ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вспомогательные системы тепловозных дизелей Системы охлаждения из "Двигатели внутреннего сгорания " Система охлаждения представляет собой совокупность устройств, обеспечивающих принудительный отвод тепла от деталей дизеля (поршень, втулка, крышка цилиндра и др.), непосредственно соприкасающихся с камерой сгорания. Перегрев дизеля может привести к аварийному выходу из строя деталей, переохлаждение повышает потери на трение. Система охлаждения должна обеспечить надежную работу дизеля при температурах окружающей среды 45° С для любых режимов работы, компактность, минимум затрат мощности на привод агрегатов системы, простоту и удобство обслуживания, автоматическое поддержание оптимального уровня температуры охлаждающей жидкости на всех режимах работы дизеля. Системы охлаждения дизеля, наддувочного воздуха и масла в тепловозе обычно выполняются раздельными. [c.205] Из этого выражения видно, что количество воды зависит от температурного перепада. Большой температурный перепад, связанный с подачей малого количества воды, а следовательно, с малой скоростью движения ее, приводит к значительной неравномерности температуры в рубашке охлаждения цилиндров вода холодная у входа и горячая у выхода. Как следствие, возникают статические температурные напряжения в деталях дизеля и ухудшаются условия их смазки, увеличиваются износ и механические потери. При медленном движении воды возможно образование паровых мешков и пробок. [c.206] Большая подача при малом напоре в системах охлаждения требует применения водяных насосов центробежного типа, размерный унифицированный ряд которых приведен в табл. 17, а данные о теплоотводе в воду по тепловому балансу тепловозных дизелей в табл. 1. Объем воды в системе охлаждения дизелей установлен из расчета 1,1—1,35 л/кВт, что дает возможность кратковременного форсирования дизеля аккумулированием тепла в водяную систему. Масса охлаждающих устройств дизеля составляет 4,75—5,5 кг/кВт. [c.206] Развитие систем охлаждения современных тепловозных дизелей характеризуется стремлением повысить температурный режим охлаждения, уменьшить размеры охлаждающих устройств и затрату мощности на приведение в действие вентиляторов и насосов системы охлаждения, повысить экономичность работы и уменьшить износ цилиндровой группы. [c.206] Повышение температуры охлаждающей воды дизеля с 85 до 125° С позволяет уменьшить размеры водяного холодильника в 3—5 раз и мощность на привод вентиляторов в 1,3—1,4 раза. При этом давление в закрытой системе охлаждения должно исключать парообразование при температуре 125° С, а безопасность работы системы обеспечится специальным паровоздушным клапаном. Результаты экспериментов на дизеле Д50 показали, что на каждые 10° С повышения температуры воды растет температура цилиндровой втулки на 8—9° С и поршня на 5—6° С (зависимость имеет линейный характер), потери тепла с охлаждением уменьшаются на 4—5%, при этом снижаются механические потери примерно на 3,55 кВт. При увеличении температуры воды с 80 до 120° С уменьшается максимальное давление цикла на 0,3—0,35 МПа и повышается температура цикла на 40—43° С. [c.206] Коррозия начинается на поверхности металла и постепенно распространяется в более глубокие слои его. Различают два вида коррозии химическую, которая типична для действия на металл сухих газов и жидких сред, неспособных проводить электрический ток (сюда относится также действие различных газов на металл при высокой температуре) электрохимическую (электролиз), которая вызывается действием растворов электролитов на металл и обусловливается наличием местных электрических токов. [c.207] Процессы коррозии дополняются явлениями кавитации, идущими параллельно. Кавитацией называется явление парообразования и выделения воздуха, обусловленное понижением давления в жидкости при нормальной температуре. В текущей жидкости в точках наибольшей скорости, где давление наименьшее, возникают кавитационные полости (пузырьки), которые затем, попадая в области потока с низкими скоростями и высокими давлениями, лопаются и разрушаются. Схема развития кавитации в потоке жидкости, обтекающей препятствие (по И. Пирсолу), показана на рис. 119. Жидкость, текущая слева направо, обтекая тело Л, получает ускорение. В самом узком месте потока достигается максимум скорости V и минимум давления. Если давление р в набегающем потоке достаточно велико, то минимальное значение давления на теле будет больше давления насыщенных паров. С уменьшением величины р начинается кавитация, которая распространяется вниз по потоку. При разрушении пузырька, происходящем в течение микросекунд, внутри него возникают высокие давления. Непрерывный процесс образования и разрушения пузырьков может вызывать ударные волны (до 400 МПа) в окружающей пузырьки жидкости. Ударные волны являются причиной разрушения (эрозии) соприкасающихся поверхностей деталей (втулок, рубашек, блока). Повышенная газонасыщен-ность воды способствует возникновению и усилению эрозии. По исследованиям, проведенным в ЦНИДИ, кавитационная эрозия вызывается также высокочастотными вибрациями втулки цилиндра вследствие ударов поршня по втулке при изменении направления сил его бокового давления. [c.207] Вид разрушений зависит от интенсивности кавитации и качества металла. Совместное действие кавитации и коррозии ускоряет разрушение,так как продукты коррозии (защитная окисная пленка) в этом случае удаляется быстрее, чем в статических условиях, и все новые поверхности подвергаются действию агрессивной среды, создавая идеальные условия для коррозии. Возможно, что удары ведут к местному повышению температуры, что также ускоряет процесс. Очаги разрушения обычно появляются там, где струи воды протекают с большой скоростью и меняют свое направление. [c.207] С химической коррозией борются, применяя специальную подготовку воды. Для охлаждения должна применяться пресная кипяченая и отстоявшаяся вода. [c.207] Запрещается использовать непрокипяченную воду во избежание образования накипи, что приводит к перегреву дизеля. Добавление к воде хромпика и соды (углекислого натрия) предохраняет поверхности, соприкасающиеся с водой, от разъедания. [c.208] Для защиты дизеля от электрической коррозии в водяные полости помещают протекторы — пластины, имеющие поверхность, около 10% защищаемой. Выполненные из материала, например цинка, с его более низким электрическим потенциалом, чем чугун втулки и блока, они устраняют их коррозию от электролиза, принимая ее на себя. Можно также защищать поверхности покрытием, например бакелитовым лаком или хромированием. Однако такой защиты блоков и втулок во многих конструкциях оказывается недостаточно, так как разрушения блоков и втулок, кроме коррозии, связаны с эрозией — разрушениями, вызываемыми механическим воздействием — ударными волнами. [c.208] При обнаруженном эрозийном повреждении можно принимать следующие меры зачистить на стенке участки, подвергшиеся эрозии, что уменьшит дальнейшее разрушение применить эластичные покрытия (бакелитовый лак, резина, пластики, нейлон, полиэтилен), демпфирующие колебания, защищающие поверхность от коррозии (основной трудностью при этом является обеспечение надежного прилегания покрытия к металлическим деталям) нанести слой защитного сплава на участке, подвергшемся разрушению (дгалочное хромирование или путем наплавки). [c.208] Очень важно обеспечить строгое соблюдение инструкции водоподготовки. В тепловозных дизелях, где наблюдаются интенсивные кавитационные разрушения цилиндровых втулок и блоков, для уменьшения эрозии применяют специальные добавки к охлаждающей воде типа ВНИИ НП117 и др. Поддержание температуры охлаждающей воды на всех эксплуатационных режимах в пределах 80—90° С существенно снижает как коррозию, так и эрозию, а также уменьшает износ поршней и зеркала втулок цилиндра на холостом ходу и малых нагрузках. [c.208] Большое влияние на процесс износа зеркала цилиндровой втулки, колец и поршня оказывает электрохимическая (влажная или мокрая) коррозия, происходящая при температуре корродирующей поверхности ниже так называемой критической температуры (2 кр — это граница, ниже которой возможно образование пленки электролита). Составные части электролита — серная и другие кислоты — осаждаются на поверхностях деталей цилиндро-поршневой группы при конденсации продуктов сгорания. [c.208] Уровень температуры поверхности, при котором начинается этот вид коррозии, зависит от парциального давления водяного пара, присутствия в продуктах сгорания серы и состояния поверхности. Снижение температуры зеркала цилиндра ниже этого определенного уровня вызывает резкое усиление коррозии (рис. 120,а). При этом процесс значительно ускоряется даже при небольшом снижении температуры поверхности зеркала цилиндра или очень малом увеличении окислов серы. [c.208] Износ дизелей наиболее интенсивно происходит на малых нагрузках и холостых ходах при низкой температуре охлаждающей воды. В результате испытаний, проведенных на дизелях, выявлено, что при средней температуре охлаждающей воды 75° С в масле содержится примерно в 2 раза меньше продуктов износа, чем при 50° С (рис. 120, б). Поддержание оптимальных температур во всем рабочем диапазоне нагрузок и скоростей дизеля и получение минимальных износов деталей и тепловых потерь могут быть достигнуты только при автоматическом регулировании температуры воды в системе охлаждения. [c.209] Вернуться к основной статье