Дизель
ДК1М – четырехтактный, двухцилиндровый, горизонтальный, оппозитный,
крейцкопфный. Жидкостного охлаждения. С непосредственным впрыском
топлива, с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха.
Описание конструкцииПри
разработке этого проекта ставилась задача - показать достижимый уровень массогабаритных показателей дизеля 2ЧН26/27 при применении изобретения «
Оппозитный двигатель внутреннего сгорания» по патентам
UA61980 и
EP1296037, пусть и за счет некоторого сокращения степени унификации с дизелем
7Д80А (диаметр цилиндров 260 мм., ход поршня 270 мм.) производства ГП «Завод им. Малышева» г.Харькова. В связи с этим были приняты следующие решения:
- Коленчатый вал выполнен полноопорным, при этом применены роликовые подшипники на его щеках в качестве коренных
опор.
- Поршневые пальцы в первом и втором цилиндрах выполнены одинаковыми по массе но различными по длине.
- Применены индивидуальные турбокомпрессорные агрегаты в блоке с холодильниками воздуха для каждого цилиндра.
- Насосы систем смазки и охлаждения выполнены одним агрегатом с приводом от общего вала.
- Применены отдельные распредвалы для левого и правого цилиндров.
- Приводы топливоподкачивающего насоса, всережимного регулятора и предельного выключателя установлены на распредвалах.
- Все навесные агрегаты установлены так, чтобы не выступать за габариты корпуса двигателя.
- Крышки цилиндров и приводы клапанов
заимствованы у двигателя 7Д80А, и использована как для левого, так и
для правого цилиндров.
Общая компоновка двигателяДвигатель состоит из разъёмного корпуса, к переднему торцу
которого прикручивается рама привода агрегатов и крышка приводов, к заднему торцу прикручена крышка маховика, с установленным в
ней устройством уплотнения выходного вала, к нижнему фланцу корпуса
присоединена подмоторная рама, объединённая с поддоном для сбора масла. Группы движения и механизмов газораспределения.
Приводов агрегатов и системы газотурбинного наддува. Цилиндров и
крышек цилиндров. Систем охлаждения и смазки. Топливной системы и
системы автоматического регулирования.
Группа движенияРисунок 5. Группа движения дизеля ДК1М Кривошипно-шатунный механизм двигателя ДК1М выполнен на основе изобретения "
Оппозитный двигатель внутреннего сгорания" (патенты
UA61980 и
EP1296037), что обеспечило полное уравновешивание
сил инерции 1-го, 2-го и высших порядков порядков без применения специальных механизмов.
Коренные опоры выполнены в виде роликовых подшипников на щеках коленчатого вала, шатунные шейки коленчатого вала выполнены таких же
диаметров, как и соответствующие шейки на дизелях типа Д80. при этом
реализована конструкция полноопорного коленчатого вала.
Группа движения включает коленчатый вал с маховиком, коренные опоры, цилиндры, поршни с ползунами и пальцами ползунов, шатуны.
Коленчатый вал
Коленчатый
вал стальной, цельнокованый имеет четыре коренные опоры на щеках вала и три кривошипные
шейки обработанные ТВЧ. Крайние кривошипные шейки 3 и 5
расположены под углом 180º относительно центральной кривошипной шейки.
В шейках и щеках коленчатого вала выполнены полости и сверления для
подвода масла к подшипникам и поршням. На передней части коленчатого
вала установлены эластичная шестерня для привода агрегатов и распредвалов. С заднего торца к фланцу коленчатого вала
крепится маховик с зубчатым венцом привода от электростартера при
пуске двигателя.
|
Рисунок 6. Вал коленчатый дизеля ДК1М
|
Цилиндры
Каждый цилиндр состоит из рубашки и гильзы. Гильза
цилиндра изготовлена из специального легированного чугуна. Стальная
рубашка напрессована на гильзу. Между рубашкой и гильзой образованна
полость, в которой циркулирует охлаждающая жидкость. Водяная полость
уплотняется резиновыми кольцами. В нижней части рубашки имеется
отверстие с адаптером для подвода охлаждающей жидкости. В верхнем поясе
гильзы имеются отверстия для выхода охлаждающей жидкости в крышку
цилиндра. Цилиндр центрируется в блоке посадочными поясами и
прижимается к блоку крышкой цилиндра. |
Рисунок 7. Цилиндр дизеля ДК1М
|
Поршни с ползунами
Поршневой комплект двигателя состоит из алюминиевого ползуна,
соединенного четырьмя болтами с поршнем из жаропрочной стали.
Ползун
аналогичен по конструкции тронку поршня двигателя 7Д80 и отличается
увеличенной длиной и выполненными в усиливающих ребрах сверлениями для подвода к поршню охлаждающего масла. Поршень изготовлен из
жаропрочной стали. Поршень имеет донышко специальной формы и образует с
плоским дном крышки цилиндра камеру сгорания. На поршне проточены
четыре кольцевых канавки под компрессионные и маслосъемные кольца.
Снизу на поршне выполнены каналы для прохода масла для охлаждения
поршня. |
Рисунок 8. Поршень с ползуном дизеля ДК1М
|
Шатуны
Шатуны
аналогичны по конструкции шатунам двигателя 7Д80, но отличаются по
размерам. Шатун правого цилиндра – центральный, расположен внутри
своего ползуна, шатуны левого цилиндра – боковые, два, расположены
снаружи своего ползуна. Боковые шатуны уже центрального, а их общая
масса равна массе центрального для обеспечения условия
уравновешенности. Шатуны стальные, штампованные, стержень имеет
двутавровое сечение. Для подвода масла от шатунных шеек к поршням, в
шатунах просверлены каналы. В верхнюю головку шатуна запрессована
стале-бронзовая втулка. Вкладыши нижних головки шатунов –
бронзо-баббитовые.
Механизм газораспределения, распределительные валы и крышка цилиндра
Крышка
отлита из специального чугуна и имеет полости для впуска наддувочного
воздуха и полости для выпуска отработавших газов, которые открываются и
закрываются впускными и выпускными клапанами, устанавливаемыми в
специальных направляющих и прижимаемых пружинами. В центре крышки
устанавливается форсунка.
Распределительные валы
В отсеках корпуса установлены распределительные валы отдельно для левого и правого цилиндров, для привода топливных
насосов, толкателей впускных и выпускных клапанов.
на распределительных валах установлены также приводы топливо подкачивающей помпы, всережимного регулятора и предельного регулятора. Каждый распределительный вал опирается на два опорных и один опорно-упорный
подшипники. Подшипники стальные с баббитовой заливкой. Масло для смазки
подается от масляного коллектора к опорам.
Привод валов распределительных и блока насосных агрегатов
Привод распределительного вала и блока насосных агрегатов производится от эластичной
шестерни, закрепленной на переднем носке коленчатого вала, через
промежуточные шестерни, закрепленные каждая на своем вале и ведомые шестерни установленные на хвостовиках распределительных валов и вала блока насосов.
Блок насосных агрегатов
Два шестерёночных масляных насоса системы и два центробежных водяных насоса объединены в один агрегат и приводятся общим валом. При этом размеры шестерен и крыльчаток аналогичны размерам соответствующих агрегатов дизеля 7Д80А.
|
Рисунок 8. Блок насосных агрегатов дизеля ДК1М
|
Система охлаждения
Система
охлаждения дизель – мотора выполнена аналогично дизелю 7Д80А,
двухконтурная, циркуляционная, закрытого типа, обеспечивает отвод тепла
от дизеля и ТКР, охлаждение масла и наддувочного воздуха. Каждый из
контуров обслуживается радиатором и вентилятором. Первый контур
("горячий контур”) служит для охлаждения дизеля и ТКР.
Охлажденная в радиаторе вода засасывается насосом, установленным
на дизеле и поступает на охлаждение гильз цилиндров и крышек
цилиндров. Параллельно, от насоса, вода поступает на охлаждение ТКР и отводится в водяной трубопровод, соединяясь с водой из крышек
цилиндров и далее в радиатор первого контура. Второй контур охлаждения
("холодный контур”) служит для охлаждения наддувочного воздуха и масла.
Охлажденная в радиаторе вода засасывается водяным насосом,
установленным на дизеле и поступает в воздухоохладители, а затем в
масляный холодильник, из которого вода отводится в верхний коллектор радиатора. Для подпитки контуров и создания подпора на всасывании
насосов дизеля всасывающие трубки соединяются с верхними коллекторами
радиаторов подпиточными трубами.
На верхнем коллекторе
каждого радиатора устанавливается клапан ("пробка”) для стравливания
паровоздушной смеси при повышении ее давления выше допустимого
значения. Для заправки водой контуров, а также слива воды из части
трубопроводов служат клапаны. Контроль температуры
охлаждающей воды в первом контуре осуществляется термометром и
термореле, а во втором контуре – установкой термометров.
Управление включением вентиляторов осуществляется термореле. Контроль давления воды в первом контуре осуществляется при установке
манометра в место подсоединения. Для прогрева дизеля в холодное
время года к системам охлаждения через краны может быть
подключена система подогрева, при этом в трубопроводах установлены
обратные клапаны для обеспечения циркуляции нагретой воды по
всему контуру систем охлаждения. В качестве охлаждающей жидкости при
температуре ниже 0оС допускается применение охлаждающей жидкости Тосол
– А40М.
Система смазки
Система смазки выполнена аналогично дизелю 7Д80А. Система смазки обеспечивает смазку и охлаждение дизеля.
Масляный
насос всасывает масло из полости поддизельной рамы и подаёт его в
полнопоточный фильтр тонкой очистки масла, затем в холодильник масла
. Из холодильника масло поступает по трубопроводам через фильтр грубой
очистки масла на смазку и охлаждение дизеля.
Масло для смазки
коробки привода агрегатов, а также в редуктор
привода регулятора частоты вращения подаётся из главной системы.
Масляный насос центробежного фильтра засасывает масло из
поддизельной рамы и подаёт его на центробежный фильтр, после чего
очищенное масло сливается в полость поддизельной рамы. Для прокачки
дизеля маслом перед пуском используется масляный насос с
электроприводом, установленным отдельно. Заправка дизеля маслом
производится через заправочную горловину в раме дизеля. Уровень масла
определяется по меткам маслоуказателя (щупа).
Система топливная
Топливная
система выполнена аналогично дизелю 7Д80А. Эта система обеспечивает
подачу топлива в цилиндры дизеля.
Топливо из бака через невозвратный
клапан, фильтр грубой очистки, засасывает помпой и нагнетает по
трубопроводам через фильтр тонкой очистки в топливные насосы и далее
в форсунки в количестве пропорциональном нагрузке дизеля. Избыток
топлива возвращается в бак через перепускной клапан. Предпусковая
прокачка системы топливом обеспечивается ручным насосом из бака через
невозвратный клапан. В случае повышения давления в трубопроводе выше
2.5 кг/см2 предохранительный клапан перепускает топливо на слив в бак. Места подсоединения предназначены для установки манометров для
замера давления топлива до и после фильтра тонкой очистки. Чистое
топливо, просочившееся из форсунок, отводится в сливной коллектор и
далее по дренажному трубопроводу в бак. Топливо, просочившееся из
топливного насоса высокого давления, в смеси с маслом отводится в
сливной коллектор, и далее по дренажному трубопроводу в отдельный бак
слива грязного топлива.
Система автоматического регулирования
Регулятор
частоты вращения – двухрежимный, непрямого действия, с центробежным
механическим измерителем частоты вращения, гидравлическим сервомотором
и изодромной обратной связью.
Регулятор через рычажную систему
управляет подачей топлива в диапазоне от минимальной до номинальной
частоты вращения, ограниченных «минимальным» и «максимальным» упорами.
Дополнительно, регулятор имеет стоп-устройство, выключающее подачу
топлива по сигналу с пульта управления или от системы защиты.
Предельный выключатель установлен на левом распределительном валу. При
увеличении частоты вращения коленчатого вала дизеля свыше допустимой,
предельный выключатель устанавливает рейки топливных насосов в
положение «нулевой» подачи топлива, воздействуя против регулятора
частоты вращения через гибкую связь, дизель при этом останавливается.
Результаты
Выполненный
с проект двигателя ДК1М, показал, что за счет применения роликовых подшипников на щеках коленчатого вала в качестве его коренных
опор и оптимизации обслуживающих двигатель агрегатов и их приводов,
габариты двигателя
могут быть уменьшены почти на 40%, а масса на 50%. по сравнению с двигателем 2Д80ГКО. Такой двигатель соответствует по массогабаритным
показателям многоцилиндровым дизелям близкой размерности и сопоставим с быстроходными дизелями, значительно превосходя последние по ресурсу и экономичности в эксплуатации.