Содержание к диссертации
Введение
1. Первичный анализ рабочего процесса многоцшшццрового двигателя и задачи исследования
1.1. Анализ рабочего процесса многоцилішдрового поршневого двигателя по нагрузочной характеристике 10
1.2. Методика анализа работы импульсной турбины на многоцилиндровом двигателе 23
1.3. Оценка эффективности работы импульсной турбины ТК23В-22 на номинальном режиме двигателя 6ЧН26/34 35
1.4. Выводы . 43
2. Определение рациональных фаз газораспределения и давления наддува на одноцилиндровом опытном двигателе с имитатором импульсной системы ГТН 45
2.1. Экспериментальная установка с трехдроссельным имитатором импульсной системы ГТН 45
2.1.1. Универсальный опытный одноцилиндровый двигатель ІЧН26/34 52
2.1.2. Идентификация импульсов многоцилиндрового двигателя с импульсом изменения давления газа перед имитирующим устройством 52
2.2. Методика определения мощности турбины по импульсу
изменения давления газа перед имитирующим устройством. 56
2.2.1. Определение текущего расхода газа через имитирующее устройство импульсной системы ГТН 59
2.2.2. Оценка эффективности срабатывания импульса давления газа полученного на одноцилиндровом двигателе с имитатором импульсной системы ГТН 67
2.2.3. Результаты определения мощности импульсной турбины по параметрам газового потока перед имитирующим устройством на опорном режиме 70
2.3. Основные результаты исследования свойств имитирующего устройства 77
2.3.1. Методика исследования свойств имитирующего устройства 77
2.3.2. Результаты исследования свойств имитирующего устройства 81
2.4. Результаты определения рациональных исходных параметров газообмена на одноцилиндровом двигателе. 91
2.4.1. Режимы испытаний 91
2.4.2. Регулировочные параметры механизма газораспределения и имитатора импульсной системы ГГН 93
2.4.3. План эксперимента 96
2.4.4. Методика экспериментального исследования по определению исходных параметров дизеля 99
2.4.5. Влияние фаз газораспределения и давления наддува на рабочий процесс дизеля ІЧН26/34 на номинальном режиме 105
2.5. В ы в о д ы 120
3. Определение рациональных фаз газораспределения на двигателе 6ЧН26/34 122
3.1. Особенности проведения экспериментального исследования на многоцилиндровом двигателе 122
3.1.1. Универсальный регулируемый распределительный вал двигателя 6ЧН26/34 122
3.1.2. Индицирование и осциллографирование процессов газообмена на двигателе 6ЧН26/34 126
3.2. Програмгла экспериментального исследования и основные результаты 132
3.3. Влияние угла опережения открытия выпускных клапанов на основные показатели дизеля 6ЧН26/34 по нагрузочной характеристике 134 Стр.
3.4. Влияние перекрытия клапанов на основные показатели дизеля 6ЧН26/34 по нагрузочной характернетике 143
3.4.1. Влияние несимметричных фаз по перекрытию клапанов на экономичность работы двигателя 6ЧН26/34
3.5. Общее и отличия в определении рациональных фаз газораспределения на одно и многоцилиндровом-двигателе с переменным давлением газа перед турбиной. 156
3.6. О характере изменения КЦЦ импульсной турбины в зависимости от нагрузки двигателя и фаз газораспределения 159
3.7. Выводы 164-
Заключение по диссертации 166
Список использованных источников
- Анализ рабочего процесса многоцилішдрового поршневого двигателя по нагрузочной характеристике
- Экспериментальная установка с трехдроссельным имитатором импульсной системы ГТН
- Определение текущего расхода газа через имитирующее устройство импульсной системы ГТН
- Особенности проведения экспериментального исследования на многоцилиндровом двигателе
Введение к работе
ХХУІ съезд КПСС принял решение расширить производство дизельных двигателей с высокими технико-экономическими показателями / І /. В решении поставленной задачи важное место занимает проблема оснащения новых судов перспективными форсированными дизелями, отвечающими всем современным требованиям мировых стандартов.
Создание дизелей типа ЧН 26/34,оснащенных импульсными системами газотурбинного наддува (ГТН), для судовых дизель-генераторов, выполняется в соответствии с Постановлением Государственного комитета СССР по науке и технике по решению научно-технической проблемы 0.13.07 (задание 01.04 "Создать и освоить производство судового дизель-генератора с дизелем 6ЧН 26/34...").
Одним из основных требований предъявляемых к ним, является высокая топливная экономичность и надежность работы. Однако, как показали первые испытания опытных образцов, новые дизель-генераторы имели более высокий удельный эффективный расход топлива в сравнении с расходом, указанным в техническом задании и полученным на опытном одноцилиндровом двигателе при имитации изобарной системы ГТН. Анализ полученных экспериментальных данных указал на необходимость дальнейшего совершенствования процессов газообмена / 2,3 /.
Задачу совершенствования процесса газообмена можно решать либо используя математические модели, либо проводя натурные испытания на многоцилиндровых или одноцилиндровых опытных двигателях.
Математические модели, описывающие рабочий процесс в цилиндре двигателя и агрегатах турбонаддува, разработанные советскими учеными А.С.Орлиным, М.Г.Кругловым, Н.Н.Иванченко, Б.М.Гонча- ром, О.Г.Красовским, Н.М.Глаголевым, А.Э.Симеоном и другими позволяют исследовать процессы газообмена при принятом законе тепловыделения и теплообмене со стенками цилиндра / 4,5,6,7,8,9,10/.
Натурные испытания на многоцилиндровых двигателях в полной мере позволяют совершенствовать газообмен с учетом его влияния на процесс сгорания / II,12 /. Проведение таких работ на развернутом двигателе задача трудоемкая, требующая различных вариантов деталей поршневого двигателя и агрегатов турбонаддува, иметь которые не всегда представляется возможным.
Поэтому многие исследователи стремятся решить указанные задачи с использованием одноцилиндровых опытных двигателей /13, 14,15,16,17,18,19 /. В ходе этих исследований необходимо имитировать ту систему ГТН, которая будет установлена на полноразмерный двигатель. Это позволяет значительно уменьшить расчетное исследование и уже на стадии доводки рабочего процесса на одноцилиндровом двигателе осуществить выбор термодинамических и конструктивных параметров с достаточной точностью.
В опубликованной литературе отсутствуют сведения по комплексному выбору оптимальных фаз газораспределения и давления наддува на одноцилиндровых опытных двигателях, оборудованных имитаторами импульсных систем ГТН. Главная трудность заключается в определении мощности отсутствующей импульсной турбины по непрерывно меняющимся параметрам импульса давления газа в выпускной системе одноцилиндрового двигателя.
Учитывая, что работы связанные с совершенствованием процессов газообмена двигателя 6ЧН 26/34 целесообразно было выполнять на одноцилиндровом двигателе, возникла задача по обоснованию возможности использования одноцилиндрового отсека, оборудованного имитатором импульсной системы ГТН для достижения наме- ченной цели.
Исходя из вышеизложенного, основные задачи данной работы можно сформулировать следующим образом:
Разработать методику и провести экспериментальное исследование по выбору рациональных фаз газораспределения и давления наддува на опытном одноцилиндровом двигателе с имитатором импульсной системы ГТН.
Разработать методику определения мощности импульсной турбины по текущим параметрам газового потока перед имитирующим устройством и реализовать ее на ЭВМ.
Разработать методику анализа работы импульсной турбины на многоцилиндровом двигателе и реализовать ее на ЭВМ.
Разработать методику и выполнить исследование свойств имитатора импульсной системы ГТН.
5. Разработать конструкцию универсального регулируемого распределительного вала для двигателя 6ЧН 26/34, допускающего установку вместо штатного распределительного вала.
6. Выполнить экспериментальное исследование по выбору рациональных фаз газораспределения на развернутом двигателе с применением универсального регулируемого распределительного вала и учетом результатов, полученных на одноцилиндровом двигателе. - ю -
Анализ рабочего процесса многоцилішдрового поршневого двигателя по нагрузочной характеристике
Первые стендовые испытания дизеля 6ЧН 26/34 в составе дизель-генератора ДГР2А 800/750 показали, что удельный эффективный расход топлива tye. яа номинальном режиме при работе на легком дизельном топливе составляет 220 г/кВт.ч., что существенно больше, чем указано в техническом задании: 204+5 г/кВт.ч. Для выяснения причин неудовлетворительной топливной экономичности первого образца дизеля 6ЧН 26/34 необходимо было проанализировать его рабочий процесс по результатам стендовых испытаний, проведенных работниками завода и кафедры ДВС ХПЙ им.В.И.Ленина /3/.
Экспериментальное исследование перспективного судового дизеля 6ЧН 26/34 проводилось по нагрузочной характеристике при следующей его регулировке: - степень сжатия 13,5 - угол опережения открытия выпускных клапанов, град, до н.м.т. 50 - угол запаздавания закрытия впускных клапанов, град, после н.м.т. 40 - перекрытие клапанов (симметричное относительно в.м.т.), град. 80 - проходное сечение соплового аппарата турбины, м2 0,0056 - средняя скорость плунжера на участке подачи топлива, м/сек 1,65 - распылитель форсунки 8x0,42x150 - порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4.
Дизель оборудован импульсной системой ГГН, включающей турбокомпрессор ТК 23В-22 и два выпускных трубопровода. Турбокомпрессор установлен на торце двигателя со стороны носка коленчатого вала. Выпускные трубопроводы имеют различную длину и объемы: верхний трубопровод, объемом 0,020 м , объединяет выпуски из первого, второго и третьего цилиндров, а нижний объемом 0,029 м , объединяет выпуски из четвертого, пятого и шестого цилиндров / 20 /. Номерация цилиндров от носка коленчатого вала.
В процессе экспериментального исследования дизеля регистрировались общепринятые параметры по нагрузочной характеристике, а также проводилась одновременно запись переменного давления газа в выпускных трубопроводах с помощью тензодатчиков, установленных перед турбиной,и светолучевого осциллографа H-II7. Кроме того снимались индикаторные диаграммы и диаграммы насосных ходов в первом, третьем и четвертом цилиндрах с помощью мембранных датчиков конструкции Шй им.В.И.Ленина и электропневматического индикатора МАИ-2 /2 /.
Основные показатели рабочего процесса по нагрузочной характеристике, полученные на двигателе 6ЧН26/34, приведены в табл. I.I и на рис.1.1.
В табл.1.1 и на рис.1.1 обозначено: №лГ - эффективная мощность дизель-генератора; /Ve - эффективная мощность дизеля; 9-е - удельный эффективный расход топлива; f tK - давление и температура наддувочного воздуха после компрессора; % - давление и температура наддувочного воздуха после воздухоохладителя; 6 - расход воздуха через двигатель; ДРК - разрежение на входе в компрессор; ГтґІтта Іті то " среднее давление и температура отра-работавших газов перед турбиной в верхнем и нижнем выпускных трубопроводах; Рот » Іот давление и температура отработавших газов за турбиной; ОС - суммарный коэффициент избытка воздуха; тто - температура отработавших газов перед турбиной по результатам опытов на одноцилиндровом отсеке; Pz - максимальное давление цикла; / - среднее индикаторное давление; Рнх. - среднее давление насосных ходов.
На рис.І.І в целях анализа представлены также графики изменения основных параметров цикла по нагрузочной характеристике двигателя, полученных на одноцилиндровом отсеке ІЧН 26/34. Опытный отсек имел ту же регулировку, что и многоцилиндровый двигатель. Однако испытания на отсеке проводились при имитации постоянного давления газа перед турбиной f$-0 . Это было обусловлено первоначальным решением об установке на дизель 6ЧН 26/34 изобарной системы ГТН. Номограммы, по которым выставлялось давление на отсеке, были построены в предположении, что КПД турбокомпрессора на номинальном режиме равен 0,57 / 21,22,23 /.
Из рассмотрения приведенных графиков следует, что на номинальном режиме и при уменьшении относительной мощности до А/є = = 0,75 удельный эффективный расход топлива на многоцилиндровом двигателе больше, а далее меньше, чем на отсеке.
Давление наддува Р$ и расход воздуха &$ на номинальном и близким к нему режимах оказались на дизеле 6ЧН26/34 выше, чем на отсеке. Это привело к повышению ОСс и bf . Высокое значение
С способствовало снижению температуры газа перед турбиной, которая на выходе из верхнего трубопровода т/ и из нижнего трубопровода Гтд оказались примерно равной температуре газа в выпускном ресивере одноцилиндрового двигателя то .
Увеличение гу и Gg сверх оптимальных значений для данной форсировки двигателя потребовало большей мощности на привод компрессора, то есть более высокой мощности турбины, полученной в конечном итоге за счет повышения противодавления газа за цилиндрами. При этом, как будет показано ниже, средние давления насосных ходов Ри.х- в цилиндрах дизеля 6ЧН 26/34 имеют отрицательные значения, намного превышающие /%х. отсека. Повышение zf несколько уменьшило наполнение цилиндров. Все это является одной из причин повышенного удельного эффективного расхода топлива.
Для выяснения других причин неудовлетворительной экономичности дизеля 6ЧН 26/34 была выполнена оценка равномерности распределения мощности по отдельным цилиндрам дизеля путем анализа средних индикаторных давлений Рс и средних давлений насосных ходов Рн-х- в первом, третьем и четвертом цилиндрах. Среднее индикаторное давление Pi , определенное по индикаторным диаграммам, в четвертом цилиндре меньше чем в первом на 0,15-0,2 МПа на всех режимах нагрузочной характеристики. Последнее обстоятельство, а также то, что температура газа за четвертым цилиндром меньше, чем за остальными свидетельствует о том, что четвертый цилиндр недогружен по мощности.
Экспериментальная установка с трехдроссельным имитатором импульсной системы ГТН
В процессе подготовки к исследованию на одноцилиндровом опытном двигателе с имитацией импульсной системы ГТН серьезное внимание уделяется выбору типа устройств по созданию условий за выпускными клапанами, отвечающих условиям реальной выпускной системы, установленной на многоцилиндровом двигателе. Известно несколько видов различных устройств, посредством которых можно воздействовать на газовый поток при выпуске с целью получения такого же характера изменения давления газа в выпускном трубопроводе перед имитирующим устройством, расхода отработавших газов (пересчитанного на один цилиндр), температуры отработавших газов, как на двигателе с реальной выхлопной системой. Основополагающие предпосылки по техническим требованиям к имитирующим устройствам изложены в / 42,43 /.
Изменение давления газа в выпускном трубопроводе определяется величинами параметров газа в цилиндре в начале выпуска, законом изменения площади проходного сечения выпускных органов, соотношением объемов цилиндра и выпускной системы, условиями протекания процесса изменения состояния газа в цилиндре во время выпуска и продувки и, кроме того, размерами и формой проточной части турбины / 44 /.
На характер изменения 9г в выпускном трубопроводе много цилиндрового двигателя влияют также выпуски из других цилиндров, объединенных одним трубопроводом, Это сказывается прежде всего на среднем уровне давления газа, которое устанавливается в каждом трубопроводе. Но в любой момент времени давление газа в выпускном трубопроводе главным образом определяется истечением рабочего тела из одного цилиндра.
Рассмотрим каждый фактор, оказывающий влияние на характер изменения давления газа в выпускном трубопроводе и выберем способ воздействия на газовый поток при выпуске в экспериментах на одноцилиндровом отсеке с целью получения "эффекта многоцилиндрового двигателя".
Объем выпускного трубопровода одноцилиндровой установки должен быть средним между объемами выпускных трубопроводов, установленных на двигателе. При этом необходимо выдержать условия подобия его формы / 33 /.
Закон подъема выпускных клапанов на одноцилиндровом двигателе устанавливается таким же как на многоцилиндровом двигателе путем применения газовых кулаков с профилем отвечающим прототипу. Выполнение этого условия не вызывает затруднений.
Выпуски из других цилиндров сказываются, как было отмечено ранее, на среднем уровне давления газа в коллекторе. Для поддержания такого же среднего уровня давления газа Ргт в опытах на одноцилиндровом двигателе с учетом меньшей частоты выпусков, необходимо создать "подпор" давления. Создание "подпора" в какой то степени может заменить выпуски из других цилиндров. исходя из изложенного, выпускная система одноцилиндрового двигателя, служащая для имитации переменного давления газа перед турбиной, должна включать выпускной коллектор, устройство имитации сопротивления отсутствующей импульсной турбины и рессивер для создания "подпора" давления газа / 42 /. Регулировку уровня давления газа в рессивере можно осуществить с помощью заслонки, установленной в трубе отвода отработавших газов в атмосферу.
В качестве устройств, имитирующих отсутствующую газовую импульсную турбину, известны случаи применения радиальных турбокомпрессоров малой размерности, дроссельных диафрагм, одинарных дросселей и двухступенчатых дросселей. Опыт применения перечисленных устройств изложен в работах /43,33,45,46,47,48,49,50,51, 52 /.
Установка радиального турбокомпрессора малой размерности на одноцилиндровый двигатель сама по себе довольно близка к реальной системе ГТН. Это позволяет обойтись без промежуточных перенастроек системы наддува, так как в этом случае всегда имеется равенство мощностей компрессора и турбины. Такой турбокомпрессор изготавливается индивидуально применительно к конкретному одноцилиндровому двигателю. Впервые у нас в стране таким турбокомпрессором был оснащен одноцилиндровый двигатель ІЧН 25/34 / 43 /. Сам процесс доводки такого турбокомпрессора связан со сложными конструктивными изменениями последнего. При этом следует отметить, что в процессе испытаний появляется необходимость в изменении сечений проточной части турбины и компрессора, что неосуществимо при данной комплектации турбокомпрессора.
В работах /45,46 / имитацию гидравлического сопротивления турбины осуществляли при помощи дроссельных диафрагм с калиброванными отверстиями. Главным преимуществом диафрагм является неизменность их проходных сечений. Этот способ несравненно проще первого, но обладает тем же недостатком - невозможностью регулировки проходного сечения без остановки двигателя с последующей перенастройкой.
Определение текущего расхода газа через имитирующее устройство импульсной системы ГТН
Эффективное проходное сечение Ц соплового аппарата определить сложно даже в реальной импульсной турбине. Мы же имеем дело с имитирующим устройством, где сопловой аппарат и рабочее колесо отсутствуют, а их гидравлическое сопротивление подбирается путем изменения Fj » / и Цц . В силу указанных причин нам не - 65 -известно также изменение давления в кольцевом зазоре между сопловым аппаратом и колесом турбины / . Учитывая, что перечисленные величины входят ъХт Ут и нас интересует в данном случае произведение последних, будем Е дальнейшем определять сразу комплекс ХгУт .
Таким образом мы располагаем возможностью определять элементарный расход газа при истечении через сопловой аппарат турбины. Если расчет выполнен правильно, то для одного цикла должно выполняться равенство п 1 =йЬ с-/ с где (2.14) где Gg , иц - часовые расходы воздуха и топлива через двигатель; А. - частота вращения коленчатого вала; і - тактность двигателя; z? - число цилиндров двигателя.
Так как методика построена на ряде допущений, то для уточнения найденных значений sf& вводим поправочный коэффициент Рп . Минимизировав функцию нн п т имеющую аргумент Рп , при помощи подпрограммы-функции FMlN J 38 /, получим значение Рп , при котором выполняется равенство (2.14). Блок-схема расчета элементарного расхода газа через имитирующее устройство представлена на рис.2.6. Алгоритм расчета приведен в приложении I.
Оценка эффективности срабатывания импульса давления газа полученного на одноцилиндровом двигателе с имитатором импульсной системы ГТН
В результате предварительного анализа работы импульсной турбины турбокомпрессора ТК23В-22 двигателя 6ЧН26/34, с использованием экспериментальных данных, найдены зависимости 2 e./?v и .7=7( 11т/Со) » К0ТРые можно принять за основу в процессе определения эффективности срабатывания импульса давления газа перед имитирующим устройством. При исследовании на одноцилиндровом двигателе мы не располагаем многими данными, в том числе и по 71т «в связи с этим приходится использовать косвенные показатели. Так в работе /29 / приведен метод,с помощью которого выполняется перестроение известной зависимости 2 1Т -f(2lr/Co) в y-ffHr/Urp) » где Игр " то значение располагаемого теплопередача, которое выбрано в качестве исходного и обеспечивает максимальную мощность импульсной турбины на расчетном режиме. Затем полученная зависимость используется для определения мгновенной эффективной мощности на валу турбины.
Принимая, что Нтр соответствует максимуму # . Тогда из графика зависимости Ъг т/Со) , выбирают (2LT/Co)Hrp , соответствующее максимальному ij- . Задавая ряд значений 11Т/С0 получим по выражению (2.17) зависимость которая совместно с исходной зависимостью ci jf r/Cd перестраивается в зависимость fyr=f//Jr///rp)
Таким образом, зная в любой момент времени отношение Нт/Нтр » мокно определить значение 2lr но ПРИ этом неизвестно Нтр
В работе /29 / приведен графоаналитический метод перестроения, в котором сначала принимается допущение, что ссГ/пах ПРИ своем ( Uj/Co ) соответствует отношению Нт/Нттаос = 1# Потом из зависимости т у т/ о) берут любое значение Ur/Co В этом графоаналитическом методе задаются несколькими значениями/?? и методом подбора находят ҐП - соответствующее наибольшему значению Лт
При обработке большого количества экспериментальных данных, применение графоаналитического метода не представляется возможным из-за его трудоемкости и больших затрат времени. Поэтому на цифровой ЭВМ автором был реализован численный метод нахождения Нгр основанный на определении максимального значения функции
Назовем этот метод первым способом оценки эффективности срабатывания импульса давления газа перед имитирующим устройством. Здесь изменение эффективности срабатывания импульса давления газа рассматривается в привязке к истечению рабочего тела через один выпускной трубопровод. Фактически же используемая зависимость %т- =./llT/Co) формируется под воздействием истечения рабочего тела через все выпускные трубопроводы, соединенные с рассматриваемой турбиной. Поэтому, наряду с методом,изложенным ранее, нами предложен другой метод оценки эффективности срабатывания импульса. Назовем его вторым способом. Для реализации этого способа необходимо располагать зависимостью 7- -jfy » кото -рая перестраивается в зависимость 1ц- =f(PT)
При этом вводится допущение, что изменение па раметров газового потока, вызванных изменением регулировок двигателя, не приводит к изменению наибольшего и наименьшего значений исходной зависимости = //V)
Расчет выполнен для опорного режима, режима, на котором было достигнуто приемлимое совпадение обобщенного импульса по давлению газа многоцилиндрового двигателя и импульса отсека.
Первоначально получена расчетная зависимость изменения эффективного проходного сечения выпускных клапанов M-sfe от Угла поворота коленчатого вала, которая приведена на рис.2.7 (расчетный шаг равен 1). Характер изменения Ів іч в Районе максимального подъема выпускных клапанов имеет вид затухающих колебаний, амплитуда которых уменьшается с уменьшением расчетного шага. Для значений расчетных шагов І и 0,5 найденные значения практически совпадают. В качестве расчетного шага принят - I . Одной из причин такого изменения Щз/я может быть допущение о квазистационарном протекании процесса газообмена. В связи с этим» полученная расчетная функция Нв Ів ї(ч была сглажена с помощью метода наименьших квадратов. Вид кривой \ів{а после сглаживания приведен на рис.2.7. Далее было принято допущение, что \ &І& после момента начала открытия впускных клапанов (точка CLd) меняется симметрично по отношению к началу открытия выпускных клапанов. Величина поправочного коэффициента Рп в данном случае равна 0,951.
Особенности проведения экспериментального исследования на многоцилиндровом двигателе
На завершающей стадии доводки рабочих процессов дизелей требуется путем прямого эксперимента уточнять выбранные фазы газораспределения и производить согласование характеристик работы дизеля и агрегатов турбонаддува. Проведение указанных работ требует сложной организации испытаний. Всякое изменение фаз газораспределения связано с заменой кулаков или всего распределительного вала. Объем трудовых и материальных затрат, которые неизбежно появляются в процессе изготовления вариантных деталей, демонтаже и установке нового распределительного вала с последующей проверкой фаз газораспределения, чрезвычайно большой. Указанные трудности можно значительно упростить за счет применения опытных регулируемых распределительных валов.
Известно несколько типов распределительных валов позволяющих осуществлять перерегулировку первоначально установленных фаз газораспределения и углов опережения подачи топлива по цилиндрам / 71,72,73,74 /.
К ним относится регулируемый распределительный вал для исследования процессов газообмена по авт. свид. № 219327, FI6 С 3/18, F 01 1/04, 1968 г., содержащей стержень с размещенными на нем втулками с кулачковыми выступами и фиксируемых с по мощью шпонок. Недостаток состоит в том, что для регулировки фаз газораспределения необходим демонтаж и разборка распределительного вала.
Известен также распределительный вал двигателя внутреннего сгорания, описанный в /74 /. Он содержит стержень с установленными на нем разрезными газовыми и топливными кулаками, закрепленными с двух сторон гайками и фиксируемых с помощью шпонок, посадочные места на стержне под газовые и топливные кулаки, подшипниковые шейки и резьбы под гайки соответственно выполнены одного диаметра. К положительным сторонам рассматриваемой конструкции необходимо отнести исключение демонтажа распредвала с двигателя для замены кулаков. Недостатком данного распредвала, при достижении поставленной цели, является то, что газовые и топливные кулаки зафиксированы на валу с помощью шпонок, и изменение фаз газораспределения или угла опережения подачи топлива не может производиться поворотом кулаков на нужный угол, а при замене кулаков каждый вновь устанавливаемый кулак должен иметь шпоночный паз в определенном месте.
В разработанной с участием автора конструкции распределительного вала для двигателя 6ЧН 26/34 сохранены преимущества и устранены недостатки последнего. Схема взаимодействия элементов распределительного вала (продольный разрез части для одного цилиндра и поперечный разрез стержня вала с промежуточной втулкой, упорной втулкой и фиксирующим элементом) приведена на рис.3.1.
Распределительный вал включает стержень вала I с установленными на нем разрезными газовыми 2 и топливными 3 кулаками,прижатыми к упорным втулкам 4 прижимными гайками 5. Посадочные места под газовые 2 и топливные кулаки, подшипниковые шейки б и резьбы под упорные гайки на стержне вала имеют между собой оди наковые диаметры. Между стержнем вала I и упорной втулкой 4 с натягом установлена промежуточная втулка 7, радиальная толщина которой больше высоты действительного профиля резьбы на стержне вала I, внутренний диаметр ее меньше, а наружный больше соответственно внутреннего и внешнего диаметра той же резьбы. Промежуточная втулка 7 выполнена из двух частей 8 и 9 с разрезами по образующей цилиндра и имеет внутренний бурт 10, выходящий в канавку на стержне вала I и наружный бурт II, ограничивающий перемещение упорной втулки 4 в сторону от кулака 2 и 3. Промежуточная втулка 7 обеспечивает жесткую фиксацию упорной втулки 4 на стержне вала I. Упорная втулка 4 сопряжена с торцевыми поверхностями обеих половин кулака 2 или 3 посредством торцевых шлицов. Стержень вала I, упорная втулка 4 и промежуточная втулка 7 имеют общий фиксирующий элемент 12.
Распределительный вал работает следующим образом. При работе двигателя кулаки 2 и 3 сопряжены с упорными втулками 4 и прижаты к ним прижимными гайками 5. Передачу крутящего момента от стержня вала I и кулакам 2 и 3 обеспечивает упорная втулка 4, сидящая с натягом на разрезной промежуточной втулке 7, состоящей из двух частей.
Упорную втулку 4 от осевого перемещения в сторону от кулака 2 или 3 удерживает наружный бурт 10, выполненный на промежуточной втулке 7, а собственно промежуточную втулку 7 фиксирует в осевом направлении внутренний бурт II, входящий в канавку на стержне вала .
Для изменения фазы газораспределения или угла опережения подачи топлива необходимо отвинтить гайку 5, вывести кулак 2 или 3 с зацепления с упорной втулкой 4, повернуть кулак 2 или 3 на нужный угол относительно упорной втулки 4, пользуясь делениями, на несенными на наружной цилиндрической поверхности упорной втулки 4 (не показаны). Ввести в этом положении кулак 2 или 3 в зацепление с упорной втулкой 4 и прижать прижимной гайкой 5.
Для замены газового 2 или топливного 3 кулака необходимо отвинтить гайку 5, вывести кулак 2 с зецепления с упорной втулкой 4 и снять обе половины кулака 2 или 3 со стержня I. Установить обе половины другого кулака 2 или 3 на стержень вала I, выставить его относительно упорной втулки 4 и прижать прижимной гайкой 5.
Таким образом распределительный вал позволяет выполнить быстрое изменение положения на валу или замену газовых и топливных кулаков, что дает возможность проводить исследования двигателя внутреннего сгорания, связанные с изменением фаз газораспределения и угла опережения подачи топлива или с применением различных профилей газовых и топливных кулаков с минимальными затратами времени и средств на подготовку и проведение стендовых испытаний.
Похожие диссертации на Совершенствование газообмена судового среднеоборотного дизеля на основе физического моделирования с имитацией импульсной системы ГТН
