ДИЗЕЛЬ Д40

Техника / РЖД - техника / Тепловозы - техника ржд / Дизель -техника тепловозы
Administrator
9 463
29-03-2017, 22:41
0

Дизельные двигатели типа Д40 производились в двух исполнениях, это дизель 14д40 и дизель 11д45. Значительное количество узлов и деталей этих дизелей взаимозаменяемые между собой. Дизеля типа д40 являют собой двухтактные машины V-образного исполнения с клапанно-щелевой продувкой цилиндров, развал, которых равен 45^o. Эти двигателя обладают особой системой наддува, состоящей из двух этапов нагнетания воздуха. 16-ти цилиндровый дизель 11д45 мощностью в три тысячи лошадиных сил приводил во вращение тяговый генератор МПТ - 120/55А (позже ему на смену "пришел" тяговый генератор ГП-311В) и вспомогательное оборудование на тепловозе ТЭП60. Его менее мощному (2000 лошадиных сил.) 12-ти цилиндровому "собрату" приходилось работать на тепловозе М62, также в сочетании с тяговым генератором ГП-312.

Технические характеристики дизелей 14Д40 и 11Д45

Система наддува дизелей 14д40 и 11д45

Помимо разного количества цилиндров у дизелей д40, они еще вдобавок имели разные системы воздухоснабжения. В дизель 14д40 для нагнетания сжатого воздуха в цилиндры двухтактного дизеля применялось два схожих турбокомпрессора и один роторный компрессор (он же объемный нагнетатель), задача которого увеличить давление сжатого воздуха после турбокомпрессоров. Турбокомпрессора имеют лишь одно отличие, заключающиеся в направлении вращения: ротор левой турбины вращался влево, а ротор правого турбокомпрессора крутился по часовой стрелке. За счет вращения роторов в разных направлениях поток нагнетаемого воздуха подавался одновременно во вторую ступень - объемный нагнетатель, который схож по конструкции с воздуходувкой дизеля 2Д100. К основным деталям объемного нагнетателя, отвечающим на повышение давления после первой ступени наддува, относятся два ротора.
Наддув воздуха в двигателе 11д45 происходил также с помощью двух турбин в первой ступени. Но турбокомпрессора дизелей 11д45 отличались от турбин 14д40 разной высотой лопастей турбинного колеса и другой геометрией диффузора. Благодаря иным параметрам отдельных узлов турбокомпрессоров 11д45 удалось достичь значения в 0,219 Мпа давления наддува. Сжатый воздух, прошедший первую ступень поступает в воздушно-водяной теплообменник, где снижается его температура. Кстати, на дизеле 14Д40 это промежуточное охлаждение отсутствует. Затем охлажденный поток воздуха окончательно сжимается за счет центробежного компрессора (он же роторный нагнетатель). При работе дизеля на холостых оборотах (400 об/мин) рабочее колесо роторного нагнетателя совершает 3920 об/мин.
"...согласно теоретическим расчетам и проведенным практическим испытаниям было выявлено, что применение объемного (роторного) компрессора на дизелях способствует хорошим пусковым качествам, а также обеспечивает подачу необходимого количества воздуха в цилиндры двигателя..."

Устройство дизелей 14д40 и 11д45

Остов обоих дизельных двигателей включает в себя блок цилиндров сварной конструкции и раму дизеля. На раму дизеля опирается тяговый генератор, а также рама имеет поддон, служащий в качестве масляной ванны. В нижней части блока цилиндров расположены места крепления для подвесок коренных подшипников коленвала двигателя. В качестве материала для подшипников скольжения используется стальные вкладыши, поверх которых наносится антифрикционный сплав, состоящий из свинцовистой бронзы. Для предотвращения возможного перемещения коленчатого вала в осевом направлении внедрены специальные упорные кольца, размещенные на некоторых вкладышах.
Коленвалы двигателей типа д40 цельнолитые и изготовляются чугуна, обладающего высокими показателями прочности. Правда, на некоторых дизелях 14д40 применяли коленчатые валы из легированной стали. Поверхности шатунных и коренных шеек коленчатых валов подвергались процессу химико-термической обработки (азотированию) для придания шейкам стойкости против коррозии. Шатунные и коренные шейки каждого коленчатого вала имеют полости для подачи смазки.
Главными отличиями у коленвалов дизелей 11д45 и 14д40 являются:

размеры и количество шеек: у 14Д40 было 6 шатунных и 8 коренных шеек, а у 11Д45 8 шатунных и 10 коренных;
методы подачи масла;
размещение кривошипов: кривошипы дизеля 14Д40 расположены на коленвале через каждые 60^oсогласно порядку работы цилиндров дизеля, а на 11Д45 - через каждые 90^o.

Порядок работы цилиндров дизелей Д40

Оба коленчатых вала обладают антивибраторами, но эти устройства не взаимозаменяемые и имеют некоторые конструктивные отличия. На коленвале дизеля 14Д40 устанавливается маятниковый антивибратор, задача которого "сгладить" напряжения, возникающие из-за крутильных колебаний. А вот коленвал двигателя 11Д45 оснащен комбинированным антивибратором, выполняющим гашение не только крутильных колебаний, но еще и изгибных колебаний.

Цилиндропоршневая группа

Цилиндровые крышки обоих дизелей одинаковы и количество их зависит от общего числа цилиндров двигателя, на 14д40 - 12 штук и 16 штук на 11д45. Цилиндровая крышка дизелей Д40 имеет следующие конструктивные особенности:

"головка" состоит из двух частей: чугунное днище и алюминиевая "верхушка";
наличие 4-х выпускных клапанов (впускные клапаны отсутствуют так как двигатель двухтактный).

Крепление "головки" к блоку цилиндров осуществляется при помощи 4-х шпилек, а для крепления "головки" к гильзе (ее диаметр 230 мм) предусмотрено шесть шпилек, которые вкручены в саму гильзу. Стык между цилиндровой крышкой и втулкой цилиндра уплотняется установкой медной прокладки. Средняя часть гильзы имеет утолщение, где присутствуют 18 окон, через которые осуществляется наполнение и продувка воздухом полости цилиндра. На наружной поверхности втулки цилиндра предусмотрены места для размещения резиновых колец, задача которых герметично разделить полости с охлаждающей жидкостью и наддувочным воздухом.
Поршень дизелей Д40 имеет особое устройство, так как в его конструкцию входит три составные части: вставка из алюминиевого сплава, стальная головка и чугунный тронк.
Ниже смотрите схематическое изображение поршня:

Как Вам видно из схемы на цилиндрической поверхности поршня предусмотрено шесть ручьев для поршневых колец. Из них в головке выполнено 4 ручья для компрессионных колец. Верхнее компрессионное кольцо подвергается серьёзным термическим нагрузкам во время работы дизеля и поэтому для его изготовления используется высокопрочный чугун, а контактная поверхность этого кольца вдобавок хромируется. В три нижние канавки устанавливаются особые компрессионные кольца из легированного чугуна в сочетании с бронзовым пояском. Миссию удаления масла с зеркала гильзы успешно выполняют два маслосъёмных кольца располагающиеся в тронке. Материалом для маслосъемных колец является легированный чугун.
Вкратце об особенностях поршней дизеля Д40:

в конструкции поршня не предусмотрено элементы, которые бы не предотвращали возможный поворот тронка с головкой на вставке во время работы двигателя;
есть возможность изменить степень сжатия в цилиндре, меняя прокладки (на рисунке - 8) между тронком и вставкой;
надежность соединения тронка с головкой достигается за счет 4-х болтов;
для соединения поршня с шатуном применяется палец плавающего типа;
тепло у поршня "отбирается" маслом, поступающим по сверлению в шатуне.

Шатунный механизм представляет собой сочетание главного и прицепного шатуна, соединенных при помощи пальца, размещенного в проушинах. Конструкция шатунного механизма Д40 схожа с шатунами дизелей Д49. Во время работы двигателя поршень с прицепным шатуном совершает движение протяженностью в 304 мм, а поршень с главным - 300 мм.

Системы дизелей 14д40 и 11Д45

Распредвал механизма газораспределения дизельных двигателей Д40 расположен между цилиндровыми крышками левого и правого рядов. На него возложены следующие функции:

открытие и закрытие выпускных клапанов, расположенных в цилиндровых крышках посредством рычажных механизмов;
приводит во вращение кулачковый вал блочного ТНВД дизеля;
приводит во вращение объединенный регулятор;
приводит во вращение механический тахометр;
приводит во вращение предельный регулятор частоты оборотов (при достижении 850 об/мин происходит принудительная остановка дизеля).

В состав топливной системы входит:

один топливный насос высокого давления с числом секций, соответствующим количеству цилиндров дизеля;
для 14д40 - 12 форсунок закрытого типа и для 11д45 - 16 форсунок тоже закрытого типа;
устройства фильтрации топлива, в состав которых входят фильтра грубой и тонкой очистки топлива;
помпы для подкачки топлива: для дизелей 14Д40 (на тепловозе М62) было предусмотрено одна помпа, на дизелях 11Д45 (на тепловозе ТЭП60) - две;
предохранительный клапан для поддержания надлежащего давление топлива;
топливоподогреватель;
системы аварийной подачи топлива на 14Д40, при поломке топливоподкачивающего насоса.

Принцип работы аварийной подачи топлива такой: на случай, когда происходит поломка основного топливоподкачивающего насоса, забор топлива происходит через клапан аварийной подачи топлива при помощи ТНВД. Однако топливный насос высокого давление не может создавать необходимого давления топлива для корректной работы всей топливной аппаратуры, что впоследствии приводит к невозможности развить полную мощность дизелем. Как указано в литературе при использовании системы аварийной подачи топлива на тепловозах М62 наблюдается снижение мощности с 2000 л.с. до 1000 л.с., да и к тому чаще всего не возможно запустить дизель только на аварийной подкачке топлива. Из-за особенностей топливной системы тепловоза М62 длительная работа на "аварийном топливе" сильно загрязняет фильтр тонкой очистки топлива.