора в охладитель наддувочного воздуха и ресивер. В случае необходимости остановку дизеля можно произвести вручную с помощью аварийных кнопок предельного выключателя или воздушной захлопки.

Все агрегаты и трубопроводы масляной системы, кроме маслопрокачивающего насоса, и охладителя масла расположены на дизеле. Дизель оборудован масляным насосом шестеренного типа с подшипниками скольжения, фильтром самоочищающимся, терморегулятором и двумя центробежными фильтрами.

Система охлаждения дизеля двухконтурная, принудительная открытого типа. Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается двумя центробежными насосами.

Картер дизеля вентилируется путем отсоса газов турбокомпрессором. Величина разрежения в картере поддерживается системой регулирования разрежения, состоящей из датчика разрежения и управляемой заслонки, соединенных масляным трубопроводом. Датчик разрежения установлен на заднем корпусе привода насосов, а управляемая заслонка – на маслоотделителе. Перед датчиком разрежения в масляной системе установлен кран, отключающий систему регулирования разрежения.

На переднем торце дизеля установлены:

- привод насосов, водяные и масляные насосы, турбокомпрессор с воздушной захлопкой, охладитель наддувочного воздуха с регулятором
наддува и датчики – реле давления масла.

Со стороны левого ряда дизеля расположены:

- центробежный фильтр;

- регулятор.

Со стороны правого ряда дизеля расположены фильтр тонкой очистки топлива, предельный выключатель и маслоотделитель с установленными на него заслонкой управляемой и жидкостным манометром системы вентиляции картера, центробежный фильтр.

Дизель имеет дополнительно два вала отбора мощности для привода вспомогательных механизмов и электрических машин, обслуживающих нужды тепловоза.

Рама дизеля сварная, предназначена для установки на ней дизеля, генератора, размещения масла для смазки дизеля, охладителей масла и центробежных фильтров масла, а также крепления дизеля к раме тепловоза. К боковым и торцевым листам приварен поддон, образующий емкость для масла (16ЧН26/26 – 750 л). Для уменьшения образования пены сверху ёмкость закрыта сетками. Вместе с приводом насосов и закрытием коленчатого вала рама герметично закрывает картер дизеля снизу и с торцов. С правой стороны рамы имеется горловина для слива масла и щуп для замера его уровня. С левой стороны в раме находится полость со сливным краном для сбора отстоя из ресивера.

Блок цилиндров сварнолитой V-образной формы с плоским разъемом подвесок коленчатого вала. Для размещения втулок цилиндров блок разделен на шесть секций. Нижняя часть блока сварена из литых стоек из стали 20Л. Верхняя часть сварена из стального листового проката стали 20. Литая и сортовая стали ограничиваются по верхнему пределу содержания кремния, что гарантирует отсутствие трещин при сварке. Использование низкоуглеродистых сталей обеспечивает удовлет­ворительное качество литья и сварных швов.

В средней части блока располагается ресивер наддувочного воздуха и центральный масляный канал. К стойкам картера прикреплены подвески болтами. Совместно с вкладышамиподвески образуют опоры коренных подшипников коленчатого вала.

Блок «сухого» типа. Для повышения работоспособности нижнего пояса блока и предохранения его от коррозии в отверстия блока запрессованы втулки из нержавеющей стали. Для повышения износостойкости и защиты от коррозии в опорные пояса картера запрессованы кольца. Люки картера закрыты крышками с предохранительными клапанами, которые открываются в аварийных случаях при повышении давления в картере дизеля. В конструкции блоков количество ответственных сварных швов сведено до минимума благодаря литым элементам и силовым шпилькам, позволяющим разгрузить швы от растягивающих напряжений. Сварные швы располагаются на линиях, проходящих через середины соответствующих цилиндров. Такая конструкция позволяет выполнять швы с помощью контактной машинной сварки встык стоек между собой и выносит сварные швы из зоны концентрации напряжений. Каждая крышка цилиндра крепится к опорной плите блока шпильками. В отверстия, образованные стойками блока и подвесками, установлены вкладыши и коренных подшипников. На первой стойке и подвеске установлены полукольца упорного подшипника, препятствующие перемещению коленчатого вала в осевом направлении. В переднем торцовом листе имеется отверстие, по которому масло подводится в центральный масляный канал, откуда по каналам в стойках блока поступает на смазку коренных подшипников. К выносному коренному подшипнику масло поступает из полости коленчатого вала. По каналу масло поступает на смазку привода насосов.

Коленчатый вал дизеля штампуют из стали и име­ет восемь шатунных и десять коренных шеек. Шейки коленчатого вала азоти­рованы, что обеспечивает повышение износоустойчивости и усталостной прочности вала. Для уменьшения внутренних моментов от сил инерции имеются противовесы.

У коренной шейки имеются бурты, которые ограничивают осевое перемещение коленчатого вала. На фланец устанавливается демпфер. Шлицевая втулка через шлицевой вал передает вращение шестерням привода насосов. К фланцу крепится соединительная муфта. Масло для смазки шатунных подшипников поступает из коренных подшипников по отверстиям в шейках коленчатого вала.

Коренной подшипник изготовлен из тонкостенных вкладышей, залитых свинцовистой бронзой, на поверхности которых для лучшей приработки наносится тонкий слой сплава олово-медь-свинец с подслоем никеля. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемые. В отличие от нижнего верхний вкладыш на рабочей поверхности имеет канавку и отверстия, через которые поступает масло из канала в стойке блока цилиндров. Нижние вкладыши для обеспечения непрерывной подачи масла к шатунным подшипникам и поршню, а также для повышения работоспособности вкладышей имеют карманы. Полукольца упорного подшипника крепятся к подвеске и стойке блока винтами. Прилегание вкладышей к постели всей поверхностью обеспечивается установкой их с гарантированным натягом. Положение верхнего и нижнего вкладышей фиксируется штифтом, запрессованным в подвеску.

Упорный подшипник состоит из бронзовых полуколец. Опорная поверхность полуколец покрыта тонким слоем сплава олова со свинцом.

Шатунный подшипник состоит из двух тонкостенных вкладышей со стальной основой и трехкомпонентным покрытием. Они устанавливаются с натягом, положение их фиксируется штифтами. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемые. Надежная работа подшипника возможна лишь при наличии постоянного масляного слоя, обеспечивающего жидкостное трение между трущимися поверхностями шейки вала и вкладышей подшипника. Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим от коренных подшипников по сверлениям в коленчатом вале.

Антивибратор комбиниро­ванный установлен на переднем конце коленчато­го вала и состоит из маятнико­вого антивибратора и демпфе­ра вязкого трения. В случае возникновения кру­тильных колебаний коленчатого вала их энергия передается корпусу демпфера и поглощается силами вязкого трения, воз­никающими в жидкости между корпусом и инерционной мас­сой маховика.

Муфта соединительная обеспечивает соединение коленчатого вала дизеля с ротором генератора и состоит из ведущего и ведомого дисков, между которыми установлен пакет тонких стальных пластин. Ведущий диск имеет зубья для проворачивания коленчатого вала валоприводным механизмом.

Втулка цилиндра изготовлена из хромомолибденового чугуна, обладающего высокой износостойкостью и необходимыми антифрикционными свойствами. На втулку напрессована рубашка, и между ними образована полость для прохода охлаждаемой воды. К крышке цилиндра втулка крепится шпильками. Стык между крышкой и втулкой цилиндра уплотнен стальной омедненной прокладкой. В блоке втулка фиксируется верхним и нижним опорными поясами.

Крышка цилиндра отлита из высокопрочного чугуна. В крышке установлены два впускных и два выпускных клапана. Для обеспечения высокой износостойкости посадочных фасок для выпускных клапанов в крышке установлены плавающие вставные седла, удерживаемые в крышке пружинными кольцами. Уплотнительные фаски впускных клапанов опираются непосредственно на днище крышки цилиндра. Каждая пара клапанов открывается одним вильчатым рычагом через гидротолкатели. Закрытие каждого клапана обеспечивается двумя пружинами, опирающимися торцами на нижнюю и верхнюю тарелки. Крышка охлаждается водой, проходящей по полостям в ней.

Закрытие – представляет собой корпусную деталь, которая формирует верхнюю часть крышки цилиндра и предназначена для установки осей, на которых размещены вильчатые рычаги газораспределительного механизма, осуществляющие привод впускных и выпускных клапанов. Закрытие предотвращает разбрызгивание смазочного масла при работе газораспределительного механизма.

Гидротолкатель обеспечивает беззазорную работу клапанного механизма за счет создания между клапаном и рычагом масляного слоя, толщина которого автоматически изменяется при тепловом расширении деталей клапанного механизма.

Направляющие втулки для выпускного и впускного клапанов имеют схожую конструкцию, однако, длина втулки впускного клапана меньше. Выполняют функцию направляющего элемента для клапанов, запрессовываются в крышку до упорного буртика.

Индикаторный кран установлен на каждой крышке и используется для продувки камер сгорания и замера давлений газов в цилиндре.

Плавающее сёдло изготавливается из жаропрочной стали ХН70МВТЮБ, устанавливается в крышку под выпускным клапаном с зазором и фиксируется стопорным кольцом, позволяющим седлу перемещаться в некотором объёме.

Шатунный механизм состоит из главного и прицепного шатунов. Главный шатун изготовлен из стали 18Х2Н4ВА. Для повышения усталостной прочности поверхность шатунов и крышки обдуваются дробью. Внутренняя поверхность нижней головки под вкладыши упрочнена накаткой роликами для предупреждения контактной коррозии, создания напряжений сжатия на поверхности постели. Шатуны соединены между собой пальцем, который установлен во втулке, запрессованной в проушине главного шатуна. Прицепной шатун крепится к пальцу двумя болтами со шлицевыми головками. В верхние головки обоих шатунов запрессованы стальные втулки, залитые свинцовистой бронзой. Нижняя головка главного шатуна имеет съемную крышку, которая закреплена четырьмя шатунными болтами с гайками. Стык нижней головки и крышки имеет зубцы треугольной формы, препятствующие поперечному смещению крышки. В нижнюю головку главного шатуна установлены верхний и нижний стальные тонкостенные вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников через каналы коленчатого вала.

Палец изготовлен из 12ХН3А, поверхность трения цементирована и отшлифована. Втулка изготовлена из стали и залита свинцовистой бронзой. Поверхность трения покрыта гальваническим способом приработочным слоем из сплава олова и свинца. Болты главного и прицепного шатунов изготовлены из 40Х2НМА. Поверхность трения покрыта сплавом олово-свинец толщиной 0,04 мм. Для защиты от контактной коррозии наружная поверхность вкладыша покрыта слоем бронзы толщиной 0,01 мм. Для повышения стабильности размеров вкладышей в процессе изготовления, они подвергаются пластическому обжатию в окружном направлении. Вкладыши устанавливают с натягом, положение их фиксируется штифтами, штифтами.

Поршень состоит из стальной головки и алюминиевого тронка (АК6), скрепленных четырьмя шпильками с гайками. Головка поршня охлаждается маслом, которое поступает из верхней головки шатуна в плотно прижатый к головке шатуна пружиной стакан и далее по отверстиям в полость охлаждения. В отверстия бобышек тронка установлен поршневой палец плавающего типа, осевое перемещение которого ограничивается стопорными кольцами. Поршень имеет три компрессионных кольца трапециидального сечения, изготовленных из легированного высокопрочного чугуна и имеющих хромированную рабочую поверхность. Маслосъемные кольца выполнены из ле­гированного чугуна. Тронковую часть поршня дизеля покрывают дисульфидом молибдена. Износостойкость и прирабатываемость тронковой поверхности поршня повышается вибрационным обкатыванием. Износостойкость алюминиевых поршней повышается глубоким анодированием электролизным способом, при этом пористая пленка окиси алюминия толщиной 0,08-0,1 мм обладает резко пониженной теплопроводностью, повышенной маслоемкостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью. При предварительной оценке поршень проверяют по удельной нагрузке на его боковую стенку.

Лоток предназначен для размещения кулачкового распределительного вала с подшипниками, качающихся рычагов с роликами и топливных насосов высокого давления. Лоток установлен на блоке цилиндров и состоит из двух половин, скрепленных болтами и шпильками. В лотке установлены распределительный вал, вращающийся в разъемных алюминиевых подшипниках, и рычаги для привода клапанов. Роликами рычаги опираются на соответствующие кулачки распределительного вала. С переднего торца лоток закрыт крышкой, в которой размещен редукционный клапан.

Вал распределительный предназначен для управления движением впускных и выпускных клапанов крышек цилиндров и работой топливных насосов высокого давления соответственно порядку работы цилиндров. Распределительный вал приводится во вращение коленчатым валом посредством шестерен привода и приводной втулки, напрессованной на вал. Кулачки для впускных и выпускных клапанов и кулачки для привода топливных насосов состоят из двух половин, закрепленных на валу гайками. Шпонки фиксируют кулачки в строго определенном положении согласно, порядку работы цилиндров. Каждый кулачок служит приводом клапанов и топливных насосов правого и левого ряда цилиндров.

Привод распределительного вала предназначен для передачи вращения от коленчатого вала распределительному валу, приводному валу регулятора, шестерням привода механического тахометра, валу предельного выключателя. Привод представляет собой зубчатую передачу, состоящую из цилиндрических и конических шестерен, помещенных в корпусе. Шестерни привода вращаются в подшипниках, установленных в стальных обоймах, которые запрессованы в корпуса привода.

Привод насосов предназначен для передачи вращения рабочим колесам водяных насосов, шестерням масляного насоса и раздаточному редуктору вспомогательных механизмов. Привод представляет собой цилиндрическую прямозубую зубчатую передачу.

Коллекторы выпускные предназначены для отвода отработанных газов от цилиндров дизеля и подвода их к турбокомпрессору. На каждый ряд цилиндров установлены выпускные двухтрубные, охлаждаемые водой трехстенные коллекторы и частично охлаждаемый выпускной трубопровод. Неохлаждаемая часть трубопровода закрыта термоизоляцией. Коллекторы представляют собой сварные из листовой стали двустенные трубы, внутри которых вставлены с зазором трубы из жаропрочной стали. Между наружной и промежуточной трубами коллектора образуется полость для перетока воды, охлаждающей коллектор. Коллекторы к крышкам цилиндров крепятся болтами, а стыки уплотняются прокладками. Для отвода воздуха и пара из водяных полостей коллекторов предусмотрены трубки. На газовыпускных трубах установлены съемные компенсаторы, которые покрыты термоизоляцией, а также кожухом из листовой стали.

Охладитель наддувочного воздуха предназначен для охлаждения воздуха, поступающего из турбокомпрессора в цилиндры дизеля. Он установлен на кронштейне и крепится к нему шпильками. Охладитель состоит из сварного корпуса, патрубка, верхней и нижней крышек и охлаждающей секции.

Водяные насосы навешены на привод насосов при помощи фланцевых соединений, имеют привод через шлицевые валики и предназначены для обеспечения циркуляции воды в системах основного и дополнительного контура охлаждения.

Масляные насосы установлены на приводе насосов и предназначены для создания циркуляции масла в системе смазки дизеля. Насосы шестеренного типа, односекционные, нереверсивные. Для поддержания заданного рабочего давления насосы снабжены перепускными клапанами, прифланцованными к наружной крышке насоса.

Маслопрокачивающий насос предназначен для прокачки маслом дизеля перед запуском. Насос шестеренчатого типа установлен на фланце электродвигателя. Имеет предохранительно-перепускной клапан, обеспечивающий полный перепуск масла при повышении давления в нагнетательном трубопроводе. На напорном трубопроводе установлен невозвратный клапан, который не допускает переток масла из нагнетательной магистрали дизеля в период работы главного масляного насоса в ма­гистраль маслопрокачивающего насоса.

Охладитель масла предназначен для охлаждения масла, циркулирующего в системе дизеля. Охладитель состоит из корпуса, передней и задней крышек, охлаждающей секции и кронштейнов.

Фильтр масла центробежный автоматический осуществляет полнопоточную очистку моторного масла с тонкостью отсева 20…35 мкм. Автоматический фильтр состоит из рычага промывки, вала рычага промывки, перепускного клапана, защитного сетчатого фильтра, свечевых фильтрующих элементов, индикатора дифференциального давления.

Маслоотделительный бачок и заслонка предназначены для обеспечения разрежения в картере дизеля в заданных пределах. На маслоотделительном бачке установлен жидкостный манометр для замера уровня разрежения в картере и подачи сигнала в электрическую схему тепловоза на остановку дизеля в случае повышения давления выше заданного предела.

Регулятор частоты вращения позволяет осуществлять:

• ступенчатое 12-позиционное дистанционное электрогидравлическое
управление частотой вращения коленчатого вала;

• дистанционную остановку дизеля с пульта управления тепловоза
или при срабатывании защит;

• ограничение подачи топлива в зависимости от давления наддува;

• аварийное ручное управление частотой вращения коленчатого вала
дизеля.

Выключатель предельный предназначен для аварийной остановки дизеля в случае увеличения частоты вращения коленчатого вала свыше 1115-1155 об/мин и установлен с правой стороны дизеля на корпусе распределительного вала. С пульта управления тепловозом дополнительно предусмотрена кнопка дистанционной аварийной остановки дизеля.

Топливный насос высокого давления предназначен для подачи топлива в форсунку и устанавливается на лотке. Плунжер насоса перемещается толкателем от кулака распределительного вала. Вращательное движение распределительного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение толкателя, которое передается плунжеру. Поворот плунжера вокруг своей оси осуществляется рейкой, связанной с автоматическим регулятором частоты вращения и мощности.

Плунжерная пара является высоконагруженным элементом, и давление в надплунжерной полости достигает 150 МПа. В процессе термической обработки втулка подвергается азотированию, плунжер – объемной закалке, затем обе детали проходят глубокую обработку холодом. На насосах с электромагнитным клапаном плунжер покрывают нитридом титана.

Нагнетательный клапан ТНВД разъединяет линию высокого давления и надплунжерную полость, создает остаточное давление в нагнетательном трубопроводе для обеспечения межцикловой стабильности подачи на режимах холостого хода и малых нагрузок. Во избежание утечек топлива из надплунжерной полости в нагнетательную линию контакт запирающего элемента клапана в месте сопряжения выполняется по прецизионным поверхностям. Во избежание смятия рабочих поверхностей кулачок и ролик толкателя подвергаются цементации. Возвратная пружина работает в высоконапряженных условиях циклических нагрузок. Проволока подвергается дробеструйной обработке.

Регулирование угла опережения подачи топлива осуществляется изменением количества и толщины прокладок между фланцем крепления насоса и лотком.

Форсунка закрытого типа с гидравлическим управляемым подъемом иглы распылителя уплотняется в крышке цилиндра конусной поверхностью и резиновым кольцом. Топливо после насоса высокого давления подается в форсунку. Когда усилие на иглу со стороны топлива становится больше прижимающего усилия со стороны пружины, игла поднимается, и топливо через распылитель впрыскивается в камеру сгорания. Давление начала впрыскивания определяется силой упругости пружины, которая может быть изменена с помощью регулировочного винта. Чтобы избежать подтекания топлива под иглой до начала впрыскивания, сопряжение иглы и распылителя делают по прецизионным поверхностям. Форсунка установлена в крышке цилиндра под углом 35 градусов. В связи с этим сопловой наконечник строго ориентируют в камере сгорания, т.к. от направления топливной струи зависит качество рабочего процесса.

Наиболее напряженными деталями являются сопловой наконечник и распылитель, т.к. они работают при пульсирующих нагрузках 130 МПа. В связи со сложностью деталей они имеют много концентраторов напряжений. Ход иглы составляет 0,75 мм. Количество отверстий распылителя 8 или 9. Диаметр распыливающих отверстий 0,45…0,55 мм.

Форсунку испытывают на герметичность запирающего конуса иглы и распылителя, а также на гидроплотность зазора между иглой и корпусом распылителя.

Механизм управления топливными насосами установлен на лотке и предназначен для перемещения реек топливных насосов регулятором. Механизм приводится в движение от вала сервомотора регулятора.

Фильтр тонкой очистки топлива с бумажными фильтрующими элементами предохраняет детали топливной аппаратуры дизеля от попадания твердых частиц примесей свыше 3...5 мкм.

Турбокомпрессор предназначен для подачи в цилиндры дизеля воздуха повышенного давления для увеличения мощности и экономичности дизеля.

Дата добавления: 2015-08-05