ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общая характеристика дизелей типа из "Тепловозные дизели типа Д70 " Дизели семейства Д70 относятся к дизелям средней быстроходности и могут использоваться не только как тепловозные для работы с электрической и гидравлической передачей, но и как судовые дизель-генераторы и стационарные установки. Целесообразность создания и постройки семейства дизелей Д70 заложена в их прогрессивных показателях и в первую очередь в высокой экономичности, в возможности разви,тия мощностного ряда с высокой степенью унификации. [c.4] Избыточная мощность газовой турбины тем больше, чем выше рт и к. п. д. компрессора и силовой турбины. При организации рабочего процесса по варианту Б на режиме номинальной мощности был достигнут удельный расход топлива 145 г/(э. л. с.-ч). [c.5] Испытания дизеля Д70 варианта Б проводились при следующих изменениях по сравнению с первыми образцами дизелей Д70А поршни алюминиевые, охлаждаемые степень сжатия главного ряда 12,8 и прицепного 13,2. Фазы газораспределения впускные клапаны — открытие — 10° до в. im. т., закрытие — 40° за н. м. т. выпускные клапаны открытие — 38° до н. м. т., закрытие — 12° за в. м. т. перекрытие клапанов — 22°. В качестве агрегатов наддува на дизелях варианта Б применялись силовая турбина и редуктор для передачи мощности к коленчатому валу, разработанные и изготовленные заводом. [c.5] Рт — давление газов перед силовой турбиной (3,8 кгс/см ) ti — температура газов перед силовой турбиной (585°С) ts — температура воздуха во впускном ресивере (66°С) as — суммарный коэффициент избытка воздуха (2,03). [c.5] На опытных стендах были получены все основные параметры дизеля Д70 варианта Б. Анализ полученных данных позволил сделать ряд выводов. [c.5] Особенности рабочего процесса дизелей Д70 присущи в основном всему мощностному ряду и представляют собой оптимальное соотнощение таких показателей, как степень сжатия, перекрытие клапанов (более 95° п. к. в. ), угла опережения впрыска топлива, выбора параметров топливной аппаратуры, эффективной системы наддува с (Промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. [c.6] Высокое качество процесса смесеобразования и сгорания, совершенство процесса выпуска и наполнения достигнуты выбором оптимальных значений давлений и температур наддувочного воздуха, коэффициента избытка воздуха, степени повышения давления при сгорании, выбором оптимальных конструктивных элементов топливной аппаратуры, впускных и выпускных клапанов. [c.6] Параметры, определяющие качество рабочего процесса дизеля, характеризуются высоким давлением наддува, невысокой температурой наддувочного воздуха (порядка 60—70°С), повышенным значением коэффициента избытка воздуха в цилиндре (а= = 2,1- 2,2), сравнительно высокой степенью сжатия и качественным интенсивным впрыском топлива. Процесс сгорания дизелей 2Д70 проходит при высоком индикаторном к. п. д. (т) = 0,47), низких значениях средней скорости нарастания давления при сгорании (с/р/й а)ср==2,5 кгс/см ) и невысоких значениях степени повышения давления (Я.== 1,34-1,56). [c.6] Дизели типа Д70 имеют механический к. п. д. порядка т]м = = 0,88- 0,91. Благодаря высоким значениям индикаторных и механических к. п. д. в дизелях Д70 получены низкие эффективные расходы от 143 до 150 г/(э. л. с-ч). [c.6] Открытие выпускных клапанов, определяющее начало процесса очистки цилиндра, наступает за 50° до н. м. т. В этот момент давление в цилиндре составляет примерно 8,5 кгс/см , а в коллекторе приблизительно 2,2 кгс/см . Благодаря этому соотношению и резкому открытию выпускных клапанов обеспечивается хорошая очистка цилиндров от газов, коэффициент остаточных газов на номинальной мощности у = 0,01 получается при относительно небольшом количестве воздуха, проходящего через выпускные клапаны в период продувки. К концу продувки давление в цилиндре превышает давление в воздушном ресивере на номинальном режиме на 0,2—0,3 кгс/см и поэтому коэффициент наполнения достигает высоких значений. Дизели Д70 имеют относительно небольшие значения отдельных составляющих теплового баланса. Так, например, теплоотвод в воду и масло в них ниже, чем соответствующий теплоотвод в двигателях аналогичного класса. [c.6] В результате расчетных и экспериментальных проверок ряда вариантов были получены оптимальные фазы газораспределения, принятые окончательно на дизелях Д70. Предварение впрыска топлива подбиралось таким, чтобы максимальное давление сгорания Pz не превышало 115 кгс/см Исследования влияния величины степени сжатия на работу дизеля Д70 на номинальном режиме позволили установить, что изменение степени сжатия от 15 до 12 дает снижение эффективного расхода топлива приблизительно на 3%- При этом температура выпускных газов возрастает от 580 до 610°С. Исходя из данных испытаний была выбрана наиболее рациональная степень сжатия. [c.7] Исследования по совершенствованию смесеобразования, по подбору сопловых наконечников форсунок и камер сгорания, по снижению охлаждения поршня позволили снизить удельный расход топлива при 8=12,8 до уровня 143—145 г/(э. л. с-ч) при работе дизеля с приводной газовой турбиной и до уровня 150—154 т/(э. л. с.-ч)—с автономным турбокомпрессором. Таким образом, установлено, что при постоянной величине максимального давления сгорания 115 кгс/см2 повышение степени сжатия сверх е=13 нерационально. Завышенная степень сжатия ведет к нежелательному повышению Pz. Максимальное давление цикла pz определяет расчетную нагрузку на силовую схему дизеля. [c.7] При разработке форсировки дизелей Д70 учитывалось, что снижение коэффициента избытка воздуха является одним из эффективных путей форсирования рабочего цикла. При снижении а принималось во внимание возрастание температурной напряженности цикла. Как известно, моторесурс дизеля уменьшается по мере увеличения его форсирования. Наиболее действенным способом повышения мощности является газотурбинный наддув, позволяющий повысить ре. При ЭТОМ необходимо сохранять в приемлемых пределах давление сгорания pz и обеспечивать оптимальные коэффициенты избытка воздуха для сгорания и для продувки. На дизеле 2Д70 применен наддув по изобарной системе наддува, а на дизелях 12Д70 импульсная система наддува. [c.7] Для улучшения очистки камеры сгорания применена продувка камеры сгорания. Благодаря продувке камеры сгорания и цилиндра охлажденным воздухом достигнут улучшенный теплоотвод от нагретых деталей и снижена их температура. [c.7] При выборе параметров топливоподачи были проведены большие работы по выбору насос-форсунок и раздельной топливной аппаратуры. Преимущества и недостатки двух различных систем были проверены после изготовления опытных образцов. В результате испытания обеих топливных систем на дизелях Д70 была установлена раздельная топливная аппаратура. Экспериментом было подтверждено, что раздельная топливная аппаратура по сравнению с насос-форсувкой обладает рядом преимуществ производственно-эксплуатационного характера. Проведенные испытания различных профилей кулачков привода плунжеров топливных насосов позволили выбрать оптимальные варианты. [c.8] В дизелях типа Д70 заложены значительные резервы по повышению их мощности и экономичностн без увеличения габаритов и массы за счет снижения коэффициента избытка воздуха и за счет повышения наддува. Только путем использования резервов рабочего процесса по а на дизелях типа Д70 мощностью в 3000 л. с. может быть повышена мощность до 3500 л. с. в агрегате. Характеристики дизеля, полученные при испытаниях на выявление резервов рабочего процесса за счет а, показаны на рис. 1. Повышая цикловую подачу топлива, можно удельный эффективный расход топлива снизить до Се= 143,5 г/(э. л. с.-ч), при. этом коэффициент избытка воздуха снижается до а=1,86. Другие параметры форсированного по рабочему процессу дизеля приведены на рис. 2. Изменение температуры основных деталей при форсировании его до 3500 л. с. видны на рис. 3. Из приведенных зависимостей следует, что, кроме повышения экономичности, мощность газовой турбины увеличивается примерно на 120 л. с. при почти неизменной мощности, потребляемой компрессором. Максимальное давление сгорания возрастает незначительно на 3—4 кгс/см . Резервы по а в рабочем процессе в дизелях типа Д70 оставлены в модификациях Д70 неиспользованными, а дальнейшая форсировка проведена по увеличению наддува и по улучшению конструктивных и технологических параметров. [c.9] Вернуться к основной статье