;lf. В. Щуров
РУКОВОДСТВО
ПО ДВИГАТЕЛЯМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ГОСЭНЕРГОИ3ДАТ
ОПЕЧАТКИ
Страница	Строка	Напечатано	Должно быть
89	12 снизу	обхода	обода
118	10 w	корпус	конус
123	9 сверху	впрыскиваемого	впрыскиваемого
135	4 снизу	в форсунке	к форсунке
148	20 сверху	ее	х его
327	18 снизу	горения	истечения
430	5 „	cos	COS f
444	9—10 сверху	вычисления	вычислении
М. В. Щуров — Руководство по двигателям внутреннего сгорания. 3-е изд.
Инж.-мех. М. В. ЩУРОВ
РУКОВОДСТВО ПО ДВИГАТЕЛЯМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ
под редакцией Д. Н. Вырубова
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА	1955	ЛЕНИНГРАД
ЭТ—3(2)—3
В книге рассмотрены устройство и принципы работы двигателей распространенных в СССР типов, инструкции по уходу за двигателями, организация их ремонтов, основные ремонтные работы, даны сведения по экономике двигателей и оценке их мощности и нагрузки и освещены вопросы организации рабочего места и труда машиниста.
Автор Щуров Михаил Владимирович — „Руководство по двигателям внутреннего сгорания"
* * *
Редактор А. А. Шелягина	Технич. редактор И. М. Скворцов
* * *
Сдано в набор 20/VII 1953 г.	Подписано к печати 7/П 1955 г.
Бумага 84Х 108»/32.	Печ. лист; 24,6.	Уч.-изд. л. 28
Т-00876.	Тираж 10.000 экз.	Цена 15 руб.	Заказ г'6
Типография Госэнергоиздата, Москва, Шлюзовая наб., 10.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие	к третьему	изданию................... I!
Предисловие	ко второму	изданию ................... 13
Предисловие	к первому изданию ........................ 15
Введение................................................... 17
0-1. Цель изучения техники и место машиниста в социалистическом народном хозяйстве....................................... 17
Значение изучения техники. Задачи, стоящие перед машинистом
0-2. Содержание руководства................................ 20
0-3. Место различных двигателей внутреннего сгорания среди других двигателей........................................... 22
Двигатели, имеющие промышленное значение. Разновидности двигателей внутреннего сгорания. Области распространения различных разновидностей
0-4. Основные понятия и определения из физики.............. 27
Понятие о сипах, действии рычага, клина, грузоподъемных машин, об изменении направления действия силы, о разложении сил. Понятие о деформации, исчезающей и остающейся. Силы инерции. Понятие о работе, мощности. Понятие о давлении газов
0-5. Основные сведения о материалах........................ 44
Основные материалы для изготовления частей д. в. с. Свойства материалов: чугуна, железа, стали, алюминия, баббитов, бронзы
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И РАБОТА ИХ ЧАСТЕЙ
Глава первая. Рабочий процесс и устройство двигателя
1-1. Осуществление рабочего процесса в двигателях внутреннего сгорания.......................................................... 54
Понятие о рабочем пнкле. Осуществление рабочего цикла в двигателях с внешним и с внутренним смесеобразованием. Понятие о тактах. Четырехтактные и двухтактные двигатели. Рабочие процессы дизелей, калоризаторных и газовых двигателей
1-2. Основные группы частей, из которых состоят двигатель и уста-
новка ...................................................... 68
1-3 . Остов двигателя........................................... 71
Части остова бескомирессориого четырехтактного дизеля. Основные части остова двигателей. Материалы, из которых они изготовляются
4
Содержание
1-4. Основной рабочий механизм двигателя.......................... 83
Части основного рабочего механизма двигателей. Материалы, из которых они изготовл» ются. Понятие о цементации
Вопросы для повторения и проверки. Задачи № 1 — 3................. 92
Глава вторая. Газораспределение
2-1. Газораспределение четырехтактного двигателя.................. 93
Детали системы газораспределения и материалы, из которых они изготовляются. Диаграмма распределения. Значение опережений и запаздываний.
Особенности газораспределения некоторых газовых двигателей.
2-2. Газораспределение двухтактного двигателя ................... 102
Особенности двухтактного процесса. Органы газораспределения двухтактного двигателя. Двухтактные двигатели с наддувочными окнами. Диаграммы газораспределения
Вопросы для повторения и проверки. Задачи № 4—5...................112
Глава третья. Питание горючим двигателей
3-1. Условия, необходимые для полного сгорания....................113
Понятие о впрыскивании. Сгорание топлива полное и неполное. Условия, необходимые для полного сгорания. Причины, могущие вызвать неполное сгорание
3-2. Распыливание топлива и смешение его с воздухом в компрессорном дизеле ................................................117
Устройство форсунки компрессорного дизеля. Процесс распыливания и смешения. Количество распыливающего воздуха. Щелевой распылитель. Влияние подъема иглы, давления воздуха и других факторов
3-3. Топливные насосы компрессорных дизелей.........................126
Момент подачи топлива в форсунку. Задачи, выполняемые топливным насосом и форсункой компрессорного дизеля. Важность равномерного распределения топлива по ] илиндрам. Значение изменения количества подаваемого топлива. Описание насоса вертикального типа. Насос горизонтального типа
3-4. Компрессор...................................................  141
Назначение комп]ессора у компрессорных дизелей и у других двигателей. Причины разбивки на ступени. Необходимость охлаждения. Недопустимость обильной смазки. Давление распыливаюшего воздуха и изменение его с нагрузкой дизеля. Причины скопления воды и масла
3-5. Распыливание и смешение в бескомпрессорном однокамерном дизеле.....................<........................................146
Совершенство воздушного распыливания и его недостатки. Мероприятия, обеспечивающие надлежащее распыливание и смешение при бескомпрессорном распиливании. Создание высоких давлений распыла. Фирма камеры сжатия. Завихрение воздуха
3-6. Распыливание и смешение в многокамерных бескомпрессор-ных дизелях.........................................................152
Предкамерные двигатели. Действие предкамеры. Различные типы предкамер. Вихрекамерные двигатели. Действие вихрекамеры. Преимущества и недостатки многокамерных дизелей. Зависимость расхода топлива от нагрузки дизеля
Содержание
5
Л 7. Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей......................160
Закрытая форсунка. Открытая форсунка. Преимущества и недостатки тех и других. Задачи, выполняемые насосом бескомпрессорного дизеля. Различные типы топливных насосов бескомпрессорных дизелей и выполнение им указанных задач. Насос-форсунки с механическим приводом и газовым толкателем. Преимущества и недостатки различных типов топливных насосов бескомпрессорных дизелей
3 «. Впрыскивание, смешение и сгорание топлива в калоризатор-ных двигателях.......................................................184
Понижение требований к форсункам и насосам. Заблаговременное впрыскивание топлива. Процесс смешения и в )спламенения. Усл >вия возможно более полного сгорания. Форсунка кал щязаторного двигателя. Топливный
насос. Маятниковый регулятор. Центробежный регулятор и косой кулак 3-9. Смесеобразование в газовых двигателях..........................195
Особенности смесеобразования у газовых двигателей. Влияние качества смеси на процесс сгорания. Смесительные органы газовых двигателей
3-10. Регулирование числа оборотов ............................... 198
Основная задача регулирования. Количественное, качественное и смешанное регулирование. Преимущества и недостатки различных методов регулирования. Центробежный регулятор и его действие
Вопросы для повторения и проверен. Задачи №6 — 12..................208
Глава четвертая. Прочие группы частей двигателя и всей установки
4-1. Система подачи воздуха к рабочим цилиндрам в двухтактных дизелях...........................................................211
Недостатки подачи воздуха сжатием его в кривошипной камере. Поршневой продувочный насос. Коловратный насос. Ротативный насос. Применение центробежных насосов
4-2. Система пуска двигателя в ход................................218
Пуск вручную. Получение сжатого воздуха от компрессора. Наполнение баллонов сжатым газом из рабочих цилиндров. Пусковые клапаны. Декомпрессионные клапаны. Значение исправности пускового клапана.
Пуск клапаном, открываемым от руки
4-3. Система зажигания газовых двигателей.........................223
Недопустимость самовоспламенения. Опережение зажигания. Понятия об электромагнитной индукции. Индукционная катушка (пнд\кгор). Распределитель, прерыватель, свеча. Зажигание от индуктора. Зажигание от магнето высокого напряжения
4-4. Система смазки...............................................228
Ответственные места смазки. Фильтрация, отстой и регенерация масла, сокращение норм его расхода. Понятие о трении и выделении тепла. Нагрев подшипников. Капельная смазка. Центробежная, кольцевая и циркуляционная система смазки
4-5. Системы охлаждения, выхлопа, теплоиспользования и пере-
дачи мощности.................................................239
Надо знать все трубопроводы и вентили. Накипь и ее значение.
' .	Теплоиспользование и условия его рентабельности
Вопросы для повторения и проверки. Задачи № 13—19.................246
6
Содержание
Глава пятая. Описание конструкций двигателей
5'1. Калоризаторные двигатели..................................249
Особенности и области применения калорнзаториого двигателя. Калоризатор-ный двигатель Н-22. Калоризаторный двигатель 1-ПД-18/20-22
5-2 х Компрессорные дизе ли....................................256
Типичная конструкция четырехтактного дчзеля. Схема устройства двухтактного компрессорного дизеля. Четырехтактный компрессорный двигатель BV-72 завода „Двигатель революции"
5 3 Бескомпрессорные дизели...........................................262
Особенности конструкций бескомпрессорных дизелей. Области применения. Четырехтактные бескомпрессорные дизели: 64-42,5/60,	18-Д,
24-10,5/13, КДМ-46. Двухтактные бескомпрессорные дизели: РК-30, 8ДР-43/61,
ЯАЗ-204
5-4. Газовые двигатели................................................284
Особенности газовых двигателей. Газовый двигатель 4ГЧ-18/26
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ОБСЛУЖИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ
I лава шестая. Инструкция по уходу за бескомпрессорным дизелем и за другими двигателями внутреннего сгорания
6-1. Подготовка к пуску и пуск двигателя...................289
И:с рукция для бескомпрессорного дизеля с добавлениями и изменениями, касающимися других двигателей внутреннего сгорания
6-2. Наблюдение за двигателем в работе и остановка двигателя . . 295
Инструкция с добавлениями для всех видов стационарных тяжелых двигателей
G 3. Работа дизелей и калоризаторных двигателей на утяжеленных сортах топлива ........................................... 302
Моторные топлива. Необходимость максимального применения более тяжелых сортов. Особенности оборудования установки и правил эксплуатации при работе на топливе марки М-5. Работа на топливе марки М-4
6-4. Неисправности бескомпрессорного и компрессорного дизеля
при пуске и в работе.........................308
А. Неисправности при пуске...................308
1. Двигатель трогается при нейтральном положении рукоятки. 2. Двигатель не трогается после перевода рукоятки в пусковое положение. 3. В цилиндрах не получается вспышек. 4. Причины того, что топливо не поступает в цилиндры. 5. Топливо не воспламеняется. 6. Плохое распыливание. 7. Низкое сжатие. 8. Холодно в помещении. 9. Несвоевременное поступление топлива. 10. Недостаточный разгон. 11. Запальные приспособления
Б. Неисправная работа двигателя...............................312
12. Число оборотов мало. 13. Число оборотов колеблется. 14. Двигатель
не везет нагрузку. 15. Двигатель дымит. 16. Стуки
Содержание
7
В. Внезапные происшествия................................316
17. Разнос. 18. Удары (обрыв частей). 19. Повисание иглы.
20. Заедание поршня. 21. Нагрев подшипников
Г. Особенности неисправностей двухтактного дизеля...................................................321
22. Неисправен продувочный насос. 23. Продувочные клапаны.
24.	Загорание окон
0 5. Неисправности при пуске и в работе калоризаторного двигателя, их причины и устранение............................322
А.	Неисправности при пуске и в работе . . . . 322
1.	Затруднительный пуск. 2. Двигатель дымит и не везет нагрузку.
3.	Стуки резкие. 4. Стуки глухие
Б. Причины неисправностей................................324
1.	Дефекты подачи топлива. Плохое распиливание. Неправильно отверстие форсунки. Проба распыла. Затухающая струя. Несвоевременное впрыскивание. Излишняя подача топлива. Неправильное направление струи. 2. Недостаточное количество воздуха. Загрязнение воздуха. Причины недостаточной подачи воздуха в двухтактном двигателе
В.	Внезапные происшествия с калоризатор-н ы м двигателем.........................................335
1.	Разнос двигателя, его причины, меры при его появлении.
2.	Другие происшествия
^опросы для повторения и проверки............................338
Глава седьмая. Содержание частей двигателей в исправности
7-1. Наиболее чувствительные места двигателей................340
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей и значение фильтрации топлива и его отстоя. Форсунки компрессорных дизелей. Загрязнение калоризатора. Неисправности зажигания у газовых двигателей. Необходимость периодических чисток
7-2. Сроки периодических осмотров и чисток частей и примерный календарный план на эти работы...........................343
Примерные сроки. Примерный календарный план чисток для четырехтактного бескомпрессорного дизеля. Контрольная ведомость к плану
7-3. Паспорт двигателя.......................................351
Значение паспорта при ремонтах. Первоначальный, проверочный и текущий паспорт. Примерная форма паспорта для четырехтактного бескомпрессорного дизеля. Пояснения по ее заполнению
7-4. Инструкция по смазке и по охлаждению двигателя.........361
Сорта применяемых масел. Фильтрация старого и добавление свежего масла. Наблюдение за движением колец, давлением и т. п. Наблюдение эа охлаждением двигателя
8
Содержание
7-5. Аварии и способы их предупреждения.............................365
1. Обрыв шатунного болта. 2. Авария от неисправности пускового клапана.
3.	Обрыв тарелки клапана. 4. Гидравлический удар. 5. Пуск кислородам.
6. Взрыв форсунок компрессорного дизеля
7-6. Подготовка к ремонтам..........................................370
Значение планово-предупредительного ремонта. Виды ремонтов: текущий, средний и капитальный. Значение тщательной подготовки каждого ремонта и роль машиниста в этом делэ
7-7. Основные ремонтные работы......................................374
Заливка подшипников. Опиловка шеек вала. Укладка вала. Прпвалка шатунов. Выемка цилиндровых втулок. Ремонт клапанов. Пригонка поршневых колец
Вопросы для повторения и пр о верхи.................................390
часть третья
ЭКОНОМИКА И НАГРУЗКА ДВИГАТЕЛЯ
Глава восьмая. Мощность и нагрузка двигателя
8-1. Работа газов и изображение ее в виде диаграммы....392
Изображение изменения давлений в виде диаграммы. Рабочий ход беском-прессорного дизеля. Связь между площадью диаграммы и работой. Ход сжатия. Суммарная диаграмма. Среднее индикаторное давление. Отличия линии рабочего хода компрессорного дизеля и его суммарная диаграмма.
Диаграмма газового двигателя 8-2. Индикаторы и индикаторные диаграммы..........................401
Принцип действия индикатора. Пружинные индикаторы: нормальный и стержневой. Сменные поршеньки и масштабы пружины индикаторов
8-3. Правила установки индикаторов................................408
Правила пользования индикатором. Искажения диаграмм, получающихся при неправильном пользовании или при неисправности индикатора
8-4. Индикаторная мощность двигателя и определение ее по индикаторным диаграммам.................................................411
Определение средней высоты диаграммы по площади, найденной при помощи планиметра или по 20 средним высотам. Приведение средних высот при помощи шарнирной решетки. Вычисление мощности по среднему индикаторному давлению
8-5. Правильные и неправильные индикаторные диаграммы .... 417
Определение высоты сжатия. Правильные индикаторные диаграммы бес-комнрессорного дизеля, компрессорного дизеля, газового двигателя. Качественное и количественн >е регулирование газовых двигателей и влияние его на изменение ф,.рмы диаграммы. Диаграмма двухтактного калориза-торного двигателя. Неправильные диаграммы: бескомпрессорного дизеля, компрессорного дизеля
8-6. Эффективная мощность и нагрузка двигателя......................424
Понятие об эффективной мощности. Нагрузка, перегрузка, холостой ход. Проверка распределения нагрузки между цилиндрами по индикаторным диаграммам и по.температурам выхлопа.
Содержание
9
8-7. Определение нагрузки двигателя, работающего на электрогенератор ..................................................427
Мощность, отдаваемая генератором постоянного тока. Коэффициент полезного действия генератора постоянного тока и ременной передачи. Вычисление нагрузки двигателя. Понятие о коэффициенте мощности
Вопросы для повторения и провер ен. Задачи № 20—29 ........ 431
Глава девятая. Экономичность работы двигателя и стоимость эксплуатации
9-1. Превращение тепла в работу.............................434
Превращение энергии. Эквиваленты. Баланс энергии
9-2. Баланс тепла...........................................437
Теплотворная способность топлива. Кол шество тепла, превртщаемого в полезную работу. Потери тепла. Формы баланса тепла
9-3. Коэффициенты полезного действия и расход тотива .... 441
Эффективный к. п. д. и его величина для разных двигателей. Механический к. п. д. и его величина; изменения его с нагрузкой. Вычисление расхода тяжелого жидкого топлива по эффективному к. п. д. Подсчет расхода газа или твердого топлива газовым и газогенераторным двигателем
9-4. Расходы силовой станции и стоимость отпускаемой энергии 446
Себестоимость продукции. Расходы, зависящие от количества отпускаемой энергии, от числа часов р 1боты станции, независимые расходы. Влияние машиниста на стоимость отпускаемой э 1ергии
Вопросы для повторения и проверяй. Задачи № 30—43 ..........<50
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И РАБОЧЕГО МЕСТА
Глава десятая. Организация рабочего места
10-1. Передовые методы труда................................455
Признаки и сущность передовых методов работы
10-2. Содержание в порядке помещения и инструмента..........457
Вред, причиняемый двигателю грязью. Создание условий, при которых грязи не может быть около двигателя. Хранение материалов, инструментов и приспособлений
10-3. Специальный инструмент................................461
Накопление спениальн >го инструмента. Примерное перечисление такого инструмента и приспособлений. Комплектование
10-4. Гигиена помещения и труда.............................463
Вентиляция помещения. Сквозняки и борьба с ними. Смент обуви
10-5. Оформление наглядности действия установки.............465
Окраска трубопроводов. Плакаты. Показатели. Инструкции
Вопросы для повторения и проверки .............. 467
10
Содержание
Глава одиннадцатая. Организация труда
11-1. Распределение обязанностей и записи....................467
Распределение обязанностей — один из признаков передовых методов труда. Обязанности машиниста. Старший машинист. Обязанноеги помощника машиниста. Дежурный у щита. Журнал дежурств. Примерная форма журнала
11-2. Соцсоревнование и движение новаторов на силовой станции . 471
Оформление конкретных обязательств. Обязательства по работе станции в целом, показатели соревнования между сменами, индивидуальные обязательства
11-3. Хозрасчет и производственные совещания.................475
Доведение промфинплана до обслуживающего персонала. Проверка его выполнения и перевыполнения. Значение производственных совещаний. Ответственность поста, на котором стоит машинист
Вопросы для повторения и проверки............................477
Алфавитный указатель.........................................478
ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ
Исторические решения XIX съезда Коммунистической партии Советского Союза в области дальнейшего развития народного хозяйства определяют настоятельную необходимость развертывания подготовки и углубления знаний кадров социалистической промышленности и сельского хозяйства. Дальнейшее расширение механизации производственных процессов и трудоемких работ, грандиозное строительство мощных гидроэлектростанций и оросительных систем предопределяют значительный рост парка двигателей внутреннего, сгорания и, следовательно, необходимость подготовки большого числа специалистов в данной области.
Решения сентябрьского Пленума Центрального Комитета КПСС и постановления партии и правительства о развитии сельского хозяйства и о расширении производства товаров народного потребления предусматривают строительство новых машинно-тракторных станций и предприятий по переработке сельскохозяйственных продуктов, обновление и увеличение станочного парка ремонтных мастерских и механизацию трудоемких процессов в животноводстве, что, естественно, определяет необходимость дальнейшего укрепления энергетической базы.
Несмотря на широкое строительство межрайонных и колхозных гидростанций, а также внедрение новых компактных паровых установок, двигатели внутреннего сгорания будут применяться для энергоснабжения МТС и заводов для переработки сельскохозяйственных продуктов в целом ряде районов, в частности при освоении целинных земель, при ограниченных водных ресурсах или при недостатке местного твердого топлива. Следует отметить, что типы двигателей, применяемые в стационарных установках, имеют специфические конструктивные и эксплуатационные особенности, отличающие их от двигателей тракторов и комбайнов.
12
Предисловие к третьему изданию
Поэтому наряду с дальнейшей подготовкой и углублением знаний трактористов и комбайнеров необходимо обеспечить также рост кадров для энергетических установок. Кроме того, поскольку двигатели внутреннего сгорания вообще являются в настоящее время основными двигателями для механизации сельскохозяйственных работ, необходимо обеспечить широкую популяризацию знаний основных принципов их работы среди всех механизаторов сельского хозяйства.
Между тем среди выпущенных за последние годы учебных пособий по двигателям внутреннего сгорания совершенно отсутствуют руководства для первоначального, в том числе и самостоятельного, ознакомления с двигателями, применяющимися в стационарных силовых установках. Несмотря на то, что книга М. В. Щурова была впервые издана в 1938 г., она до настоящего времени остается лучшим руководством по доступности и ясности изложения и практической ценности изложенного материала.
Однако быстрое развитие советского двигателестроения и рост общеобразовательного уровня и технических знаний работников промышленности и сельского хозяйства СССР потребовали пересмотра и существенной переработки многих разделов книги. Задуманная первоначально М. В. Щуровым как учебник «техминимума», для сообщения элементарных технических знаний, книга в своем первоначальном виде уже не могла удовлетворять возросшим требованиям современности. Поэтому в настоящем издании книга подверглась коренному пересмотру. Введение и ч. 1 и 3 переработаны и в значительной части написаны вновь доц. Н. И. Косты-говым. Описания ряда устаревших конструкций двигателей заменены описаниями современных советских двигателей. Кроме того, произведена некоторая перестройка разделов для большей последовательности изложения.
Д. Н. Вырубов
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Грандиозные задачи, поставленные послевоенным пятилетним планом по восстановлению и дальнейшему развитию всего народного хозяйства Советского Союза, выдвигают на первое место проблему количественного и качественного роста кадров социалистической промышленности вообще и энергетики в особенности. Победоносно закончившаяся Отечественная война, как известно, по характеру технического вооружения получила название «войны моторов» вследствие исключительного значения двигателей внутреннего сгорания для механизации всех родов войск. Не меньшее значение имеют двигатели внутреннего сгорания как в условиях мирного времени, так и в особенности в восстановительный период, когда вследствие разрушений крупных электростанций целые районы лишились энергоснабжения. При этом наиболее важные предприятия, восстанавливаемые в первую очередь, обычно снабжаются от временных электростанций, оборудованных в большинстве случаев двигателями внутреннего сгорания.
Поэтому подготовка машинистов двигателей и повышение их квалификации является актуальной задачей.
Среди учебных пособий для первоначального самостоятельного ознакомления с устройством двигателей внутреннего сгорания, а также для подготовки к сдаче обязательного техминимума настоящая книга погибшего на фронте Отечественной войны Михаила Владимировича Щурова бесспорно может считаться лучшей. Ясность изложения и стройность расположения материала — вот характерные черты этой книги.
Быстрое развитие двигателей внутреннего сгорания, в особенности за последние годы, обусловило необходимость внесения некоторых изменений и добавлений при подготовке нового издания книги. Эти добавления связаны в основном
14
Предисловие ко второму изданию
с общей тенденцией повышения числа оборотов двигателей, облегчения их веса и с расширением применения двигателей транспортного типа в стационарных установках. К числу этих добавлений относятся описания: остова быстроходного двигателя; топливных насосов золотникового типа; вихрекамерных двигателей и некоторые другие, связанные с применением новых материалов в двигателестроении, новой технологии и т. п. Одновременно некоторые описания устаревших конструкций опущены. Кроме того, терминология во всей книге пересмотрена в соответствии с рекомендациями ГОСТ 2674-44.
Д, Н. Вырубов
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Количество двигателей внутреннего сгорания, работающих на стационарных и судовых установках в нашей великой стране, непрерывно и быстро растет. Растут и кадры машинистов, обслуживающих двигатели. Вновь подготовляемые кадры не могут стать полноценными, если они не усвоят минимума технических знаний, необходимого для полного понимания устройства и действия обслуживаемых машин.
Прохождение техминимума машинистами силовых станций, а в частности машинистами двигателей внутреннего сгорания, даже более важно, чем изучение минимума технических знаний рабочими других, например производственных, специальностей, так как от сознательной и умелой работы машинистов нередко зависит работа целых предприятий, нормальная жизнь городов и районов.
Имея в виду наибольшую распространенность беском-прессорных дизелей (если не считать нефтянок, количество которых хотя и больше, но обслуживание более просто), основной темой учебника сделаны именно бескомпрессорные дизели; сведения же по другим двигателям развиты только в тех параграфах, которые говорят об отличительных чертах этих двигателей. Вопросам, касающимся газовых и газогенераторных двигателей, уделено пока относительно малое внимание, имея в виду все еще малую распространенность у нас этих двигателей, а также и то, что типы их еще не установились.
Целевая установка учебника —дать возможность каждому машинисту получить в первую очередь минимум технических знаний, который поможет ему содержать в исправности те двигатели, которые он обслуживает. Сведения, касающиеся только бескомпрессорных дизелей и не касающиеся дизелей компрессорных, не обязательны для первоначального обучения машиниста, обслуживающего только компрессорные дизели; сведения о калоризаторных нефтянках
16
Предисловие к первому изданию
не обязательны для дизелиста и т. д. При углубленной дальнейшей проработке каждый машинист должен изучить весь учебник, но для первой стадии изучения текст книги размечен на полях условными отметками, значение которых следующее.
Текст, начиная от того места, где поставлены на полях буквы «БК», и до того места, где поставлены какие-нибудь другие буквы, касается в первую очередь только машинистов бескомпрессорных дизелей; таким же образом значок «КД» означает начало текста, важного только для машинистов компрессорных дизелей, «КН» — для машинистов калоризаторных нефтянок, «Г» — газовых и газогенераторных двигателей, «Вс» — начало текста, обязательного для всех, и «Оз» — текст, с которым надо всем хотя бы ознакомиться, не заучивая. Мелким шрифтом набраны места, расширяющие и углубляющие познания или дающие более детальные пояснения к ранее сказанному. При первом прохождении курса эти места, хотя бы и предназначенные для всех, могут пропускаться.
Инж.-мех. М. В. Щуров
ВВЕДЕНИЕ
0-1. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ТЕХНИКИ И МЕСТО МАШИНИСТА В СОЦИАЛИСТИЧЕСКОМ НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ
СССР — страна невиданного технического прогресса. По насыщенности промышленности и земледелия новой техникой наша страна еще до войны вышла на первое место в мире. Особенно быстрыми темпами развитие новой техники осуществлялось в послевоенное время.
С каждым годом в различных отраслях социалистического народного хозяйства все больше внедряется новых машин и механизмов, совершенствуются технологические процессы, улучшается организация производства.
Новая сложная техника требует высокой квалификации людей, ее обслуживающих. Только высококультурный образованный персонал, хорошо знающий конструкции и схемы оборудования, разбирающийся в их особенностях, может по-настоящему овладеть техникой своего дела, взять от техники все, что она может дать.
Даже новые машины с очень хорошими характеристиками начинают плохо работать и часто приходят в негодность, если их обслуживают неподготовленные работники, плохо знающие их устройство и правила эксплуатации.
Чтобы организовать четкую работу, быстро ориентироваться при неполадках, рабочий должен знать вверенный ему агрегат или механизм во всех его элементах, должен знать взаимную связь работы различных агрегатов и механизмов, их особенности и недостатки.
Но знания не приходят сами. Только систематическое обучение, соединяемое с опытом практической работы, даег возможность рабочим по-настоящему овладеть техникой.
Современная техника требует от людей, обслуживающих ее, глубоких знаний и полного понимания производственных процессов. Практика показала, что те работники, которые не ограничиваются минимумом технических знаний, предусмотренных инструкциями, а всемерно повышают уровень 2 М. В. Щуров.
18
Введение
своих знаний, быстро выходят в передовые и путем лучшего использования техники и внесения значительного роста производительности труда улучшают качество продукции.
Развернувшееся в настоящее время движение новаторов за лучшее использование производственных площадей, оборудования, сырья и материалов, повышение производительности труда стало возможным лишь потому, что рабочие и работницы, повседневно изучая технику и совершенствуя свое мастерство, раскрывают все новые возможности, скрытые в ней.
Для удовлетворения все возрастающих потребностей советского народа необходимо изобилие промышленных и продовольственных товаров. Для этого, в свою очередь, необходима чрезвычайно высокая производительность труда всех работающих. Понятно также, что по мере общего повышения производительности труда как в промышленности, так и в сельском хозяйстве, по мере того как все рабочие будут овладевать техникой, непрерывно совершенствуя и повышая свои знания, будут стираться различия между трудом умственным и трудом физическим.
Становится ясным, какое большое значение имеют организация технической учебы рабочих, обучение минимуму знаний тех из них, кто еще слабо подготовлен.
Партия и правительство всегда уделяли большое внимание организации и расширению технической учебы на всех предприятиях. Еще в 1935 г. в постановлении Пленума ЦК В'КП(б) от 21—25 декабря указывалось на необходимость помочь передовым рабочим «...пополнить свои технические знания, создав для них специальные технические курсы, не требующие отрыва от производства.
Необходимо непрерывно расширять круг рабочих и работниц, подлежащих обязательному обучению техническому минимуму.
Необходимо, наконец, сделать обучение техническому минимуму всеобщим и обязательным для всех рабочих и работниц, подчинив это важнейшее дело задаче подъема культурно-технического уровня рабочего класса до уровня работников инженерно-технического труда».
Нарастающие из года в год темпы развития делают совершенно необходимым расширение круга обучающихся рабочих, подъема их культурно-технического уровня до уровня работников инженерно-технического труда.
§ 0-1]
Место машиниста в народном хозяйстве
19
Изучая технику, изучая тот наименьший объем знаний, который необходим для правильного обслуживания рабочего места, мы должны в первую очередь поставить перед собой задачу научиться наилучшим образом использовать то техническое оборудование, на котором протекает наша работа, чтобы, применяя это оборудование, обслуживая его, в наибольшей степени получать то облегчение труда, то повышение его производительности и то обеспечение высокого качества, какие могут дать обслуживаемые нами машины.
На машиниста дизельной силовой станции, как и на машиниста любой силовой установки, выпала в этом отношении весьма почетная и вместе с тем весьма ответственная задача. Ни одно достижение техники не облегчило труд человека, не повысило его производительность и качество изделий в такой большой степени, как это сделало изобретение и внедрение в технику всякого рода двигателей, заменивших и бесконечно умноживших мускульную силу, которой до этого располагал человек. От работы двигателя, смотря по его мощности, зависит производительность труда десятков, сотен или даже тысяч человек. Всякий перебой в работе двигателя, вынужденные его остановки, снижение мощности, несвоевременный пуск — все это вызывает такие потери, такое уменьшение выработки тех или иных изделий, с каким едва ли могут сравниться потери даже от самой плохой организации производства, от плохих приемов работы в цехах или от технической неподготовленности цеховых: рабочих.
Отсюда видно, как важно дальнейшее и всеобщее развитие движения новаторов на дизельных станциях и какое крупное народнохозяйственное значение имеет отчетливое усвоение машинистами-дизелистами как необходимого минимума технических знаний, так и дальнейших более глубоких знаний о работе обслуживаемых ими машин.
Производительность труда сотен и тысяч рабочих находится в зависимости от работы каждого из двигателей, обслуживаемых машинистами, от количества механической или электрической энергии, вырабатываемой силовой станцией.
Поэтому основной задачей каждого машиниста является добиться наибольшей выработки силочасов или киловаттчасов работы, производимой каж-2*
20
Введение
дым из обслуживаемых им дизелей, что главным образом достигается ликвидацией аварийности дизелей и решительным сокращением простоев их при плановых ремонтах.
Кроме обеспечения наибольшей возможной выработки энергии каждым двигателем в течение каждой декады, каждого месяца, каждого года задачей машиниста является поддержание работоспособности двигателей на протяжении долгих лет, так как сохранение двигателя в годном для многолетней эксплуатации виде экономит труд и средства, затрачиваемые на изготовление новых машин. Это — вторая важная задача машиниста.
Увеличивая свою собственную производительность труда, добиваясь иаилучшего ухода за двигателями при наименьшем числе обслуживающего и вспомогательного персонала, улучшая качество ремонтов, машинист выполняет третью из наиболее важных лежащих на нем задач.
Наконец, четвертой важной задачей машиниста является наибольшая экономия топлива и всевозможных, а в особенности дефицитных, материалов как при эксплуатации, так и при ремонтах обслуживаемых им двигателей. В этом отношении особую важность имеют работа на низкосортных (более вязких) топливах вместо топлив высокосортных, сбережение и регенерация смазочного масла, применение малооловянистых баббитов и т. п.
Основной целью настоящего руководства является такое ознакомление с устройством и работой обслуживаемых машин, а также и организации работ при них, которое обеспечило бы сознательное отношение машинистов к лежащим на них обязанностям и наилучшее выполнение ими важных государственных задач, в основном нами перечисленных.
0-2. СОДЕРЖАНИЕ РУКОВОДСТВА
Сведения, содержащиеся в этой книге, — это только начало обучения рабочего-машиниста, уже достаточно хорошо практически знакомого с двигателем и его частями, но еще не знающего сущности его устройства и работы, точного назначения каждой его части, правильных приемов при его обслуживании, и вообще знающего о машине только то, что он вывел своей смекалкой из своих собственных наблюдений и из разговоров с товарищами.
§ 0-2]
Содержание руководства
21
Изучив это руководство, машинист должен далее расширять свой кругозор, приступить к изучению всех вообще разновидностей двигателей внутреннего сгорания, к более глубокому изучению основ механики, термодинамики, электротехники и т. п. Пока же наша цель только сообщить ему самое необходимое для сознательной работы. Мы хотим также помочь ему правильно и рационально организовать и обслужить свое рабочее место.
Машинист обязан изучить установку, которую он обслуживает, путем внимательного ее осмотра и наблюдения за работой ее частей; он должен понять и усвоить устройство, действие и назначение каждой из тех многочисленных деталей, из которых состоит любой из обслуживаемых им двигателей.
Следовательно, основным пособием для усвоения знаний является сама установка, в которой работает машинист. Учебник же является лишь вспомогательным для этого средством.
Каждый машинист должен в точности знать, для чего служит каждая часть двигателя и всей установки и почему она сделана из того или иного материала и имеет тот или другой размер. Изучение всего этого и составляет содержание первой части книги.
На основе знания устройства и работы обслуживаемого двигателя машинист должен хорошо усвоить, в чем заключается самая сущность правильного его обслуживания, обеспечивающего то максимальное использование двигателя, ту высокую производительность труда и экономию материалов, о которых мы говорили. Разобраться в этом помогает вторая часть книги.
Более глубокое понимание процессов, происходящих в цилиндрах двигателя, сведения об экономике и испытаниях двигателей необходимы машинисту для дальнейшего усовершенствования в обслуживании машин и для более отчетливого представления о том, что влияет на экономию топлива и как полнее использовать каждый двигатель.
Необходимые знания в этой области обучающиеся получат из третьей части книги.
Наконец, четвертая часть завершает знакомство с основными моментами, на которых машинист должен сосредоточить свое внимание для наилучшей организации своего труда и рабочего места; от этой организации, как мы знаем,
22	Введение
коренным образом зависит и производительность его труда и качество его работы, т. е. качество обслуживания машин, и экономия материалов.
0-3. МЕСТО РАЗЛИЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СРЕДИ ДРУГИХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Бескомпрессорные дизели, компрессорные дизели, кало-ризаторные (нефтянки), газовые и газогенераторные двигатели являются разновидностями двигателей внутреннего сгорания.
Для чего служит вообще всякий двигатель? Назначение двигателя — производить механическую работу, т. е. приводить в движение станки, мельничные псставы, генераторы постоянного тока, поезда, автомобили, речные и морские суда и т. д.
Не все двигатели являются двигателями внутреннего сгорания. Паровые машины, водяные колеса, крылья и привод ветряных мельниц, паровые турбины, электродвигатели также являются двигателями. Из них те двигатели, для работы которых требуется сжигание какого-нибудь топлива, называются тепловыми двигателями, и только те из тепловых двигателей, которые устроены таким образом, что топливо или полученный из него горючий газ сжигается внутри самого двигателя, в его цилиндрах, называются двигателями внутреннего сгорания.
Те из машинистов, которым случалось иметь дело с паровыми машинами или с паровыми турбинами, знают, что для работы этих двигателей также необходимо сжигать топливо, но только не в самих двигателях, а под отделенными от них паровыми котлами. Тем, кто встречался с локомобилями, может показаться, что в этол случае топливо сжигается внутри двигателя, но это неверно: котел локомобиля — это не двигатель, а двигателем его является паровая машина, установленная на котле. Также и в паровозе топливо сжигается в топке котла, а не в самих машинах, сообщающих паровозу движение. Следовательно, паровые машины, паровые турбины, локомобили и машины паровозов являются теплой ымидвигателям и, но не могут быть названы двигателями внутреннего сгорания.
В бескомпрессорном или компрессорном дизеле и в кало-ризаторном двигателе топливо (моторное топливо марок
§ 0-3] Место различных двигателей внутреннего сгорания
23
М-3, М-4, М-5, соляровое масло, дизельное топливо или другое подобное горючее) вводится маленькими порциями через форсунку внутрь цилиндров двигателя и там воспламеняется и сгорает. В газовых или газогенераторных двигателях в цилиндры засасывается и в них сжигается горючий газ в смеси с воздухом. Это и показывает, что в каждом таком случае мы имеем дело с двигателем внутреннего сгорания.
Поскольку во всех дизелях и в калоризаторных двигателях сжигается преимущественно жидкое топливо, вырабатываемое из нефти, эти двигатели составляют разновидности нефтяных двигателей L
Бескомпрессорные дизели называются так в отличие от компрессорных, которые раньше, когда еще не было бескомпрессорных дизелей, назывались просто дизелями. Особенностью бескомпрессорных дизелей по сравнению с компрессорными является то, что в первых топливо впрыскивается через форсунки под действием только давления топливных насосов, тогда как во вторых оно распы ливается сжатым воздухом. Вследствие этого неотъемлемой принадлежностью компрессорного дизеля является воздушный насос высокого давления, подающий сжатый воздух, потребный для распыливания топлива. Такой насос и называется компрессором. Бескомпрес-сорный дизель тоже может иметь и весьма часто имеет свой компрессор, но в этом случае он подает лишь воздух, необходимый для пуска дизеля в ход.
Калоризаторные двигатели иначе называют нефтяными двигателями низкого сжатия. Различие между бескомпрессорным дизелем и двигателем с калоризатором заключается в том, что воспламенение впрыскиваемого топлива в цилиндрах дизеля происходит исключительно вследствие высокого сжатия воздуха и развивающейся от этого сжатия высокой температуры, тогда как в калоризаторных двигателях сжатие воздуха в цилиндрах двигателя низко, недостаточно для самовоспламенения горючего, и вспышка происходит вследствие дополнительного
1 В странах, бедных нефтяным топливом, для таких двигателей часто применяют жидкие топлива, вырабатываемые путем перегонки и химической переработки каменных и бурых углей. У нас применение таких жидких топлив большого распространения не имеет.
24
Введение
нагрева смеси топлива с воздухом в раскаленном калоризаторе.
Кроме нефтяных двигателей низкого сжатия — калори-заторных, нефтяных двигателей высокого сжатия — дизелей, а также газовых и газогенераторных двигателей, к двигателям внутреннего сгорания относятся также бензиновые и керосиновые двигатели.
Каждая из этих групп двигателей имеет свои особенности, в довольно большой степени отличающие их друг от друга, но имеют они и много общего. Бензиновые и керосиновые двигатели почти не применяются в стационарных установках и потому в этой книге не рассматриваются.
Двигатели внутреннего сгорания имеют весьма большое распространение в промышленности и транспорте во всем мире, а в том числе и у нас в СССР. Особенностью всех двигателей внутреннего сгорания является экономичность в расходе топлива и полная независимость от каких-либо крупных вспомогательных устройств, которые занимали бы много места и имели бы большой вес.
В то время как паровые машины и паровые турбины, также весьма распространенные в промышленности и на транспорте, требуют сооружения котельных с паровыми котлами, занимаемое место и вес которых во много раз превышают место и вес самих двигателей, а водяные турбины не могут работать без сооружения громоздких плотин или водоводов, дизель или калоризаторный двигатель может обходиться с самыми незначительными вспомогательными сооружениями в виде баков для топлива, водоснабжения, иногда также для водоохлаждения и т. п., а газогенераторный хотя и требует устройства установки для газификации твердого топлива, но эта установка все же значительно меньше соответствующей по мощности котельной установки.
Экономичность двигателей внутреннего сгорания в расходовании топлива не всегда дает этим двигателям преимущество, так как большинство из них расходует высокоценное топливо, тогда как другие тепловые двигатели могут работать на более дешевых местных или даже отбросных сортах топлива. В тех случаях, когда и двигатели внутреннего сгорания (это относится только к газогенераторным двигателям) работают на низкосортных местных топливах, они оказываются лишь немного более экономичными, но $ то ‘же время менее надежными
§ 0-3] Место различных двигателей внутреннего сгорания
25
в эксплуатации по сравнению с крупными паротурбинными установками, работающими на районных электростанциях, вследствие чего на таких крупных станциях, мощность которых исчисляется десятками и сотнями тысяч лошадиных сил, газогенераторные двигатели не применяются.
Независимость от крупных вспомогательных устройств, малое занимаемое место, малый вес, экономичность в количестве расходуемого топлива, а в некоторых случаях и дешевизна и простота двигателя и вспомогательных к нему устройств дают двигателю внутреннего сгорания все преимущества в следующих случаях: 1) когда не может быть использована электроэнергия от крупной районной электростанции, потому что такой станции нет поблизости или вообще нет возможности к такого рода станции присоединиться; 2) когда экономия занимаемого места и малый вес двигателя и расходуемого им топлива имеет существенное значение, как, например, на судах; 3) когда в местности, в которой требуется установить двигатель, нет какого-нибудь местного малоценного топлива, пригодного для других двигателей; 4) когда вся установка небольшая и ее простота особенно важна; 5) когда требуется установка, постоянно готовая к пуску и производству электроэнергии, например для замены потерпевшего аварию основного источника энергии, или когда надобность в электроэнергии появляется внезапно*.
Несмотря на многие свои преимущества, двигатели внутреннего сгорания не применяются в качестве основных двигателей на районных электростанциях и других установках, мощность которых исчисляется десятками и сотнями тысяч лошадиных сил, так как на таких крупных установках выгоднее и надежнее в работе оказываются паровые турбины.
Для двигателей внутреннего сгорания остается обширнейшее поле применения на предприятиях, не связанных с районными электростанциями и не обладающих местными топливными ресурсами, а также и в сельском хозяйстве и на транспорте, в особенности водном, автотранспорте и в тракторном хозяйстве.
Перечисленные выше преимущества двигателей внутреннего сгорания определяют их исключительно широкое распространение для механизации вооруженных сил. Подавляющее большинство двигателей для механизмов, применяю
26
Введение
щихся во всех родах войск, начиная от самолетов и кончая копрами для забивания свай при постройке мостов, являются двигателями внутреннего сгорания.
Двигатели, работающие в предприятиях, установленные на месте и приводящие в движение фабрики, заводы, мельницы и т. п., называются стационарными двигателями; двигатели же, работающие на тепловозах, на судах, автомобилях, тракторах и других движущихся устройствах, носят название транспортных или, по месту их применения, соответственно судовых, тепловозных и т. п.
У нас в СССР благодаря богатству нашей страны нефтью нефтяные двигатели имеют наибольшее распространение как в стационарных, так и в судовых установках.
Бескомпрессорные дизели, которые бывают как тяжелые (тихоходные) — стационарные и судовые, так и легкие (быстроходные) — автотракторные, являются достижением техники последних лет. Начало их распространения в промышленности и на транспорте следует отнести примерно к 1924/25 г., а легких дизелей — даже только к 1929/30 г.
В последнее время быстроходные дизели получили распространение также в стационарных установках.
Стационарные бескомпрессорные дизели являются в настоящее время самыми экономичными по количеству расходуемого топлива из всех существующих тепловых двигателей. По устройству они проще многих из двигателей, в том числе проще компрессорных дизелей, но калоризатор-ные нефтяные двигатели еще проще и по устройству и по обслуживанию, чем бескомпрессорные дизели.
До появления бескомпрессорных дизелей самыми совершенными по устройству и экономичными по расходу топлива двигателями были компрессорные дизели, вследствие чего они и получили весьма широкое распространение во всех сравнительно крупных установках. В настоящее время компрессорные дизели не строятся вследствие значительных преимуществ бескомпрессорных дизелей, но в эксплуатации их находится еще много.
В мелких установках, где требовалась мощность, измеряемая немногими десятками лошадиных сил, компрессорные дизели распространения не имели, так как они слишком сложны для таких установок. При таких мощностях большое распространение получили благодаря их простоте и
§ 0-4]
Основные понятия и определения из физики
27
дешевизне калоризаторные нефтяные двигатели (двигатели низкого сжатия), работающие на жидком топливе. Эти двигатели и теперь весьма распространены в установках малой мощности и продолжают изготовляться в больших количествах, но бескомпрессорные дизели уже стали проникать и в область маломощных установок. Сложность бескомпрес-сорных дизелей не так уже велика по сравнению с калори-заторными двигателями, а экономичность их несравненно больше, что и дает им возможность проникать в те области, где раньше имели распространение только двигатели низкого сжатия.
Бескомпрессорные стационарные дизели постепенно получают, таким образом, все большее распространение как в крупных установках, в которых раньше имели большое распространение только компрессорные дизели, так и в мелких, где были распространены только калоризаторные двигатели.
Г азовые двигатели больших мощностей занимали раньше определенное место в силовых установках металлургических заводов, где в этих двигателях сжигался горючий газ (доменный), являющийся отбросом металлургического производства. Однако вследствие относительно малой мощности эти двигатели в настоящее время уже не применяются. В ближайшие годы можно ожидать значительного увеличения применения газогенераторных двигателей.
0-4. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗ ФИЗИКИ
В практической жизни, в разговоре мы часто слышим такие слова, как: энергия, мощность, работа, усилие и др., и в общем понимаем, что они значат. Но не все ясно себе представляют, как, собственно, можно измерять силу, что представляет собой работа, каковы соотношения между силой, работой, временем, скоростью и т. п.
Двигатель внутреннего сгорания, как было сказано раньше, представляет собой сложную машину, в которой тепловая энергия сгорающего в цилиндре топлива преобразуется в полезную механическую работу. В основу осуществления рабочего процесса двигателя положен ряд законов физики, понятий и определений, которые необходимо твердо усвоить, чтобы правильно понимать происходящие в двига
28
Введение
теле сложные процессы. Эти основные понятия физики требуют точного определения, так как в обыденном разговоре зачастую в них вкладывается различное содержание.
Как показывают наблюдения, все окружающие нас тела находятся или в состоянии относительного покоя, или в состоянии движения.
Движение тела оценивается скоростью или участком пути, которое проходит тело за единицу времени. Так, например, поезд, проходящий участок пути в 30 км в течение 1 часа, имеет скорость движения, равную 30 км!час. В данном примере скорость измеряется километрами в час, но вообще скорость может измеряться и в других единицах: километры в минуту, метры в минуту, метры в секунду и т. д.
Если скорость движения перемещающегося тела будет оставаться постоянной, т. е. участок пути, проходимый в одинаковые отрезки времени, не меняется, то такое движение называется равномерным движением. В других случаях движение может быть не равномерным — либо ускоренным, либо замедленным.
Примером такого неравномерного движения может служить движение поршня в двигателе. Связанный кривошипным механизмом с вращающимся с постоянной скоростью валом поршень движется в цилиндре с переменной скоростью, которая в крайних его положениях, когда движение из одного прямолинейного направления меняется на обратное и на некоторый момент как бы прерывается, становится равной нулю. Эти крайние положения поршня в цилиндре называются мертвыми точками. После перехода через мертвую точку поршень имеет примерно до середины пути к про-типовоположной мертвой точке ускоренное движение, после чего движение вновь замедляется.
Всякое тело, стремится сохранить состояние своего покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока какая-либо причина не заставит его изменить это состояние. Это свойство всякого тела называется законом инерции.
Так, поршень в цилиндре начнет перемещаться, если к нему будет приложено какое-то усилие или если толкнуть его. При этом движение, которое получит поршень при толчке, будет постепенно замедляться в результате трения поршня о стенки цилиндра, и поршень, наконец, совсем остановится, если не получит нового толчка.
§ 0-4]
Основные понятия и определения из физики
29
Причина, которая изменяет состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения тела, называется силой.
Если на тело будет действовать несколько сил, то может оказаться, что тело не изменит своего состояния покоя или движения. Это получается, когда действие отдельных сил взаимно уравновешивается. Так, тело сохраняет состояние покоя, если мы будем его сжимать или растягивать с одинаковой силой в противоположных направлениях. Однако в этом случае тело будет изменять свои формы или размеры. Изменение формы или размеров тела под действием сил называется деформацией тела.
Силы могут действовать на любой предмет, в том числе на любую часть машины, растягивающим или сжимающим образом, а также изгибать эту часть, скручивать ее или перерезывать. При каждом таком действии сил получается деформация материала, т. е. изменение его длины или формы. Например, всякий болт получает небольшое растяжение, когда затягивают его гайку; тело шатуна сжимается, т. е. уменьшается в длине, когда на поршень давят газы после вспышки топлива и поршень передает силу давления на шатун; палец поршня в это же время изгибается, т. е. ось его получает некоторое искривление и т. д. Все эти изменения на глаз совершенно не заметны, но точными измерительными инструментами их можно обнаружить.
Иногда деформации бывают ясно видны, например сжатие пружин клапанов под действием сил, передаваемых распределительными рычагами. Часто можно наблюдать, как движется верх картера дизеля, хотя двигатель совершенно крепко закреплен на фундаменте. Такое движение вызывается теми деформациями, которые претерпевает картер под действием весьма больших действующих в двигателе сил. Деформации, однако, исчезают, как только силы перестают действовать: болт и шатун возвращаются в точности к первоначальной своей длине, ооь пальца становится совершенно прямолинейной и т. д.
Только в том случае, если силы достигнут слишком боль^ ших величин, части машины могут получить такой величины деформацию, что она уже не исчезает, когда сила перестанет действовать, а при дальнейшем увеличении силы может произойти и разрушение частей.
30
Введение
Ясно, что силы, вызывающие исчезающие деформации, являются допустимыми, а силы, могущие вызвать остающиеся деформации или привести к разрушению частей машины, являются недопустимыми. Для каждой части дизеля есть свои предельные допустимые силы, на которые она рассчитана и
Фиг. 0-1. Измерение силы в килограммах.
выше которых действующие на эту часть усилия не должны подниматься.
Таким образом, изменение движения или деформация одинаковых тел под действием различных сил не будут одинаковыми. Сила, которая будет вызывать большие изменения, будет, следовательно, большей.
Если, допустим, маховик лежит на что он давит на пол. Чем тяжелее маховик, чем больше он весит, тем с большей силой он давит и тем большее
полу, то мы знаем,
усилие нужно для того, чтобы его поднять на большую или на малую высоту. Отсюда видно, что силу можно измерять килограммами. В самом деле, мы можем, например, захотеть узнать, какой величины сила нужна для того, чтобы потащить маховик по полу. Мы можем эту силу измерить: обвяжем маховик канатом, перекинем канат через блок (фиг. 0-1) и будем привешивать к нему все больший груз, пока, наконец, маховик не сдвинется с места. Если окажется, что пришлось всего привесить 325 кг, то мы скажем, что для того, чтобы тянуть маховик по полу, нужна сила в 325 кг.
§ 0-4]	. Основные понятия и определения из физики
31
Вместо гири можно измерить величину силы прибором, который называется динамометром, т. е. силомером. Простейшим по устройству динамометром являются всем известные пружинные весы. Другие динамометры также имеют пружины, и устройство их основано на том, что
всякая пружина растягивается или сжимается тем сильнее, чем больше действующее на нее усилие, а изменение длины пружины передается на подвижную стрелку таким образом,
что стрелка показывает, скольким килограммам равна та сила, которая действует на пружину.
Приподнять или сдвинуть большой маховик без приспособлений ни один человек, ни два-три человека не могут. Но простейшее приспособление — лом — дает и одному-двум человекам возможность преодолеть вес маховика. При этом ломом нужно действовать, как р ы ч а г о м.
Действие рычага (фиг. 0-2)
Фиг. 0-2. Действие рычага первого рода.
заключается в том, что на кон-
це короткого плеча А получается сила, во столько раз большая силы, с которой мы действуем на конец длинного плеча рычага В, во сколько раз длинное плечо b больше короткого а. Если, скажем, плечо а =10 см, а плечо Ь = 190 см, то сила, с которой конец лома А поднимает 190
тяжесть, будет в 10 = 19 раз больше той силы, с которой
человек нажимает на рачаг. Вес человека может быть около 60 кг. Если он всей своей тяжестью нажмет на длинный конец лома, то на коротком конце получится сила, равная 60 19= 1 140 кг.
Надо здесь же заметить, что при таком преобразовании силы как в данном случае, так и во всех без исключения других случаях, при любых приспособлениях для подъема и перемещения тяжестей или для других подобных целей, то, что выигрывается в силе, проигрывается в проходимом пути. В самом деле, при работе рычагом, изображенном на фиг. 0-2, конец его В опускается под действием силы человека на значительное расстояние, когда другой его конец А приподнимается очень на немного.
32
Введение
Конец В проходит путь, во столько раз больший того пути, который проходит конец Л, во сколько раз плечо рычага b больше плеча а. Следовательно, сила на конце короткого плеча рычага во столько раз больше силы на конце длинного плеча, во сколько раз путь первого меньше пути второго.
Есть много простых и более сложных приспособлений для преобразования силы. Кроме рычага первого рода, действие которого изображено на фиг. 0-2, применяется рычаг второго рода, когда, как показано на фиг. 0-3, конец его А лежит на опоре, упирается в неподвижное место (в данном случае в пол), а передвигаемая
Фиг. 0-3. Действие рычага второго рода.
Фиг. 0-4. Действие клина.
тяжесть раполагается между опорой и концом длинного плеча рычага В. В этом случае сила, действующая на груз, во столько раз больше силы, с какой мы тянем вверх длинный конец рычага, во сколько раз вся длина АВ больше длины короткого плеча а, т. е. во сколько раз а + Ь больше а. Путь конца В тоже больше пути, на который перемещается груз, во столько раз, во сколько раз вся длина рычага АВ больше длины плеча а.
Далее, имеет распространенное применение клин (фиг. 0-4). Если не учитывать потери на трение клина о пол и поднимаемый предмет, то сила, с которой клин поднимает тяжесть, во столько раз больше силы, с которой мы ударяем молотом по его концу, во сколько раз путь клина, проходимый справа налево, больше пути поднимаемого предмета, т. е. того маленького расстояния, на какое приподнимается предмет, под который мы забиваем клин.
Всем известно и очевидно также действие винта. Когда мы поднимаем тяжесть винтовым домкратом, то ко
§ 0-4]
Основные понятия и определения из физики
33
нец ломика, которым мы поворачиваем головку домкрата, проходит большой путь по окружности, в то время как башмак, т. е. верхний торец головки, поднимается под действием винта только на очень маленькую величину. Если не считать потерь на трение, то сила, развиваемая домкратом, во столько раз больше силы, с которой мы тянем за конец ломика, во сколько раз путь конца ломика больше пути груза, т. е. того маленького расстояния, на какое мы его приподнимаем. Затягивая гайку болта, мы медленно сдвигаем и прижимаем друг к другу соединяемые части, и сила нажима гайки получается во столько раз большей, во сколько раз путь конца гаечного ключа больше, чем перемещение гайки в направлении оси болта.
Зубчатые колеса в подъемных блоках и тележках подъемных кранов дают возможность во много раз увеличить силу, с которой человек тянет за приводную цепь, но опять-таки только за счет уменьшения пути. Если бы в частях подъемного механизма не было трения, то подъемная сила на крюке была бы ровно во столько раз больше той силы, с которой мы тянем за приводную цепь, во сколько раз путь руки, тянущей за цепь, больше расстояния, на которое в то же время поднимается крюк.
Трение в частях механизмов уменьшает эффективность их действия, вследствие чего сила, с которой действуют рычаг, клин, винт, шестеренная передача, всегда меньше той, которая получается путем расчета по соотношению путей. Число, меньшее единицы (дробное число), на которое нужно помножить теоретически подсчитанную по соотношению путей силу, чтобы вычислить силу, получаемую в действительности, называется коэффициентом полезного действия (к. п. д.) передачи, приспособления или механизма.
Кроме преобразования сил по величине, в механизмах происходят и многочисленные изменения направления действия сил, причем сила, действующая в одном каком-нибудь направлении, может разлагаться на несколько сил, действующих в других направлениях; силы могут складываться друг с другом и вычитаться.
Наглядным примером разложения сил служит кривошипно-шатунный механизм двигателя. Схема механизма и действия сил показана на фиг. 0 5. Сила давления газов Р действует вниз на днище поршня. Через палец поршня А эта сила передается шатуну АВ. Однако шатун имеет
3 М. В. Щуров. 307
34
Введение
наклонное положение, вследствие чего сила Рь равная силе Р, должна изменить свое направление. При этом она разлагается на две силы: силу 3, действующую вдоль шатуна, и силу N, с которой палец прижим а е т п о р ш е н ь	"
ходит, как это
Фиг. 0-5. Разложение сил, действующих в кривошипношатунном механизме.
к стенке цилиндра. Разложение проис-доказано опытом, по так называемому правилу параллелограмма. Кто немного знаком с геометрией, тот знает, что параллелограмм — это такой четырехугольник, у которого стороны попарно параллельны друг другу. Линия, идущая накрест от одного угла параллелограмма до другого, называется его диагональю Закон разложения сил заключается в том, что если величина и направление действующей силы изображаются диагональю параллелограмма (линия то силы, на которые она разлагается, по своей величине и направлению изображаются двумя сторонами этого параллелограмма, AN и ДЗ.
Сила S передается по шатуну на шейку колена коренного вала В. Здесь передаваемая сила Sj разлагается снова на две силы (опять по правилу параллелограмма): силу /?, направленную по щеке колена к коренным подшипникам вала, и силу D, .вращающую колено и весь вал вокруг оси вала С. На коренные подшипники эти силы передаются в виде сил /?1 и D\. Если силы /?1 и D\ сложить и затем разложить по вертикальному и горизонтальному направлениям (что не сделано, чтобы не затемнять чертеж), то мы убедимся, что на коренные подшит пики прямо вниз действует сила, как раз равная силе давления газов Р, а горизонтально влево действует сила, равная силе бокового давления /V, которая вместе с силой R старается опрокинуть двигатель.
Сила давления вниз на подшипники уравновешивается силой давления газов на цилиндровую крышку, которая действует вверх и равна по величине силе, действующей на поршень. Силы опрокидывания N воспринимаются фундаментными болтами, которые не дают цилиндру опрокинуться.
Понимание сложения и разложения сил несколько затруднительно, и этот вопрос требует более глубокого изучения. Здесь дана только создания представления о том, в чем заключается
беглая наметка для
это сложение и разложение Более детальное и основательное ознакомление с этим вопросом выходит за рамки данного руководства.
В рассмотренном выше примере разложения, сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме (фиг. 0-5), превращение поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала совершается при помощи шатуна и колена.
§ 0-4]
Основные понятия и определения из физики
35
При вращении вала, даже с постоянной угловой скоростью, движение поршня происходит не равномерно, с неизменной скоростью, а со скоростью, постоянно меняющейся как по величине, так и по направлению то в одну, то в другую сторону. Когда поршень проходит через ту или другую из мертвых точек, то скорость его движения на один миг совсем исчезает, так как поршень, двигавшийся в одном направлении, начинает после этого момента двигаться в другом. Затем скорость движения поршня быстро увеличивается, пока он не пройдет примерно половины своего хода, а затем она начинает быстро уменьшаться, становясь опять равной нулю при проходе через вторую из мертвых точек, после чего движение начинается в противоположную сторону, снова ускоряясь и затем замедляясь, и т. п.
Изменение величины или направления скорости называется ускорением. Ускорение считается положительным при увеличении скорости и отрицательным при ее уменьшении.
Всякий раз, когда движущийся предмет вынужден либо изменить скорость своего движения, либо изменить прямое направление движения, свернуть с прямого направления, появляются силы инерции.
Если какой-нибудь предмет движется, то он всегда стремится продолжать свое движение, не изменяя направления движения. Это очень хорошо заметно, например, если разбежаться и покатиться по льду. Поскольку лед вследствие малого трения слабо сопротивляется нашему движению, оно продолжается некоторое время в прямом направлении.
При езде на санях без подрезов по гладко укатанной дороге в случае быстрого поворота сани «разъезжаются», продолжая двигаться боком в том направлении, в котором только что ехали, потому что сила инерции или разгон в прежнем направлении движения тянет сани туда, куда они двигались перед этим.
Если мы возьмем в руку молоток и медленно нажмем им на гвоздь, то нам не удастся втиснуть гвоздь глубоко в доску. Когда же мы тем же молотком ударяем сразмаху по тому же гвоздю, то гвоздь легко входит в ту же доску. Гвоздь вдавливается в доску силой инерции молотка, появляющейся оттого, что мы дали молотку разгон, он стремится продолжать двигаться в том же направлении, а на пути попадается гвоздь, который сразу останавливает 3*
36
Введение
это движение, сопротивляясь силе инерции молотка и воспринимая эту силу на себя.
Таким образом, сила, которая затрачивается на изменение скорости или на сообщение ускорений, называется с и-лой инерции. Величина силы инерции тем больше, чем больше вес того предмета, который движется, и чем быстрее меняется величина или направление его скорости, т. е. чем быстрее его заставить остановиться или чем круче и быстрее заставить свернуть с прямого направления.
Сила инерции при перемене направления движения зависит также от той скорости, с какой движется предмет по первоначальному своему направлению, увеличиваясь с увеличением этой скорости. Сила инерции, следовательно, тем больше, чем больше ускорение движущегося предмета, направление же силы инерции противоположно направлению ускорения.
Вследствие ускорений, которые получаются в кривошипно-шатунном механизме двигателя, возникают весьма значительные силы инерции, которые передаются на фундамент двигателя, то прижимая к нему весь двигатель, то стремясь его приподнять. У многоцилиндрового двигателя это не чувствуется особенно сильно, потому что, скажем, у четырехцилиндрового двигателя, когда два крайних поршня идут вниз, то два средних идут вверх, и силы инерции друг друга уравновешивают. При малом же числе цилиндров для уравновешивания сил инерции приходится ставить тяжелые противовесы на колена вала. Когда поршень движется книзу, то противовес, наоборот, идет по окружности кверху и его сила инерции противоположна по направлению силе инерции поршня.
Отметим, что на фундамент двигателя, сотрясая весь двигатель, могут передаваться только силы инерции; сила же вспышек в цилиндрах совершенно не передается на фундамент, потому что такая же сила давления газов, какая давит вниз на поршень и через него — на коленчатый вал и на коренные подшипники, давит и вверх на крышку рабочего цилиндра. Силы вспышек, таким образом, только растягивают станину или стяжные болты двигателя, а на фундамент они не передаются.
Перейдем теперь к разъяснению понятия о работе.
Некоторые полагают, что всякое усилие, действующее на протяжении какого-нибудь времени, производит работу,
§ 0-4 ]	. Основные понятия и определения из физики
37
и притом чем больше по величине сила и чем дольше она действует, тем больше производимая работа.
Такое предположение — явно неверно. Если маховик дизеля лежит на полу, то он нажимает на пол с определенной довольно-таки большой силой. И так давить он может сколько угодно времени, но никакой работы при этом не получается. И если 6 чел. станут вокруг этого маховика, приподнимут его на ломах и будут держать его неподвижно в течение хотя бы и 2—3 час., то хотя это и будет им очень трудно, но никакой работы они не производят все время, пока маховик остается неподвижным.
Вместо этих ломов можно бы было поставить чурки, и эти чурки могли бы поддерживать маховик в том же самом положении без какого-либо участия труда людей или работы машины. Но вот поднять или передвинуть маховик, хотя бы на 1 см уже нельзя без участия человека, двигателя, подъемного крана и т. п.
Чем тяжелее наш маховик, тем большая нужна на это сила; чем больше действующая сила, тем, очевидно, больше и производимая ею работа.
Очевидно также и то, что производимая работа тем больше, чем больше путь, на который мы передвигаем маховик. Следовательно, производимая работа зависит от величины силы, действующей при ее совершении, йот величины пути, на протяжении которого действует эта сила.
Работу одинаковой величины можно произвести, если действовать большой силой на протяжении небольшого пути или, наоборот, малой силой действовать на большом пути. Можно, например, при устройстве, изображенном на фиг. 0-1, при помощи подвешенного груза, т. е. при помощи силы в 325 кг, перетащить маховик на 7г м. Груз при этом тоже опустить на 7г Но ту же работу можно проделать и другим способом. Мы можем, например, на ось ролика, к которому прикреплен трос от маховика, насадить блок, диаметр которого в 5 раз больше диаметра ролика (фиг. 0-6), и подвесить груз к этому блоку. Тогда, для того чтобы передвинуть маховик, потребуется уже груз не 325 кг, а в 5 раз меньше, т. е. только 65 кг, но зато, пока маховик передвинется на 7г м, этот груз опустится не на !/2 а на 5 • 7г =27г м. В том, что это так, всякий может убе
38
Введение
диться и убеждается на опыте на каждом шагу. Существует такой физический закон:
Одну и ту же работу можно совершить силами разной величины, но произведение силы на пройденный ею путь будет сохранять одну и ту же величину.
(Когда сила, измеряемая в килограммах (кг), множится на путь, измеряемый в метрах (ж), то получаются кило-
граммометры (кгм). Следовательно, работу, производимую в любых условиях и любыми силами, можно измерять в килограммометрах.
В рассматриваемом случае первый раз произведение силы на путь равнялась 325 кг • 0,5 м= 162,5 кгм и во второй равнялось 65 кг • 2,5 м = 162,5 кгм.
Возвращаясь к ряду рассмотренных нами примеров превращения сил при действии рычагов, клина, винта, зубчатых колес и т. п., мы можем убедиться во всех случаях, что если не принимать во внимание потерь на трение, то во всяком преобразующем силы механизме работа, получаемая от того звена механизма, которое действует с увеличенной во много раз силой (крюк подъемного блока, короткий конец рычага и т. п.), равна работе, переда в а е м ой тому звену, на которое мы действуем с малой силой, но на большой длине пути.
Одинаковую работу могут выполнить разные двигатели, нс в различные промежутки времени. Так, менее мощный
§ 0-4]
Основные понятия и определения из физики
39
двигатель затратит на выполнение одинаковой работы больше времени по сравнению с более мощным двигателем. Работа, выполненная в единицу времени, называется мощностью. За единицу мощности в технике принята'способность двигателя производить работу в 75 килограммометров (кгм) в течение 1 сек. Эта величина называется лошадиной силой и сокращенно обозначается л. с.
Таким образом, важнейшей характеристикой каждого двигателя является его мощность. Так, двигатель мощностью в 100 л. с. способен совершить в 1 сек. работу, равную 100X 75 кгм = 7 500 кгм. Эта же работа двигателем мощностью в 50 л. с. будет выполнена не в ! сек. а в течение 2 сек.
Источником основных действующих в двигателе сил является давление газов в его цилиндрах. Следовательно, газы производят работу в цилиндрах двигателя. Машинисту в общем понятно, что такое давление воздуха, давление газов, всасывание, разрежение. Но не всякий машинист хорошо представляет себе сущность давления и меру, которой оно измеряется, и сущность атмосферного давления. Поэтому необходимо сделать по этому поводу краткое пояснение.
Всякий газ, находящийся в закрытом со всех сторон сосуде (например, в цилиндре двигателя, в воздушном пусковом баллоне, в надутой резиновой подушке, в воздушном шаре), обязательно давит на все стенки этого сосуда, на дно его, на крышку, стремясь расширить этот сосуд во все стороны.
Если внутрь сосуда положить какой-нибудь предмет, то газ будет давить со всех сторон и на этот предмет.
Воздух, который нас окружает, являясь газом со всеми присущими газам свойствами, также давит со всех сторон на нас, на землю, на все окружающие нас предметы. Мы этого не чувствуем только потому, что изнутри на наше тело действует точно такое же давление, как и снаружи, а также и потому, что все наши чувства привыкли к этому давлению.
Нам очень хорошо понятно из опыта, что такое всасывание. Мы дышим, вбирая, всасывая в себя воздух; мы можем всасывать воду через соломину, опущенную в стакан; мы можем высосать масло шприцем, опустив его конец в масло и вытянув его поршень; поршень рабочего
40
Введение
цилиндра засасывает воздух, когда идет вниз при открытом всасывающем клапане и т. д.; можно привести бесчисленное множество примеров всасывания, которые всем ясны и понятны. Но не всем так ясно, почему именно происходит явление всасывания.
Когда мы опускаем конец шприца в масло, то внутри шприца имеется точно такое же давление, как и давление воздуха, окружающего шприц и посуду с маслом. Когда же мы начинаем тянуть поршень шприца, то в нем образуется пустое место, вследствие чего бывший до того в шприце воздух, расширяясь, теряет прежнее свое давление. Тогда давление внутри шприца становится меньше, чем снаружи. Наружный воздух действует своим давлением на поверхность масла и вгоняет его внутрь шприца до тех пор, пока освободившееся в шприце от движения его поршня пространство не заполнится маслом и давление внутри шприца не сравняется с наружным воздушным давлением.
То обстоятельство, что в действительности никакого всасывания не существует, а имеется вдавливание в пустое пространство силой давления окружающего нас воздуха, было впервые проверено в XVII веке ученым Торичелли.
Этот ученый взял трубку длиной около 1 м, один конец которой был запаян, налил эту трубку доверху ртутью и перевернул ее открытым концом в сосуд с ртутью, поставив трубку вверх запаянным концом. Оказалось, что ртуть из трубки не вылилась, а осталась в ней стоять над поверхностью ртути в сосуде на высоте приблизительно 760 мм. И только выше этого столба ртути в трубке образовалась пустота.
Столб ртути в трубке держится потому, что в пустоте над ртутью в трубке нет давления, а снаружи на поверхность ртути давит окружающий воздух. Это давление уравновешивает вес столба ртути, наполняющего трубку, не давая этому столбу вылиться.
Пространство в запаянном конце трубки над столбом ртути называется торичеллевой пустотой. Если в запайке трубки оставить хотя бы ничтожное отверстие, то проникший в пустоту воздух сейчас же уравняет там давление с давлением наружного воздуха, и столб ртути весь выльется в сосуд.
§ 0-4 ] Основные понятия и определения из физики
41
Вода, нефть, масло и другие жидкости значительно легче ртути. Поэтому высота столба этих жидкостей, могущего держаться в закрытой с верхнего конца трубке, т. е. уравновешивающегося с наружным давлением, значительно больше, нежели при опыте с ртутью. Например, столб воды может быть поднят под влиянием пустоты в трубке или трубе на высоту до 10 м, но как бы ни старались засосать воду выше чем на 10 м, это не удастся, так как создание даже абсолютной торичеллевой пустоты не может поднять по трубке столб выше, чем вдавит ее наружный воздух, т. е. выше чем на 10 м. На практике при помощи насоса воду обычно не удается засосать даже и на 8—9 м в высоту, так как неплотности поршня насоса, труб и их соединений, а также испарение засасываемой воды не дают возможности довести всасывание до состояния абсолютной торичеллевой пустоты.
И жидкость и газ всегда устремляются из того пространства, в котором имеется большее давление, в то, где давление меньше.
Когда вшускной клапап дизеля открыт, а поршень начинает двигаться вниз, то пространство в цилиндре освобождается, и давление падает ниже давления окружающего двигатель воздуха. Вследствие этого окружающий воздух устремляется через впускной клапан внутрь цилиндра, т. е. из того пространства, где остается большее давление, в то простраиство, где оно стало меньше. Когда открывается выпускной клапан дизеля, то давление газов в цилиндре значительно больше, чем давление окружающего двигатель и машинное помещение наружного воздуха Вследствие этого газы с большой силой устремляются, как только откроется выпускной клапан, из цилиндра через выхлопную трубу наружу, т. е. из пространства в цилиндре, где давление было значительно выше, в окружающий воздух, где давление ниже.
Давление газа всегда равномерно распределяется по всем стенкам пространства, в котором заключен газ, совершенно одинаково во все стороны, т. е. и в бока, и вверх, и вниз. Что же значит, что давление, как мы сказали, распределяется равномерно? Это значит, что ровно такая же сила, которая давит на каждый квадратный сантиметр стенки в одном месте, давит и на каждый квадратный сантиметр рядом, и на каждый квадратный сантиметр на некотором расстоянии, и на противоположной стенке, и в любом месте внутри того же замкнутого пространства.
Давление окружающего нас воздуха не остается совершенно неизменным, а несколько меняется, то чуть умень
42
Введение
шаясь, то чуть увеличиваясь. Но в общем этот воздух п р о-изводитна каждый квадратный сантиметр нашего тела, на каждый квадратный сантиметр любого предмета: пола, потолка, стены здания, дизеля и вообще какой угодно из окружающих нас вещрй, давление ссилой около 1 кг. А так как окружающий нас воздух на улице, в комнате, в машинном зале, в поле и всюду называется атмосферой, то давление, достигающее такой величины, когда на каждый квадратный сантиметр давит сила в 1 кг, называется атмосферным давлением, давлением одной атмосферы или просто одной атмосферой.
Если в каком-нибудь сосуде давление газа таково, что на каждый квадратный сантиметр стенки действует сила 2 кг, то такое давление считается равным давлению двух атмосфер или просто двум атмосферам. Следовательно, давление газов измеряется в килограммах на квадратный сантиметр (кг/сл*?) или в атмосферах (ат). Сказать: давление равно 5 кг/см2 равносильно тому, что сказать: давление равно 5 ат. •
Ввиду того что все окружающие нас предметы окружены атмосферой и подвергаются постоянно как снаружи, так и изнутри атмосферному давлению, то это давление не может куда-либо передвигать, как-либо сжимать или растягивать предметы и вообще производить работу, если только мы не создаем рядом искусственного разрежения, т. е. всасывающей пустоты, по направлению которой наружный воздух уже может и сам передвигаться и передвигать или деформировать предметы.
Например, лист бумаги остается совершенно прямо без изгибов висеть, если его повесить за край. Атмосферное давление, действуя совершенно равномерно и одинаково по обе его стороны, не изгибает его и не рвет и вообще как будто и совсем не воздействует на него. Но если по одну сторону листа создать присос, т. е. уменьшить давление, то бумага под действием атмосферного давления вогнегся в присасываемое место и потом разорвется.
Поскольку атмосферное давление совершенно не ощущается нами и не отражается на окружающих нас предметах, кроме случая всасывания, то часто учитывают давление только по отношению к атмосферному давлению, т. е. насколько оно выше или ниже
в 0-4]
.Основные понятия и определения из физики
43
атмосферного. Прибор, измеряющий давление и называемый манометром, показывает именно такое избыточное давление. Если манометр установлен на воздушном баллоне, горловина которого соединена с наружным воздухом, то стрелка манометра стоит на нуле, хотя мы и знаем, что в баллоне в это время имеется, как и снаружи баллона, атмосферное давление.
Если мы закрыли горловину баллона и накачали в баллон воздуха до такого состояния, что манометр стал показывать 1 ат, то это значит, что давление -воздуха в- баллоне стало на 1 ат выше атмосферного давления, т. е. что действительное (абсолютное) давление в баллоне составляет в это время 2 ат, или 2 кг^см2. Следовательно, вообще, когда говорят о давлении, то всегда необходимо знать и различать, идет ли речь об абсолютном давлении или же об избыточном давлении. Абсолютное давление всегда на 1 ат выше избыточного. Величина его указывается в абсолютных атмосферах (сокращенно ата), а избыточного давления — в избыточных атмосферах (ати).
Вопрос. Какой величины сила толкает рабочий поршень двигателя простого действия, когда давление газов в цилиндре как раз равно 1 ата?
Ответ. В этот момент никакая сила не толкает поршень, так как изнутри цилиндра на него действует давление газов, равное 1 ата, а снаружи — давление воздуха, которое, как мы знаем, тоже равно 1 кг/см2. Если давления измерять не абсолютные, а избыточные, то в это время как внутри цилиндра, так и снаружи его давление равно нулю.
Задача. Диаметр поршня равен 300 мм. Какой величины сила толкает поршень в тот момент, когда давление в цилиндре состав ляет 20 ата?
Решение. На каждый квадратный сантиметр поршня давит изнутри цилиндра, как нам задано, 20 кг, так как 20 ат = 20 кг^см2. Но в это время на каждый квадратный сантиметр снаружи на тот же поршень давит по 1 кг, так как давление окружающего двигатель воздуха равно 1 кг/см2. Следовательно, толкающая поршень сила составляет по 20 — 1 = 19 кг на каждый квадратный сантиметр (19 ати).
Площадь днища поршня, на которую воздействует толкающая сила газов, как площадь всякого круга, равняется числу 3,14 (которое называется «пи»), дважды умноженному на диаметр и разделенному на 4. Чтобы узнать, скольким квадратным сантиметрам равна площадь днища поршня, надо при вычислении размер диаметра считать в сантиметрах. Так как в данном случае диаметр поршня D = 300 мм = 30 см, то площадь его
3J4.D.D	3,14 30-30	3,14-900	2826
ф =----4---~-------4---=------4--в 4 ~ в 706’5 смК
44
Введение
Сила, толкающая поршень, составляет, как мы подсчитали, 19 кг на каждый квадратный сантиметр, а всего, следовательно,
сила Р = р.ф = 19-706,5 = 13432,5 кг.
Точность подсчета, доходящая до. десятых долей килограмма, практически не требуется. Было бы вполне достаточно, если бы мы учли, что площадь поршня составляет приблизительно 700 см2, а толкающая сила—около 19-700 = 13 300 кг, т. е. свыше 13 т.
Чем больше диаметр поршня и чем выше давление в цилиндре, тем, очевидно, больше и толкающая поршень сила. Во время вспышки давления в цилиндре, например беском-прессорного дизеля, достигают 40 и выше атмосфер. Следовательно, при том сравнительно небольшом диаметре, который принят в разобранном нами примере, наибольшие усилия при каждой вспышке доходят примерно до 30 т или почти до 2 000 пудов. При большем же диаметре они будут и еще больше. Все части двигателя, однако, имеют такие достаточные размеры и такой материал, что воздействие подобного рода усилий оказывается для них вполне допустимым.
0-5. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ
Во время работы двигателя на части его основного рабочего механизма и на многие из частей, составляющих его остов, действуют весьма большие силы, величина которых не остается неизменной, а постоянно меняется. Как неподвижные, так и подвижные части двигателя, как было уже сказано раньше, подвергаются при этом растяжению, сжатию, изгибу, срезывающим усилиям, которые при нормальных условиях никогда не должны превышать тех пределов, какие допустимы для каждой из частей. В свою очередь предельные значения допустимых усилий отдельных частей будут зависеть от свойств материала, из которого изготовлена данная деталь.
В зависимости от усилий, которые должны передаваться отдельными частями двигателя, для их изготовления применяются различные материалы, как то: чугун, сталь, алюминий, бронза и др.
Для того чтобы лучше разобраться и понять, почему одни части двигателя делаются из чугуна, другие из стали или другого материала, необходимо иметь представление об основных свойствах этих материалов. С этой целью здесь и дается краткая сводка этих сведений.
§ 0-5]
Основные сведения о материалах
45
Чугун, железо и с т а л ь--материалы, очень родственные друг другу по своему происхождению и по веществам, из которых они состоят, но свойства их различны и зависят ог весьма небольших примесей, содержащихся в них, и от обработки нагревом и охлаждением. Все эти три материала изготовляются из железных руд, из которых путем выплавки в доменных печах получается сначала чугун, а потом, если нужно, чугун в мартеновских печах или в конверторах перерабатывается в железо или в сталь.
Чистое железо, не содержащее никаких примесей, в машиностроении почти не употребляется, так как полная его очистка обходится очень дорого, а надобности в ней в обычных условиях никакой нет.
Если же железо содержит хотя бы и небольшую примесь углерода, то теперь принято называть его сталью. Таким образом, с ж ел е з о м мы теперь, собственно, дела не имеем, такого материала нет. Но по старой памяти многие называют мягкую углеродистую сталь, не принимающую закалки, железом.
Если в железе содержится очень немного примесей, то оно хорошо куется в нагретом докрасна состоянии, т. е. при нагреве становится сначала мягким, легко гнущимся и сплющивающимся от ударов и только при дальнейшем еще более сильном нагревании совсем размягчается и начинает плавиться, т. е. становится жидким.
Если накаленную мягкую углеродистую сталь быстро охладить, го она не закаляется, т. е. не становится более жесткой и хрупкой и менее податливой, чем до нагрева и охлаждения. Полосу такой стали можно согнуть в холодном состоянии после нагрева докрасна и охлаждения в воде точно так же, как и до такого нагрева и охлаждения.
Мягкую углеродистую сталь можно ковать, но нельзя ее отливать в какие-либо формы, так как она не заполняет пустот и изгибов форм и не образует плотного тела желательных очертаний. Мягкая сталь хорошо поддается вместо этого прокатке и волочению. Из толстой болванки хорошо получается полоса любого фасонного профиля (двутавр, швеллер, зетовое железо, шестигранный пруток, уголок и пр.) при помощи пропускания раскаленного бруска между вальцами прокатного стана. Трубы и проволока получаются при помощи волочения, т. е. протаскивания стержня или
46
Введение
толстой трубы через калиброванные отверстия. Трубы также изготовляются путем сварки.
Прокаткой изготовляются, следовательно, фасонная мягкая углеродистая сталь (двутавровая, тавровая, швеллерная, угловая), сортовая (полосовая, круглая, квадратная) и листовая; волочением — проволока и трубы. В обиходе все эти материалы большей частью называются железом.
Свойства мягкой стали значительно меняются, если она содержит некоторые примеси.
Например, если в стали содержится хотя бы немного вещества, носящего название фосфор, то даже самая мягкая сталь не гнется в холодном состоянии без появления в ней трещин; она, как говорят, холодноломка; если же в стали содержится вещество, называемое серой, то сталь не гнется без трещин в нагретом докрасна состоянии (она красноломка). Обе эти примеси являются вредными, но нередко содержатся в стали потому, что они содержатся в рудах, а очистка от них не всегда получается вполне удачной.
Техническое железо всегда содержит примесь вещества, называемого углеродом. Углерод оказывает на свойства железа очень большое влияние, но эта примесь не является вредной, так как получающееся от нее изменение свойств железа для нас полезно.
Когда примесь углерода превышает две десятых процента, то железо обычно принимает способность закаляться, т. е. становиться твердым и хрупким под действием нагрева докрасна и быстрого охлаждения, и отпускаться, т. е. становиться мягче и гибче, если его нагреть и медленно охладить. Такое железо с примесью углерода всегда называлось и называется не железом, а сталью.
Сталь может содержать углерода примерно от трех десятых процента до двух процентов. Чем больше сталь содержит углерода, тем лучше из нее получается отливка в формах. Но в то же время сталь сохраняет и свойства ковкости, т. е. она хорошо гнется и плющится при нагреве до красного каления, поддается обработке прокаткой и волочением (см. выше).
В незакаленном состоянии полосу или проволоку из стали можно согнуть почти так же, как и из железа, не
§ 0-5]
Основные сведения о материалах
47
содержащего углерода, но только на это требуется большее усилие. Для разрыва же стального стержня или стальной проволоки требуется в несколько раз большее усилие, чем для разрыва такого же стержня из железа.
В закаленном состоянии прочность стали во всех отношениях становится большей, но согнуть полосу из нее в холодном состоянии нельзя: под действием достаточного для этого усилия она не согнется, а переломится. Зато такая полоса дает значительно больший упругий изгиб, т. е. получает способность под действием усилия несколько прогнуться, а при прекращении действия этого усилия — снова выпрямиться.
Менее заметно на глаз, но имеет существенное значение также упругое растяжение стального стержня, т. е. способность его вытягиваться под действием растягивающего усилия и вновь сокращаться, когда действие усилия прекратится.
Кроме углерода, сталь содержит обычно и некоторые другие примеси, иногда оставшиеся в ней при выплавке вследствие недостаточно хорошей очистки, а большей же частью — нарочно оставленные или добавленные Сера и фосфор — вредные и нежелательные примеси — оказывают уже известное нам действие красноломкости и холодно-ломкости; примеси хрома, никеля, ванадия, вольфрама облагораживают сталь, сообщают ей специальные свойства большей крепости, твердости, вязкости, упругости, самозакаливаемости и пр. Сталь с этими примесями носит название специальной или легированной стали: хромоникелевой, инструментальной, быстрорежущей, самокальной, алмазной и пр
Сталь без значительных примесей хрома, никеля, ванадия и других облагораживающих веществ назыв'ается вообще углеродистой. Имеется 15 различных марок этой стали в зависимости от количества содержащегося в ней углерода (ОСТ 7123).
«Легированные стали (ОСТ 7124 и др.) более разнообразны, и число марок их очень велико. Кроме сталей конструкционных, эти марки охватывают также ряд инструментальных сталей, углеродистых, само-кальных, быстрорежущих и др.
Если к железу примешано больше 2% углерода, то оно уже не только не называется железом, но не может быть названо и сталью, так как теряет те свойства, которые имеет сталь, и приобретает новые свойства. Такое железо с содержанием от 2 до 5% углерода называется чугуном.
Чугун при сильном его нагреве не становится сначала вязким и мягким, а прямо из твердого состояния плавится, превращаясь в жидкий расплавленный чугун. Поэтому его
48
Введение
нельзя ковать в горячем состоянии. Его нельзя также и изгибать или штамповать в холодном состоянии, так как он* ломается или раздробляется. Чугун не поддается ни прокатке, ни волочению.
Закалка чугуна возможна в том смысле, что под действием быстрого охлаждения из расплавленного или раскаленного состояния он отбеливается, т. е. получается не серого, а белого цвета, и становится при этом настолько твердым, что его не берет никакой самый твердый резец из закаленной специальной стали.
Отбеленный чугун можно отпустить путем нагрева докрасна и медленного охлаждения; такой отпуск делает его серым и мягким, поддающимся обработке, по не делает способным ни изгибаться, ни коваться, ни штамповаться, ни прокатываться. Под действием изгибающих усилий чугун ломается значительно легче, нежели железо или сталь, т. е. он значительно менее прочен.
Если чугунный стержень начать р а с т я г и в а т ь, то он разорвется также под действием значительно меньшего усилия, чем такой же толщины стержень из железа, а тем более из стали, т. е. и на разрыв чугун значительно менее прочен, нежели даже самое мягкое железо. И только под действием сжимающих усилий чугун способен выдерживать несколько увеличенную нагрузку, почти равняясь по прочности в этом отношении с железом.
Чугун нельзя ковать, но он великолепно отливается в любые формы, так что по заданному чертежу можно изготовить из чугуна детали любой формы и величины. В этом отношении ни железо, ни сталь не могут сравняться с чугуном. Ковкой никогда нельзя придать куску железа или стали такие разнообразные формы, какие можно получить из чугуна путем его отливки. Отливать же железо, как указывалось выше, не удается, а отливки из стали получать можно, но производство такого рода отливок значительно труднее и требует значительно более сложного оборудования, чем производство отливок из чугуна.
Небольшие чугунолитейные заводы или литейные мастерские можно встретить почти в каждом юроде, а также и на многих даже не очень крупны* предприятиях; стальное же литье производят лишь немногие, большей частью крупные, специально оборудованные заводы.
В зависимости от тою, какие примеси имеются в чугуне кроме углерода, чугун бывает более твердым, менее твердым, лучше или
§ 0-5]
Основные сведения о материалах
49
хуже заполняющим формы, более раковистым или более плотным и т п.; некоторые примеси делают его слишком хрупким (фосфор). Опытность формовщиков при изготовлении форм и заливщиков при литье чугуна также оказывает очень большое влияние на качество отливки (раковины, отбеленные поверхности, трещины).
Ввиду того что сталь получается из чугуна путем его переработки в мартеновских печах, после чего ее еще нужно прокатывать для получения листов или фасонных полос, она значительно дороже чугуна. Сталь углеродистая твердая значительно дороже мягких сортов углеродистой стали, так как для достижения определенных и достаточно высоких ее качеств необходимо, чтобы все примеси в ней содержались в совершенно определенных количествах, что требует тщательной выработки, а кроме того, и самые примеси в некоторых случаях (в специальных сталях) дороги.
Для получения изделий определенной, требующейся формы из чугуна эти изделия сначала отливают, а потом в случае надобности обрабатывают на станках. При этом путем отливки можно без чрезмерно дорогой и длительной работы придать этим частям сложные формы и отлить части любых больших размеров. Когда части сложной формы приходится делать из мягкой углеродистой стали, то отлить их нельзя, а приходится ковать. Ковка — работа весьма дорогая, если сравнивать ее с отливкой. Ковать обычно приходится и более твердую сталь, хотя она может отливаться в формы. Отливки из стали получить труднее, чем из чугуна; часто получается брак, вся работа должна вестись гораздо более тщательно и требует более сложного оборудования, чем при чугуне. Кроме того, достаточная прочность в ответственных деталях получается только после их основательной проковки.
Например, такую крупную и сравнительно сложную по форме деталь, как коленчатый вал большого двигателя, трудно отлить из стали, а приходится выковывать или штамповать.
Форма его после ковки получается еще далекой от той, какую он должен иметь в окончательно обработанном виде, а следовательно, дальнейшая обработка вала тоже сложна. В результате коленчатый вал оказывается самой дорогой из всех частей дизеля, и стоимость его составляет обычно свыше 10% стоимости всего двигателя.
4 М В Щуров.
50
Введение
Из сказанного следует, что во всех случаях, когда мы имеем дело с деталями большого веса и сравнительно сложной формы, наиболее целесообразно применять для их изготовления чугун, если прочность его для этих деталей достаточна; для деталей простой формы часто может оказаться выгодным применение мягких сортов стали (железа), более же твердые и специальные сорта стали, как материал, наиболее дорогой и требующий наибольших затрат при обработке, применяются только там, где это необходимо для достижения большой прочности; иногда стальная отливка применяется в специальных случаях, требующих особого уменьшения веса деталей (например, в судовых двигателях или, тем более, в автомобильных), причем стальные детали достаточной прочности получаются более легкими, чем чугунные. Чугун в настоящее время ни в какой мере не может быть назван дефицитным материалом, так как производство его на наших металлургических гигантах покрывает всю потребность страны. Из этих соображений также целесообразно всюду, где можно, применять именно чугун. В общем чугун является самым доступным, дешевым и удобным в обработке из всех применяемых в машиностроении металлов.
В настоящее время машиностроительным заводам удалось найти способы изготовления литых коленчатых валов из специального чугуна, что должно значительно снизить стоимость этой наиболее дорогой части двигателя.
Большое применение в настоящее время для изготовления деталей двигателей, особенно быстроходных, получил алюминий и алюминиевые сплавы.
Алюминий — самый распространенный металл в природе. Он составляет около 7% всей земной коры и входит в состав глины и.многих минералов. Алюминий получается из руд, среди которых важнейшими являются бокситы.
Алюминий — металл белого цвета с удельным весом 2,7, т. е. примерно в 3 раза легче, чем чугун. Алюминий очень мягок, ковок, поддается волочению, путем холодной прокатки ему можно придать значительную твердость, что увеличивает сопротивление разрывному усилию. С целью повышения механических свойств алюминий применяется главным образом в виде различных сплавов. Так, наиболее лёгким алюминиевым сплавом является кремне-алюминиевый сплав силумин с удельным весом 2,6. Силумин находит применение для всевозможных литых деталей, подвержен-.
§ 0-5]
Основные сведения о материалах
51
них средней нагрузке (корпуса продувочных насосов, кожухи, дверцы, люки, арматура и т. п.). Для поршней быстроходных двигателей применяется медно-алюминиевый сплав, обладающий большой устойчивостью при нагревах и износе. Для деталей, работающих с большими нагрузками, применяются легированные алюминиевые сплавы.
Помимо перечисленных металлов большое применение при изготовлении деталей двигателя, особенно различных подшипников, находят также сплавы цветных металлов, встречающихся в природе в виде руды, но во много раз реже, чем встречаются железные руды, из-за чего такие металлы и значительно дороже.
Баббит, или белый металл, называемый также антифрикционным сплавом, что значит сплав, уменьшающий трение, имеет различный состав в зависимости от его марки. Наиболее дорогой составной частью баббитов является олово. Прежде для заливки подшипников дизелей применяли исключительно высокоол овяни-стый баббит марки Б-1 или Б-83, содержащий 83% олова, 12% сурьмы и 5% меди. Олово и медь известны всем: оловом лудят самовары, из красной меди когда-то делали кастрюли, делают паяльники и пр. Сурьма — более редко применяемый металл, похожий на олово.
Теперь все большее применение получают малооло-в я и и с т ы е баббиты, в которых основной составной частью является не олово, а свинец, олова же содержится в количестве 16% и менее. Для коренных и мотылевых подшипников тихоходных дизелей применяется баббит марки БН, называемый также мышьяковистым баббитом. Этот баббиг содержит только 9—11% олова, в остальном почти целиком состоит из свинца с добавлением 13—15% сурьмы и около 2% меди. Свойства его улучшаются примесью небольших количеств (1,0—1,5%) мышьяка и кадмия.
Баббит БН более капризен в заливке, чем баббит Б-83, т. е. требует более тщательного выполнения инструкции по заливке, лучшей очистки и залудки подшипников, более точ* ного соблюдения температур и т. д. Рекомендуется производить заливку таким баббитом центробежным способом на токарном станке.
При хорошей заливке мышьяковистый баббит почти не уступает в работе высокооловянисгому баббиту Б-83 и доложен применяться для всех подшипников дизелей, кроме го-4*
52
Введение
ловных подшипников и особо .нагруженных подшипников быстроходных машин.
Новаторы дизельных станций должны овладеть техникой заливки подшипников этим баббитом и тем обеспечить исправную и бесперебойную работу дизелей при отказе от применения баббита Б-83, т. е. от растраты дефицитного олова.
Для подшипников вспомогательных валов (распределительного, регуляторного и др.) может, как мы упоминали, применяться бронза. Бронза — это сплав меди с оловом и некоторыми примесями (цинком, фосфором и др.). Она значительно тверже баббита, но тоже обладает антифрикционными свойствами, т. е. хорошо пришабривается и затем прирабатывается по валу. Недостатком бронзы является то, что в случае перегрева подшипника она не расплавляется, так что масло может выгореть, и от сухого трения вал обязательно будет задран, а при подшипнике, залитом баббитом, ранее произойдет выплавка, нежели задир.
Бронза хорошо отливается в формы, вследствие чего часто применяется для отливки деталей сложного очертания. Она гораздо прочнее чугуна, но много дороже, вследствие чего применяется лишь при острой необходимости. Кроме подшипников, из нее делаются мелкие детали, которые требуют чистого выполнения и которые не должны ржаве’гь, как, например, масленки, всякого рода арматура и пр. Для этих деталей применяется также латунь (желтая медь), представляющая собой сплав меди с цинком.
Медь добывается у нас еще в недостаточном для покрытия всей потребности страны количестве, вследствие чего медь, бронза, латунь и другие сплавы меди являются дефицитными металлами. Всюду, где только можно, они должны поэтому заменяться чугуном, железом или сталью, что выгодно также и с точки зрения их стоимости. Олово еще более дефицитно.
Вследствие этого необходимо при расходовании этих металлов соблюдать самую строжайшую экономию, всеми мерами стараясь их сберегать.
Тяжело нагруженные подшипники быстроходных дизелей в последнее время изготовляются почти исключительно с вкладышами, имеющими заливку из свинцовистой бронзы, представляющей сплав меди со свинцом и неко
5 0-5]
Основные сведения о материалах
53
торыми примесями. Это дает возможность значительной экономии олова.
В случае высоких давлений на подшипник, а также значительных температур оловянистые баббиты Б-83 и БН обладают недостаточной прочностью. В этих условиях лучше работают подшипники из свинцовистой бронзы. Так, для напряженных подшипников быстроходных двигателей применяется свинцовистая бронза марки Бр-СЗО, содержащая около 70% меди и 30% свинца с добавлением 0,1% фосфора. Преимущество свинцовистой бронзы заключается в том, что она сохраняет почти неизменную прочность даже при повышении температуры до 200° С. Однако свинцовистая бронза уступает оловянистьим баббитам по пластичности и податливости погружению в нее твердых частиц. Поэтому при применении свинцовистой бронзы требуется более тщательная обработка подшипников и большая твердость шейки вала. Подшипники с заливкой свинцовистой бронзой не шабрятся, а обрабатываются на станках; шейки у вала цементируются. Следует помнить, что свинцовистая бронза подвержена коррозии (разъеданию), поэтому для смазки необходимо применять масла со специальными присадками.
В некоторых маломощных быстроходных двигателях применяются также шариковые или роликовые подшипники.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И РАБОТА ИХ ЧАСТЕЙ
ГЛАВА ПЕРВАЯ
РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС И УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ
1-1 ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Общий принцип работы двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что тепловая энергия, получающаяся при сгорании топлива, преобразуется в работу, причем сжигание топлива производится непосредственно в цилиндре двигателя. Этот сложный процесс преобразования состоит в свою очередь из отдельных последовательно повторяющихся процессов, образующих* рабочий цикл.
Для осуществления рабочего цикла двигателя обычно применяется одна из двух следующих схем последовательности чередования процессов.
В первом случае (фиг. 1-1) топливо и необходимый для его сжигания воздух предварительно хорошо перемешиваются вне цилиндра, образуя горючую смесь. Этой смесью производится зарядка цилиндра двигателя. После зарядки рабочая смесь в цилиндре подвергается сжатию. Сжатие смеси делается, во-первых, с целью получения большей работы за цикл, так как расширяются температурные пределы, в которых протекает рабочий процесс. Во-вторых, при предварительном сжатии создаются условия для лучшего сгорания рабочей смеси топлива с воздухом.
В процессах зарядки и сжатия в цилиндре происходит дополнительное перемешивание топлива с воздухом. Подготовленная таким образом горючая смесь в цилиндре поджигается обычно при помощи электрической искры высокого
§ М]
Осуществление рабочего процесса
55
напряжения. Вследствие быстрого сгорания рабочей смеси происходит новое резкое повышение температуры, а следовательно, и давления в цилиндре. Нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу в процессе расширения. Давление, а вместе с ним и температура в цилиндре при этом понижаются. После процесса расширения про
изводится очистка цилиндра от продуктов сгорания, и рабочий цикл повторяется.
В рассмотренной схеме подготовка горючей смеси топлива с воздухом, т. е. процесс смесеобразования, происходит в основном вне цилиндра, потому и двигатели, работающие по этой схеме, называются двигателями с внешним смесеобразованием. Такими двигателями являются карбюраторные двигатели, работающие на бензине, керосине, и газовые двигатели, т. е. такие двигатели, в которых применяется топливо, легко испаряющееся и хорошо хом.
Фиг. 1-1. Схема осуществления рабочего процесса у двигателей с внешним смесеобразованием.
перемешивающееся с возду-
Сжатие смеси в цилиндре двигателей с внешним смесеобразованием должно быть такое, чтобы температура и давление в конце сжатия не достигали таких значений, при которых могла бы получиться преждевременная вспышка или слишком быстрое сгорание. В зависимости от применяемого топлива, состава смеси, условий теплоотдачи в стенки цилиндра и т. д. давление конца сжатия у двигателей с внешним смесеобразованием доводится до 10—18 кг/см2.
Вторая схема для осуществления рабочего цикла отличается тем, что в ней процесс смесеобразования происходит не вне цилиндра, а внутри цилиндра. Последовательность процессов по второй схеме показана на фиг. 1-2.
56
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ гл. 1
Рабочий цилиндр двигателя заполняется чистым возду
хом, а не смесью, после чего производится сжатие чистого воздуха. Топливо распиливается в цилиндре в процессе сжа-
тия на мелкие частицы, которые хорошо перемешиваются с воздухом. Повышение температуры воздуха при сжатии по
догревает частицы топлива, которые при этом испаряются, и пары топлива, перемешиваясь с воздухом, образуют горю-
чую смесь.
Воспламенение рабочей смеси по этой схеме может быть осуществлено двумя способами. Во-первых, путем вы
Фиг. 1-2. Схема осуществления рабочего процесса у двигателей с внутренним смесеобразованием.
сокого сжатия смеси до температуры, вызывающей ее самовоспламенение; во-вторых, более низким сжатием и дополнительным нагревом смеси от сильно нагретого запального приспособления (калоризатора), находящегося в камере сгорания цилиндра. В зависимости от способа воспламенения рабочей смеси устанавливаются предельные значения давления в конце сжатия и моменты начала впрыскивания топлива. В первом случае воздух в цилиндре сжимается до 30—40 ат, что вызывает повышение температуры до 500—600° С, значи
тельно превышающее температуры самовоспламенения жидкого топлива, при этом топливо начинает впрыскиваться в цилиндр в конце сжатия во избежание преждевременного воспламенения. При втором случае воздух сжимается до 10—20 ат, а топливо впрыскивается в цилиндр в начале сжатия. Подогрев топлива до самовоспламенения его происходит при этом как от нагретого воздуха, так и от горячего калоризатора.
После воспламенения и сгорания рабочей смеси следует процесс расширения и очистки цилиндра от продуктов сгорания, как и в первой схеме. Таким образом, у двигателей, работающих по второй схеме, процесс смесеобразования, т. е.
§ Ы]
Осуществление рабочего процесса
57
перемешивания топлива с воздухом, происходит внутри цилиндра. Поэтому такие двигатели называются двигателями с внутренним смесеобразованием.
При этом двигатели, у которых самовоспламенение смеси происходит в результате высокого сжатия, называются д в и-гателямис воспламенением от сжатия или дизелями. Двигатели, у которых давление при сжатии невысокое и для подогрева имеются калоризаторы, называются калоризаторными двигателями или «н е ф-т я н к а м и». И для тех и для других двигателей применяют жидкое тяжелое топливо, плохо испаряющееся при обычных температурах.
Количество свежего заряда, т. е. смеси топлива с воздухом или чистого воздуха, заполняющего цилиндр двигателя в начале каждого цикла”, как это будет видно из дальнейшего, определяет мощность, которую может развить двигатель. Поэтому для совершенства рабочего процесса двигателя большое значение имеет процесс зарядки рабочего цилиндра.
Для зарядки цилиндра двигателей внутреннего сгорания применяются два метода.
При первом методе один такт, т. е. одно перемещение поршня в цилиндре от одной мертвой точки до другой, используется для выталкивания из цилиндра отработанных газов, а другой такт — для всасывания в цилиндр свежего заряда. Таким образом, при этом методе в течение двух тактов цилиндр используется как насос. К этим двум вспомогательным тактам добавляются еще два (основные): третий — такт предварительного сжатия заряда и четвертый— такт расширения газов после сгорания топлива. Следовательно, весь рабочий процесс (цикл) осуществляется при этом методе за четыре такта или четыре хода поршня в цилиндре от одной мертвой точки до другой, т. е. за два оборота коленчатого вала.
Двигатели, работающие по этому методу, называются четырехтактными двигателями внутреннего сгорания.
Схема устройства и работы четырехтактного двигателя показана на фиг. 1-3.
Рабочий цилиндр двигателя сверху закрыт крышкой, в которой (в большинстве случаев) располагаются тарельчатые клапаны для впуска свежего заряда и выпуска отработанных газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоя-
58
Рабочий процесс и устройство двигателя
[гл. 1
6J	г)
Фиг. 1-3. Схема работы двигателя по четырехтактному циклу, я —ход впуска; б —ход сжатия; в —рабочий ход; г —ход выпуска.
§ bl]
Осуществление рабочего процесса
59
нии пружинами и внутренним давлением в цилиндре и открываются в нужные периоды при помощи распределительного механизма. Распределительный механизм состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки, сидящие на распределительном валу, приводимом в движение коленчатым валом при помощи зубчатых колес.
Так как при сгорании топлива температура в рабочем цилиндре бывает очень высокая, то во избежание перегрева цилиндр и крышка делаются с двойными стенками, образующими рубашку, по которой циркулирует охлаждающая вода.
Рассмотрим более подробно, как происходит работа в четырехтактном двигателе.
Первый такт. Рабочий поршень идет вниз, когда открыт впускной клапан. Вследствие этого в цилиндр засасывается воздух (фиг. 1-3,€Z).
Второй такт. Перевалив через нижнюю мертвую точку, поршень идет вверх, а впускной клапан в это время уже закрылся. Вследствие этого воздух в цилиндре очень сильно сжимается (фиг. 1-3,6). От сжатия воздух нагревается до 500—600° С (речь здесь идет о дизеле, компрессорном или бескомпрессорном; в двигателях калоризаторных и газовых сжатие значительно меньше и воздух от сжатия нагревается до значительно меньшей температуры).
Третий такт. Когда поршень переваливает через верхнюю мертвую точку, то в бескомпрессорном дизеле топливный насос под большим давлением впрыскивает в цилиндр жидкое топливо. В компрессорном дизеле впрыскивание производится не насосом, а сжатым воздухом, вдувающим топливо из форсунки.
Впрыскивание начинается, когда колено вала не дошло еще до верхней мертвой точки (в. м. т.), а заканчивается большей частью уже после прохода колена и поршня через верхнюю мертвую точку (фиг. 1-3,в). Соприкасаясь и смешиваясь с раскалившимся от сжатия воздухом, топливо самовоспламеняется и горит, вследствие чего давление в цилиндре, которое и без того было высоким от сжатия, еще больше повышается или остается таким же высоким, пока поршень начинает свой ход вниз. Когда же все впрыснутое топливо сгорит, что успевает произойти раньше, чем поршень пройдет !/2о часть своего хода у бескомпрессорного дизеля или примерно 7ю хода у компрессорного, то давление в цилиндре во время всей остальной части хода быстро
60
Рабочий процесс и устройство двигателя
[гл. 1
падает, оставаясь, однако, все же достаточно высоким для того, чтобы с большой силой гнать поршень вниз. Давление падает потому, что поршень, удаляясь от крышки, дает возможность получившимся газам расширяться.
Четвертый такт. Когда поршень перевалит снова через нижнюю мертвую точку и идет вверх, то открыт выпускной клапан, вследствие чего оставшиеся в цилиндре газы вытесняются поршнем в выхлопную трубу (1-3,г).
После перевала снова через верхнюю мертвую точку поршень идет вниз, и с этим обязательно совпадает о т к р ы-т и е впускного клапана. Снова происходит засасывание воздуха, и вся работа далее повторяется тем же порядком. ____1 Процессы, происходящие в цилиндре кало-риза-КН\ торного четырехтактного двигателя, отличаются тем, ____I что впрыскивание топлива, подаваемого насосом, производится в этих двигателях значительно ранее прохода поршня через верхнюю мертвую точку, в некоторых системах даже во время хода всасывания, причем часть топлива испаряется, а часть остается в виде мелких капелек, и эти пары и капельки смешиваются с засосанным в цилиндр воздухом, не воспламеняясь от соприкосновения с ним, так как воздух недостаточно горяч. Даже и к концу хода сжатия воздух или смесь в этих двигателях не раскаляется от сжатия настолько, чтобы произошла вспышка. И только нагрев смеси в калоризаторе под влиянием его раскаленных стенок вызывает мгновенное воспламенение всей массы топлива, смешанного с воздухом, и резкое повышение давления в цилиндре. Это отличие калоризаторных двигателей не меняет общего хода в них четырехтактного цикла: 1) впуск; 2) сжатие; 3) вспышка и рабочий ход; 4) выпуск.
Четырехтактные калоризаторные двигатели встречаются редко, громадное большинство этих двигателей — двухтактные (см. далее § 5-1).
---- Процессы в газовых или газогенераторных дви-Г гателях отличаются тем, что в них во время хода  впуска в цилиндр поступает не воздух, а смесь воздуха с горючим газом. Во время второго такта смесь сжимается, но не настолько, чтобы самовоспламениться. Вспышка в конце хода сжатия (перед проходом поршня через в. м. т.) происходит вследствие проскакивания электрической искры в свече или другом приспособлении, установленном в цилиндре. Давление от вспышки
§ 1-1 ]	Осуществление рабочего процесса
61
резко возрастает, а затем во время рабочего хода постепенно падает. Четыре такта в этих двигателях те же: 1) впуск; 2) сжатие; 3) вспышка и рабочий ход; 4) выпуск.
---- Вопрос. Почему же такие двигатели называются Вс четырехтактными?
---- Ответ. Потому что весь процесс в каждом цилинд
ре завершается на протяжении четырех ходов поршня: вниз, вверх, вниз, вверх. Каждый ход поршня называется тактом.
Вопрос. При каждом ли обороте коренного вала четырехтактного двигателя открывается впускной клапан?
Ответ. Нет, он открывается через оборот вала: при одном ходе поршня вниз он открыт, при следующем — закрыт. Потом опять открыт, при следующем снова закрыт и т. д.
Разумеется, так же дело обстоит и с выпускным клапаном: при одном ходе поршня вверх он закрыт (когда происходит сжатие воздуха или смеси), при другом ходе — открыт (когда идет выпуск), затем снова закрыт и т. д. Точно так же и топливо впрыскивается, или воспламенение происходит при проходе поршня через верхнюю мертвую точку не каждый раз, а через раз.
Вопрос. Как называются ходы поршня?
Ответ. Каждый ход поршня при открытом впускном клапане называется ходом впуска; ход поршня вверх при закрытых обоих клапанах—ходом сжатия; ход вниз при закрытых обоих клапанах (после впрыскивания топлива или воспламенения смеси) — рабочим ходом; ход вверх при открытом выпускном клапане — ходом выпуска.
Когда во время сгорания топлива и затем на протяжении всего рабочего хода поршня газы в цилиндре имеют высокое, хотя и постепенно понижающееся, давление, то они этим давлением все время толкают поршень книзу. Таким образом, мы имеем при каждом таком ходе поршня силу, которая действует ка поршень в том направлении, куда он может двигаться и движется. Следовательно, эта сила совершает работу. Так как действующая на поршень сила, совершающая работу, получается от давления газов, то мы и говорим, что газы совершают в цилиндре двигателя работу.
При втором методе зарядки цилиндра для удаления отработавших газов и заполнения цилиндра свежей порцией смеси или чистого воздуха используются не два полных такта, а только часть (примерно 20%) тактов расширения и
62
Рабочий процесс и устройство двигателя
(гл. 1
сжатия. Выпуск из цилиндра отработанных газов начинается в конце рабочего хода, т. е. в конце процесса расширения, когда поршень еще не дошел градусов 70—60 до нижней мертвой точки.
Как только давление в цилиндре после начала выпуска газа снизится почти до атмосферного, начинается продувка цилиндра воздухом или смесью под давлением 1,2—1,5 ат от специального насоса, которым снабжается двигатель. Нагнетаемый воздух или смесь заполняют цилиндр и одновременно вытесняют из него отработавшие газы. Когда поршень перевалит через мертвую точку и пройдет вверх примерно те же 70—60°, выпуск из цилиндра газов и продувка его свежим зарядом заканчиваются и начинается сжатие. Таким образом, по этому методу зарядка производится за более короткий срок (по сравнению с первым методом), соответствующий повороту коленчатого вала на угол 120—140°.
Весь рабочий цикл двигателя по второму методу осуществляется за два такта или за один поворот коленчатого вала. Поэтому двигатели, работающие по этому методу, называются двухтактными.
На фиг. 1-4 изображена схема работы двухтактного двигателя при четырех положениях колена вала и поршня, соответствующих основным моментам рабочего процесса. Роль продувочного насоса в данном двигателе выполняет кривошипная камера, имеющая автоматические воздушные клапаны. При движении поршня вверх в кривошипной камере создается разрежение и воздух через клапаны поступает в камеру. При обратном движении поршня От верхней мертвой точки клапаны автоматически закрываются и начинается сжатие находящегося в камере воздуха. Полость камеры каналом соединяется с продувочными окнами цилиндра двигателя. Проследим теперь, как происходят все процессы при осуществлении рабочего цикла.
1.	Рабочий ход начинается с момента перевала поршня через верхнюю мертвую точку (положение а на фиг. 1-4). Расширяющиеся газы после воспламенения топлива давят на поршень, заставляя его двигаться вниз до тех пор, пока не откроются выпускные окна и давление в цилиндре не упадет до 1,1 —1,2 ат.
2.	Выпуск начинается с момента открытия поршнем выпускных окон, имеющих большую высоту, чем продувочные окна.
§ Ы]
Осуществление рабочего процесса
63
Давление в цилиндре при этом быстро падает; с открытием продувочных окон начинается выталкивание газов воздухом. После прохождения нижней мертвой точки поршень
а)	б)
в)	г)
Фиг. 1-4. Схема работы двигателя по двухтактному циклу.
а — рабочий ход; б — выпуск; в — продувка; г — сжатие.
двигается вверх, вытесняя при этом некоторую порцию смеси газов с воздухом. Выпуск прекращается с закрытием выпускных окон.
3.	Заполнение цилиндра воздухом (продувка) происходит с того момента, когда поршень при
64
Рабочий процесс и устройство двигателя
[гл. 1
ходе вниз откроет своей кромкой продувочные окна (положение в на фиг. 1-4) до момента, когда он, пройдя через нижнюю мертвую точку, на своем пути вверх закроет эти окна.
4.	Сжатие происходит с момента, когда поршень перекроет своей кромкой кромку выхлопных окон (положение г <на фиг. 1-4), и до момента подхода поршня к верхней мертвой точке.
В процессе сжатия в цилиндр двигателя впрыскивается топливо, от воспламенения которого давление в цилиндре резко повышается, и по-ршень, пройдя верхнюю мертвую точку, движется расширяющимися газами вниз, т. е. повторяется рабочий ход.
Вопрос. Почему газы начинают вытекать из цилиндра, как только открываются выхлопные окна?
Ответ. Потому что в этот момент давление в цилиндре выше атмосферного, а в глушителе, выхлопной трубе и снаружи давление равно атмосферному. Мы знаем, что из пространства, в котором давление выше, газ всегда потечет в то пространство, где давление ниже.
Вопрос. Вытекут ли из цилиндра все газы, получившиеся при сгорании топлива, если вследствие порчи продувочного насоса или неплотности кривошипной камеры воздух не будет вдуваться в цилиндр через продувочные окна?
Ответ. Нет, в этом случае истечение газов из цилиндра прекратится, как только давление в цилиндре сравняется с атмосферным. С этого момента цилиндр останется заполненным газами в таком количестве, какое помещается в объеме цилиндра при атмосферном давлении. При движении поршня вверх эти газы сожмутся, но впрыскиваемое в них топливо не может сгореть, так как для сгорания нужен воздух. Следовательно, двигатель не может действовать, если не действует его продувка.
Вопрос. Почему во время продувки воздух течет в цилиндр, заполняя его, а газы уходят из цилиндра?
Ответ. Потому что давление в ресивере или в кривошипной камере при исправном действии продувочных насосов или камеры на 0,15—0,5 ат выше атмосферного давления1, а пространство цилиндра через выхлопные окна сое
1 Следовательно, давление перед продувочными окнами равно 1,15—1,5 atna.
§ 1-1 ]	• Осуществление рабочего процесса '	65
динено с наружным воздухом, где давление, как мы знаем, атмосферное, вследствие чего давление в цилиндре все время уравнивается с атмосферным. Воздух из пространства, в котором давление выше атмосферного, течет из-за этого в пространство цилиндра, а как только от этого перетекания давление в цилиндре начнет чуть-чуть повышаться, так тотчас же газы, находящиеся около выхлопных окон, не могут уже удерживаться в цилиндре, а должны потечь в выхлопную трубу.
Вытекание газов не может прекратиться до тех пор, пока давление в цилиндре не перестанет поддерживаться в чуть-чуть повышенном состоянии из-за притока в цилиндр воздуха или из-за сжимающего движения поршня и пока еще открыт доступ из полости цилиндра к выхлопным окнам.
Описанная система продувки носит название щелевой поперечной продувки, так как продувочный воздух, вытесняя газы из цилиндра, движется поперек цилиндра. Для того чтобы к началу продувки давление в цилиндре упало до давления более низкого, чем давление продувочного воздуха, выпускные окна выполняются несколько большими по высоте, чем продувочные. Поэтому при восходящем ходе поршня сначала закрываются продувочные окна и лишь после них более высокие выхлопные, сообщающиеся с атмосферой. В результате этого цилиндр не может быть наполнен воздухом повышенного давления, а следовательно, и увеличенным количеством свежего заряда, без особых дополнительных устройств. Кроме того, при петлеобразном поперечном движении продувочного воздуха не удается получить хорошую очистку верхней части цилиндра от продуктов сгорания, а также теряется часть продувочного воздуха, которая пролетает из продувочных окон в выхлопные, не участвуя в процессе очистки цилиндра.
Наиболее эффективной в смысле совершенства удаления газов из цилиндра и наполнения его свежим зарядом является прямоточная система продувки.
Схема работы двухтактного двигателя с прямоточной продувкой показана на фиг. 1-5.
Нагнетаемый насосом воздух подводится к продувочным окнам, расположенным в нижней части цилиндровой втулки и перекрытым поршнем при его верхнем положении. При нисходящем движении поршня в процессе расширения, не доходя примерно 60—50 градусов до нижней мертвой точки, М. В Щуров.
66
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ Гл. 1
Фиг. 1-5. Схема работы двухтактного двигателя с прямоточной продувкой.
а — очистка от продуктов сгорания и подача свежего воздуха в цилиндр: б — сжатие воздуха; в — впрыск топлива в камеру сгорания; г — выпуск отработавших газов^
§ 1-1]
Осуществление рабочего процесса
67
открываются клапаны в крышке, отработавшие газы начинают вытекать из цилиндра, и давление в нем падает до 1,2—1,1 ат.
Затем поршень открывает продувочные окна в цилиндровой втулке и происходит удаление отработавших газов путем продувки цилиндра воздухом, нагнетаемым продувочным насосом. При этом продувочный воздух, вытесняя газы, движется в одном направлении снизу вверх и хорошо очищает цилиндр. Этот процесс протекает до тех пор, пока поршень при своем восходящем движении вновь не перекроет продувочные окна. Обычно выпускные клапаны в крышке цилиндра закрываются раньше, чем перекрываются продувочные окна, благодаря чему цилиндр оказывается заполненным свежим зарядом при давлении, несколько превышающем атмосферное.
Вследствие того, что рабочий процесс (цикл) двухтактного двигателя осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, получается выигрыш в мощности у двухтактных двигателей по сравнению с четырехтактными при одних и тех же размерах и оборотах. Однако увеличение мощности при этом получается не в 2 раза, а примерно на 60—75%, так как в результате наличия продувочных и выпускных окон у этих двигателей неполностью используется рабочий ход поршня, кроме того, часть мощности затрачивается на приведение в действие продувочного насоса и имеет место худшая зарядка цилиндра.
Помимо выигрыша в мощности, а следовательно, и в габаритах (размерах и весе) двухтактные двигатели обладают еще следующими преимуществами перед четырехтактными: 1) большей равномерностью хода, что позволяет применять маховики меньшего размера; 2) большей простотой устройства при отсутствии клапанов; упрощается конструкция головки, отпадает надобность в распределительном валике и облегчается эксплуатация и уход за двигателем; 3) лучшими условиями работы подшипников и шатунных болтов из-за отсутствия знакопеременных нагрузок на эти детали. Однако наряду с этими преимуществами двухтактные двигатели обладают также и весьма существенными недостатками. К таким недостаткам следует отнести: 1) необходимость продувочного насоса; 2) худшую очистку цилиндра от продуктов сгорания; 3) большую тепловую напряженность деталей, особенно поршня; 4) боль-5*
68
Рабочий процесс и устройство двигателя
[гл. 1
ший расход топлива и смазки; 5) частичную потерю свежего заряда при продувке рабочего цилиндра. В связи с последним двухтактный процесс осуществляется главным образом в двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях, калоризаторпых двигателях), т. е. в таких, где при зарядке в цилиндр поступает только воздух, а топливо подается после окончания зарядки.
1-2. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ЧАСТЕЙ, ИЗ КОТОРЫХ СОСТОЯТ ДВИГАТЕЛЬ И УСТАНОВКА
Вс
Всякий двигатель внутреннего сгорания вместе с обслуживающими его устройствами состоит из отдельных групп частей, различаемых не по подробностям их устройства, а по их назначению, т. е. по функциям, ими выполняемым; каждый машинист должен уметь выделить эти группы в обслуживаемой им установке. Группы частей, из которых состоит двигатель и обслуживающие его устройства, следующие:
1.	Неподвижный остов двигателя. В эту группу входят такие части, как фундаментная рама, станины или картер, цилиндры, цилиндровые крышки, кронштейны распределительного вала, все неподвижные подшипники, площадки и лестницы и прочие неподвижные части, поддерживающие движущиеся части и воспринимающие действующие в двигателе усилия.
2.	Основной рабочий механизм двигателя. Эта группа состоит из движущихся частей, воспринимающих и передающих главные усилия, действующие в двигателе. Сюда относятся рабочие поршни, шатуны (в некоторых случаях также поршневые штоки и крейцкопфы), коленчатый вал со' шкивом или муфтой, маховик.
3.	Система газораспределения. К этой группе относятся клапаны рабочих цилиндров #и все части, передающие движение от коренного вала к клапанам: шестерни, передаточные или промежуточные валы, распределительный вал, ролики, толкатели, рычаги и пр.; в газовых и газогенераторных двигателях сюда же нужно относить и смесительные клапаны и систему регулирования, так как эти части у многих двигателей нельзя отделить от газораспределения.
4.	Система подачи топлива и регулирования у дизелей и калоризаторных двигателей. Эту группу составляют топлив
§ 1-2]
Основные части двигателей
69
ные насосы (в некоторых случаях также распределители топлива от одного насоса к нескольким цилиндрам), регулятор, передача от регулятора к насосам, топливные баки, фильтры, трубопроводы от баков к насосам и от насосов к форсункам, форсунки, приспособления для подогрева топлива и‘ пр. У компрессорных дизелей к этой же системе следует отнести и компрессор, так как главное его назначение состоит в этом случае в подаче воздуха для распыливания подаваемого в цилиндры топлива. А вместе с компрессором сюда же подойдет и рабочий баллон и трубки, подводящие к нему воздух и ведущие воздух к форсункам, а также холодильники, сепараторы и пр.
5.	Система производства и очистки газа у газогенераторных и газовых двигателей. Сюда относятся газогенераторы, мокрые и сухие очистители, газопроводы, пылеотбой-ники, газовые мешки, газгольдеры, редукционные клапаны и т. п.
6.	Смазочная система. Эта группа частей очень различна у разных двигателей: у одних она очень проста, у других более сложна. В эту группу входят все маслопроводы, масленки, установленные на двигателе, масляные насосы, масляные баки и фильтры, как соединенные трубками с двигателем, так и стоящие отдельно от него, маслоотстойиики, маслоочистители и пр.
7.	Система охлаждения. Большинство установок с двигателями внутреннего сгорания имеет в этой группе очень немного частей, а именно только подводящие и отводящие трубопроводы с их вентилями и разветвлениями, так как сами охлаждаемые пространства находятся в неподвижном остове двигателя, составляя с ним неразрывное целое, а вода доставляется из водопровода и спускается в канализацию или в сточную канаву.
В некоторых случаях установка имеет собственное водоснабжение, т. е. свои насосы и напорные баки, в других она имеет циркулирующую воду, охлаждаемую посредством градирни или в системе баков, в третьих имеется химическая водоочистка и т. д. Во всех этих случаях баки, градирни, насосы, водоочистители и прочие детали водоснабжения или водоприготовления, а также детали охлаждения поршней и клапанов входят в группу частей установки, составляющих, систему охлаждения.
70
Рабочий процесс и устройство двигателя
L гл. 1
8.	Система пуска в ход. В самых мелких установках (двигатели до 10 л. с.) эта группа частей вообще отсутствует (пуск производится вручную); в более крупных в эту группу входят баллоны, воздушные трубки, пусковые клапаны, а в некоторых случаях (при бескомпрессорных дизелях, газовых и газогенераторных двигателях) и компрессоры; у некоторых бескомпрессорных дизелей имеются также вспомогательные пусковые запальные приспособления.
Большинство современных быстроходных дизелей имеет электрическую систему пуска при помощи специального пускового электродвигателя (стартера). В этом случае в группу частей, относящихся к системе пуска, входят также аккумуляторная батарея, служащая для питания стартера, и особая динамомашина, приводящаяся от двигателя, служащая для зарядки пусковой аккумуляторной батареи.
9-	Система зажигания у газовых и газогенераторных двигателей. Сюда относятся магнето с их приводом, индукционные катушки (бобины), прерыватели, распределители тока, провода, свечи, батареи элементов или аккумуляторов, иногда — специальные динамомашины зажигания, в других случаях — проводка от общей сети постоянного тока и пр.
10.	Система подачи воздуха к цилиндрам двигателя. При четырехтактных двигателях небольшой и средней мощностей эта система отсутствует или вернее состоит лишь из впускных патрубков с щелевыми прорезами. При крупных же двигателях нередко устраиваются всасывающие камеры с воздушными фильтрами вне машинного зала и каналы для воздуха. Двухтактные дизели имеют развитую группу частей, составляющих эту систему: продувочные насосы, ресиверы.
II.	Система выхлопа. В нее входят выхлопные трубы и глушитель.
12.	Система теплоиспользования. В большинстве установок нет этой группы частей, т. е. отходящее от дизелей тепло в охлаждающей воде и выхлопных газах не используется, а выбрасывается. В некоторых крупных установках, однако, бывают приспособления для теплоиспользования: калориферы, котлы, воздухонагреватели и связанные с ними насосы, баки и трубопроводы.
13.	Система передачи мощности. В систему (группу) частей, передающих мощность от двигателя к тем машинам
§ 1-3]
Остов двигателя
71
или другим устройствам, которые потребляют эту мощность, относятся фрикционная муфта и ременная передача на общую трансмиссию, специальный трансмиссионный вал при двигателе, электрогенератор, соединенный непосредственно с валом двигателя, вместе со своим распределительным щитом и другие части, которые находятся в пределах машинного зала, состоят в ведении или под наблюдением машиниста и служат для того, чтобы работу, получаемую от двигателя, передать за стены машинного зала к ее потребителям. При этом электрогенератор и щит обычно лишь частично находятся под наблюдением машиниста, и он должен иметь понятие не о самом их устройстве и действии, а только об уходе за механической частью и о показаниях приборов щита.
Из рассмотренных нами групп частей группы 1, 2, 3, 6, 7, 11 и 13 имеются в каждой установке с двигателями внутреннего сгорания, так что каждый машинист обязан при изучении своей установки суметь разделить все части двигателя и знать, какие именно из частей входят в каждую группу; машинист дизеля или калоризаторного двигателя должен также уметь отчетливо выделить группу 4, а машинист газового или газогенераторного двигателя — группы 5 и 9. Группы 8, 10 и 12 должны быть выделены только на тех установках, где они имеются в достаточно развитом виде.
1-3. ОСТОВ ДВИГАТЕЛЯ
В этом параграфе мы разберем на примере шестицилиндрового четырехтактного однокамерного бескомпрессорного дизеля марки 6-4-42,5/60 завода «Двигатель революции» мощностью 750 л. с. при 250 об/мин и затем на примерах других типичных двигателей общее устройство, назначение и работу частей неподвижного остова двигателя (1-я группа частей). Повторяем, каждый машинист должен найти соответствующие группы частей у своего двигателя и отнести к ним те указания, которые здесь будут даны по поводу подобного рода частей.
Общий вид и разрезы двигателя 6-4-42,5/60 изображены на фиг. 1-6, 1-7 и 1-8. Расположение основных частей остова двигателя лучше всего можно понять из разреза фиг. 1-7. Здесь двигатель перерезан вертикальной плоскостью, проходящей между какими-нибудь двумя рабочими
Фиг. 1-6. Общий вид бескомпрессорного четырехтактного дизеля марки 6-4-42,5/60 (ранее выпускавшийся под марками 60-Г-6 и 6-ДР-60).
ND
Рабочий процесс и устройство двигателя
I - фундаментная рама; 2 —стойка; 5— Цилиндровый блок; 4 — втулка рабочего цилиндра; б —крышка рабочего цилиндра; б — люки; 9 — щиты, закрывающие пространство картера; 10 — корыто распределительного вала; 11— кожух шестерен; 12— коренной подшипник; 13—подшипник распределительного вала; 14—подшипник промежуточного передаточного вала; 15—рабочий поршень; 16— шатун; 18— поршневой палец; 22—шейка колена (мотылёвая шейка); 23 — щека колена; 24— коренная шейка; 25-тумба под маховик (приставной вал); 27—фланцевая жесткая муфта; 35 — стойка рычагов; 36 — подогреватель топлива.

Фиг. 1-7. Поперечный разрез между цилиндрами дизеля, изображенного на фиг. 1-6.
/ — фундаментная рама; 2— стойка; 3 — цилиндровый блок; 5 — стяжной (анкерный) болт; б—крышка рабочего цилиндра; 7—шпилька крышки рабочего цилиндра с гайкой; 8— люк; 9—щит закрытия картера; 10—корыто распределительного вала; 11 — кожух шестерен; 12— коренной подшипник; 32 — выхлопная труба; 33 — впускной коллектор; 35 — стойка рычагов; 38— распределительный вал; 39 — топливный насос.
Фиг. 1-8. Поперечный разрез по цилиндру двигателя, изображенного на фиг. 1-6.
4 — втулка рабочего цилиндра: б—крышка рабочего цилиндра; Р—щит закрытия картера: 10— К( рыто распределительного вала; /5 — рабочий поршень; 16—шатун; 18 поршневой палец; 19— поршневые кольца: 20 — головной подшипник; 21 — моты-левый подшипник; 22 — мотылевая шейка (шейка колена); 34 — штанга (толкатель) распределительного рычага; 35 — стойка распределительных рычагов; 37—распределительный рычаг; 38 — распределительный вал; 49 — ось индикаторного привода.
§ 1-3]
Остов двигателя
75
цилиндрами двигателя, так что ни один из цилиндров не попадает в разрез.
На построенный из кирпича или бетона фундамент устанавливается фундаментная рама /, прикрепленная к нему фундаментными болтами, не показанными на фиг. 1-7. Рама 1 видна и на фиг. 1-6, она идет во всю длину двигателя от одного его конца до другого. На раму ставятся стойки 2 всего в количестве 7 шт., т. е. по одной стойке посредине между каждой парой цилиндров и две стойки по концам. На фиг. 1-6 эти стойки показаны пунктиром и частично видны в разрезе. Верхние плоскости стоек все лежат на одном уровне, и на них ставится цилиндровый блок 5, который представляет собой длинный ящик, идущий от одного конца двигателя до другого, в который запрессованы на равных расстояниях друг от друга втулки рабочих цилиндров 4, которых не видно на фиг. 1-7, но которые попадают в продольный и поперечный разрезы на фиг. 1-6 и 1-8. Цилиндровый блок притянут к фундаментной раме длинными ст я ж н ы м и бо л т а м и 5, которые, притягивая блок, зажимают стойки плотно между блоком и фундаментной рамой, тем самым соединяя все эти части в жесткую неподвижную систему.
Над втулками рабочих цилиндров располагаются крышки рабочих цилиндров 6, которые видны на всех трех фигурах. Внутренняя поверхность каждой втулки 4 и нижняя плоскость каждой крышки 6 образуют собой пространство рабочего цилиндра, которое снизу замыкается подвижным рабочим поршнем. Вокруг всех цилиндровых втулок 4, внутри всего ящика-блока 3 образуется водяное пространство, или водяная рубашка, охлаждающая цилиндры. Каждая крышка 6 рабочего цилиндра имеет свое водяное пространство, служащее для ее охлаждения, которое сообщено с водяным пространством блока. Крышки прикреплены к блоку шпильками 7 с гайками. Их водяные пространства и пространство блока закрыты люками S, укрепленными шпильками с гайками и служащими для осмотра и чистки водяных пространств.
По бокам стоек 3 укреплены щиты 9, закрывающие все пространство под цилиндрами, замыкая картер. К блоку на шпильках с гайками укреплено корыто 10 распределительного вала и кожух 11 шестерен, кото-
76
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ гл. I
Фиг. 1-9. Фундаментная рама четырехцилиндрового двигателя.
рый также следует относить к остову двигателя. В фундаментной раме I расположены коренные подшипники 12, служащие опорой для коренного вала. В корыте 10 расположены подшипники распределительного вала, отдельно не видные на фигурах, а в крайней из стоек — также подшипники 13 этого вала, подшипники 14 промежуточного передаточного вала, не попавшие в фигуры, подпятник и подш ипник вала регулятора и другие поддерживающие детали.
В число деталей остова двигателя входят также многие небольшие стойки (например, стойки 35 осей рычагов, видные на фиг. 1-6, 1-7 и 1-8), кронштейны (например, кронштейн для подогревателя топлива 36 видный на фиг. 1-6) и то
му подобные детали. Площадки и лестницы, видные на всех фигурах, также должны быть отнесены к остову двигателя.
Рассмотрим более подробно основные части остова двигателя, условия работы этих частей и материалы, из которых они изготовляются.
Фундаментная рама является основанием двигателя, на котором устанавливаются другие детали остова двигателя и укладывается коленчатый вал. Кроме того, к фундаментной раме крепятся вспомогательные механизмы, обслуживающие двигатель.
На фиг. 1-9 показан общий вид фундаментной рамы четырехцилиндрового дизеля. Рама представляет собой чугунную отливку корытообразной формы, разделенную поперечными перегородками на пять отсеков. Четыре отсека спереди являются нижними половинами камер, в которых вращаются кривошипы коленчатого вала; в последнем, пятом, отсеке находится распределительный механизм. На перегородках рамы сделаны углубления, служащие опорами коренных подшипников коленчатого вала — рамовых подшипников,
§ 1-3]
Остов двигателя
77
Рамовые подшипники состоят из нижней и верхней половинок— вкладышей, прижатых сверху крышкой, которая скрепляется с рамой обычно двумя шпильками с гайками; крышка крайнего подшипника крепится четырьмя шпильками. Вкладыши рамовых подшипников отливаются из чугуна или отковываются из стали. Рабочие поверхности вкладышей заливаются антифрикционным металлом — баббитом. Вкладыши выполняются обычно цилиндрической формы, позволяющей выкатывать нижние половинки вкладыша для ремонта и осмотра без подъема коленчатого вала.
Боковые стенки рамы образуют продольные балки, которыми рама двигателя опирается на фундамент. В этих балках имеются отверстия, через которые пропускаются болты, крепящие двигатель к фундаменту.
Дно рамы образует сборник для стока отработавшего масла с движущихся частей и подшипников в масляный бак циркуляционной системы смазки. Дно рамы обычно делается с небольшим наклоном для лучшего стекания масла к отводной трубе, а в нижней части каждой перегородки имеется отверстие.
Фундаментные рамы обычно отливаются из чугуна, у двигателей легкого типа применяется также стальное литье или сварные конструкции из листовой стали. У крупных двигателей чугунные фундаментные рамы делаются иногда составными из двух и более частей.
Стойки или картер двигателя являются опорами рабочих цилиндров и связывают их с фундаментной рамой в одну общую жесткую систему, образуя закрытую камеру для шатунного механизма. Цилиндры двигателя крепятся при помощи шпилек своим нижним фланцем к опорам, которые в свою очередь устанавливаются на фундаментной раме. По своей конструкции опоры цилиндров могут быть двух основных типов: в виде отдельных стоек и в виде закрытой коробки— картера. Тихоходные двигатели средней и большой мощности крейцкопфного типа имеют в большинстве случаев отдельные стойки (фиг. 1-10).
Стойки располагаются попарно в плоскости каждого рамового подшипника. Для большей жесткости конструкции отдельные стойки крепятся друг с другом соединительными фланцами или связями. Промежутки между стойками перекрывают съемными щитками из листовой стали, чтобы можно было осматривать внутренность картера и помещаю
78
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ гл. 1
щиеся в ней главные движущиеся части двигателя. Стойки крейцкопфных двигателей снабжаются приливами для крепления направляющей ползуна.'Двигатели тронкового типа, без ползуна обычно имеют станину в виде коробки (кар-
Фиг. 1-10. Фундаментная рама двигателя со стойками.
тер), представляющей одну общую отливку для всех цилиндров (фиг. 1-11).
Двигатели, имеющие закрытый щитами картер, состоящий из цельной коробчатой отливки, носят название двигателей картерного типа.
Фиг. 1-11. Станина картерного типа.
У компрессорных дизелей цилиндры изготовлялись как одно целое с отдельно стоящими на фундаментной раме станинами. Отдельно такая станина изображена на фиг. 1-12. Такие двигатели называются двигателями станинного типа.
$1-3]	•	Остов двигателя	79
пространство, в котором
Фиг. 1-12. Станина компрессорного двигателя.
четырехтактных двигателей
Рабочий цилиндр и втулка
Рабочий цилиндр двигателя имеет двойные стенки. Та стенка рабочего цилиндра, которая охватывает его снаружи, называется рубашкой цилиндра, та часть, которая находится внутри и замыкает собой ходит поршень, называется втулкой или гильзой рабочего цилиндра.
Втулка рабочего цилиндра во время работы двигателя нагревается значительно сильнее рубашки вследствие воздейст-в.ия на нее горячих газов, а также от трения поршня и поршневых колец о стенки цилиндра.
Трение вызывает быстрый износ внутренней поверхности цилиндра, поэтому втулка рабочего цилиндра бывает почти всегда вставной, т. е. изготовляется и обрабатывается отдельно от рубашки и затем в нее вставляется. Отливка рубашки заодно со втулкой применяется преимущественно в двигателях небольшой мощности с малым диаметром цилиндра. У мощных двигателей втулка в ее верхней части, а иногда и по всей длине снабжается винтовыми ребрами для лучшего охлаждения. Втулки двухтактных двигателей в отличие от втулок снабжены в нижней части поясом с прорезанными в нем выпускными и продувочными окнами. Рубашки рабочих цилиндров выполняются или отдельными для каждого цилиндра, или в виде общего цилиндрового блока, отлитого для всех или группы цилиндров. Индивидуальные цилиндры в современных двигателях изготовляются редко, так как они обходятся дороже, чем блок-цилиндры, и не обеспечивают достаточной жесткости остова двигателя.
80
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ гл. 1
Конструкции остова быстроходных двигателей несколько отличаются от описанных. В таких двигателях блок цилиндров и картер изготовляются как одна целая отливка из чугуна — блок-картер.
В качестве примера такой конструкции на фиг. 1-13 показан блок-картер тракторного двигателя. Фундаментной рамы в данной конструкции нет, и двигатель крепится к фундаменту лапами или приливами на картере. Снизу
Фиг. 1-13. Блок-картер быстроходного двигателя.
блок-картер закрывается легким поддоном. Коленчатый вал лежит на крышках коренных подшипников, притянутых болтами (шпильками) снизу к блок-картеру.
Крышка рабочего цилиндра двигателя представляет собой одну из наиболее сложных и ответственных частей его, работающую в тяжелых условиях. На крышку, во-первых, действует сила, возникающая от давления газов, достигающая значительной величины, во-вторых, поверхность крышки, обращенная к камере сгорания (днище крышки), подвержена действию высоких температур (температура в камере сгорания достигает 1 300—1 500° С).
Крышка, как и цилиндр, обычно отливается из чугуна и имеет двойные стенки, образующие полость для охлаждающей воды. Во время работы двигателя охлаждающая вода проходит как между рубашкой и втулкой цилиндра, так и в полости крышки, предохраняя цилиндр и крышку
§ 1-3]
Остов дат а тел я
81
от перегрева. Крышки четырехтактных двигателей состоят из двух плоских днищ, соединенных стенкой и стаканами для клапанов. В крышке помещаются помимо двух газораспределительных клапанов (впускного и выпускного) топливный, пусковой, а иногда и предохранительный клапаны. В быстроходных двигателях вместо двух ставят иногда четыре газораспределительных клапана. Крышки двухтактных двигателей с щелевым газораспределением вследствие отсутствия впускных и выпускных клапанов значительно проще. Зато тепловая нагрузка днища в 1,7—1,8 раза больше, чем у четырехтактных, так как в двухтактных двигателях, как это указывалось ранее, сгорание топлива происходит при каждом обороте двигателя. В четырехтактном же двигателе вспышки чередуются через оборот коленчатого вала и крышка успевает лучше охладиться за время выпуска и впуска. Сложная форма крышки обусловливает неравномерное расширение ее при нагревании, в результате чего в материале крышки возникают большие внутренние напряжения. Крышка цилиндра оказывается весьма чувствительной ко всяким ненормальностям в работе двигателя. Перегрузка машины, недостаточное охлаждение и другие причины приводят к возникновению трещин в днище крышки.
У легких быстроходных двигателей, главным образом двигателей автомобильного и тракторного типа, крышка отливается общей на все цилиндры или на группу цилиндров и в этом случае ее называют головкой двигателя.
Вопрос. Почему фундаментная рама, стойки, цилиндровый блок и станины дизелей, о которых мы говорили, сделаны из чугуна?
Ответ. Потому что такие крупные детали сложной формы невозможно было бы отковать из кусков мягкой или твердой стали, а отливка из стали была бы сложна и дорога; кроме того, надо иметь в виду, что эти детали у бескомпрессорного дизеля, изображенного на фиг. 1-6, не подвергаются никаким растягивающим усилиям, а только сжимаются весом вышележащих деталей и стяжными болтами, а также давлением через подшипники коренного вала. А мы знаем, что чугун плохо сопротивляется изгибу или растяжению, но хорошо сопротивляется сжатию. Следовательно, для изготовления этих деталей вполне уместен чугун, тем более, что и стоимость его меньше стоимости всех остальных применяемых в технике металлов. Что же касается станин ком-
6 М. В. Щуров.
82
Рабочий процесс и устройство двигатель
t Гл. I
прессорного дизеля, то эти детали хотя и подвергаются растягивающим и изгибающим усилиям, но эти усилия распределяются на большие сечения этих деталей. Большие сечения необходимы не только для противостояния таким усилиям, но и просто для осуществления необходимой формы деталей.
Вопрос. Почему более мелкие детали, как втулки цилиндров и цилиндровые крышки, тоже сделаны из чугуна?
Ответ. Потому что отковать их из стали невозможно из-за размера и сложности формы, а отливать из стали оказалось нецелесообразным. Стальные литые крышки рабочих цилиндров, как показал опыт, склонны получать при работе трещины почти не меньше, чем чугунные крышки. Впрочем, для крышек рабочих цилиндров многие заводы и теперь применяют стальное литье, а не чугун.
Стальные втулки рабочих цилиндров более склонны к образованию .в них и в поршнях задиров, чем чугунные, и слишком быстро изнашивают трущиеся о них поршни и поршневые кольца.
Так как чугунная деталь стоит значительно дешевле, чем литая стальная, то эти детали и выполняются обычно из чугуна. Для цилиндровых втулок при этом употребляется высококачественный твердый, мало изнашивающийся от трения, мелкозернистый плотный чугун.
Вопрос. Почему мелкие детали, как люки, стойки, кронштейны, вкладыши подшипников, ступени лестниц и т. п., делаются из чугуна?
Ответ. Потому что от этих деталей не требуется особой прочности, так как они подвергаются или только очень небольшим или только сжимающим (вкладыши) усилиям, а придать им нужные формы и обработать их на станках легче, если сделать их из чугуна, чем если бы применить для этого железо или сталь.
Вопрос. Почему стяжные болты и шпильки цилиндровых крышек делаются из стали?
Ответ. Потому что они предназначены для восприятия чрезвычайно больших растягивающих усилий и в то же время форма их совершенно проста, так что применять для их изготовления отливку нет никакой надобности.
Стяжные болты, проходящие от верхней плоскости цилиндрового блока до уровня ниже коренных подшипников в фундаментной раме, для того именно и устроены, чтобы
§1-4]	Основной рабочий механизм	83
освободйть стойки, блок и верхнюю часть рамы от растягивающих усилий; эти усилия действуют в те моменты, когда газы давят в цилиндре вверх на крышку и вниз на поршень, который через шатун жмет книзу коленчатый вал, так что в результате крышка тянет блок вверх, а вал — раму вниз, стремясь оторвать, оттянуть их друг от друга. Если бы эги растягивающие усилия не были восприняты стяжными болтами, то пришлось бы значительно утолщать стенки блока, стоек и рамы, чтобы эти усилия не могли их разорвать.
Вопрос. Почему мелкие болты, шпильки и гайки сделаны из мягкой углеродистой стали?
Ответ. Потому что форма их не требует отливки, очи воспринимают растягивающие усилия, и, кроме того, чугун вообще не пригоден для изготовления болтовых изделий, так как винтовая нарезка, которая долго не изнашивается на стальных изделиях, быстро выкрашивается на чугунных.
Вопрос. Почему каркас, перила, подпорки, настил и другие части площадок и лестниц делаются из фасонной, сортовой и листовой мягкой стали, а щиты, закрывающие картер, — из листовой стали?
Ответ. Потому что в случае отливки из чугуна их пришлось бы делать значительно толще, чтобы не было опасности, что они обломаются под тяжестью людей и мелких деталей двигателя, которые могут быть на них положены. Мягкая же сталь применяется здесь как более прочная при работе на изгиб и в то же время как не требующая в данном случае сложной обработки (поковки), так как площадки хорошо комбинируются прямо из прокатных сортов стали. Поэтому стальные (железные) площадки легче и дешевле чугунных, так же как и щиты. В мелких двигателях бывают, впрочем, иногда и чугунные площадки.
1-4. ОСНОВНОЙ РАБОЧИЙ МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ
Как было сказано ранее, эта группа состоит из движущихся частей, воспринимающих и передающих главные усилия, действующие в двигателе. Сюда относятся рабочие поршни, шатуны, штоки, крейцкопфы и коленчатый вал. Вместе все они составляют так называемый кривошипношатунный механизм, посредством которого поступательное движение поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Конструктивно этот механизм осуществляется или бескрейцкопфного, трон к о в о г о б*
84
Рабочий процесс и устройство Двигателя
[ Гл. 1
типа, или со штоком и ползуном (крейцкопфом). Рассмотрим сначала обычную конструкцию тронкового типа (фиг. 1-14).
Поршень 1 этого типа соединяется при помощи поршневого пальца 2 непосредственно с шатуном 3. Верхняя головка шатуна имеет головной подшипник, который охватывает палец, укрепленный в бобышках цилиндрической части поршня. Поршень воспринимает давление газов
Фиг. 1-14. Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя без крейцкопфа.
/ — поршень; 2— поршневой палец; 3— шатун; 4— поршневые кольца; 5 — нижняя (разъемная) головка шатуна; 6 - мотылевая шейка коленчатого вала; 7—щеки вала; 8 — коренные шейки коленчатого вала.
и передает его через шатун мотылевой шейке 6 коленчатого вала. При наклонном положении шатуна (фиг. 0-5) создается боковая сила давления газа на поршень; которая прижимает поршень к стенке цилиндра. Таким образом, поршень тронкового типа выполняет следующие функции: образует верхней своей частью (называемой днищем поршня) закрытое пространство в цилиндре, в котором происходит сгорание и расширение газов, обеспечивает плотность и предупреждает прорыв газа из камеры сгорания в картер, воспринимает давление газа и, наконец, выполняет, роль ползуна, передавая боковое давление на стенку цилиндра. На фиг. 1-15 показан поршень тронкового типа бескомпрес-
§ 1-4 J
Основной рабочий механизм
85
сорного дизеля. Днищу поршня придается различная форма (в зависимости от типа двигателя) для получения лучшей зарядки цилиндра и лучшего смешения топлива с воздухом. Для уплотнения цилиндра в верхней части поршня делаются канавки для поршневых колец. Уплотнительные кольца, называемые также компрессионными, делаются разрезными и пружинят в направлении стенок цилиндра, плотно без зазора прилегают к поверхности цилиндра и препятствуют утечке газов.
Верхняя часть поршня, где находятся верхние уплотнительные поршневые кольца, называется головкой порш-
Фиг. 1-15. Поршень тронкового типа.
/ и 5 — канавки для поршневых колец; 2 и 6 — отверстия для отвода масла; 5—отверстие для поршневого пальца; 4 — поршневой палец; 7—стопорное кольцо поршневого пальца; 8 — маслосъемное кольцо; 9 — поршневое компрессионное кольцо.
ня. Цилиндрическая часть ниже головки называется юбкой поршня. Юбка поршня является его направляющей частью, и поэтому поверхность ее обычно шлифуется и подгоняется по диаметру рабочего цилиндра с небольшим зазором.
Головка поршня омывается раскаленными газами и при работе двигателя сильно расширяется. Поэтому диаметр ее выполняют несколько меньшим по сравнению с диаметром юбки. Так как головка поршня находится в более тяжелых условиях работы, то в мощных двигателях поршни выполняются с отъемной головкой. В разъемных поршнях головка может изготовляться из другого материала, наиболее подходящего к условиям ее работы. Такими материалами являются либо специальный теплоустойчивый чугун, с присадкой молибдена, либо сталь. Применение кованых стальных днищ вместо литых чугунных значительно повышает работо
86
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ гл. 1
способность поршня в эксплуатации. В крупных двигателях с размером цилиндра более 400 мм для четырехтактных и более 250 мм для двухтактных приходится применять искусственное охлаждение поршней. Охлаждение осуществляется у тронковых двигателей маслом посредством телескопического или шарнирного механизма. Устройство такого поршня с охлаждением и отъемной головкой можно видеть на фиг. 5-17.
Кроме уплотняющих колец на поршне устанавливаются маслосъемные кольца, соскабливающие избыток смазки со стенок
Фиг. 1-16. Шатун и детали шатуна.
/ — шатун в сборе; 2— крышка нижней головки шатуна; 3 — шатун: 4 — втулка верхней головки шатуна; 5— гайка шатунного болта; 6 — шатунный болт; 7—регулировочные прокладки; 8— шплинт.
цилиндра. На внутренней поверхности юбки имеются специальные приливы (бобышки), в гнезда которых устанавливается поршневой палец, для соединения поршня с шатуном.
Шатун (фиг. 1-16) состоит из стержня (тела), поршневой и мотылевой головок. В поршневой головке шатуна помещается головной подшипник; в мотылевой головке — мотылевый подшипник. Стержень шатуна в двигателе тяжелого типа обычно выполняется цилиндрическим. Для уменьшения веса и сил инерции шатуна внутри стержня делается сверление, которое иногда используется для подвода
S 1 41
Основной рабочий механизм
87
Фиг. 1-17. Схема кривошипно-шатунного механизма с крейцкопфом.
1 — поршень; 2 — штск; 3 — шатун: 4 — направляющие ползуна; 5 — ползун.
масла к поршневому пальцу. Для быстроходных двигателей применяются более легкие шатуны двутаврового или прямо-угольного сечения. Верхняя головка шатуна, соединяющаяся с поршневым пальцем, обычно изготовляется неразъемной и за одно целое со стержнем шатуна и лишь для тихоходных двигателей большой мощности делается иногда разъемной.
Нижняя головка шатуна делается разъемной. Для регулировки зазора в мотылевом подшипнике в стыке двух половинок нижней головки ставят набор тонких латунных прокладок. Снимая прокладки, можно уменьшить зазор при выработке подшипника.
Для возможности регулировки объема камеры сжатия путем изменения длины шатуна часто применяют конструкцию отъемной нижней головки. В место соединения нижней головки со стержнем шатуна в этом случае устанавливаются прокладки, которые позволяют регулировать длину шатуна, а следовательно, изменять объем камеры сжатия.
Соединение двух половин нижней головки между собой, а также со стержнем шатуна осуществляется шатунными болтами.
В шатунно-кривошипном механизме крейцкопфного типа (фиг. 1-17) поршень соединяется с шатуном при помощи штока 2. Для облегчения шток по оси высверливается.
С головкой поршня шток соединяется при помощи фланца, откованного заодно со штоком. Нижней своей частью шток соединяется с поперечиной (ползуном) 5. Поперечина представляет собой стальную поковку с двумя цапфами для соединения с вилкообразной головкой шатуна. Шток поршня крепится к поперечине при помощи гайки. К поперечине присоединяется на болтах один или два башмака с плоской или цилиндрической опорной подошвой, залитой анти-фрик
88
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ гл. 1
ционным металлом. На фиг. 1-18 показана конструкция двустороннего ползуна с двумя башмаками. Таким образом, в данной конструктивной схеме боковое усилие действует через ползун на параллели (направляющие), укрепленные на стойках блока. Благодаря этому поршень в крейцкопф-
Фиг. 1-18. Ползун (крейцкопф) двигателя.
нои конструкции не испытывает бокового давления и поэтому выполняется значительно короче, чем тронковый поршень. Верхняя головка шатуна крейцкопфного двигателя обычно делается вильчатой (фиг. 1-19).
Коленчатый вал — самая дорогая и трудно заменяемая часть двигателя. Поломка его нередко выводит из строя весь двигатель.
Поэтому ковка и обработка вала являются одной из самых сложных и ответственных операций при изготовлении двигателя.
Коленчатые валы в зависимости от числа цилиндров двигателя бывают одно-, двух-, трехколенчатые и т. д. Увеличение числа цилиндров двигателя делается, во-первых, для увеличения равномерности вращения, во-вторых, для уравновешивания сил инерции и в-
третьих, для уменьшения размеров цилиндра мощных двигателей. Каждое колено или мотыль состоит из двух щек, мотылевой шейки между щеками и двух шеек (рамовых или коренных), лежащих в рамовых подшипниках. В многоколенчатых валах коренная
шейка располагается между двумя щеками соседних колен. Колена в зависимости от числа цилиндров, условий равно-
мерности вращения двигателя и достижения наилучшего уравновешивания сил инерции прямолинейно движущихся частей рабочего механизма выполняются под разными углами друг к другу.
§ 1-4]
Основной рабочий механизм
89
По своей конструкции коленчатые валы бывают или цельнокованные, или составленные из двух и более частей, соединенныхефланцами. Для уменьшения веса неуравновешенных вращающихся частей коленчатого вала шейки его часто делаются полыми. Для подвода смазки к коренным мотылевым подшипникам в валу делают сверления. Для обеспечения равномерности вращения двигателя на коленчатом валу устанавливается маховик. Маховики в больший-
Фиг, 1-19, Шатун крейцкопфного двигателя.
стве случаев крепятся ступицей к фланцу вала. Небольшие маховики изготовляются обычно цельными (не разрезными) дискового типа, без спиц. Для крупных двигателей применяются разрезные маховики, состоящие из двух половин, которые соединяются при помощи четырех болтов у ступицы и двух стяжных анкеров с поперечными клиньями у обхода маховика.
Вопрос. Из каких материалов изготовляются части рабочего механизма?
Ответ, Поршень чаще всего делается чугунным, потому что имеет сложную форму с приливами для вставки пальца, так что отковать его из железа невозможно, а отливать из стали — нет надобности, так как для данных условий работы и чугун оказывается достаточно прочным. Правда, в головках поршней часто получаются трещины, но они получаются не от внешних усилий, а от неравномерных нагревов и остываний во время работы, так что и в стальных головках все
90
Рабочий процесс и устройство двигателя
[гл. I
равно не исключена возможность появления трещин. Иногда все же отъемные головки поршней делают и стальными. В быстроходных дизелях поршни часто делаются .из алюминиевого сплава.
Поршневые кольца изготовляются также из чугуна. Хотя мы и знаем, что сталь обладает гораздо лучшими пружин-ными свойствами, а чугун ими почти совсем не обладает, но оказывается, что хороший мелкозернистый и плотный чугун в данном случае пружинит вполне достаточно. Стальные кольца, правда, применяются в мелких двигателях, где чугунные были бы слишком тонки и ломки, но для средних и крупных двигателей они непригодны, потому что совершенно нет надобности в таком сильном прижиме пружинящего кольца к стенкам цилиндра, какой дает сталь. Это без пользы увеличило бы трение. Кроме того, сталь хуже прирабатывается к поверхности цилиндра и слишком быстро изнашивала бы цилиндр.
Поршневой палец делается из. мягкой стали, и поверхность его цементируется.
Вопрос, Что такое цементация железа или мягкой стали?
Ответ, Цементация — это покрытие железа (мягкой стали) тонким слоем, имеющим свойства твердой закаленной стали, в то время как вся остальная толща металла остается незакаленной, мягкой и вязкой.
Мягкая сталь содержит, как мы знаем, мало углерода, вследствие чего она не принимает или очень слабо принимает закалку. Если обработанную поверхность изделия из мягкой малоуглеродистой стали, не принимающей или слабо принимающей закалку, покрыть порошком, богатым углеродом (например, мелкотолченым древесным углем, измельченным рогом и т. п.), и прокалить вместе с этим порошком без доступа воздуха (т. е. в закрытом обмазанном глиной ящике) в горне или печи, то металл с поверхности насыщается углеродом, приобретая все свойства хорошо закаливаемой стали, но только на очень небольшую глубину (обычно не более V2 мм), а в глубине остается мягкая, совершенно неизмененная сталь, не поддающаяся закалке.
Вопрос. Почему поршневой палец не делается из хорошо закаливающейся стали?
Ответ, Потому что в работе палец постоянно подвергается ударам от усилий, развивающихся в цилиндре, а закаленная сталь приобретает, как известно, хрупкость, так что
§ 1-4 j
Основной рабочий механизм
91
под действием таких ударов мог бы получаться излом тела пальца. При цементации же пальца только с поверхности вся внутренность пальца, все его тело остается мягким, вязким, так что оно скорее могло бы согнуться, чем сломаться, но и изгиба при надлежащей толщине пальца и небольшой его длине не получается.
Вопрос. Для чего поверхность пальца цементируется?
Ответ. Палец во время работы давит на шатун почти одним и тем же своим местом, и этот участок пальца слишком быстро изнашивался бы, т. е. палец быстро терял бы свою круглоту, если бы не цементировать его поверхность и не сообщать ей тем самым большей твердости.
Вопрос. Из каких материалов изготовляются шатуны и коленчатые валы?
Ответ. Шатуны отковываются из мягкой вязкой стали. Делать их из чугуна было бы невозможно, так как они передают настолько большие усилия, что чугунное тело шатуна их не выдерживало бы. Кроме того, и форма шатуна не настолько сложна, чтобы затруднять его поковку на достаточно хорошо оборудованном заводе. Что касается вкладышей подшипников шатуна, то они растягивающим или изгибающим усилиям не подвергаются и делаются большей частью из чугуна с заливкой баббитом.
Верхние (головные) подшипники шатунов подвергаются во время работы двигателя значительному наружному нагреву, так как находятся близко от камеры сгорания цилиндра. Поэтому их часто делают из бронзы, так как баббит может от высоких температур выплавляться.
Особое внимание уделяется шатунным болтам, стягивающим нижнюю, а в некоторых конструкциях и верхнюю головку шатуна. Эти болты делаются и из углеродистой и из легированной никелевой или хромоникелевой стали, причем качество материала, т. е. его мелкозернистость, крепость, тягучесть, однородность, отсутствие пленок, раковин и т. п., должно быть проверено путем всестороннего испытания образца и тщательного осмотра. Разумеется, болты из углеродистой стали не могут быть закалены, так как тогда они стали бы хрупкими. Наоборот, после обработки болтов из углеродистой стали на станке они обязательно должны быть отожжены, т. е. нагреты докрасна и очень медленно остужены в золе или другом плохо проводящем тепло материале.
92
Рабочий процесс и устройство двигателя
[ гл. 1
Болты из легированной (никелевой, хромоникелевой) стали обязательно подвергаются специальной термической обработке (закалке и отпуску при строго определенных температурах), и отжигать их нельзя. Весьма внимательное отношение к материалу шатунных болтов необходимо потому, что обрыв одного лишь шатунного болта во время работы приводит к полному разрушению всего двигателя (§ 6-4).
Коренной (коленчатый) вал делается из мягкой углеродистой стали высокого качества. Ни простой литейный чугун, ни железо не могут выдержать тех скручивающих и изгибающих усилий, какие приходится воспринимать и передавать коренному валу.
Вопросы для повторения и проверки
1.	Как работа машиниста влияет на производительность труда других рабочих?
2	Какие основные задачи стоят перед машинистом в выполнении его работы?
3.	Почему все двигатели внутреннего сгорания называются тепловыми двигателями?
4	Какие еще есть тепловые двигатели, кроме двигателей внутреннего сгорания?
5	Почему дизели не вытеснили из применения все другие тепловые двигатели, несмотря на то, что они экономичнее всех двигателей в отношении расходования топлива?
6.	Из каких основных групп частей состоит двигатель внутреннею сгорания и его установка?
7.	Из каких материалов делаются части остова двигателя?
8	В чем заключается разница между железом и сталью по со ставу, по техническим свойствам? Что такое мягкая углеродистая сталь?
9.	Из чего делается сталь и из чего чугун?
10.	Чем отличается чугун от стали, мягкой и твердой, по составу и свойствам?
11	Что такое цементация?
12.	Какой баббит применяется для заливки подшипников и для чего?
13.	Какие из металлов, применяемых для изготовления частей двигателей, являются дефицитными, т. е. такими, при употреблении которых надо особенно соблюдать экономию?
14.	Какая разница между станинным и картерным дизелями?
15	Из каких материалов изготовляются части основного рабочего механизма?
16.	Что такое работа и в каких единицах она измеряется?
17	Почему ломом легче приподнять тяжелый предмет, чем прямо руками?
18.	Чю такое деформация?
§ 2-1 ] Газораспределение четырехтактного Двигателя	93
19.	Какие названия носят ходы поршня четырехтактного двигателя?
20.	Из чего мы можем заключить, что газы производят работу в цилиндрах двигателя?
21.	Куда уходит вся та работа, которую производят газы?
22.	Для чего служит маховик?
23.	Почему многоцилиндровый двигатель может иметь более легкий маховик, чем одноцилиндровый?
ЗАДАЧИ
№ L С какой силой можно сдвинуть лежащую на полу тяжелую деталь, если действовать ломом как рычагом второго рода, причем длина лома 2 200 мм, расстояние от упертого в пол конца лома до места, которым он упирается в передвигаемый предмет, равно 50 мм> а сила, с которой рабочий нажимает на конец лома, доходит до 30 ка? Потери на трение можно во внимание не принимать.
№ 2. Каждый раз, когда рабочий тянет за приводную цепь подъемного блока и руки его проходят сверху вниз путь 750 мм, крюк блока поднимается на 15 мм. С какой силой надо тянуть за цепь, чтобы поднимать груз в 1 т, если к. п. д. механизма блока равен 0,4?
№ 3. Поднимая тяжесть в 1 т блоком, о котором сказано в задаче 2, рабочие перетягивают приводную цепь на 750 мм через каждые 3 сек. Сколько килограммометров работы производят рабочие в течение 1 мин., сколько работы затрачивается за это время на трение в механизме блока и сколько на самый подъем тяжести?
ГЛАВА ВТОРАЯ
ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ
2-1. ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Основной задачей газораспределения является обеспечение своевременного наполнения рабочего цилиндра двигателя свежим воздухом или рабочей смесью (у газовых двигателей) и очистки цилиндра от отработавших газов. В четырехтактных двигателях газораспределение обычно осуществляется при помощи клапанного механизма, который включает в себя следующие детали: клапаны, распределительные рычаги, приводящие в движение клапаны, толкатели, ролики, распределительный вал с кулачными шайбами на нем и шестеренчатой передачи от коренного вала к распределительному. Чтобы не было ошибок в названиях частей, на фиг. 2-1 изображен поперечный разрез по выпускному клапану четырехтактного бескомпрессорного дизеля. Название частей органов газораспределения написано под фигурой.
94
Г азораспределение
[ гл. 2
Разобщение внутренней полости цилиндра от трубопроводов производится при помощи впускного (всасывающего) и выпускного (выхлопного) клапанов, обычно расположенных в крышке цилиндра.
Впускной и выпускной клапаны состоят из корпуса с направляющей втулкой, тарелки со штоком, седла и пружины,
Фиг. 2-1. Привод к клапану четырехтактного двигателя.
/ — регулировочный болт; 2 — выступ кулачной шайбы; 3 — кулачная шайба; 4—распределительный вал; 5—рычаг; 6— ролик; 7 — штанга; 3—толкатель; 9 — стойка рычага; 10 — выпускной клапан.
вставленной в корпус клапана. При такой конструкции клапан в собранном виде вставляется в отверстие крышки и крепится к ней шпильками при помощи фланца.
На фиг. 2-2 показан разрез впускного клапана обычной конструкции. Для возможности замены в случае износа или коробления от нагрева седло часто изготовляется отдельно от корпуса. Седло 8 садится на заплечик в отверстии крыш-* ки цилиндра и плотно прижимается к нему корпусом 4. В верхней части корпуса имеется пружина 7, которая нижним концом упирается в перегородку корпуса и верхним концом в тарелку пружины 5, закрепленную на конце што-
S 2-1 ]
Газораспределение четырехтактного двигателя
95
ка /. На конце штока навертывается гайка 6 со стальным закаленным вкладышем, на который при открывании клапана нажимает болт клапанного рычага. На штоке клапана иногда устанавливается стопорное кольцо 2, которое
предохраняет от выпадения клапана в цилиндр в случае разрыва штока. Отрыв обычно бывает в наиболее ослабленном сечении — в верхней части штока в месте нарезки. Тарелка клапана 3 своей конической заточкой садится на седло. Конические поверхности тарелки и седла тщательно притираются (пришлифовываются).
Выпускной клапан по своему устройству мало чем отличается от впускного, т. е. оба клапана в большинстве случаев делаются одинаковыми.
Для устранения сильного нагревания и пригорания корпус выпускного клапана выполняют иногда с внутренними полостями для циркуляции охлаждающей воды. В двигателях большой мощности применяется также внутреннее охлаждение пустотелой тарелки клапана.
Фиг. 2-2. Впускной клапан дизеля.
/ — шток клапана; 2 — стопорное кольцо; 3— тарелка клапана; 4 — корпус клапана; 5 тарелка пружины; 6— гайка с вкладышем, 7 — пружина клапана; 8 — седло клапана.
В быстроходных двигателях, а также в двигателях небольших мощностей клапаны часто не имеют отдельного
корпуса, а вставляются непосредственно в соответствующие гнезда крышки цилиндра. Седлом клапана в этих случаях служит коническая расточка нижней плиты крышки в месте посадки клапана. В месте прохода штока клапана в крышке
96
Газораспределение
[ гл. 2
запрессовывается чугунная направляющая втулка, в которой шток движется с некоторым зазором. Для разборки клапана при таком устройстве необходимо снимать крышку цилиндра. Для уменьшения сопротивления при проходе воздуха и продуктов сгорания клапаны выполняются возможно больших размеров или устанавливаются два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр.
Корпуса клапанов и седла изготовляются из чугуна, Штоки клапанов с тарелками отковываются из стали; для мощных двигателей штоки делаются стальные, а тарелки чугунные.
Клапанные приводы
Клапаны двигателя обычно открываются при помощи двухплечих рычагов, установленных на валике, закрепленном в кронштейнах цилиндровой крышки. На фиг. 2-1 показан привод к клапану. На одном конце рычага 5 имеется упорный болт /, которым рычаг нажимает на шток клапана, заставляя его открываться. Привод к рычагу осуществляется через штангу 7 и толкатель S, имеющий ролик 6, соприкасающийся с кулачной шайбой 5, сидящей на распределительном валу 4. Открытие клапана начинается в тот момент, когда выступ 2 кулачной шайбы подойдет под ролик. Когда ролик сойдет с выступа кулачной шайбы, вращающейся вместе с распределительным валиком, пружина закроет клапан.
Так как при нагревании клапана шток его удлиняется, то в холодном состоянии двигателя необходимо иметь зазор между роликом рычага и цилиндрической частью шайбы (когда ролик не касается выступа шайбы), иначе клапан не сможет закрываться. Для регулирования зазора упор на конце рычага имеет нарезку и гайку с контргайкой. Зазоры клапанов устанавливаются в зависимости от их размеров и обычно изменяются в следующих пределах: для впускных клапанов от 0,2 до 1 мм и для выпускных ввиду большого их нагрева от 0,3 до 1,5 мм. Необходимо иметь в виду, что с увеличением зазора время (период) открытия клапана уменьшается. При прогретом двигателе величина зазора уменьшается, в результате чего время открытия клапана увеличивается. После многократных притирок клапана зазор уменьшается. Поэтому необходимо подрегулировать зазор после притирки клапана.
§ 2-1 ] Газораспределение четырехтактного двигателя	97
Распределительный вал с кулачными шайбами располагается или на высоте крышки цилиндра (фиг. 5-7), или у нижнего фланца цилиндров на картере (фиг. 1-7). При расположении распределительного вала на картере необходимо вводить передаточные звенья в виде длинных штанг для передачи движения от кулачных шайб к клапанным рычагам.
Кулачные шайбы в большинстве случаев изготовляются отдельно от распределительного вала и закрепляются на нем на шпонках. Привод распределительного вала от коленчатого осуществляется при помощи набора шестерен или через промежуточный вал с винтовыми шестернями.
Шестерни передачи от коренного (коленчатого) вала к распределительному подобраны у всякого четырехтактного двигателя таким образом, что распределительный вал имеет ровно вдвое меньшее число оборотов, чем коренной. Благодаря этому и получается так, что каждый из клапанов открывается и закрывается при' строго определенном положении колена (кривошипа) коренного вала, но не при каждом обороте вала, а через оборот.
Материалы, из которых делаются части распределительного механизма: шестерни — из чугуна, стали или бронзы; часто из пары шестерен одна бывает чугунная или стальная, другая бронзовая; изготовление их из разнородного металла уменьшает трение между ними; кулачковые шайбы делаются из чугуна или из мягкой стали с цементацией поверхности; ролики — из мягкой углеродистой стали с цементацией, штанги — тоже из мягкой стали; валы — тоже; рычаги — чугунные, а иногда стальные, литые или кованые.
Машинист должен уметь составить диаграмму распределения двигателя, на котором он работает. Такая диаграмма составляется для одного какого-либо цилиндра. У остальных цилиндров моменты газораспределения, или фазы, могут несколько отличаться от данных этой диаграммы в зависимости от зазоров между роликами и кулачными шайбами, а может быть — и от некоторой незначительной разницы в установке самих кулачковых шайб, но разница допускается лишь незначительная.
Примерная диаграмма распределения дизеля, беском-прессорного или компрессорного, изображена на фиг. 2-3. Диаграмма сделана в виде спирали, охватывающей враще< 7 М. В. Щуров.
98
Г а зор ас tt ределени е
[Гл. 2
ние вала с момента открытия впускного клапана и до момента закрытия выпускного клапана. Из диаграммы видно, что газораспределение того цилиндра двигателя, для которого составлена эта диаграмма, отрегулировано следующим образом:
а)	когда колено коренного вала под этим цилиндром не дошло еще на 22° до верхней мертвой точки \ начинает открываться впускной клапан;
Фиг. 2 3 Диаграмма распределения четырехтактного двигателя.
б)	этот клапан заканчивает свое закрытие, когда колено вала пройдет 25° за нижнюю мертвую точку;
в)	с этого момента оба клапана остаются закрытыми, пока колено заканчивает свой первый оборот и проходит больше четверти второго оборота;
1 Градусом (°) называется единица измерения величины угла; в прямом угле 90 градусов (90°), полная окружность соответствует углу 360°.
§ 2-1]
Газораспределение четырехтактного двигателя
99
г)	когда колено во втором обороте находится за 46° до нижней мертвой точки, начинает открываться выпускной клапан;
д)	этот клапан открыт далее до окончания всего второго оборота вала и заканчивает закрываться только, когда колено пройдет на 5° за верхнюю мертвую точку.
Из диаграммы видно, что так как впускной клапан начинает открываться ранее начала первого оборота, а выпускной кончает закрываться позже конца второго оборота, то на участке А — Б оба клапана открыты одновременно. Иначе можно сказать так: впускной клапан открывается в конце второго оборота, когда выпускной клапан еще открыт; выпускной клапан закрывается лишь в начале первого оборота.
Первая половина первого оборота колена вала соответствует ходу впуска, но впускной клапан начинает открываться ранее начала этого хода. Это более раннее открытие называется опережением или предварением открытия впускного клапана.
На диаграмме фиг. 2-3 опережение открытия составляет 22°, но у дизелей различных марок и разного числа оборотов оно может быть и больше и меньше этой величины. Обычно оно больше у более быстроходных и меньше у тихоходных дизелей.
Опережение открытия впускного клапана делается для того, чтобы получить лучшее наполнение цилиндра воздухом. Если бы впускной клапан начинал открываться одновременно с началом хода впуска, то поршень уже шел бы, всасывая, вниз, а клапан еще только открывал бы узенькую щель, которая сильно тормозила бы засос воздуха, получалось бы значительное разрежение в цилиндре, пока клапан не открылся бы в достаточной для свободного прохода воздуха степени.
Когда же имеется опережение, то к тому моменту, когда поршень начинает свой ход впуска, клапан уже полностью открыт и не оказывает излишнего торможения проходу воздуха.
Кроме того, следует иметь в виду, что начало открытия с опережением впускного клапана совпадает с окончанием выпуска. В это время газы с большой скоростью уходят через выпускной клапан, и своим движением они присасывают немного воздуха через начавший открываться впуск-7*
100
Г а зор асп ределени е
[Гл. 2
ной клапан, благодаря чему пространство сжатия в цилиндре несколько продувается воздухом, т. е. в нем остается меньше газов, получившихся при предыдущем сгорании топлива, чем осталось бы в том случае, если бы впускной клапан не начал открываться перед концом выпуска.
Это имеет большое значение, так как, чем меньше останется в цилиндре таких газов, тем больше воздуха поместится в цилиндре во время впуска и тем чище будет этот воздух. Чем больше будет воздуха, тем больше в нем можно сжечь топлива, а чем он будет чище, тем лучше будет сгорание топлива. Чем больше можно сжечь топлива, тем большую работу можно получить от двигателя, а чем лучше сгорание, тем меньше расходуется топлива на одну и ту же работу.
Как только закончится первая половина первого оборота коренного вала, так прекратится и ход впуска и начнется ход сжатия. Но впускной клапан закрывается не в тот момент, когда колено вала проходит через нижнюю мертвую точку, а позже. Это называется запаздыванием закрытия впускного клапана. На фиг. 2-3 это запаздывание закрытия равно 25°. У быстроходных двигателей оно бывает больше, у тихоходных меньше. Запаздывание закрытия впускного клапана имеет целью, как и опережение открытия, лучшее наполнение цилиндра воздухом. Если бы впускной клапан кончал закрываться к моменту прохода колена через нижнюю мертвую точку, то щель между тарелкой и седлом клапана к концу хода впуска становилась бы настолько узкой, что сильно тормозила бы проход воздуха, создавая в цилиндре большое разрежение. Когда же имеется значительное запаздывание закрытия, то клапан полностью открыт до самого конца хода впуска, так что излишнего торможения не получается.
Кроме того, так как во время хода впуска до самого его конца в цилиндре всегда бывает разрежение, то оно не исчезает мгновенно и тогда, когда поршень начнет итти вверх после перевала через нижнюю мертвую точку. А это значит, что и после этого перевала воздух еще будет входить в цилиндр до тех пор, пока давление в цилиндре не сравняется с атмосферным. По этой причине тоже важно, чтобы впускной клапан после прохода колена через нижнюю мертвую точку еще не был закрыт, а закрылся бы несколько позже.
§ 2-1]
’Газораспределение четырехтактного двигателя
101
Из диаграммы распределения видно, что открытие выпускного клапана происходит с большим опережением. На фиг. 2-3 это опережение равно 46°. Оно бывает больше и меньше этой величины.
Опережение или предварение открытия выпускного клапана делается для того, чтобы во время начала хода выпуска не получалось противодавления, препятствующего движению поршня.
К концу рабочего хода давление в цилиндре хотя и падает значительно, но остается еще выше атмосферного. Если бы выпускной клапан только начинал открываться при проходе поршня через нижнюю мертвую точку, или хотя бы даже и с опережением, но недостаточным, то через узкую открывающуюся щель газы не могли бы мгновенно уйти из цилиндра, и давление в цилиндре, падая лишь постепенно, в начале обратного хода поршня препятствовало бы его движению, отнимая некоторую работу на преодоление этого сопротивления. Клапан и открывается поэтому с таким опережением, при котором давление в цилиндре успевает к моменту прохода поршня через нижнюю (мертвую точку упасть почти полностью до атмосферного.
Запаздывание закрытия выпускного клапана, которое на диаграмме фиг. 2-3 равно 5°, делается иногда в более быстроходных дизелях до 10 и редко до 15°, а иногда запаздывания и совсем не делают, давая окончание закрытия выпускного клапана как раз п-ри проходе через верхнюю мертвую точку. Во всяком случае выпускной клапан не должен закрываться с опережением, т. е. ранее прихода поршня в верхнюю мертвую точку, так как тогда газы стали бы выгоняться поршнем в начинающий открываться впускной клапан. Когда поршень подходит к верхней мертвой точке, то движение его замедляется, вместе с чем замедляется и выталкивание газов из цилиндра. Ранее вытолкнутые с большой скоростью газы тянут за собой газы, оставшиеся в цилиндре, обеспечивая достаточную очистку цилиндра, несмотря на то, что выпускной клапан к концу хода поршня уже настолько близок к своему закрытию, что для прохода газов остаётся лишь узкая щель. Если увеличить запаздывание закрытия выпускного клапана, то может получиться, что начавшимся ходом впуска будут засасываться в цилиндр газы обратно из выхлопной! трубы до тех пор, пока не закончится запоздалое закрытие выпускного клапана.
102
Г азораспределение
[Гл. 2
Четырехтактные калоризаторные двигатели имеют примерно такие же моменты газораспределения, т. е. такие же опережения и запаздывания, какие показаны на фиг. 2-3.
Газовые и газогенераторные двигатели нередко — не отличаются по газораспределению от дизелей, тем более, что теперь эти двигатели часто изготовляются из основных частей дизеля, имея те же детали газораспределения. Однако, ввиду того что эти двигатели во время хода впуска забирают не воздух, а горючую смесь, имеется некоторая опасность в значительном опережении открытия впускного клапана.
При малых нагрузках и при неправильной (слишком бедной) пропорции смеси сгорание в цилиндре затягивается иногда до самого конца хода выпуска. Если при это-м пламя попадает в начавший открываться (с опережением) впускной клапан, то оно может поджечь горючую смесь в канале от смесительного клапана, в результате чего может получиться взрыв. Поэтому в газовых и газогенераторных двигателях нередко делают начало открытия всасывающего клапана не с опережением на 15—20°, как у дизелей и калори-заторных двигателей, а с запаздыванием на 10—15° за верхней мертвой точкой. В остальном моменты газораспределения и у этих двигателей те же, какие были разъяснены для дизелей по фиг. 2-3. Установка на запаздывание начала впуска не является для газовых и генераторных двигателей безусловно обязательной, так как затяжка сгорания до конца выпуска бывает лишь в редких случаях, и при обеспечении надлежащей регулировки можно не опасаться «обратных» вспышек в трубопроводах или каналах, подводящих смесь.
Опасность взрыва уменьшается также и тем, что смешение горючего газа с воздухом осуществляется в современных двигателях нередко в самом корпусе впускного клапана, так что далее этого корпуса горение вообще распространяться не может, поскольку горючий газ без воздуха не может воспламениться, и пламя не может перекинуться в трубы.
2-2. ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
— Основное и резкое отличие двухтактного двигателя gc от четырехтактного заключается в устройстве и рабо- те его газораспределения, от которого зависит и весь ход процессов, происходящих в его цилиндрах.
§ 2-2] Газораспределение двухтактного двигателя	ЮЗ
Главное, что должен себе твердо усвоить машинист двухтактного двигателя, — это то, что в цилиндр такого двигателя воздух не всасывается, а вдувается, а получившиеся при сгорании газы не уходят сами и не выталкиваются из цилиндра поршнем, а выгоняются тем воздухом, который вдувается в цилиндр.
Надо, чтобы каждый машинист такого двигателя понял, что воздух не может наполнить собой цилиндр, если его не вдувать туда под несколько повышенным давлением. Газы не могут уйти из цилиндра, если их оттуда не выталкивать струей поступающего в цилиндр продувочного воздуха.
Кроме того, само собой разумеется, что каждый машинист знает, что для сгорания топлива нужен воздух и чю нельзя в цилиндр впрыснуть и сжечь в нем топливо, если он заполнен не воздухом, а газами, получившимися от предыдущего происшедшего сгорания топлива. Если все это ясно машинисту, то он хорошо поймет и действие газораспределения того двигателя, который он обслуживает. Повторяем:
1)	газы, получившиеся в цилиндре при сгорании там топлива, должны быть удалены из цилиндра и замещены воздухом раньше, чем в цилиндр поступит новая порция топлива для сгорания;
2)	газы не могут уйти из цилиндра сами, а должны быть вытеснены из него поступающим воздухом;
3)	этот воздух не может быть засосан в цилиндр, а должен поступить туда с несколько повышенным против атмосферного давлением, т. е. должен быть вдут в цилиндр принудительно извне.
--- На фиг. 2-4 изображен продольный, а на фиг. 2-5 — поперечный разрез двухтактного двигателя  с продувкой без наддува и с подачей воздуха не из отдельного продувочного насоса, а из кривошипной камеры. Органами газораспределения служат в данном двигателе не приводные впускные и выпускные клапаны, а рабочий поршень и окна, прорезанные в цилиндре. В конструкции, изображенной на фиг. 2-4 и 2-5, как и в большинстве двухтактных дизелей малых и средних мощностей, газораспределение и процесс работы в цилиндре осуществляются следующим образом:
104
Газораспределение
[Гл. 2
1.	Когда поршень во время работы двигателя, быстро двигаясь книзу, откроет своим краем верхнюю кромку продувочных окон и будет все больше открывать весь пролет
Фиг. 2-4. Продольный разрез бескомпрессорного двухтактного дизеля, 1— фундаментная рама; 2—коренной подшипник; 3 — перегородка между кривошип* ними камерами; 4 — уплотнительное кольцо; 6 — штифт; 7— картер; 8 — цилиндр; 9—рубашка цилиндра; 11 — выхлопные окна; 12—крышка цилиндра; 13—поршень; 14— поршневые кольца; 15 — поршневой палец; 16— шатун; 17 — коленчатый коренной вал; 18 — маховик; 22—выхлопная труба; 23— форсунка; 24—предкамера; 26 — воронка для слива отходящей охлаждающей воды; 27— штуцер смазки цилиндра; 28 — шпилька крепления противовеса; 29 — противовес; 31 — клапан подкачки газа для пуска двигателя; 33 — люк; 34 — смазочный канал в щеке и шейке колена; 35 — краник для спуска масла из кривошипных камер; 36 — канал для спуска масла; 37— сливная водяная труба; 39—пусковой обратный клапан.
окон, то воздух, сжатый перед тем в кривошипной камере, перетекает через канал 19 (фиг. 2-5) и продувочные окна 10 внутрь цилиндра. Вследствие косого направления окон
Фиг. 2-5. Поперечный разрез того же дизеля.
/ — фундаментная рама; 7 — картер; 8 — цилиндр; 9 — рубашка цилиндра; 10 — про> дувочные окна; 11 — выхлопные окна; 12 — крышка цилиндра; 13 — поршень; 14 — норшневые кольца; 16 — шатун: 18 — маховик; 19 — канал для воздуха; 20 — выхлопной канал; 2/— выхлопной коллектор (глушитель); 22 — выхлопная труба; 23 — форсунка; 24 — предкамера; 29 — противовес; 30 — механическая масленка; 33 — люк для очистки от накипи; 37 — сливная водяная труба; 40 — щит закрытия картера; 42 — шатунный болт; 43 — прокладка для изменения давления сжатия; 44 — фундамент под двигателем; 45 — кронштейн под глушителем; 46 — болт крепления блок-картера к раме; 49 — всасывающий клапан кривошипной камеры.
106
Г а зора-сп ределение
[ Гл. 2
воздух устремляется к верхней части полости цилиндра под его крышку, оттесняя газы, оставшиеся от получившегося перед тем сгорания в цилиндре топлива к выхлопным окнам 11 и выгоняя, выталкивая их через эти окна и канал 20 в глушитель 21 и далее через выхлопную трубу 22 наружу.
Это притекание воздуха и выталкивание газов продолжается очень короткий промежуток времени — с того момента, когда край поршня, идущего книзу, начнет открывать кромку продувочных окон, до того момента, когда он их перекроет во время следующего движения поршня кверху.
Несмотря на краткость этого промежутка времени, воздух успевает заполнить почти целиком все пространство цилиндра, заключенное между его крышкой и днищем поршня. Он лишь частично смешивается с газами, получившимися от предыдущего сгорания.
Чем чище достигается продувка, тем лучше работает двигатель и тем большую он развивает мощность. При кривошипно-камерной продувке количество протекающего в цилиндр воздуха недостаточно для достижения чистой продувки, так что в цилиндре остается значительное (до 35—40% объема цилиндра) количество загрязняющих воздух газов (остаточных газов).
Во всяком случае в конце продувки, когда поршень перекроет кромку продувочных окон, цилиндр оказывается заполненным воздухом, хотя и несколько загрязненным, но годным для сгорания в нем топлива.
2.	В то мгновение, когда поршень перекроет продувочные окна 10, он еще не полностью закрыл собой выхлопные окна 11, так что некоторая небольшая доля воздуха успеет еще вытечь через эти окна, но затем тотчас же кромка днища поршня пройдет выше кромки выхлопных окон, наглухо их загородив телом поршня и отделив от пространства цилиндра поршневыми кольцами, плотно прижатыми к цилиндровым стенкам.
С этого мгновения воздуху уже некуда деваться из цилиндра, и на протяжении всей остальной части хода поршня, т. е. с момента закрытия им выхлопных окон и до момента прихода поршня в верхнюю мертвую точку, происходит сжатие воздуха.
Пространство сжатия остается такое небольшое, что воздух оказывается сжатым, как и в четырехтактном двигателе, в 12—15 раз по сравнению с тем объемом, какой
§ 2-2]
Газораспределение двухтактного двигателя
107
он имел в момент закрытия выхлопных окон. Давление воздуха от сжатия поднимается до 28—35 ат (понятие о давлении см. стр. 39), а температура его тоже от быстрого сжатия возрастает до 550—600э С.
3.	Перед самым проходом поршня через верхнюю мертвую точку в этот раскаленный от сжатия воздух впрыскивается из форсунки 23 через предкамеру 24 мелко распыленное топливо, которое смешивается с воздухом и от соприкосновения с ним и от высокой его температуры воспламеняется и сгорает.
Сгорание продолжается только в самом начале хода поршня вниз после перевала через верхнюю мертвую точку, и давление в цилиндре сначала резко повышается, а к концу сгорания начинает уже несколько понижаться вследствие того, что поршень, отходя от цилиндровой крышки, дает возможность газам начать расширяться.
Когда сгорание закончится, давление падает быстро, но оно все время остается все же значительно выше атмосферного давления, вследствие чего оно и гонит поршень книзу, передавая через поршень и шатун работу на коренной коленчатый вал (о работе см. § 0-4).
Давление в цилиндре успевает упасть атмосфер до 3—4 к тому моменту, когда днище поршня начнет открывать кромку окон. Если бы в это время начали сразу же открываться продувочные окна 10, то газы из цилиндра направились бы через эти окна в картер или ресивер двигателя, не давая воздуху направиться в цилиндр. Поэтому ранее открытия продувочных окон должны обязательно открываться выхлопное окна 11, которые с этой целью и делаются несколько выше продувочных.
4.	Как только кромка днища поршня откроет собой кромку выхлопных окон, так сейчас же газы, получив возможность вытекать из цилиндоа, давление в котором, как мы сказали, было еще значительно выше атмосферного, устремляются в глушитель и далее в выхлопную трубу, вследстие чего давление в цилиндре сразу же упадет почти до атмосферного. К тому моменту, когда поршень сейчас же вслед за выхлопными начнет открывать продувочные окна, уже не будет той опасности, что газы потекут навстречу воздуху, а наоборот, воздух, имеющий давление на 0,15—0,5 ат выше давления окружающего двигатель воздуха, а следовательно, примерно настолько же выше давления в цилиндре, поте-
108
Г а зор асп редел е н и е
[Гл. 2
БК, кд, Оз
чет через продувочные окна в цилиндр. С этого момента весь процесс повторяется в том порядке, какой описан, начиная с п. 1.
Машинисты, обслуживающие Ьолее крупные дизели, знают, что некоторые двухтактные двигатели имеют управление подачей продувоч
ного воздуха при помощи клапанов или золотников. Иногда через эти золотники подается весь воздух, направ
Фиг. 2-6. Схема продувки с управляемыми наддувочными окнами.
Начало открытия выхлопных окон.
Клапан 4 закрыт.
1 — наддувочные окна; 2— выхлопные окна: 3 — продувочные окна;
4 — клапан.
Фиг. 2-7. Начало продувки.
Клапан 4 еще закрыт.
ляющийся через продувочные окна, большей же частью над продувочными окнами в цилиндре располагается второй ряд небольших окон,
так называемых наддувочных, и только доступ воздуха к этим окнам управляется клапанами или золотниками.
Схема дизеля с наддувочными окнами изображена на фиг. 2-6—2-8. Наддувочные окна 1 начинают открываться раньше, чем поршень опустится до уровня кромки выхлопных окон 2 (фиг. 2-8). Если бы не было клапана, отделяющего эти окна от ресивера продувочного воздуха, то газы из цилиндра устремились бы в ресивер, так как давление в цилиндре может упасть до атмосферного только после открытия выхлопных окон 2, а в этот момент оно еще составляет 3—4 аг.
§ 2-2]
* Газораспределение двухтактного двигателя
109
Фиг. 2-8. Продувка через оба ряда окон. Клапан 4 открыт, воздух поступает и через верхние наддувочные окна.
Воздух начинает поступать в цилиндр только тогда, когда кромка поршня уже пройдет не только мимо кромок выхлопных окон 2, но и начнет открывать основные продувочные окна 3 (фиг. 2-7). В этот момент уже нет опасности, что газы пойдут в ресивер, так как давление в цилиндре успело через выхлопные окна сравняться с атмосферным.
Только после этого открывается также и клапан 4, соединяющий ресивер с наддувочными окнами /, так чго воздух начинает итти в цилиндр уже через оба ряда окон (фиг. 2-8). Этот клапан, или золотник, в некоторых двигателях открывается от распределительного механизма» а в некоторых — автоматически из-за того, что давление в ресивере превышает в это время упавшее до атмосферного давление в цилиндре, и разность давлений приподнимает клапан. Приводной золотник лучше в том отношении, что он меньше тормозит проход воздуха к наддувочным окнам, автоматический же клапан проще.
Когда поршень, пройдя через нижнюю мертвую точку и направляясь уже кверху, закроет нижние продувочные окна 3, то воздух не перестает поступать в цилиндр,
как это бывает при простейшем устройстве, а продолжает еще поступать через верхние наддувочные окна 1. Продолжает он поступать и тогда, когда поршень уже закроет и в ы-хлопные окна 2, так как верхняя кромка наддувочных окон 1 расположена выше кромки выхлопных окон, и в момент закрытия последних наддувочные окна еще не перекрыты поршнем. И только с их закрытием прекращается поступление воздуха в цилиндр.
Золотник, или клапан, 4 может после этого закрыться в любое время. Момент его закрытия не имеет никакого значения, лишь бы только этот золотник не оставался открытым тогда, когда при следующем обороте вала дизеля поршень вновь опустится до уровня кромки наддувочных окон.
110
Г азораспределение
[Гл. 2
Вопрос. Каково давление воздуха в цилиндре в тот момент, когда поршень в своем движении вверх перекрывает наддувочные (верхние) окна, т. е. в начале сжатия?
Ответ. Это давление равно давлению в продувочном ресивере или лишь едва заметно отличается от него. Давление же в ресивере поддерживается при помощи продувочных
।
Фиг. 2-9. Диаграмма распределения двухтактного дизеля без наддува.
насосов или воздуходувок все время в пределах около 0,15—0,5 ат выше давления наружного воздуха. Следовательно. давление в цилиндре такого двигателя в начале сжатия также должно быть весьма близко к 0,15—0,5 ати, тогда как в двигателе без наддува оно, как мы уже отметили, может превышать давление наружного воздуха лишь на сотые доли атмосферы. Понятно, что при большем давлении в цилиндре заключено больше воздуха, чем при меньшем.
Диаграмма газораспределения двухтактного двигателя без наддува изображена на фиг. 2-9, двухтактного двига
§ 2-2 J
Газораспределение двухтактного двигателя
111
теля с наддувом — на фиг. 2-10. Такую диаграмму для двухтактного двигателя составить по натуре труднее, чем для четырехтактного, так как выхлопные и продувочные окна снаружи не видны. Иногда их можно увидеть, отняв выхлопную трубу или люк, чаще же для этого нужно снять
Фиг. 2-10. Диаграмма распределения двухтактного дизеля с наддувом.
крышку цилиндра и опустить поршень книзу для открытия им этих окон.
Составление диаграммы газораспределения, однако, для двухтактного двигателя менее важно, чем для четырехтактного, так как расположения окон мы все равно изменить не можем, а следовательно, и не можем изменить распределения.
Только в тех двигателях, в которых имеются наддувочные клапаны, открывающиеся от привода, или продувочные и выхлопные золотники, можно регулировать открытие и закрытие этих клапанов.
При всех системах продувки система распределения в двухтактных двигателях значительно проще, чем в четы
112
Г азораспределение
[Гл. 2
рехтактных, и регулировка ее почти никогда не бывает нужна, так как все или значительная часть распределения осуществляется рабочими поршнями двигателя. Зато всякая неисправность в работе поршней (неплотность колец, ошибки в толщине заливки шатунных подшипников или в толщине прокладок) значительно больше отражается на работе двухтактного двигателя, чем четырехтактного.
Вопросы для повторения и проверки
1.	Почему распределительный вал четырехтактного двигателя должен иметь число оборотов вдвое меньшее, чем коренной вал?
2.	Какое число оборотов по сравнению с коренным валом должен иметь распределительный вал двухтактного двигателя (если он имеется)?
3.	Для чего начало открытия впускного и выпускного клапанов делается не в момент прохода поршня и колена вала через мертвые точки, а с опережением?
4.	Почему в газовых двигателях иногда делают начало открытия впускных клапанов не с опережением, а ^наоборот, с запаздыванием, т. е. после прохода поршня через верхнюю мертвую точку?
5.	Для чего окончание закрытия впускного клапана делается со значительным запаздыванием, а не в тот момент, когда кончается ход впуска?
6.	Могут ли газы, получившиеся от горения топлива, полностью выйти из цилиндра двухтактного дизеля, если их не выгнать оттуда вдуваемым из ресивера воздухом?
7.	Происходит ли в двухтактном двигателе всасывание воздуха в рабочий цилиндр?
8.	Если не происходит всасывания, то почему же воздух заполняет цилиндр?
9.	Для чего делается наддув?
10.	Если мы имеем два дизеля с одинаковым числом цилиндров, одинаковым ходом поршней и одинаковым числом оборотов, то какой из этих дизелей может дать большую мощность: тот, у которого нет наддува, или тот, который имеет наддув, и почему?
ЗАДАЧИ
№	4. Двигатель делает 180 об/мин. Его впускные клапаны открываются с опережением на 20° и закрываются с запаздыванием на 25°, а выпускные имеют опережение 48° и запаздывание 12°. Какую долю секунды бывает открыт тот и другой клапан? На протяжении скольких градусов поворота коренного вала оба клапана открыты вместо? Какую долю секунды составляет это перекрытие действия клапанов?
№	5. Двухтактный дизель делает 120 об'мин. Когда кромка поршня проходит мимо верхнего края наддувочных окон, колено -находится за 54° до нижней мертвой точки; когда она проходит мимо верхнего края выхлопных окоп, то колено находится за 49р до нижней мертвой точки и при проходе кромки поршня мимо края
§ 3-1]
* Условия, необходимые для полного сгорания
113
продувочных окон — за 36° до нужней мертвой точки. Вычислить, какую долю секунды продолжается выход газов через выхлопные окна и сколько времени продолжается поступление воздуха в цилиндр при открытых выхлопных окнах (продувка) и при закрытых выхлопных окнах (наддув).
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ПИТАНИЕ ГОРЮЧИМ ДВИГАТЕЛЕЙ
3-1. УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПОЛНОГО СГОРАНИЯ
БК, КД, КН
Все двигатели, работающие на тяжелом жидком топливе, т. е. компрессорные и бескомпрессорные дизели и калоризаторные двигатели, имеют между собой то сходство, что в их цилиндры засасывается или вдувается (в двухтактных) только воздух, а топливо впрыскивается в этот воздух, перемешиваясь с ним уже внутри цилиндров. Под словом «впрыскивание» мы понимаем введение топлива более или менее мелко распыленной струйкой (факелом) или несколькими такими струйками.
Для того чтобы двигатель работал возможно более экономично, необходимо, чтобы все впрыснутое в цилиндр топливо сгорало полностью, т. е. чтобы никакая часть этого топлива по возможности не пропадала неиспользованной. Возможно более полное сгорание необходимо, кроме того, идля избежания загрязнения двигателя смолистыми отложениями и нагаром.
Сгорание, как известно, представляет собой химическую реакцию соединения горючих составных частей топлива с кислородом, содержащимся в воздухе.
Неполное сгорание топлива может заключаться не только в том, что часть топлива вообще останется несгоревшей и будет выброшена в выхлопную трубу вместе с выхлопными газами. Горючие вещества топлива могут подвергнуться частичным изменениям и даже частично соединиться с кислородом воздуха, но все же остаться в таком виде, в каком они еще могли бы сгорать, если бы пришли в соприкосновение с достаточным количеством достаточно раскаленного воздуха. При полном сгорании топлива в выхлопных газах не может содержаться н/каких частичек, еще способных гореть. При неполном же сгорании газы 8 М. В. Щуров.
114
Питание горючим двигателей
(Гл. 3
содержат окись углерода (угарный газ), черные частички дыма — сажу, а иногда — и пары самого топлива в первоначальном или видоизмененном от нагрева состоянии, которые еще могли бы гореть, попав в соответствующие для этого условия.
Окись углерода представляет собой невидимый газ, без запаха и заметного цвета, получающийся в условиях нехватки воздуха при сгорании углерода, содержащегося во всяком жидком топливе. Сажа, или видимый дым, — это очень мелкие частички твердого угля или углерода, выделяющегося из частичек жидкого топлива при их накаливании без доступа к ним воздуха. Другое видоизмененное состояние топлива получается при менее сильном его накаливании в отсутствии воздуха, причем часто получаются вещества смолистого характера.
Для полного сгорания необходимы только два- условия: 1) каждая частичка горючего должна встретиться и соприкоснуться вплотную с необходимым для ее сгорания количеством воздуха и 2) воздух и горючее должны быть в этот момент нагреты до необходимой для воспламенения температуры от сгорания соседних частиц, от сжатия или от других причин.
Причиной того, что стичка топлива ние с воздухом, обстоятельств:
1.	Воздуха в цилиндре вообще нехватает для того, чтобы в нем могла сгореть вся порция впрыснутого за 1 раз в цилиндр топлива.
2.	Топливо плохо распылено, т. е. многие из его капелек слишком крупны, имеют размеры не мельчайших пылинок, а хотя бы и малых на взгляд, но все же недостаточно мелких частичек. Даже в калоризаторных двигателях, где впрыскивание происходит сравнительно задолго до воспламенения, частички топлива не все и не полностью успевают испариться; в дизелях же топливо впрыскивается незадолго до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, так как только к этому моменту температура воздуха в цилиндре в результате сжатия достигнет значения, необходимого для самовоспламенения топлива. Таким образом, для испарения топлива и образования горючей смеси из паров
не каждая мельчайшая ч а-войдет в с о п р и к о с н о в е-может быть одно из следующих
$ ai 1
. Условия, необходимые для полного сгорания
115
топлива и воздуха предоставляется очень короткий промежуток времени. При плохом распиливании, когда горючая смесь, образовавшаяся вокруг недостаточно мелкой капельки, самовоспламеняется и горит, то вокруг не успевшей полностью испариться капельки образуется как бы оболочка из продуктов сгорания. Эта оболочка затрудняет доступ воздуха к продолжающей испаряться капельке, а сама капелька совсем не сгорит, обратившись от жара в частичку сажи или в смолистое вещество, или же сгорит в условиях нехватки воздуха неполно, образовав окись углерода.
3.	Топливо распылено достаточно хорошо, и воздуха в цилиндре было бы вполне достаточно для полного сгорания всей его порции, но воздух слишком загрязнен остаточными газами, получившимися при предыдущем сгорании топлива, вследствие чего некоторые частички горючего оказываются в тот момент, когда им надо было загореться, окруженными не воздухом, а случайно находящимися в этом месте частицами продуктов сгорания.
4.	Мелкость распыла достаточна, воздуха хватило бы, но топливо плохо перемешивается с воздухом, вследствие чего значительная часть находящегося в цилиндре воздуха совсем не входит в соприкосновение с горючим, а частички топлива в то же время не находят воздуха для своего сгорания, так как оказываются окруженными остатками сгорания соседних частиц, а не воздухом.
Причиной недостаточной для сгорания температуры могут быть:
5.	Недостаточная степень сжатия воздуха в цилиндре дизеля, вследствие чего температура воздуха мала для получения надежной вспышки, и вспышки происходят с пропусками.
6.	Попадание частичек топлива ранее их самовоспламенения на холодные стенки цилиндра или поршня.
7.	В калоризаторномдвигателе — недостаточный накал калоризатора, заполнение его нагаром, неправильное направление струи топлива, при котором значительная часть его не попадает в калоризатор или вообще в ту часть воздуха, которая Накаляется от стенок запального шара.
8*
116
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
8.	В компрессорном дизеле — слишком малая порция топлива (например, во время холостого хода), вдуваемая слишком большим количеством холодного распиливающего воздуха и слишком долго не встречающаяся с тем раскаленным от сжатия основным воздухом, которым наполнен цилиндр.
Из перечисленных причин первая — общая нехватка воздуха — может зависеть от впрыскивания в цилиндр чрезмерно большого количества топлива, не соответствующего тому количеству воздуха, какое заключено в цилиндре (или наоборот — от недостаточного заполнения цилиндра воздухом). Все двигатели, работающие на тяжелом жидком топливе, имеют топливные насосы, по-разному устроенные, но всегда (при правильной отрегулировке) обеспечивающие отмеривание строго определенных порций топлива, не превышающих тех количеств его, какие могут сгореть в нормальном количестве воздуха, заключенном в цилиндре.
Третья причина — загрязненность воздуха — может происходить как от несовершенства двигателя (неудачное устройство продувки в двухтактном двигателе, недостаточное количество подаваемого воздуха при кривошипно-камерной и подобной ей продувке (см. § 1-4),так и от расстройств в его работе (торможение выхлопа от неправильного газораспределения или от загрязнения выхлопного трубопровода и т. п.).
Пятая, седьмая и восьмая причины • могут вызываться и обусловливаться только неисправностью или плохой регулировкой двигателя, если, конечно, в самой его конструкции нет грубых ошибок и несоблюдения простейших общепринятых норм; шестая — недостатками конструкции и неисправностями топливной системы.
Здесь мы несколько подробнее остановимся на второй и четвертой из возможных причин неполного сгорания топлива или, иными словами, на требовании: 1) хорошего распы ливания топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя, и 2) хорошего его перемешивания со всем тем воздухом, который находится в цилиндре при ходе сжатия.
В способах, которыми выполняются ^ти требования, заключаются те основные различия, которые имеются между: 1) компрессорными дизелями, 2) бескомпрессорными дизе
§ 3-2]
Распыливание топлива
117
лями и 3) калоризаторными двигателями. От большего или меньшего совершенства в их выполнении зависит в основном и большее или меньшее совершенство самого двигателя. Создание наилучшего распыливания и смешения являлось и является предметом многочисленных научных изысканий, конструкторских работ и опытов.
В дальнейшем мы и перейдем к ознакомлению с теми способами, какими достигается в различных двигателях: 1) возможно лучшее для данной системы двигателя распыливание топлива и 2) перемешивание этого топлива с заключенным в цилиндре воздухом. Вместе с тем мы разберем для каждой разновидности двигателей и способы, какими достигается подача определенного, отмеренного количества топлива при каждом отдельном впрыске и каким образом меняется эта подача в зависимости от нагрузки двигателя.
3-2. РАСПЫЛИВАНИЕ ТОПЛИВА И СМЕШЕНИЕ ЕГО С ВОЗДУХОМ В КОМПРЕССОРНОМ ДИЗЕЛЕ
кд
В компрессорных дизелях топливо распыливается (пульверизируется) высоко сжатым воздухом. Оно прогоняется через распылитель и сопло форсунки, причем распыливание происходит весьма совершенно, если только правильны конструкция и все размеры и формы распылителя и сопла форсунки. Хорошее же смешение впрыскиваемого топлива с воздухом, заключенным в пространстве сжатия, обеспечивается тем вихрем, который создается врывающимся через форсунку воздухом, если струя этого воздуха правильно направлена, и правильно отражается днищем поршня соответствующей формы.
Нормальное устройство форсунки компрессорного дизеля, известное всем машинистам, работающим при таких дизелях, показано на фиг. 3-1.
Корпус форсунки I имеет внутри пустое кольцевое пространство 2, которое во время работы дизеля всегда заполнено сильно сжатым (до 45—55 ати) холодным воздухом. Сжатый воздух всегда находится в пространстве корпуса форсунки потому, что полость форсунки соединена трубкой с рабочим баллоном, заполненным таким сжатым воздухом. Трубка, идущая от баллона, входит в форсунку своим наконечником 3 (см. в плане разрез форсунки по приемному выступу) и сообщается с полостью корпуса
118
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
форсунки 2 каналом 4. Из пространства корпуса форсунки воздух никуда не может выйти, так как сверху кор-
пус накрыт фонарем 5 с фланцем 6, плотно прижимаемым болтами своим конусом 7 к соответствующей притертой поверхности корпуса, а снизу выход из корпуса форсунки закрыт конусом 8 иглы 9-9.
Через фланец и конус фонаря игла проходит из корпуса форсунки наружу, но через место прохода иглы воздух также не может вытекать или хотя бы только сильно просачиваться из корпуса форсунки, так как в этом месте устроен сальник 10, набиваемый мягкой металлической стружкой или прорезиненной набивкой и зажимаемый гайкой-крышкой 11. Конус иглы 8 плотно прижимается к своему седлу 12 в корпусе форсунки тугой пружиной 13, заключенной в пружинном колпаке 14, плотно привинченном к фонарю 5. В корпусе форсунки игла проходит через г и л ь-з у 15, на конец которой навинчен распыливающий ко-
Фиг. 3-1. Форсунка компрессорного дизеля.
1 — корпус форсунки; 2 — полость корпуса форсунки; 3 — трубка, подающая воздух; 4—канал для воздуха в выступе корпуса форсунки; 5 — фонарь форсунки; б —фланец фонаря; 7 — корпус фонаря; 8—конус иглы; 9— игла; 10— сальник форсунки; 11— крынка сальника; 12— седло иглы; 13— пружина форсуночной иглы; 14— колпак пружины; 15—гильза; 16— распыливающий конус; 17— распыливающие кольца; 18 — соп 'О’ ая гайка; 19 — сопло; 20 — конец рычага; 21 — топливная трубка; 22— канал для топлива; 23-гайка для регулирования зазора под роликом.
§ 3-2]
Распиливание топлива
119
н у с 16, а над конусом располагаются распиливающие кольца 17. На конце корпуса сопловой гайкой 18 укреплено сопло форсунки 19, имеющее большей частью одно, а иногда и несколько отверстий строго определенного диаметра, с закругленными краями.
Из чертежа ясно, что если приподнять иглу с ее седла, т. е. конус иглы 8 поднять над седлом 12, то сжатый воздух из пространства корпуса форсунки сможет устремиться через отверстия в кольцах и канавки на распыливающем конусе далее в отверстия сопла 19. К так как сопло обращено внутрь цилиндра дизеля, то сжатый воздух, следовательно, через сопло может вдуваться в цилиндр. Однако игла приподнимается только в определенные моменты, а в остальное время она прижата к седлу пружиной 13 и не пропускает ничего ни из корпуса форсунки внутрь цилиндра, ни из цилиндра внутрь форсунки.
Подъем иглы производится распределительным рычагом, конец которого 20 виден на фиг. 3-1. Игла приподнимается каждый раз в тот момент, когда поршень заканчивает свой ход сжатия в рабочем цилиндре, а когда поршень пройдет через верхнюю мертвую точку и начнет уже итти книзу, то игла вскоре же вновь опускается на седло.
Если бы в корпусе форсунки не было кроме сжатого воздуха также и некоторой порции топлива, то при каждом открытии иглы в цилиндр вдувалось бы из форсунки только некоторое количество холодного сжатого воздуха. Но сущность дела заключается в том, что перед каждым поднятием иглы форсунки, во время ли всасывающего хода поршня, или во время предшествующего ему выхлопа, или в начале хода сжатия, —в форсунку притекает по трубочке 21, просверленному в теле корпуса форсунки каналу 22 определенная небольшая порция топлива. Это топливо отмеряется и подается в форсунку топливным насосом, устройство которого будет объяснено далее.
Топливо из канала 22 попадает на распылительные кольца 17 и заполняет пространство между ними и каналы распиливающего конуса 16. Когда происходит поднятие иглы, холодный сжатый воздух, устремляющийся из форсунки через сопло внутрь рабочего цилиндра, увлекает с собой всю имеющуюся порцию топлива, смешиваясь с топливом мгновенно в пену, которая по каналам распиливаю
120
Питание горючим двигателей
[ Гл. 3
щего конуса направляется многочисленными струйками к соплу, где пенные струйки встречаются, ударяясь друг о друга, и вылетают через отверстие сопла вместе со струей
Фиг. 3-2. Привод форсуночной иглы и вихри, создаваемые - распиливающим воздухом.
пульверизирующего воздуха внутрь цилиндра, причем топливо распиливается в мельчайший туман.
На фиг. 3-2 схематически показано, как струя холодного воздуха, врывающаяся в цилиндр вместе с мельчайшими пылинками жидкого топлива, ударяется о вогнутое днище поршня и создает сильнейший вихрь, перемешиваю-
§ 3-2]
Распиливание топлива
121
ттт и й всю порцию впрыснутого топлива с тем горячим сжатым воздухом, которым в это время заполнено все пространство между поршнем и крышкой цилиндра.
Количество воздуха, которое успевает проникнуть из форсунки внутрь цилиндра на протяжении того очень малого времени, пока открыта игла форсунки, очень невелико. Оно составляет всегоот 3 д о 5% по отношению к тому количеству горячего воздуха, какое заполняет цилиндр во время хода сжатия. Это небольшое количество холодного распы-ливающего воздуха не в состоянии сколько-нибудь заметно охладить воздух, находящийся в цилиндре, но, окружая вдуваемые частички топлива, этот холодный воздух несколько замедляет нагрев и воспламенение их от соприкосновения с основным горячим воздухом пространства сжатия. Кроме того, топливо, вылетая в мелко раздробленном виде вместе с распиливающим его воздухом, не может войти в цилиндр сразу полной порцией, а вдувается на протяжении некоторого, хотя и очень небольшого, промежутка времени, достаточного, однако, для того, чтобы до конца впрыскивания поршень уже успел начать свой ход книзу. Оба эти обстоятельства приводят к тому, что в цилиндре не происходит какой-либо внезапной вспышки топлива с резким повышением давления, а наоборот, сгорание происходит плавно и замедленно таким образом, что давление в цилиндре или совсем не повышается от вспышки, или повышается весьма незначительно. Пока поршень начинает отходить от крышки цилиндра, увеличивая объем, занятый горящей смесью, давление остается вследствие выделения большого количества тепла неизменным почти до самого конца сгорания всей впрыснутой порции топлива.
Когда нагрузка двигателя очень мала или двигатель работает совсем вхолостую, то топливный насос подает в форсунку весьма небольшие порции топлива. Поданная порция топлива вдувается в цилиндр тотчас после открытия иглы форсунки, окруженная струей распыливающего воздуха, который продолжает еще итти вслед за топливом и после того, как оно все уже ушло из форсунки. В этом случае холодный воздух может зад.уть пламя, т. е.
122
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
может получиться пропуск вспышки. Этим именно и вызы-
ваются пропуски вспышек, которые нередко бывают при
работе на холостом ходу, в особенности, когда дизель еще не разогрелся. Для их уменьшения полезно, очевидно, умень-
Фиг. 3-3. Щелевой распылитель форсунки компрессорного двигателя.
/ — гильза, окружающая иглу: 2— втулка, поставленная на резьбе на гильзе 3—отверстия во втулке, дающие свободный проход Топливу и воздуху в пространств) между втулкой и гильзой; 4— конус; 5 — щель между конусом и втулке й; б—канал для топлива в корпусе форсунки; 7—седло иглы; 8 — игла; Р—отверстие сопла.
шать во время работы на холостом ходу давление распиливающего воздуха.
Целью устройства распыливающих колец и конуса является достижение как можно более мелкого и равномерного распиливания топлива. Эта же цель, очевидно, может достигаться не только таким устройством, но и другими, существенно от него отличающимися, конструкциями. Кроме распылителя с кольцами и конусом весьма большое распространение имеет также щелевой распылитель.
Устройство такого распылителя показано в разрезе на фиг. 3-3. Вся форсунка в этом случае устроена и работает точно так же, как и ранее описанная. Но на конец гильзы 1 надеваются не конус и кольца, а навинчиваются втулка 2 с большими круглыми отверстиями 3 и конус 4, имеющий 4— 5 низких ребрышек, благодаря которым между конусом и телом корпуса форсунки образуется узкая щель, неизменная по своей толщине. Наоборот, щель 5 между втулкой 2 и конусом 4 может регулироваться путем навинчивания и свинчивания втулки.
Топливо, подаваемое по каналу 6У частично заполняет щель 5, частично
натекает между втулкой и гильзой, частью остается снаружи гильзы и конуса. Когда приподнимается
игла, то воздух из форсунки сначала направляется с большой скоростью по наружному пространству вокруг втулки прямо в щель между конусом 4 и телом корпуса форсунки 7, увлекая все бывшее в этом пространстве топливо, а следом за тем подсасывает через щель 5 и то топливо, которое скопилось в этой щели между гильзой и втулкой. Это топ
§ 3-2]
Распыливание топлива
123
ливо из щели бьет навстречу струе воздуха, который тотчас захватывает ее, сильно раздробляя. Регулируя величину щели 5, добиваются наилучшего качества распыливания.
Вопрос. Увеличится ли количество впрыскиваемого при каждом рабочем ходе в цилиндр топлива, если мы тем или иным способом увеличим открытие форсунки, сделав это открытие более длительным или подъем иглы более высоким?
Ответ. Нет, количество впрыскиваемого топлива от этого увеличиться не может. Это количество зависит исключительно от топливного насоса, который подает на каждый рабочий ход определенное, зависящее от нагрузки дизеля, количество топлива. Вся эта порция обязательно целиком выдувается из форсунки воздухом во время подъема иглы, после чего через сопло форсунки продолжает еще некоторый момент выдуваться воздух уже без топлива. Если подъем иглы или длительность ее открытия увеличить, то это вызовет только проход через сопло большего количества распы ливающего воздуха, но количества распыливаемого топлива это увеличить не может, так как неоткуда взяться какому-либо добавочному его количеству. Разумеется, подъем иглы может быть при неправильной регулировке так сильно уменьшен, что не все поданное насосом топливо будет успевать уходить из форсунки во время впрыскивания. Это, однако, очень быстро скажется на работе дизеля, так как форсунка вся заполнится не успевающим выходить топливом, и распыливание его сразу нарушится, вследствие чего при таком дефекте дизель вообще не сможет работать или будет работать очень дымно и плохо.
Вопрос. Получится ли распыливание топлива, если давление сжатия воздуха в цилиндре нормальное, т. е. доходит до 32 ата, а давление распиливающего воздуха в рабочем баллоне 30 ат по манометру?
Ответ. При этих условиях невозможно распыливание в тот момент, когда поршень проходит через верхнюю мертвую точку, так как тогда давление в цилиндре больше, чем давление внутри форсунки; таким образом, не только распиливающий воздух не может выходить вместе с распиливаемым топливом из форсунки в цилиндр, но даже, наоборот, горячий воздух из цилиндра может войти в форсунку при открытии иглы, так как мы
124
Питание горючим двигателей
[ Гл. 3
знаем, что воздух или жидкость всегда переходят из пространства с большим в пространство с меньшим давлением. Следом за тем, однако, давление в цилиндре начнет падать, вследствие того что поршень, перейдя через верхнюю мертвую точку, дает возможность воздуху начать расширяться. Тогда распиливание вслед движущемуся поршню, а следовательно запоздалое воспламенение впрыснутого топлива, станет возможным.
Вопрос. Может ли двигатель пойти в ход, если давление в рабочем баллоне во время пуска составляет только 30 ат по манометру?
Ответ. Двигатель пойти в ход может, так как впрыскивание, хотя и с запаздыванием, возможно, тем более что при медленном еще вращении дизеля при пуске сжатие воздуха в его цилиндрах несколько ниже, чем при нормальной работе. Но такой пуск опасен, так как при проходе поршня через верхнюю мертвую точку давление в цилиндре может, как мы видели, оказаться больше давления воздуха в форсунке; вследствие этого при подъеме иглы горячий сжаты ! воздух может пойти через сопло форсунки и скопившееся около сопла топливо внутрь форсунки и воспламенить в самой форсунке образовавшиеся пары топлива, вследствие чего произойдет взрыв. Взрыв внутри форсунки может не только вызвать разрыв корпуса этой форсунки, но передаться й в трубки, подводящие воздух ко всем форсункам, а через них и в другие форсунки. В результате такого взрыва нередко выбывают из строя сразу все форсунки, а осколки форсунок и трубок тяжело ранят людей. Поэтому никогда нельзя пускать дизель, если давление в рабочем баллоне ниже 38 ат, и во время работы дизеля также ни при каких условиях не следует допускать снижения давления до таких пределов.
Вопрос. Что будет происходить при работе дизеля, если игла одной из форсунок несколько пропускает?
Ответ. В таком случае воздух все время имеет возможность просачиваться из форсунки через неплотность иглы. Когда же в форсунке имеется поданное насосом топливо, то это топливо может, хотя и в небольшом количестве, распы-ливаться через неплотность иглы и форсуночное сопло. Это распиливание небольшой доли поданного топлива происходит, в частности, и в то время, когда в цилиндре происходит ход сжатия. Поэтому, как только температура воздуха по
§ 3-2]
Распыливание топлива
125
высится от сжатия до такой степени, что сможет воспламенять топливо, так впрыскиваемое через неплотность топливо должно воспламениться. Но это воспламенение будет преждевременным', т. е. оно будет происходить значительно ранее прохода поршня через верхнюю мертвую точку, навстречу движению поршня; поэтому к тому времени, когда поршень будет проходить через верхнюю мертвую точку, давление в цилиндре будет выше нормального. При этом будут слышны от преждевременных вспышек удары в полости и рабочем механизме данного цилиндра. Если от преждевременной вспышки давление в цилиндре возрастет настолько, что сделается выше давления распиливающего воздуха, заполняющего форсунку, то горячий воздух и газы могут во время открытия иглы форсунки устремиться через сопло внутрь ее корпуса и произвести такой же точно взрыв, как и в описанном выше случае слишком низкого давления распиливающего воздуха.
Вопрос. Могут ли воздух или газы из цилиндра проникнуть внутрь форсунки во время открытия иглы при исправной работе дизеля?
Ответ. Нет, если все в порядке, то воздух или газы никогда не могут проникнуть из цилиндра в форсунку, так как давление в форсунке не ниже 40 ат, а обычно 50—55 ат, в цилиндре же давление ни при каких условиях не должно подниматься выше 35 ат-, обычно же оно во время самого сгорания топлива поднимается всего лишь до 32—33 ат.
Вопрос. Почему сгорание топлива в цилиндрах ухудшается, если поднять давление в рабочем баллоне выше, чем нужно?
Ответ. Потому что тогда через сопло форсунки вместе с топливом проходит в цилиндр слишком много распиливающего воздуха, а этот воздух, как мы знаем, действует на частички топлива сильно охлаждающим образом и, следовательно, мешает им своевременно воспламеняться. Пока давление, а следовательно, и количество проходящего через сопло распиливающего воздуха не выходит за нормальные пределы, его охлаждающее действие только несколько замедляет сгорание, не давая давлению в цилиндре значительно повышаться от резкой вспышки; при чрезмерно высоком давлении воздуха, поступающего из баллона в форсунку, чрезмерное количество этого воздуха приводит к тому, что сгорание впрыскиваемого топлива становится
126
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
неполным, некоторые частицы топлива не горят. Появляется дым.
Вопрос. Почему днище поршня компрессорного дизеля никогда не делают плоским, а всегда вогнутым?
Ответ. Потому что при вогнутом днище получается правильное вихреобразование, при котором впрыскиваемое топливо весьма тщательно и равномерно смешивается с воздухом, находящимся в пространстве между поршнем и крышкой цилиндра; при плоском же днище по краям поршня образовывалось бы кольцевое мертвое пространство воздуха, не участвующего в сгорании топлива.
Вопрос. Почему в двухтактных дизелях не делают на днищах поршней гребня, отражающего кверху поток продувочного воздуха, поступающего через окна, как это делают в калоризаторных двигателях?
Ответ. Потому что гребень нарушал бы во время конца хода сжатия и при распыливании топлива правильность формы пространства сжатия, вследствие чего во время впрыскивания топлива в цилиндре не могли бы образовываться те равномерные вихри, какие получаются при ударе струй в нормальное круглое вогнутое днище. Это обстоятельство чрезвычайно ухудшило бы смешение топлива с горячим воздухом, заполняющим пространство сжатия, а следовательно, ухудшило бы сгорание и уменьшило бы то наибольшее количество топлива, какое можно за раз сжечь в цилиндре. А чем меньше сжигается топлива, тем меньше и развиваемая дизелем мощность.
3-3. ТОПЛИВНЫЕ НАСОСЫ КОМПРЕССОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Топливо подается к форсункам дизеля одним или несколькими топливными насосами. Хотя оно должно впрыскиваться в каждый цилиндр в строго определенный момент, а именно, когда поршень этого цилиндра проходит через верхнюю мертвую точку, но подача топлива насосом не находится в строгой связи с этим моментом. Поэтому топливный насос компрессорного дизеля может подавать топливо в каждую форсунку при любом положении поршней рабочих цилиндров, лишь бы только к тому моменту, когда в какой-нибудь из форсунок должна открыться игла, туда уже была каждый раз подана соответствующая порция-топлива.
§ 3-3] Топливные насосы компрессорных дизелей	127
Если дизель имеет столько же топливных насосов, сколько и цилиндров, то присоединение насосов необходимо делать таким образом, чтобы топливо ко всем форсункам поступало на одинаковых участках происходящих в каждом цилиндре процессов. Например, если в одну форсунку топливо поступает, когда в том цилиндре, на котором она установлена, начинается ход сжатия, то нужно, чтобы и во все остальные форсунки подача топлива происходила в те моменты, когда соответствующие поршни начинают сжатие. Это правило нужно соблюдать для достижения наибольшей равномерности в работе всех цилиндров.
Если же один насос подает топливо одновременно в несколько цилиндров, то это правило никак не может быть соблюдено, так как во время начала сжатия в одном цилиндре не может начинаться сжатие и в другом и третьем цилиндрах, так что поневоле подача топлива в разные форсунки будет происходить не при одинаковых моментах происходящих в цилиндрах процессов. В этом случае необходимо только наблюдать за тем, чтобы ни в одну из форсунок не происходила подача топлива как раз в то время, когда открыта игла форсунки, так как при такой подаче топливо не успевало бы равномерно стечь в распылитель по всей его окружности и распыливание могло бы получаться однобоким и с излишней потерей воздуха.
Каждый топливный насос обязательно должен подать необходимую порцию топлива в каждую из обслуживаемых им форсунок перед каждым впрыскиванием топлива. Это требование будет всегда обеспечено, если топливные насосы приводятся в движение распределительным валом. Поскольку распределительный вал делает свой полный оборот ровно столько же раз в минуту, сколько раз в каждом из цилиндров должно произойти впрыскивание топлива, то перед каждым впрыскиванием обязательно будет получаться одна подача топлива насосом или насосами в каждую из форсунок.
Иногда бывает и так, что топливные насосы в четырехтактном дизеле приводятся в движение не распределительным, а регуляторным валом. Регуляторный вал делает в минуту столько оборотов, сколько коренной вал, т. е. вдвое больше, чем распределительный вал. Легко сообразить, что в этом случае в каждую форсунку перед каждым
128
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
впрыскиванием топливо успевает поступить дважды, при одном и при другом обороте регуляторного вала.
Количество топлива, какое за каждый раз впрыскивается форсунками в цилиндры, совершенно не зависит, как мы уже указывали, от самих форсунок. Каждая форсунка впрыскивает при каждом открытии иглы все то топливо, которое перед этим подано в нее топливным насосом. Таким образом, задача отмеривания тех порций топлива, какие необходимо впрыскивать в цилиндры в начале каждого рабочего хода, ложится исключительно на топливные насосы.
Весь процесс подачи топлива в цилиндры компрессорного дизеля распределяется, следовательно, между топливными насосами и форсунками следующим образом.
В задачи топливных насосов входит: а) отмеривать совершенно точно те порции топлива, которые должны быть поданы в каждый цилиндр для получения каждого рабочего хода; б) изменять размер этих порций, увеличивая их с увеличеииехМ нагрузки дизеля при стационарной работе или числа его оборотов при работе на судах; в) проталкивать эти порции в форсунки, преодолевая давление находящегося в форсунках воздуха, поступающего туда из рабочего баллона.
В задачи форсунок входит: а) всю поданную насосом порцию топлива распылить каждый раз в пространстве сжатия рабочего цилиндра, приведя в состояние мельчайшей туманообразной пыли; б) производить это распыливание каждый раз в строго определенный момент, при проходе поршня через верхнюю мертвую точку в конце хода сжатия; в) произвести тщательное перемешивание впрыснутого топлива с горячим воздухом, который в этот момент обязательно находится в сильно сжатом состоянии в пространстве между поршнем и крышкой цилиндра.
• Когда один и тот же насос обслуживает несколько форсунок, то он, очевидно, за каждую подачу отмеривает столько топлива, сколько должно быть впрыснуто поочередно всеми этими форсунками. Топливо поступает во все эти форсунки одновременно и распределяется между ними редуктором. Редуктор регулируется так, чтобы во все форсунки топливо поступало по возможности поровну при всех нагрузках дизеля. Когда общее количество подаваемого топлива увеличивается или уменьшается, то и в каж-
§ 3 3]
‘Топливные пасосы компрессорных дизелей
129
дую форсунку его поступление тоже соответственно возрастает или падает, но редуктор должен по возможности всегда поровну распределять это топливо между форсунками.
Когда насос четырехтактного дизеля приводится в движение от регуляторного вала, то он должен, очевидно, за каждую подачу посылать в каждую форсунку половину необходимой на одно распыливание порции топлива.
Вопрос. Для чего нужно, чтобы нефтяные насосы обязательно отмеривали точные порции топлива, изменяемые в зависимости от нагрузки дизеля или в зависимости от требующегося числа его оборотов?
Ответ. Если количество подаваемого в форсунки, а следовательно, и распиливаемого в цилиндрах топлива будет вообще больше или меньше, чем нужно для того, чтобы поддерживать требующееся число оборотов дизеля при той нагрузке, которую дизелю приходится преодолевать, то число оборотов дизеля тотчас же начнет увеличиваться или уменьшаться. Для поддержания определенного числа оборотов совершенно необходимо, чтобы количество впрыскиваемого топлива в точности соответствовало той нагрузке, которую приходится преодолевать при вращении вала дизеля. Более подробно мы это разберем далее в § 3-10 об автоматическом и ручном регулировании числа оборотов.
Вопрос. Для чего необходимо, чтобы топливо, подаваемое насосами, при всех нагрузках равномерно распределялось между всеми цилиндрами?
Ответ. По мере увеличения нагрузки дизеля подача топлива во все цилиндры увеличивается. Однако увеличивать подачу топлива нельзя безгранично, так как в том количестве воздуха, какое имеется в каждом цилиндре в конце сжатия, может сгореть только не больше определенной максимальной порции топлива. И даже до такого максимального могущего еще сгореть количества топлива увеличивать подачу нельзя, так как при слишком большой подаче цилиндры перегреваются и может получиться заедание поршней.
Если распределение топлива по цилиндрам неравномерно, то тот цилиндр, в который поступает топлива больше, чем во все другие, раньше других начнет получать наибольшие допустимые порции топлива. Дальнейшее увеличение количества подаваемого во все цилиндры топлива приведет 9 М. В. Щуров.
130
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
уже к перегрузке этого цилиндра, т. е. может вызвать заеда-дание его поршня; если же не допускать общего увеличения подачи топлива, то остальные цилиндры, менее нагруженные, т. е. получающие меньшие порции топлива, будут не полностью использованы, т. е. дизель в целом не сможет развивать ту полную мощность, на которую он рассчитан.
Вопрос, Может ли быть в каком-либо случае допущено, чтобы при полной разгрузке дизеля, т. е. когда по какой-либо причине отсутствует заметное внешнее сопротивление вращению его вала, в цилиндры продолжали поступать такие же по величине порции топлива, какие поступали тогда, когда дизель работал в нагруженном состоянии? Примером такой внезапной разгрузки может служить мгновенное сбрасывание электрической нагрузки при выпадении автоматического выключателя или выход из воды гребного винта во время сильной качки теплохода, или обрыв приводного ремня.
Ответ. Нет, в случае внезапной разгрузки дизеля подача топлива обязательно должна либо совсем выключиться, либо резко уменьшиться; иначе, получая усилия рабочих ходов поршней, имеющие прежнюю величину и длительность, коленчатый вал, не испытывая достаточного внешнего сопротивления своему вращению, станет быстро и непрерывно увеличивать свое число оборотов, т. е. пойдет вразнос, что может в течение нескольких десятков секунд привести дизель к аварии. Следовательно, каждый дизель должен иметь приспособление, автоматически выключающее или снижающее подачу топлива при увеличении числа оборотов дизеля из-за его разгрузки.
Вопрос. Много ли топлива вообще подает топливный насос в форсунку для каждого отдельного впрыскивания?
Ответ. Нет, отмериваемые топливными насосами порции даже при полной нагрузке дизеля очень невелики. При малых же нагрузках и холостом ходе дизеля они еще в несколько раз меньше.
Для того чтобы получить представление о количествах подаваемого насосами топлива, решим следующую задачу:
Задача. Четырехц-илиндровый четырехтактный дизель мощностью 500 л. с. расходует в час при работе под полной нагрузкой 96 кг (около 6 пуд.) топлива. При работе вхолостую расход топлива уменьшается до 28 к&час. Двигатель при полной нагрузке делает 154 об/мин, а на холостом ходу — 160 об/мин. Сколько топлива подают
§ з-з г
Топливные насосы компрессорных Дизелей
131
насосы в каждую форсунку на каждое впрыскивание при полной нагрузке и сколько на холостом ходу?
Решение: 1. На каждый из цилиндров приходится в час расходуемого топлива при полной нагрузке 96 : 4 — 24 /са, на холостом ходу 28 : 4 — 7 кг, или соответственно 24 000 и 7 000 а.
2.	Ввиду того что в четырехтактном дизеле один рабочий ход приходится па каждые два оборота дизеля, то при полной нагрузке в минуту происходит 154:2 = 77 впрыскиваний, а на холостом ходу 160 : 2 = 80 впрыскиваний.
3.	Так как в часе 60 мин., то в час при полной нагрузке происходит 77 • 60 = 4 620 впрыскиваний, а на холостом ходу 80 • 60 = 4 800 впрыскиваний.
4.	Следовательно, на каждое впрыскивание в каждую форсунку должно подаваться: при полной нагрузке 24 000 : 4 620 = 5,2 (пять и две десятых) г, а на холостом ходу 7 000:4 800 = 1,45 (один и сорок пять сотых) г.
Таким образом, даже в таком сравнительно крупном дизеле подача топливного насоса колеблется от приблизительно 5 г до 1,5 г за раз, если, разумеется, на каждый цилиндр имеется отдельный насос. По объему 5 г топлива составляют менее 6 сля3, а 1,5 г — менее 2 см3, откуда видно, насколько невелики эти порции.
Все поставленные вопросы и данные на них ответы были приведены для того, чтобы дать возможность более ясного понимания сущности работы топливных насосов компрессорного дизеля и тех требований, которые должны быть предъявлены к их устройству и к четкости действия их частей. В частности, мы хотели разъяснить, насколько важной и ответственной является точная регулировка насоса и достижение отмеривания определенных и меняющихся в зависимости от режима работы двигателя порций подаваемого топлива.
Устройство топливных насосов бывает различно, ио в громадном большинстве компрессорных дизелей сущность этого устройства одинакова.
Скалка топливного насоса всегда засасывает больше топлива, чем нужно для подачи в форсунки даже при наибольшей перегрузке дизеля. Когда затем скалка начинает свой нагнетательный ход, то особое приспособление — отсекатель — не дает возможности всасывающему клапану сесть на место, поддерживая его в приподнятом с седла положении, вследствие чего топливо вытесняется из насоса через всасывающий клапан обратно во всасывающую линию до тех пор, пока отсекатель не даст, наконец, возможность этому клапану закрыться.
9*
132
Питание горючим двигателей
[Гл 3
С момента закрытия всасывающего клапана, пока все еще.продолжается нагнетательный ход скалки, топливо уже не может более уйти во всасывающую линию, вследствие чего оно своим давлением открывает нагнетательный клапан и проталкивается в форсунку, несмотря на противодавление имеющегося там сжатого воздуха.
Чем раньше отсекатель даст возможность всасывающему клапану сесть в свое седло, тем меньше топлива успеет уйти во всасывающую линию и тем больше его, следовательно, будет подано в форсунку. Переставляя отсекатель, мы можем увеличивать и уменьшать подачу топлива.
Если отсекатель установить так, что он до конца нагнетательного хода скалки все еще не будет давать всасывающему клапану возможности сесть в свое седло, то подача топлива, очевидно, совсем прекратится.
Начиная от такой нулевой подачи и до наибольшей подачи, какая только может потребоваться, отсекатель устанавливает в зависимости от требующейся работы абсолютно точно любую подачу топлива.
Для примера разберем устройство и работу топливных насосов двух наиболее распространенных типов.
На фиг. 3-4 изображен насос вертикального типа, приводимый в движение эксцентриком, насаживаемым на распределительный вал. Примерно такого типа насосы имеют наибольшее распространение.
Эксцентрик 1 двигает вверх и вниз скалку (плунжер) 2, скользящую своей ползушкой 3 в направляющей 4.
Скалка проходит через сальник 5, набитый мягкой прорезиненной набивкой с графитом (шнур эксцеДьсиор), благодаря чему при движении скалки ни воздух не может засасываться внутрь насоса, ни топливо не может в значительном количестве просачиваться вдоль скалки наружу.
Топливо поступает из бака по трубке 6 в пространство 7, над которым расположен всасывающий клапан 8. Этот клапан прижимается к седлу легкой пружинкой, но когда скалка насоса находится в верхнем положении, то этот клапан не может опуститься в свое седло по той причине, что палец коленца отсекателя 9 поддерживает этот клапан в приподнятом состоянии, упираясь в его хвостовик.
§ 3-3]
Топливные насосы компрессорных дизелей
133
Скалка отсекателя 10, к которой укреплено коленце с пальцем 9, проходит через свой сальник 11, благодаря чему через это место не может проникать ни воздух, ни топливо, и укреплена шарниром 12 к поводку 14, 12, 13. Этот поводок своим концом 14 через короткую серьгу водится вверх и вниз вместе с таким же движением скалки. В шарнире же 13 этот поводок остается неподвижным, пока не требуется изменить количество подаваемого насосом топлива.
Когда скалка насоса начинает из самого верхнего своего положения итти книзу, то вместе с ней и ровно настолько же идет книзу и конец 14. Если точка 13 этого поводка в это время остается неподвижной, то его точка 12 движется тоже книзу, но проходя при этом значительно меньший путь, чем точка 14. На сколько опускается шарнир 12, на столько же, очевидно, опускается и коленце отсекателя и палец его 9, так как коленце и шарнир 12 соединены друг с другом скалкой 10. Отсюда следует, что по мере того как плунжер 2 насоса идет книзу, книзу же опускается и палец коленца отсекателя 9, давая в то же время постепенно опускаться и клапану 8, до тех пор, пока этот клапан не сядет, наконец, в свое седло.
При нормальной работе дизеля посадка клапана в седло наступает тогда, когда плунжер еще не дошел до самого нижнего своего положения. Поэтому, когда плунжер продолжает опускаться, то продолжает опускаться и коленце отсекателя со своим пальцем, но палец уже отходит от хвостовика клапана 8, так как клапан уперся в свое седло.
До посадки клапана топливо, вытесняемое опускающимся' плунжером, свободно вытекает под этот клапан в пространство 7, но это протекание тотчас прекращается, как только клапан 8 сядет в свое седло, так как клапан плотно притерт к седлу и топливо не пропускает. А так как скалка, как мы сказали, продолжает еще итти книзу, то давление, в пространстве над всасывающим клапаном тотчас возрастет от сжатия топлива скалкой, а затем этим давлением открываются нагнетательные клапаны 15, 16, которые прижаты к своим .седлам пружинами, а также и давлением форсуночного воздуха, передаваемым через топливо, заполняющее трубку 17, идущую к форсунке.
С момента открытия нагнетательных клапанов и до конца хода книзу скалки 2 топливо все время вытесняется
134
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
плунжером через нагнетательные клапаны 15, 16 и трубку 17 в форсунку. И только после прохода плунжера через его мертвую точку, когда плунжер начинает свое движение кверху, подача топлива в форсунку сразу прекращается, нагнетательные клапаны 15, 16 садятся в свои седла, так как плунжер начинает создавать разрежение, а всасывающий клапан 8 под действием этого разрежения открывается.
На протяжении всего следующего затем всасывающего хода скалки вверх этот клапан остается открытым сначала под действием разрежения, создаваемого скалкой, а затем и под действием подхватывающего его отсекателя, так как при ходе скалки вверх шарнир 12, а с ним, очевидно, и палец коленца отсекателя 9, движется все время тоже кверху.
Когда плунжер насоса перевалит через свою верхнюю мертвую точку и снова начнет свое движение книзу, то повторится тот же порядок работы, какой только что был описан: сначала вытеснение топлива под клапан 8, пока отсекатель не перестанет мешать этому клапану закрыться, затем вытеснение остальной части через клапаны 15, 16 в трубку 17 к форсунке. Пока не произойдет никакой перестановки в механизме насоса, он будет подавать каждый раз одинаковую порцию топлива, так как всасывающий клапан будет все время садиться при одном и том же положении плунжера и весь остальной ход плунжера будет уходить на нагнетание топлива в форсунку.
Изменение подачи производится поворотом валика 18, у которого на фиг. 3-4 виден только конец, и сидящего на этом валике коленчатого рычажка 13-18-19.
Если валик и весь рычажок повернуты немного по часовой стрелке, то конец рычажка 13 вместе с укрепленным .на нем валиком шарнира поводка 14-12-13 приподнимает-с я немного кверху.
Если точка 13 расположится выше, чем она была раньше, то шарнир 12 тоже станет двигаться выше, т. е. при каждом положении плунжера 2 шарнир 12 и весь отсекатель будет находиться чуть-чуть выше, чем он был бы при тех же положениях плунжера до перестановки точки 13. А это значит, что теперь всасывающий клапан 8 не получит уже возможности сесть в свое седло при том положении плунжера, при каком он садился раньше, а сядет только тогда, когда плунжер еще немного пройдет вниз. При этом, очевидно, та ч^сть хода плунжера, на протяжении которой
§3-3]
Топливные насосы компрессорных дизелей
135
топливо вытесняется под всасывающий клапан, несколько
увеличится, а часть хода, подающая топливо в форсунку, уменьшится. В результате порции подаваемого топлива станут меньше, чем до перестановки.
Поворотом валика 18 против часовой стрелки, т. е. опусканием точки 13, мы будем, очевидно, у в е-личива гь порции, отмериваемые насосом.
Валик 18 воздействует одновременно на все насосы, когда дизель имеет их несколько. Чтобы можно было отрегулировать каждый насос в отдельности на одинаковую подачу, коленчатые рычажки 13-18-19 не закреплены на валике 18 намертво, а могут при помощи регулировочн ы х болтиков быть немного повернуты правее или левее на этом валике. Для ясности рычажок 13-18-19 и приспособ-
Фиг. 3-4. Топливный насос вертикального типа компрессорного дизеля.
/ — эксцентрик насоса; 2 — скалка (плунжер) насоса; 3— ползугика; 4 — направляю^ щая; 5 — сал i h ik; 6— трубка от бака; 7—камера всасывания; 8 — всасывающий клапан; 9— палец коленца отсекателя; 10— скалка отсекателя; // — сальник отсекателя; 12—шарнир скалки отсекателя; 13— шарнир поводка; 14-12-13—поводок отсекателя; 15 и 16—нагнетательные клапаны; 17—нагнетательная трубка в форсунке;
_регулировочный валик; 19—коленчатый рычажок; 20 — регулирующий болтик; 21 — плоская пружина; 22—державка, намертво закрепленная на валике;
23 — выключатель.
136
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
18
13
?1
"22
19
Фиг. 3-5. Приспособление для отдельного регулирования насоса.
13— шарнир поводка отсекателя; 18 — регулирующий валик, общий для всех насосов; 13-18-19 — коленчатый рычажок; 20 — регулирующий болтик: 21 — плоская пружина; 22—державка, намертво закрепленная на валике 18.
О
ление для его перестановки по отношению к валику 18 изображены отдельно на фиг. 3-5. Рычажок 13-18-19 насажен на валик 18 свободно, т. е. его можно было бы легко повернуть рукой влево или вправо, если бы его конец 19 не был зажат между болтиком 20 и тугой плоской п р у ж и н о й 21. Пружина и болтик укреплены в свою очередь в державке 22, которая сидит на валике 18 мертво. Поэтому, когда поворачивается валик /S, то с ним вместе поворачивается державка 22, которая вместе с собой водит и конец рычажка 19.
Для того чтобы увеличить подачу топлива насосом, достаточно несколько завернуть болтик 20. Тогда конец рычажка 19, отжимая пружину 21, сдвинется вправо по отношению к державке 22, вследствие чего шарнир 13 несколько опустится и в дальнейшем при всех поворотах валика 18 он будет оставаться немного ниже, чем был до подрегулировки/А мы уже знаем, что чем ниже находится шарнир 13, тем больше подает топлива насос. Для уменьшения объема порций, отмериваемых насосом, достаточно, очевидно, несколько вывернуть болтик 20. Тогда хвост коленчатого рычажка влево и
пружина 21 отожмет
шарнир 13 передвинется несколько выше. Валик 18 .повертывается вправо и влево, разумеется, не кругом, а только настолько, чтобы поднять .или опустить шарнир 13. В стационарных двигателях этот поворот валика производит центробежный регулятор, поддерживающий приблизительно постоянное число оборотов дизеля при разных его нагрузках, а в судовых двигателях валик поворачивается от руки, а регулятор начинает на него вать только в случае чрезмерного повышения ротов.
В чем заключается действие центробежного
мы рассмотрим далее (§ 3-10), а пока обратим внимание только па то, что касается сущности действия самого насоса.
воздейство-числа обо-
регулятора,
§ 3-3]
Топливные насосы компрессорных дизелей
137
Для того чтобы не могло получиться разноса дизеля, т. е. повышения его числа оборотов значительно выше нормального, необходимо все его насосы отрегулировать таким образом, чтобы при наибольшем повороте валика 18 вправо подача топлива насосами совершенно прекращалась. Такую регулировку произвести нетрудно: достаточно повернуть валик 18 в крайнее правое положение (например, путем полного разведения грузов регулятора), поставить скалку насоса в положение конца нагнетательного хода и затем при помощи болтика 20 отрегулировать положение шарнира 13 поводка отсекателя таким образом, чтобы палец 9 коленца отсекателя только чуть касался хвостовика клапана 8, все еще не давая ему окончательно сесть в свое седло.
При такой установке отсекателя подача топлива насосом будет, очевидно, совершенно прекращена, так как даже при самом нижнем положении скалки всасывающий клапан все еще не сел в свое седло. Это не значит, что при такой отрегулировке насос вообще не сможет подавать топливо: стоит только повернуть валик 18 хоть немного влево, как тотчас же отсекатель начнет опускаться несколько ниже, давая возможность всасывающему клапану перед самым концом хода плунжера садиться в седло, вследствие чего плунжер в конце хода будет уже подавать немного топлива в форсунку. Дальнейший поворот валика 18 влево тотчас увеличит отмериваемые насосом порции. При наибольшем повороте валика влево (когда муфта регулятора находится в самом нижнем своем положении) подача топлива насосом будет наибольшей. В этих пределах, от нулевой до наибольшей подачи, регулирующий валик может установить совершенно точно любую величину отмериваемых порций.
Насос имеет выключающую рукоятку, которая действует на коленце выключателя 23 (фиг. 3-4). При повертывании рукоятки выключатель подхватывает всасывающий клапан 8 под его хвостовик, поднимая его с седла и совершенно не давая ему опускаться даже близко к посадке на седло. Таким образом, производится прекращение подачи топлива, когда нужно выключить подачу топлива в один цилиндр, одним из насосов. Для выключения подачи сразу всех насосов, т. е. для остановки дизеля, служит общий валик с вилками, воздействующими на все выключающие рукоятки, или поворачивается в выключающее положение валик 18. Для
138
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
лучшего усвоения действия насоса и связи с ним регулятора на фиг. 3-6 изображена схема всего устройства.
На фиг. 3-7 изображен топливный насос несколько иного типа—с горизонтальным расположением скалок. Хотя по своему устройству он и отличается довольно
23 11
24
20
22
17
8
9
10
5
7^
3
4
6
Фиг. 3-6. Схема вертикального топливного насоса компрессорного дизеля и связи его с регулятором.
/ — эксцентрик; 2 — направляющая пол-зушка; 3^-плунжер; 4—корпус; 5 — пространство насоса до всасывающего клапана; 6—нагнетательное пространство насоса; 7— подвод топлива к насосу; 8— нагнетательный клапан; 9—всасывающий клапан; 10 — коленце отсекателя;
25
18
— 13
zzzzzzzzzzzzz
11 — регулятор; 12— трубка от насоса к форсунке: 13— скалка отсекателя; 14— средний шарнир поводка; /5—оперный шарнир поводка; 15-16-17 — коленчатый рычажок; 16—валик от регулятора; 18— регулировочный болтик; 19— плоская пружина; 20 — муфта с правой и левой резьбой; 21, 22 — тяга от регулятора; 23— опора рычага регулятора; 24— муфта регулятора; 21, 24 — рычаг регулятора; 25 — державка.
значительно от показанного на фиг. 3-4, но сущность действия его та же. Такого типа насосы тоже имеют довольно большое распространение (например, на дизелях завода Зульцер, дизелях Поляр и др.). Основное отличие этого типа от ранее описанного заключается в устройстве и действии отсекателя. Эксцентрик /, сидящий на вертикальном регуляторном валу, приводит в движение плунжер 2. Другой эксцентрике? приводит в движение скалочку отсекателя 4, Эта скалочка передает через тугую
§ 3-3]
.Топливные насосы компрессорных дизелей
139
пружинку 5 движение сектору 6, поворачивающемуся вправо — влево на своей оси 7.
Когда сектор 6 повернут (против часовой стрелки),то он поддерживает всасывающий клапан насоса в приподнятом состоянии. Когда при работе дизеля плунжер 2
Ю
Фиг. 3-7. Горизонтальный топливный насос.
эксцентрик плунжера насоса; 2—плунжер (скалка) насоса; 3 — эксцентрик отсекателя; 4— скалка отсекателя; 5 — передав чная пружина отсекателя; 6— передаточный сектор отсекателя: 7-ось секте ра; 8 —всасывающий клапан насоса; 9 — нагнетательный клапан насоса: 10 - трубка, идущая к редуктору или форсунке; 11 — контргайка скалки отсекателя.
начинает свой нагнетательный ход вправо, то скалочка отсекателя 4 как раз находится в правом положении, удерживая сектор 6 повернутым против часовой стрелки, благодаря чему он не дает клапану 8 сесть в седло. По мере продвижения плунжера вправо скалочка отсекателя отходит влево, постепенно опуская всасывающий клапан. Как только благодаря этому клапан сядет в седло, дальнейший ход плунжера станет, очевидно, нагнетать топливо через нагнетательный клапан 9 в трубку 10, идущую к редуктору, распределяющему топливо по форсункам.
140
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
Эксцентрик отсекателя 3 сидит на валу таким образом, что он может по отношению к этому валу поворачиваться, в то время как эксцентрик плунжера насоса 1 закреплен на валу в неизменном положении. Если эксцентрик отсекателя повернуть немного на валу в том направлении, в каком происходит вращение вала, то опускание клапана 8 в седло будет наступать раньше, т. е. подача топлива увеличится; если же эксцентрик повернуть против вращения вала, то клапан будет садиться позже, и подача топлива уменьшится.
Эксцентрик отсекателя соединен с сидящими под ним грузами регулятора таким образом, что при расхождении грузов он поворачивается на валу в сторону, противоположную вращению вала, тем самым уменьшая подачу топлива, а при схождении грузов, т. е. при падении числа оборотов дизеля, эксцентрик поворачивается в направлении вращения вала, тем самым увеличивая подачу топлива.
Регулировка насоса производится удлинением или укорочением скалочки отсекателя путем вывинчивания или ввинчивания ее в ползушку при отпущенной контргайке 11. Для того чтобы установить насос на полное выключение подачи топлива при разгоне дизеля свыше нормы, нужно поставить плунжер в положение конца нагнетания, развести полностью грузы регулятора и отрегулировать длину скалочки отсекателя таким образом, чтобы она поддерживала всасывающий клапан посредством сектора 6 почти опустившимся на седло, но все еще в чуть приподнятом состоянии.
Ось, на которую надет сектор 6, остается во время работы дизеля неподвижной, и сектор сидит на ней свободно. Но эту ось можно поворачивать влево и вправо маховичком, сидящим на конце оси, выходящем из корпуса насоса наружу. На оси закреплены упоры, которые, дойдя до соответствующих им выступов на секторе, заставляют при дальнейшем поворачивании оси поворачиваться с ней и сектор.
При рабочем положении, т. е. когда насос должен нормально подавать топливо, маховичок устанавливается таким образом, что ни один, ни другой упор оси не касается выступов сектора. Если же повернуть маховичок значительно влево, то упор заставляет сектор тоже повернуться, отойти от конца скалочки отсекателя и задержать всасывающий клапан 8 в постоянно приподнятом положении. При этом
§ 3-4 ]
Компрессор
141
подача топлива насосом, очевидно, прекратится. Если маховичок повернуть влево еще более, то сектор 6 настолько приподнимает всасывающий клапан S, что он дойдет своей головкой до хвостовика нагнетательного клапана 9 и заставит приподняться со своего седла также и этот клапан. При таком положении, которое может быть допущено только при стоянке дизеля, топливо получает возможность свободно протекать через насос по направлению к форсункам, что позволяет удобно производить наполнение топливом насоса и всех трубочек до форсунок и проверку отсутствия воздушных пузырьков в насосе и трубках.
Если при пуске дизеля повернуть, наоборот, маховичок вправо и сильно нажать его в этом направлении, то он затруднит поворачивание сектора 6 влево и, сжав пружину 5, даст возможность клапану 8 раньше садиться в свое седло. Такое положение дает увеличенную подачу топлива, что иногда бывает полезно для обеспечения надежного получения вспышек при пуске дизеля.
После проведенного подробного рассмотрения двух основных систем насосов каждому машинисту, работающему при компрессорном дизеле, будет нетрудно разобраться и в устройстве любого другого насоса, так как почти все на-, сосы компрессорных дизелей в общем, если не по деталям устройства, то по принципу действия сходны между собой. Необходимо, чтобы машинист твердо усвоил себе устройство насосов тех дизелей, которые он обслуживает, и понял бы, для чего служит каждая часть этих насосов и каким образом эти части обеспечивают выполнение насосами всех тех задач, которые нами указывались.
3-4. КОМПРЕССОР
Для распыливания топлива в компрессорном дизеле необходимо постоянно иметь сжатый до высокого давления воздух. Этот воздух из рабочего баллона подводится к форсункам, но так как во время работы дизеля воздух при каждом впрыскивании уходит вместе с топливом внутрь рабочих цилиндров, то он все время расходуется и требуется постоянный приток его из баллона в форсунки. Очевидно, что дизель не смог бы работать значительное время, если бы расходуемый из баллона воздух не получал постоянного пополнения. Поэтому дизель, в котором распыливание топлива производится с помощью сжатого воздуха, обязатель-
142
Питание горючим Двигателей
(Гл. 3
но должен иметь компрессор, т. е. воздушный насос высокого давления, постоянно работающий во время работы дизеля и непрерывно подающий сжатый воздух в рабочий баллон, откуда этот воздух расходуется на распиливание. —— Для приготовления пускового воздуха устанав-”с ливается, как мы уже указывали, компрессор и у бескомпрессорных дизелей, а также и у более крупных газовых двигателей; однако после накачки баллонов этот компрессор выключается из работы.
Мы уже знаем, что при сжатии воздуха в цилиндрах дизеля примерно до 30—32 ат температура этого воздуха
возрастает от сжатия настолько, что попадающее в этот воздух топливо мгновенно воспламеняется. В компрессоре же нужно сжимать воздух до 60—70 ат, и если бы сразу производить такое сжатие, то температура, очевидно, возрастала бы гораздо сильнее, чем в цилиндрах дизеля, что приводило бы к выгоранию масла со стенок цилиндра компрессора и к расстройству его работы. Главное же — работа такого компрессора была бы неэкономична, т. е. на сжатие воздуха затрачивалось бы слишком много работы.
Для снижения температур сжатия и увеличения экономичности работы компрессор всегда бывает разбит на две или три ступени. В одной ступени воздух сжимается, скажем, до 5—6 ат, потом пропускается через холодильник, чтобы снизить его температуру, возросшую от сжатия, затем этот уже сжатый, но охлажденный воздух засасывается в цилиндр высокого давления, где и сжимается до конечного нужного давления. Из ступени высокого давления воздух перед поступлением в баллон проходит снова через холодильник. Холодильники, снижая температуру, но не давление воздуха и тем уменьшая его объем, облегчают работу компрессора, как бы подсасывая из него воздух.
Устройство компрессора на первый взгляд довольно сложно, но в действительности оно достаточно просто.
Общий вид компрессора, отдельно установленного на раме дизеля, над специально для него сделанным коленом или кривошипом коренного вала, показан на фиг. 3-8. Названия его частей подписаны под фигурой. Компрессор с другим расположением по отношению к дизелю виден на фиг. 5-5 (компрессор укреплен сбоку на станине дизеля, передача движения к его поршню от шатуна рабочего цилиндра— через две тяги,, балансир и шатун компрессора).
§3-4]
Компрессор
143
Бывают и другие расположения компрессоров, от которых, однако, не меняется сущность их устройства и работы.
Каждый машинист, неоднократно разбиравший клапаны
Фиг. 3-8. Компрессор, отдельно установленный на раме компрессорного дизеля.
1 — поршень (часть низкого давления); 2—поршень (часть высокого давления); 3 — пространство цилиндра низкого давления; 4 — холодильник низкого давления; 5—сепаратор; 6 — всасывающий патрубок высокого давления: 7 — всасывающий клапан высокого давления;
8 — пространство цилиндра высокого давления; 9—нагнетательный клапан высокого давления; 10 — холодильник высокого давления.
компрессора для их чистки и притирки, при сколько-нибудь внимательном отношении к делу не может не понять их действия. Устройство их бывает весьма различно, но каждый
144
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
всасывающий клапан открывается внутрь соответствующей ступени компрессора, сжимая свою пружину под действием присоса, создаваемого поршнем, или, правильнее сказать, под действием давления всасываемого воздуха, открывающего клапан при падении давления внутри цилиндра компрессора; каждый нагнетательный клапан открывается наружу под давлением, поднимающимся в цилиндре компрессора вследствие нагнетательного движения его поршня. Еще более просто для понимания устройство и назначение поршней компрессора. В большинстве случаев поршень компрессора выполняется ступенчатым таким образом, что верхняя часть меньшего диаметра выполняет сжатие воздуха в ступени высокого давления, а нижняя более широкая часть — в ступени низкого давления.
Понятно, что стенки цилиндров компрессоров должны иметь водяное охлаждение, так как воздух, несмотря на разделение сжатия на несколько ступеней, все же весьма значительно нагревается от сжатия, и при отсутствии охлаждения происходило бы выгорание масла, покрывающего цилиндровые стенки.
Относительно смазки цилиндров компрессора необходимо здесь же обратить внимание на то, что обильная смазка является очень опасной.
В самом деле, цилиндр компрессора не является цилиндром двигателя, и в нем не должно происходить никаких вспышек и никакого сгорания. Между тем, несмотря на деление на ступени, а в особенности при образовании накипи или загрязнения в холодильниках, т. е. при ухудшении охлаждения, температура воздуха при сжатии поднимается выше той температуры, при какой пары масла могут воспламениться. Если смазка цилиндров компрессора производится только в необходимом очень малом количестве, то она только предохраняет поршни от совсем сухого трения о стенки цилиндров, очень тонким слоем смачивая эти стенки и не попадая на головку поршня. Если же смазка слишком обильна, то головка сгребает ее со стенок, а на самых стенках она также скопляется жирным слоем, испаряясь с головки и с поверхности цилиндра и образуя взрывчатую смесь масляных паров с воздухом.
Если смесь паров масла с воздухом воспламенится в цилиндре компрессора от высокой температуры сжимаемого воздуха, то сила вспышки может быть так велика, что при
§ 3-4]
Компрессор
145
чинит разрушение: либо сорвет с болтов крышку компрессора, либо оторвет весь компрессор от станины дизеля, либо согнет шатун компрессора, либо сломает его балансир и т. п. Такие взрывы компрессоров случаются нередко, и единственной их причиной является допускаемая некоторыми машинистами слишком обильная смазка.
----- Компрессор дизеля с воздушным распыливанием Кд топлива (компрессорного дизеля) предназначен не  только для подачи воздуха в рабочий баллон во время работы дизеля, но и для наполнения сжатым воздухом его пусковых баллонов. Поэтому производительность такого компрессора, т. е. наибольшее количество подаваемого им сжатого воздуха, должна быть значительно выше,, чем требовалось бы только для пополнения воздуха, расходуемого форсунками из рабочего баллона.
Вследствие повышенной производительности такой компрессор полностью качает воздух только во время пополнения пусковых баллонов, производимого обычно тотчас после пуска дизеля; в нормальной же работе прикрывается дроссель, заслонка или вентиль, установленные на всасывающей трубе или у отверстия всасывающего клапана ступени низкого* давления компрессора, вследствие чего засасываемое и подаваемое компрессором количество воздуха значительно уменьшается и регулируется в соответствии с потребностью таким образом, чтобы в рабочем баллоне все время оставалось нормальное давление распиливания, соответствующее нагрузке дизеля.
Чем больше .нагрузка компрессорного дизеля, тем вышедолжно бытьдавление распиливающего воздуха. Сравнительно большое количество топлива, впрыскиваемое при каждом открытии иглы при большой нагрузке дизеля, требует, во-первых, большего усилия, большего давления для того, чтобы всю порцию своевременно выдуть из форсунки в цилиндр, а во-вторых, это топливо не дает возможности слишком большому количеству воздуха пройти через распылитель и сопло. При малой же нагрузке, наоборот, как мы уже указывали, слишком много воздуха прорывается в цилиндр, если не снизить его давление. Обильное попадание в цилиндр распиливающего воздуха, кроме бесполезного увеличения его расхода, действует охлаждающе на впрыскиваемое топливо, слишком замедляя его воспламенение и ухудшая сгорание.
Ю М. В. Щуров.
146
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
Разные компрессорные дизели требуют неодинаковых давлений распыливающего воздуха. Машинист должен знать, какое давление воздуха наиболее благоприятно при разных нагрузках для каждого из обслуживаемых им дизелей. Обычно при полной нагрузке требуется иметь в рабочем баллоне 53—58 ат, при холостом ходе — 43—48 ат, но бывают дизели, которые хорошо работают при полной нагрузке при 50 ат, а другие требуют до 62—65 ат.
• При регулировании подачи воздуха следует иметь в виду, чю компрессор отнимает у дизеля на свою работу часть развиваемой дизелем мощности, при уменьшении же количества засасываемого воздуха (путем прикрытия заслонки или дросселя) затрата мощности на работу компрессора уменьшается. Поэтому всегда выгодно регулировать подачу воздуха именно прикрытием дросселя, а не стравливанием воздуха из баллона путем постоянного небольшого открытия спускного вентилька, как делают некоторые машинисты. Пользоваться спускным вентильком нужно только постольку, поскольку из баллонов необходимо всегда спускать скопляющуюся там воду, смешанную с маслом.
— Воздух всегда имеет известную влажность, т. е. со-держит в небольшом количестве пары воды. При сжа- тии в компрессоре эти пары воды конденсируются, сгущаются в капельки воды, которые выделяются из воздуха; на пути воздуха всегда имеется один или два сепаратора, предназначенных- для отделения из воздуха выжатой из него воды. Тем не менее часть этой воды проходит в баллоны и оседает там. Никогда нельзя допускать значительного скопления воды ни в сепараторах, ни в холодильниках, ни в баллонах, постоянно открывая краники и вентили, служащие для спуска воды, и продувая их до прекращения появления брызг.
3-5. РАСПИЛИВАНИЕ И СМЕШЕНИЕ В БЕСКОМПРЕССОРНОМ ОДНОКАМЕРНОМ ДИЗЕЛЕ
Прежде все дизели имели такое распыливание топлива при помощи сжатого воздуха, которое было описано в предыдущих параграфах. Воздушное распыли-
БК
вание в смысле тонкости пульверизации топлива и совершенства его смешения со сжатым в рабочем цилиндре воздухом является безукоризненным и дает великолепное полное сгорание. Однако существенными недостатками такого способа
§3-5]	' Распыливание © беском1Преосорном дизеле
147
распыливания являются: 1) затрата существенной части мощности, развиваемой дизелем, на работу компрессора; 2) значительное усложнение устройства и эксплуатации дизеля вследствие наличия постоянно работающего компрессора и приводной форсунки. Во все время работы такого дизеля на сжатие распыливающего воздуха и на механические и тепловые потери в компрессоре затрачивается 4—7% мощности всего двигателя. Компрессор, воздухопроводы, холодильники, сепараторы, батарея баллонов, привод форсунок и самые форсунки являются целой системой частей, носящих в большинстве вспомогательный характер, но составляющих существенную долю конструкции всего двигателя и требующих постоянного внимательного ухода.
Однако осуществить без помощи компрессора достаточно тонкое распыливание топлива и смешение его со сжатым в цилиндрах двигателя воздухом с таким же совершенством, как это достигалось в компрессорных дизелях, долго не удавалось. Только примерно к 1924—1925 гг. стали повсеместно получать распространение дизели с распыливанием топлива без помощи сжатого воздуха, т. е. бескомпрессорные дизели.
БК
Теперь имеется несколько способов бескомпрессорного распыливания топлива и смешения его с воздухом. Применяющиеся в современных бескомпрессорных
двигателях способы смесеобразования можно разбить на две
основные группы:
1. Двигатели, в которых топливо впрыскивается через форсунку прямо в пространство сгорания в цилиндре двигателя, ограниченное с одной стороны днищем поршня, а с другой — крышкой цилиндра (т. е. камера сгорания у таких двигателей представляет собой единый объем), называются однокамерными бескомпрессорны-ми дизелями.
Некоторые называют такие двигатели дизелями со струйным или механическим распыливанием. Однако правильнее называть их однокамерными дизелями.
2. Другую группу составляют двигатели, у которых камера сгорания четко разделена на отдельные объемы (два и редко больше), связанные между собой одним или несколькими каналами. Такие двигатели называются многокамерными бес компрессорными дизелями.
ю*
148
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
Для выполнения всех требований, необходимых для полного сгорания топлива в ограниченном количестве воздуха (§ 3-1), в однокамерных дизелях приходится прибегать к следующим мероприятиям:
1.	Для достижения очень мелкого распыливания и для обеспечения проникновения распыленных струек (факелов) топлива на достаточное расстояние в толщу сжатого в цилиндре воздуха приходится осуществлять подачу топлива насосами под очень высокими давлениями и через очень малые отверстия в соплах форсунок. Давления впрыскивания достигают у этих дизелей 350—400 ат, реже ограничиваются 250 ат, а в некоторых конструкциях доводят давления и до 1 500 ат. Диаметры отверстий, которых в каждом сопле обычно бывает несколько, составляют 2—4 десятых миллиметра.
2.	Для предотвращения попадания факелов топлива на холодные стенки цилиндров и поршней осуществляют такую форму пространства сжатия в цилиндре (в частности, такую выемку в поршне), чтобы на пути каждого факела было достаточное расстояние для встречи всех ее капелек с необходимым для воспламенения воздухом.
3.	Для осуществления быстрого и достаточно совершенного перемешивания частичек распыленного топлива с воздухом, заключенным в пространстве сжатия, осуществляется тем или иным способом сильное завихривание этого воздуха.
Вопрос. Чем достигается то высокое давление, при котором топливо должно впрыскиваться через малые отверстия форсунок в цилиндр однокамерного дизеля?
Ответ. Топливо подается к каждой форсунке под действием скалки соответствующего топливного насоса. Круто поднимающийся кулак кулачковой шайбы набегает на ролик толкателя скалки, резко вдвигая скалку внутрь насоса. Вытесняемое из насоса топливо не может с такой же скоростью выходить через весьма небольшие отверстия форсуночного сопла. Если форсунка закрытая, т. е. имеет шглу, нажатую сильной пружиной и закрывающую выход в сопловые отверстия, то выход топлива в цилиндр вообще невозможен до тех пор, пока давление в трубке и форсунке не осилит пружину иглы; после же подъема иглы высокое давление остается вследствие сопротивления выходу топлива со стороны отверстий сопла, а также вследствие стремления
§ 3-5 ]	. Распиливание в бескомпрессорном дизеле
149
иглы сесть на место и продолжающегося нажима на скалку насоса со стороны кулака. При открытом типе форсунки, т. е. когда форсунка не имеет иглы, давление в трубопроводе и форсунке создается только быстрым нажимом кулака на скалку насоса и большим сопротивлением со стороны сопловых отверстий.
Из сказанного следует, что увеличение сопловых отверстий вследствие их износа должно значительно уменьшать давление, под которым происходит распыл, если форсунка открытая; при закрытом же типе форсунки износ отверстий меньше отражается на давлении распыла, но давление в начале распыла может значительно изменяться в зависимости от натяжения пружины, прижимающей иглу.
Давление распыла может уменьшаться также из-за пропусков скалки или клапанов топливного насоса, из-за слишком значительного пропуска между телом иглы и стенками корпуса форсунки и из-за значительного износа кулака кулачковой шайбы топливного насоса, если этот износ уменьшит резкость нажима на скалку.
Если в топливопровод или в насос попадут хотя бы весьма небольшие пузырьки воздуха, то подача топлива совершенно расстраивается, либо совсем прекращаясь, либо резко ухудшаясь. Происходит это из-за того, что под действием нажима на топливо со стороны насоса происходит не резкое повышение его давления, а сжатие заключенного в нем воздуха, в результате чего давление распыла становится совершенно недостаточным.
Большое значение, в особенности при открытой форсунке, имеет резкая отсечка подачи топлива насосом, т. е. мгновенное прекращение подачи, когда уже подана достаточная для работы под данной нагрузкой порция топлива. Если насос лишь постепенно будет прекращать подачу топлива, то под конец каждого впрыскивания давление распыла будет падать, что ухудшит распыл и проникновение факелов в пространство сжатия рабочего цилиндра двигателя. Для резкой отсечки подачи топливные насосы делаются с отсечными клапанами или золотникового типа (§ 3-7).
Вопрос. Какая форма камеры сжатия обеспечивает достаточную длину пути для факелов топлива?
150
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
Ответ. В некоторых двигателях форма днища поршня
как раз соответствует форме
Фиг. 3-9. Камера сжатия, соответствующая форме и направлению факелов топлива.
топливо. Козырьки на поршнях,
и направлению факелов (фиг. 3-9). В других однокамерных дизелях делают более простую глубокую выемку в днище поршня (фиг. 3-10). Бывают и другие формы днищ, в зависимости от направления и формы факелов, даваемых форсункой. Во всяком случае форма пространства сжатия должна быть симметрична, без мертвых углов, в которые не могло бы попасть предназначаемые для на
правления продувочного воздуха и часто устраиваемые
в калоризаторных двигателях, совершенно недопустимы в дизелях, так как в корне нарушают правильные очертания камеры сжатия.
Совершенно ясно, что неправильное направление и расположение отверстий форсунки нарушает соответствие фа
§ 3-5]
Распиливание в бескомпрессорном дизеле
151
келов пространству сжатия и, следовательно, ухудшает сгорание.
Вопрос. Какими способами осуществляется в беском
прессорных дизелях с насосным распыливанием то завихри-
вание воздуха, которое необходимо для интенсивного перемешивания его с распыленным топливом?
Ответ. Эти способы в разных конструкциях весьма различны. Иногда устраивают козырьки на впускных клапанах (фиг. 3-11). Во время хода впуска такой козырек, отклоняя ток воздуха вбок, создает круговое быстрое движение его, которое не успевает успокоиться и на протяжении наступающего затем хода сжатия. Машинисты, работающие на двигателях, впускные клапаны которых снабжены такими козырьками, должны знать, что от правильного направления (поворота) козырька зависят правильное завихри-вание воздуха и полнота сгорания топлива. Если правильное расположение козырька утеряно, то надо его находить, медленно поворачивая клапан и следя за дымностью выхлопа из данного цилиндра. Клапан
Фиг. 3-11. Впускной клапан с козырьком.
закрепляется в том положении, при котором достигается наилучшая без-
дымность сгорания.
В двухтактных двигателях завихривание достигается косым направлением продувочных окон.
Для обеспечения лучшего смесеобразования и распределения топлива в заряде воздуха в однокамерных бескомпрессорных дизелях необходимо согласование формы камеры сгорания с формой и распределением факелов впрыскиваемого топлива. Для осуществления этого в однокамерных
дизелях и применяются весьма высокие давления нагнетания топлива в форсунки, распыливание его через несколько отверстий очень малого диаметра, направляющих факелы в разные стороны по всему пространству сжатия, и присно-
152
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
собление формы пространства сжатия к форме и направлению факелов горючего.
Отсутствие интенсивных вихревых движений заряда во время сжатия, сгорания и расширения, а также компактные формы камеры сгорания создают условия, при которых потери тепла через стенки невелики. В результате высоких давлений впрыскивания заряд топлива вводится в цилиндр за очень короткий отрезок времени, так что к моменту воспламенения в цилиндре находится почти вся порция топлива. Поэтому сгорание у этих двигателей происходит с резким повышением давления. Благодаря малым тепловым потерям и быстрому сгоранию топлива однокамерные дизели обладают высокой экономичностью и хорошими пусковыми качествами.
Но наряду с достоинствами данного способа смесеобразования однокамерные дизели обладают рядом существенных недостатков: повышенными требованиями к качеству топлива; тяжелыми условиями работы топливных насосов и форсунок (из-за высоких давлений распыливания); большей напряженностью деталей двигателя вследствие высоких давлений при сгорании, а следовательно, и более быстрым износом деталей, а также большей чувствительностью двигателя к изменению скоростного режима. Последнее вызывается тем, что при изменении числа оборотов двигателя меняются давление впрыска, качество распыливания, дальнобойность струи топлива. Все это приводит к тому, что с изменением скоростного режима согласованность всех условий, обеспечивающих хорошее смесеобразование и сгорание, нарушается.
3-6. РАСПИЛИВАНИЕ И СМЕШЕНИЕ В МНОГОКАМЕРНЫХ БЕСКОМПРЕССОРНЫХ ДИЗЕЛЯХ
Отмеченные недостатки однокамерного дизеля устраняются в бескомпрессорных дизелях с разделенной камерой сгорания, т. е. в многокамерном двигателе, за счет вихревых движений заряда, улучшающих смесеобразование, при перетекании газов из одной камеры в другую. В этом случае движение заряда создается во время основных процессов цикла: сжатия, сгорания и расширения. Двигатели с разделенными камерами можно разделить на две группы:
1) двигатели предкамерные;
2) двигатели вихрекамерные.
§ 3-6] Распыливание и смешение в бескомпрессорных дизелях 153
Дизелями с предкамерным распыливанием, или просто
предкамерными
Фиг. 3-12. Предкамера с отверстиями.
1 — полость предкам е-ры, 2 — дно предкамеры; 3 — форсунка.
дизелями, называются такие двигатели, у которых топливо впрыскивается из форсунки не прямо в пространство сжатия цилиндра, а в отделенную от цилиндра камеру. Эта камера называется предкамерой Ч Она большей частью бывает помещена в крышке цилиндра и разобщена от пространства, образующегося между крышкой цилиндра и днищем поршня, в большинстве случаев перегородкой с несколькими большими отверстиями, направленными по окружности в разные стороны (фиг. 3-12), иногда же — одной узкой горловиной (фиг. 3-13).
Диаметр отверстий бывает 5—10 мм, горловины 15—30 мм. Предкамера бывает полностью охлаждаемая, как на фиг. 3-12, или же она имеет стакан, более или менее отделенный от охлаждаемых поверхно
стей, как, например, при устройстве, схематически изобра-
Фиг. 3-13. Предкамера с горловиной. Фиг. 3-14. Предкамера с неох-/ —полость предкамеры; 2—форсунка.	ЛЗЖДаемым стаканом.
1 — форсунка.
женном на фиг. 3-14. В первом случае, очевидно, стенки предкамеры остаются во время работы двигателя настолько
1 Некоторые называют эту камеру не предкамерой, а аванкамерой или форкамерой. Все эти названия имеют одно и то же значение, но правильнее называть предкамерей.
154
Питание горючим двигателей
(Гл. 3
холодными, что не могут оказывать заметного нагревающего и испаряющего действия на впрыскиваемое в предка,меру топливо; во втором же случае стенки стакана предкамеры раскаляются, так что попадающее в стакан распыленное горючее успевает получить известный нагрев от стенок стакана. Но и в том и в другом случаях главный нагрев и воспламенение топлива получаются не от того, что предкамера сама сильнее или слабее нагрета, а исключительно из-за высокой температуры воздуха, получившейся при его сжатии в цилиндре.
Когда в цилиндре происходит ход сжатия, то давление и температура воздуха во всем пространстве цилиндра, как мы знаем, повышаются.
А так как предкамера отделена от всего пространства цилиндра только диафрагмой с крупными отверстиями или только горловиной, то в предкамеру перетекает часть сжимаемого поршнем воздуха, и в ней давление и температура повышаются поэтому почти в той же степени, как и во всем цилиндре. Значит, к концу хода сжатия мы имеем в предкамере сильно сжатый воздух, раскалившийся от сжатия, а также отчасти добавочно подогретый и от соприкосновения с диафрагмой и стаканом, если он имеется.
Перед самым проходом поршня через верхнюю мертвую точку в предкамеру впрыскивается через форсунку порция топлива. Это топливо в предкамере обязательно тотчас же загорается, так как приходит в соприкосновение с раскаленным воздухом, но полностью сгореть не может, потому что в предкамере помещается гораздо меньше воздуха, чем нужно для полного сгорания всей впрыскиваемой за один раз порции топлива, да, кроме того, ничем не обеспечено хорошее и быстрое перемешивание этого воздуха с факелом распыленного топлива.
Но от воспламенения топлива в предкамере получается как бы маленький взрыв, т. е. мгновенное повышение давления. Если же давление в предкамере повышается по сравнению с давлением в пространстве между поршнем и крышкой цилиндра хотя бы на 1—2 ат, то сейчас же, как мы знаем, должно получиться перетекание газов из предка-меры, где давление оказалось выше, в основное пространство сжатия, где давление ниже.
Перетекание из предкамеры в пространство сжатия через сравнительно большие отверстия не встречает значительных сопротивлений, вследствие чего происходит очень бурно.
§ 3-6] Распыливание и смешение в бескомпрессорных дизелях 155
Струи расширившихся от нагрева (от вспышки) в пред-
камере газов и воздуха захватывают несгоревшее еще и продолжающее гореть мелко распыленное форсункой топливо, еще мельче распыливают его при проходе через отверстия, врываются с большой скоростью в основное про
странство сжатия и перемешиваются там со всем воздухом,
сжатым между поршнем и крышкой цилиндра. Здесь уже
не остается факелов топлива, а получаются потоки, состоящие из про
дуктов сгорания, воздуха и мелко раздробленного топлива, бурно вытекающие из всех отверстий предка-меры (или из ее горловины) и создающие быстрое равномерное и полное перемешивание горючего с воздухом (фиг. 3-15).
Вопрос. Имеется ли в предкамерном дизеле опасность, что топливо, ударившись об охлаждае-
Фиг. 3-15. Распыливание и смещение (действие предкамеры).
мые стенки цилиндра, ося* дет на них и будет коксоваться?
Ответ. Нет, этой опасности нет, так как топливо не впрыскивается факелами в пространство сжатия, а входит в него из предкамеры в смеси с газами и воздухом и тотчас же перемешивается с воздухом пространства сжатия. Частички горючего могут коснуться холодных стенок только тогда, когда они уже охвачены пламенем, смешаны с воздухом и горят в нем. Их уже не удается потушить охлаж
денным стенкам.
Вопрос. Нужны ли в предкамерном дизеле такие специальные приспособления для завихривания воздуха, как козырьки на клапанах и т. п.?
Ответ. Нет, не нужны, так как предкамера сама создает достаточное завихривание и перемешивание горючего с воздухом.
Вопрос. Нужно ли в предкамерном дизеле впрыскивать топливо через форсунку под столь высоким давлением, как это делается в однокамерных дизелях?
156
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
Ответ. Нет, не нужно, потому что распыливание может быть нё столь мелким, поскольку при проходе через отверстия предкамеры топливо еще дополнительно распыливает-ся, а также и нет необходимости в далеком проникновении факелов топлива из форсунки, так как топливо форсункой должно быть только введено в предкамеру, а оттуда оно будет распространено по всему пространству сжатия уже не форсункой, а вспышкой, получившейся в предкамере. В предкамерных дизелях насосы подают горючее в форсунки под давлением от 60 до 150 ат, а не 350—400, как в однокамерных дизелях.
Вопрос. Почему форсунка однокамерного дизеля имеет несколько отверстий, а форсунка предкамерного дизеля — только одно отверстие?
Ответ. Потому что форсунка однокамерного дизеля должна как можно равномернее распределить топливо в пространстве сжатия цилиндра, послав его во все стороны; в предкамерном же дизеле это распределение горючего производится не форсункой, а силой вспышки, происходящей в предкамере.
Вопрос. Почему при одинаковой мощности цилиндров отверстия форсунки однокамерного дизеля имеют гораздо меньший диаметр, чем у предкамерного дизеля?
Ответ. Потому, во-первых, что у однокамерного дизеля топливо должно выходить из нескольких отверстий, а у предкамерного — из одного; ясно, что одно отверстие надо делать больше, чем когда их несколько; потому, во-вторых, что у одного дизеля топливо подается под более высоким давлением, чем у другого; ясно, что, чем выше давление, тем меньше нужны отверстия для прохода того же количества топлива; потому, в-третьих, что у однокамерного дизеля важно именно получение высокого давления перед форсункой, так как для того, чтобы получить достаточно мелкое распыливание, топливо должно вытекать из форсунки с очень большой скоростью; ясно, что если отверстия будут велики, то горючее будет слишком легко в них уходить, и давление будет трудно создать, в особенности при открытой форсунке; при предкамерном же распылива-нии давление распыла ниже, отверстие может создавать меньшее сопротивление проходу через него горючего.
Вопрос. У какого дизеля более вреден износ отверстий форсунок и более опасно их засорение?
§ 3-6] Распиливание и смешение в бескомпрессорных дизелях 157
Ответ. Ясно, что у однокамерного дизеля, потому что у предкамерного дизеля размеры отверстий не так важны, так как не так важны тонкость распыла и поддержание давления перед форсункой. Засорение форсунок
Фиг. 3-16. Разрез верхней части цилиндра и крышки вихрекамерного дизеля.
1 — вихревая камера; 2—горловина; 3 — форсунка; 4 — впускной клапан; 5—топлив ный насос; 6 — поршень; 7 — электрическая свеча накаливания для разогрева вихревсй камеры при пуске двигателя.
у предкамерного дизеля будет реже, потому что размеры отверстия больше.
Кроме предкамерных дизелей существуют также так называемые вихрекамерные бескомпрессор-н ы е дизели. Разрез верхней части цилиндра и крышки такого двигателя показан на фиг. 3-16. В крышке расположена шарообразная вихревая камера/, соединенная с пространством цилиндра косо расположенным каналом-горловиной 2. Во время сжатия поршень вытесняет воздух из цилиндра в вихревую камеру. Благодаря косому распо
158
Питание горючим двигателей
[ Гл. 3
ложению соединительного канала поток воздуха, втекающий в вихревую камеру, приходит в быстрое вращение, образуется вихрь, откуда и получила свое название эта камера.
В этот вихрь через форсунку 3 в соответствующий момент впрыскивается топливо. Благодаря быстрому вращению воздуха капли впрыскиваемого топлива хорошо перемешиваются с воздухом, самовоспламеняются и сгорают до конца, без образования нагаров. В отличие от предкамерных дизелей, в которых объем предкамеры составляет относительно небольшую долю общего пространства сгорания, включая и объем в цилиндре над поршнем, объем вихревой камеры составляет главную часть этого пространства, а объем в цилиндре, и следовательно, зазор над поршнем делают возможно меньшим, только чтобы поршень не ударил в крышку.
Вопрос. Чем отличаются процессы смешения и сгорания в предкамерном и вихрекамерном дизелях?
Ответ. В предкамерном дизеле распыливание и смешение с воздухом основной части топлива происходит за счет предварительной вспышки в предкамере. При этом в предкамере сгорает только часть топлива, а основное сгорание происходит в пространстве цилиндра, над поршнем.
В вихрекамерном дизеле смешение распыленного форсункой топлива с воздухом происходит за счет образования воздушного вихря в вихревой камере. В этой же камере происходит сгорание основной части топлива.
Вопрос. Почему не делают тихоходных вихрекамерных дизелей?
Ответ. Потому, что при малом числе оборотов скорость вихря будет недостаточна для хорошего смешения топлива с воздухом, а кроме того, воздух в вихревой камере будет успевать слишком охлаждаться, что ухудшит работу двигателя, а особенно затруднит пуск его.
Вопрос. Почему многокамерные дизели не распространены больше, чем однокамерные дизели, и совсем их не вытеснили, хотя из предыдущих вопросов и ответов как будто вытекают несомненные преимущества многокамерных дизелей?
Ответ. Потому, что однокамерные дизели экономичнее по расходу горючего и легче пускаются в ход, не требуя никаких добавочных приспособлений в виде запальных па-
§ 3-6] Распиливание и смешение в бескомпрессорных дизелях 159
тронов, пусковых форсунок, электрических спиралей и т. п., которые необходимы для многокамерных дизелей.
Вопрос. Какие топливные насосы применяются в многокамерных дизелях и каковы задачи, выполняемые этими насосами?
Ответ. Насосы такие же, какие и в однокамерных дизелях, и лишь в некоторых случаях благодаря меньшим необходимым давлениям нагнетания несколько меньшие по размерам и проще по ‘устройству. Задачи, выполняемые этими насосами, те же, которые описаны ниже в § 3-7.
Кроме условий, обеспечивающих безукоризненное рас-пыливание топлива (глубокое проникновение факелов в сжатый воздух и тщательное его перемешивание с ними) для полного и быстрого сгорания топлива необходимо соблюдение и остальных условий, перечисленных в § 3-1. 3 а-медленное, затяжное сгорание, вызываемое недостаточным выполнением тех же условий или запоздалым впрыскиванием топлива и продолжающееся иногда на всем протяжении рабочего хода поршня, также снижает экономичность работы двигателя (увеличивает расход топлива), и, кроме того, при затяжном сгорании получается излишний перегрев головок поршней, цилиндровых крышек и клапанов, что вызывает порчу этих деталей (трещины, коробление).
Машинист должен очень хорошо разобраться в причинах, вызывающих нарушение хорошего сгорания, и бороться за поддержание дизеля в таком состоянии, чтобы сгорание топлива в его цилиндрах всегда было полным. Этим машинист сбережет топливо, предотвратит одну из основных причин перебоев в работе дизеля и предохранит дизель от скорого износа и порчи.
В отношении расходования топлива каждый машинист должен еще иметь в виду, что наиболее экономично дизель работает при нагрузках в пределах от 80 до 100% нормальной его мощности. При перегрузках и при падении нагрузки ниже 80% расход топлива на каждый вырабатываемый станцией киловаттчас или силочас увеличивается. При нагрузке 25% от полной расход топлива на силочас нередко превышает нормальный расход на 30—40%.
160
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
3-7. ФОРСУНКИ И НАСОСЫ БЕСКОМПРЕССОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Для впрыскивания топлива в бескомпрессорных дизелях применяются форсунки открытого и закрытого типа.
Примерное устройство закрытой форсунки показано на фиг. 3-17. Дифференциальная игла 1 форсунки за
крывает проход из по-
6
Фиг. 3-17. Закрытая фэрсун-ка бескомпрессорного
дизеля.
/ — игла форс^'нки: 2 — п >двод топлива от насоса; 3 — канал для подгода топлива в корпусе форсунки; 4 — нажимной болт пружины; 5 —пружина Форсуночной иглы; 6— сопло; 7-распылитель (на-
прзгляющая втх'лка иглы); S—колпачок: 9 — контрол! ный шти ’/г; 10 — к< рпус ф< рсунки; //—слив т. плива, просачивающегося через неплотности.
лости, имеющейся в нижней части форсунки, к отверстиям сопла форсунки.
Дифференциальная значит разностная.Игла называется дифференциальной потому, что она имеет разные диаметры в верхней и нижней частях, в результате чего, когда по трубке 2 и просверленному в корпусе форсунки каналу 3 топливо поступает под большим давлением в нижнюю полость, то это давление действует на заплечик иглы, получившийся от разности ее диаметров, и отжимает иглу с большой силой кверху.
Подъему иглы сопротивляется тугая и нажатая болтом 4 пружина 5^ давление топлива сначала не может преодолеть силу этой пружины и приподнимает эту иглу только тогда, когда достигнет весьма значительной величины. Например, затяжка пружины регулируется так, чтобы игла могла приподниматься только при давлении 150 ат.
Как только игла приподнимается, топливо получает доступ к одному или нескольким отверстиям 6 и впрыскивается в мельчайше распыленном виде до тех пор, пока благодаря прекращению подачи топлива насосом давление его в трубке, а следовательно, и в нижней камере форсунки упадет, и игла сядет в свое седло, мгновенно прекратив выход топлива к соплу
§ 3-7] Форсунки и насосы бсскомпрессорных дизелей	161
Чтобы топливо, подаваемое под столь высоким давлением, по возможности не просачивалось вверх вдоль иглы, стержень иглы плотно пришлифовывается к поверхности втулки (распылителя) 7. Тем не менее просачивание топлива все же имеется, и могла бы существовать опасность, что топливом, заполнится весь колпак пружины. Для предотвращения такого явления форсунка имеет сливную трубочку //, которая при работе двигателя всегда должна действовать.
Штифт 9 позволяет проверять во время работы, насколько поднимается игла. Чтобы предупредить засорение очень малых отверстий сопла форсунки, топливо пропускается через особый «щелевой» фильтр, который ставится перед самой форсункой.
Открытая форсунка изображена на фиг. 3-18. Ее устройство значительно проще, чем закрытой. По существу она представляет собой просто трубку с соплом на конце, одетую снаружи чехлом.
Толстостенная трубка 1-1 с навинченным на нее наконечником 2 плотно впритирку прижата этим наконечником к конической выточке соплового наконечника 3-3. Плотное прижатие создается гильзой 4-4, нижний конец которой упирается в наконечник трубки, а верхний через ряд прокладок и кольцо 5 нажимается гайкой 6. Сопло 3 с одной стороны и гайка 6 — с другой ввинчены в корпус форсунки 7, на который надевается фланец 8.
Вся форсунка вставлена в крышку рабочего цилиндра дизеля, фланец 8 надет на шпильки 9, ввернутые в тело крышки, и крепко зажат гайками, вследствие чего сопловый наконечник форсунки через прокладку 10 крепко прижимается к гнезду в крышке.
На конце соплового наконечника просверлено пять-шесть отверстий // (сопел), через которые топливо впрыскивается в пространство сжатия цилиндра.
Гильза 4 имеет в поперечном сечении некруглую форму, а именно — с четырех сторон по всей ее длине проделаны желобки 12, видные на поперечном разрезе форсунки. К двум желобкам с одной стороны и к двум желобкам — с другой подходят сверления 13-13, проделанные в небольшом расширении корпуса форсунки, имеющемся в верхней его части. К одному из этих сверлений по трубке подводится вода, а от другого — отводится. Вдоль двух желобков Н МВ. Щуров.
162
Питание горючим двигателей
[ Гл. 3
гильзы вода спускается вниз, попадает в водяную камеру 14, образующуюся внутри наконечника форсунки, откуда по двум другим желобкам гильзы поднимается вверх к свер-
Не.фтъ
17 18
пению, от которого она отводится. Таким образом производится непрерывное охлаждение наконечника форсунки, предотвращающее образование на нем нагара. В качестве охлаждающей жидкости часто применяется не вода, а топливо или масло.
Отжимной болтик 15 служит для того, чтобы стронуть с места фланец форсунки при разборке. Пробка 16— для прочистки сверлений 13 или, вернее, она закрывает проход, сделанный для возможности просверлить отверстие, подводящее воду к желобкам 12 и отводящее ее от них; 17 и 18 — гайки и конусы трубок — подводящей и отводящей волу.
Весьма ценными преимуществами открытой форсунки являются ее простота и отсутствие значительных трудностей при ее изготовлении. Закрытая форсунка, имеющая весьма точно пригнанную иглу и регулируемую пружину, представляет больше трудностей в производстве. В эксплуатации оба типа форсунок не допускают значительных износов сопловых отверстий, а закрытая форсунка, кроме того, — и износа иглы. Мы, однако, уже отмечали (стр. 149), что износ сопловых отверстий от-
Фиг. 3-18. Открытая форсунка бескомпрес-сорного дизеля.
/ — трубка, идущая от насоса; 2—наконечник трубки; 3—сопловый наконечник: 4— гильза; 5 — нажимные кольга; 6 — нажимная гайка; 7—корпус форсунки: 8 — Фланец; 9 — шпилька крепления форсунки к цилиндровой крышке; 10 —прокладка; //—отверстия сопла; /2—прорези в гильзе; 13 — канал для охлаждающей жидкости; 14— камера охлаждения; /5—отжимной болт: 16— заглушка; /7—накидные гайки;
18—	уплотнительные конусы.
§ 3-7 ] ‘Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
163
крытой форсунки чувствительнее отзывается на давлении распыла, чем у закрытой форсунки, что дает значительные преимущества последней. Кроме того, при закрытой форсунке не требуются особо короткие и особо толстостенные трубки, идущие от насосов к форсункам, тогда как работа открытой форсунки совершенно нарушается, если эти трубки тонки или длинны. По этим причинам закрытые форсунки имеют большее распространение, чем открытые, несмотря на простоту последних.
Подача топлива к форсунке производится, как мы знаем, топливным насосом. От устройства и действия форсунки бескомпрессорного дизеля количество подаваемого за каждое впрыскивание топлива и момент, в который эта порция топлива начинает и кончает впрыскиваться, зависят очень мало. В некоторой степени от форсунки зависит, как мы видели, то давление, которое создается в трубопроводе, подводящем топливо к форсунке, и перед сопловыми отверстиями к моменту начала впрыска. Количество подаваемого топлива и момент его подачи зависят в основном от действия топливного насоса; от него же зависит и давление подачи, а следовательно, и качество распыла и глубина проникновения факелов в толщу сжатого в рабочем цилиндре воздуха.
Машинист обязательно должен безукоризненно знать устройство и действие частей топливных насосов того дизеля, на котором он работает. Это устройство бывает различно, рассмотреть здесь все или хотя бы значительную часть типов топливных насосов мы не сможем, но на своем двигателе каждый машинист должен разобрать и рассмотреть, каким образом каждый из насосов выполняет те функции, т. е. те области работы, которые свойственны каждому топливному насосу бескомпрессорного дизеля. Эти функции следующие:
1.	Каждый топливный насос отмеряет и подает к форсунке за каждый раз строго определенную порцию топлива.
2.	Каждый топливный насос или его привод имеет такие приспособления, благодаря которым отмериваемая за каждый раз порция топлива меняется, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от нагрузки дизеля.
3.	Каждый топливный насос имеет привод, почти всегда выполняемый в виде кулака кулачковой шайбы, действующего на ролик толкателя скалки (плунжера) топливного насоса. Этот привод обеспечивает начало подачи топ-11*
161
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
л и в а к форсунке и затем через форсунку в рабочий цилиндр в строго определенный момент при определенном положении колена вала, а следовательно, и поршня рабочего цилиндра, с определенным свойственны мданномудизелю опережен и ем, т. е. при таком положении колена вала, при котором оно еще на определенный угол не дошло до верхнего своего положения. Это нормальное опережение начала подачи топлива для своей машины машинист обязан знать.
4.	В некоторых редких случаях опережение начала подачи нефти меняется вместе с изменением нагрузки; при большой нагрузке опережение больше, при малой — меньше. В большинстве же случаев оно во время работы двигателя не меняется, но может быть в небольших пределах изменено при регулировке. Машинист обязан убедиться путем изучения действия насосов обслуживаемого двигателя, меняется ли и в каких пределах опережение начала подачи топлива при изменении нагрузки (т. е. при вполне сведенных и почти вполне разведенных грузах регулятора).
5.	Окончание подачи топлива насосом в большинстве систем зависит от нагрузки и именно от этого получается большее или меньшее количество подаваемого топлива. Машинист должен хорошо знать, от действия каких приспособлений зависит более раннее или более позднее окончание подачи топлива, т. е. уменьшение или увеличение количества топлива, содержащегося в подаваемой порции.
6.	Каждый топливный насос проталкивает порцию топлива каждый раз под большим давлением. Он имеет устройство, обеспечивающее получение этого давления и отсутствие утечки части отмеренной порции во всасывающую линию, в зазор между плунжером и его втулкой, через какие-либо неплотности других частей насоса или возврата части этой порции обратно в насос после конца нагнетания. Машинист должен знать, какие неплотности и в каких местах могут нарушить безусловное выполнение этого требования.
7.	Каждый насос имеет привод, переставляющий приспособление, меняющее количество подаваемого топлива. В стационарных двигателях этот привод действует от центробежного регулятора, в судо
§3-7] 'Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей	165
вых и других транспортных машинах — от рукоятки. Машинист обязан хорошо знать устройство и действие этого привода и те приспособления, которые имеются в этом приводе для изменения его действия в сторону увеличения или уменьшения подачи горючего.
Для примера рассмотрим устройство и действие топливного насоса дизеля 4-42,5/60, изображенного на фиг. 3-19 и 3-20.
На распределительном валу 1 насажена кулачковая шайба 2 с кулаком (выступом) 3 на ней. Нормальное направление вращения распределительного вала — по стрелке. При таком направлении вращения на ролик набегает крутой подъем кулака, резко поднимающий ролик кверху, после чего ролик плавно сбегает с постепенно спускающейся поверхности кулака, так что подъем ролика кверху получается быстрый, а опускание его — более медленное. Ролик 4, о котором мы говорили, сидит на оси 5, укрепленной в рычажке 6-7. Во время подъема ролика под действием кулака рычажок несколько поворачивается на оси S, на которую он посажен, и своей выпуклостью 7 нажимает на полый толкатель 9. Дно толкателя упирается, в конец плунжера топливного насоса 10. Плунжер, а вместе с ним и толкатель все время отжимаются книзу тугой пружиной //, показанной в разрезе.
Когда кулак 3 резко толкнет кверху ролик 4, а выпуклость рычажка 7 нажмет на толкатель 9, то и плунжер 10 получает такой же толчок вверх, а когда ролик, скатываясь по пологой стороне кулака, опускается, то пружина отжимает книзу и плунжер, и толкатель, и рычажок, и ролик.
Под влиянием нажима этой пружины и веса частей ролик должен был бы прижиматься к кулачковой шайбе все время, т. е. и тогда, когда весь кулак пройдет под роликом и ролик окажется над низкой цилиндрической поверхностью кулачковой шайбы. Но в действительности после сбегания с кулака между роликом и кулачковой шайбой остается зазор. Этот зазор получается потому, что хвостовая часть рычажка 6-7 через составной стержень 12-13-14 упирается в упорный болтик /5, так что рычажок не дает ролику все время катиться по шайбе. Необходимая величина зазора между роликом и кулачковой шайбой (в данном случае две-три десятых миллиметра) устанавливается, следовательно, путем регулировки болтиком 15.
166
Питание горючим двигателей
[Гл.~3
По сделанному только что описанию приводных частей насоса легко понять, что при вращении распределительного
Фиг, 3-19. Клапанный топливный насос бескомпрессорного дизеля.
1— распределительный вал; 2 — кулачковая шайба; 3— кулак; 4 — ролик; 5 — ось ролика; 6 — 7— нажимной рычаг; 8 —ось нажимного рычага; 9 — толкатель; 10— плунжер; // — пружина плунжера; 12— 13— тяга отсекателя; 14— упорный болтик; 15—нажимной болтик; 16— втулка (направляющая) плунжера; /7—гайка направляющей; 18—полость насоса; 19— всасывающий клапан; 20 — трубка от расходного бака; 21—седло всасывающего клапана; 22 и
23—нагнетательные клапаны; 24 и 25— седла нагнетательных клапанов; 26 — трубка к форсунке; 27— отсечной клапан; 28 — канал к отсечному клапану; 29 — коробка пружины отсечного клапана; 30 — сливная трубка; 31 — 32— отсечной рычаг; 33 — пружина отсечного клапана; 34 — ссь отсечного рычага.
вала в направлении стрелки происходит движение Плунжера 10, причем он движется сравнительно медленно книзу, когда под роликом проходит пологая задняя сторона кула
§ 3-7]
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
167
ка; потом некоторое время плунжер остается неподвижным, когда на протяжении примерно половины оборота вала ролик находится над низкой цилиндрической частью шайбы
Фиг. 3-20. Боковой вид топливного насоса, показанного на фиг. 3-19.
34 — ось отсечного рычага; 35 — поводок оси отсечного рычага; 36—тяга; 37 —поводок тяги; 38 — регулирующий вал.
и под ним остается зазор, а затем быстро движется вверх, когда на ролик набегает крутой передний подъем кулака.
Плунжер ходит во втулке 16, которая укреплена в корпусе насоса гайкой 17. Поверхность плунжера плотно при
168
Питание горючим двигателей
[ Гл. "3
шлифована к поверхности втулки, вследствие чего между ними нет никакого пропуска воздуха, лишь едва-едва может получаться просачивание топлива, только в пределах, достаточных для смазки.
Поэтому, когда плунжер идет книзу, то над ним в пространстве 18 получается разрежение, т. е. присос, или, иными словами, понижение давления. Под влиянием этого разрежения открывается по направлению книзу всасывающий клапан 19 насоса. Этот клапан своим стержнем висит на пружине, которая все время стремится его закрыть, оттягивая кверху.
Но пружинка слабая, так что получившееся над скалкой разрежение, преодолевает ее натяжение, и через открывшийся клапан топливо, которое подводится к насосу из бака по трубке 20, засасывается в пространство 18 в течение всего времени, пока плунжер идет вниз. Когда же плунжер остановится, то дальнейший присос прекратится и всасывающий клапан под действием пружины сядет, поднявшись, в свое седло 21.
Нагнетательные клапаны 22 и 23, могущие открываться кверху, также сидят в это время в своих гнездах 24 и 25, прижатые своими пружинками и давлением топлива, действующим со стороны нагнетательной трубки 26, идущей к форсунке двигателя. Но как только крутой выступ кулачковой шайбы набегает на ролики плунжер быстро движется кверху, так топливо, не находя выхода через всасывающий клапан, так как он давлением топлива только все туже прижимается к своему седлу, поднимает своим мгновенно возросшим давлением оба нагнетательных "клапана и устремляется по трубке 26 к форсунке.
В этот момент давление топлива в пространстве над скалкой 18 и в* трубке 26 достигает 350—400 ат, потому что нажим скалкой на топливо происходит очень быстрый, сжиматься топливо почти совершенно не может, а уйти из трубочки оно может только через отверстия форсуночного сопла, малые размеры которых не позволяют ему выйти так же быстро, как его выжимает из насоса плунжер. Эта задержка выхода топлива при непрерывном быстром нажиме плунжера и создает столь значительное повышение давления.
Но когда плунжер еще не закончил своего быстрого двиг жения кверху, давление в насосе вдруг падает, вследствие чего нагнетание топлива в трубку 26 к форсунке мгновенно
§ 3-7]
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
169
прекращается, хотя плунжер еще продолжает свое движение вверх. Мгновенное падение давления топлива в насосе получается вследствие открытия отсечного клапана 27, который дает возможность топливу уходить из насоса через нижний нагнетательный клапан 23, сверление 28, полость коробки 29 и трубку 30. Эта трубка отводит топливо обратно в расходный бак.
Внезапное открытие отсечного клапана происходит по следующей причине: когда кулак набегает на ролик, то рычажок 6-7, поднимая трлкатель 9 и плунжер 10, в то же время оттягивает книзу стерженек 12-13-14, а следовательно, и поворачивает книзу правое плечо отсечного рычага 31-32. Левое плечо этого рычага, следовательно, движется кверху.
Когда ролик и плунжер насоса только еще начинают свое движение кверху, то между ударником 32 отсечного рычага и хвостом отсечного клапана 27 имеется зазор, вследствие чего отсечный клапан плотно сидит в своем гнезде, прижимаемый тугой пружиной 33, и топливо не может выходить из насоса никуда, кроме как через нагнетательные клапаны через трубку 26 к форсунке. Но пордм ударник 32 ударяет в хвостовик клапана 27, принуждая его сразу резко подняться, несмотря на силу прижимающей его к седлу пружины, и топливо сразу же получает возможность без каких-либо заметных сопротивлений уйти в трубку 30, в которой давление почти равно атмосферному.
Если бы зазоры между ударником 32 и хвостовиком клапана 27 совсем не было даже при самом низком положении ролика 4 и ударника 32, то топливо совершенно не могло бы поступать к форсунке, потому что отсечный клапан 27 начинал бы подниматься одновременно с началом движения вверх плунжера 10, и все засосанное в насос топливо уходило бы через этот клапан в трубку 30. Если, наоборот, этот зазор сделать таким большим, чтобы ударник не касался хвостовика клапана даже при самом верхнем положении ролика, плунжера и ударника, то топливо подавалось бы ,в форсунку с самого начала до самого конца их подъема. Обычно же насос работает при некоторой средней величине этого зазора, при которой *в начале хода плунжера происходит подача топлива в форсунку под высоким давлением, а конец хода плунжера оказывается холостым, выталкивающим топливо почти без сопротивления в сливную трубку 30.
Отсечной рычаг 31-32 сидит на оси 34 на эксцентрике. Это значит, что при повороте этой оси на небольшой угол цо часовой стрелке ось рычага опускается и, следовательно, зазор между ударником 32 и клапаном увеличь-
170
Питание горючим двигателей
[ Гл. .3
вается; при повороте же влево ось рычага поднимается и зазор уменьшается. Поворот оси 34 производится поводком 35 (фиг. 3-20) через тягу 36 и верхний поводок 37, сидящий на регулирующем валике 38.
Понятно, что, поворачивая на некоторый небольшой угол регулирующий валик 38, мы можем изменять подачу топлива насосом от нуля до наибольшей величины. В самом деле, если мы повернем валик 38 до отказа вправо, то ось 34 отсечного рычага повернется влево и поднимет эксцентрическую ось, на которой сидит этот рычаг, вследствие чего зазор между ударником и отсечным клапаном исчезнет, клапан начнет подниматься одновременно с плунжером, и всякая подача топлива к форсунке прекратится. Если же повернем регулирующий валик до отказа влево, то это увеличит до наибольшей величины зазор у отсекателя и отсечный клапан будет открываться только перед концом нагнетательного хода плунжера, давая ему возможность продавить наибольшую порцию топлива к форсунке, а следовательно, и через форсунку в рабочий цилиндр.
Валик 38 получает свое перемещение вправо и влево от центробежного регулятора. С увеличением нагрузки дизеля муфта регулятора садится, поворачивая регулирующий валик влево; при уменьшении же нагрузки муфта поднимается, поворачивая валик по часовой стрелке.
В соответствии с этим увеличивается или уменьшается подача насоса.
Правильная отрегулировка зазора между толкателем и отсечным клапаном производится путем удлинения или укорочения стержней 12-13 и 36 при помощи имеющихся на них муфточек с правой и левой резьбой.
Мы говорили (стр. 163), что машинист должен разбираться в том, как топливные насосы того двигателя, на котором он работает, выполняют перечисленные нами задачи. Проследим, как выполняет их описанный насос.
1.	Отмеряет ли этот насос каждый раз строго определенную необходимую порцию топлива, подаваемую им к форсунке?
Да, отмеряет, так как его отсечный клапан открывается тотчас же, как только пройдет в форсунку та порция топлива, которая требуется.
2.	Меняется ли отмеряемая за каждый раз порция топлива в зависимости от нагрузки?
Да, меняется, так как регулятор меняет положение (поворачивает) регулирующего валика, вместе с чем меняется момент открытия отсечного клапан?.
§ 3-7]
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
171
3.	Обеспечивает ли привод насоса подачу топлива в форсунки при определенном положении колена вала с определенным опережением перед проходом поршня через верхнюю мертвую точку?
Да, обеспечивает, так как распределительный вал /, на котором сидит кулачковая шайба, связан шестернями с коренным валом двигателя и кулак набегает на ролик насоса при строго определенном положении колена вала.
Некоторое изменение опережения достигается изменением зазора между роликом и кулачковой шайбой. Иногда ось 8 нажимного рычага делается на эксцентрике, поворот которого несколько сдвигает эту ось и весь рычажок вправо или влево, вследствие чего кулак набегает на ролик несколько позже или несколько раньше, чем и меняется >в некоторых пределах опережение.
4.	Меняется ли в этом насосе опережение подачи топлива в зависимости от нагрузки дизеля?
Нет, не меняется, так как подача всегда происходит тотчас после начала движения плунжера вверх, т. е. как только кулак коснется ролика, а это остается неизменным при всех нагрузках, так как регулятор оказывает свое влияние только на отсечной рычаг 31-32, а не на кулачковую шайбу 2-3 и не на ролик 4 или положение его оси 5.
5.	Зависит ли у данного насоса окончание подачи топлива от нагрузки дизеля?
Да, зависит, так как подача топлива прекращается, как только откроется отсечной клапан, а момент открытия этого клапана меняется с изменением нагрузки вследствие того, что регулятор меняет зазор между толкателями 32 и хвостовиком клапана 27.
6.	Создает ли этот насос большое давление, когда проталкивает топливо' к форсунке и через нее в цилиндр, и в каких местах опасна утечка топлива?
Мы объясняли, почему получается высокое давление нагнетания. Насос потеряет способность создавать это высокое давление, если получится утечка топлива между плунжером 10 и его втулкой 16, между всасывающим клапаном 19 и его седлом 21, между отсечным клапаном 27 и его седлом, через какие-нибудь ввертыши и пробки, между втулками! плунжера и отсечного клапана и корпусом насоса и т. п. Часть нагнетаемой порции будет также возвращаться в насос в случае неплотности нагнетательных клапанов 22 и 23.
7	Из каких основных деталей состоит в этом насосе привод, переставляющий приспособления, меняющие количество подаваемого топлива?
Этот привод состоит из регулирующего валика 38, поводков 35 и 37, соединенных тягой 36, с одной стороны, и из стержня 12-13 — с другой. Удлинением или укорочением тяги 36 или стержня 12-13 достигается регулировка приспособлений, меняющих подачу топлива.
На фиг. 3-21 изображен значительно более простой топливный насос дизеля марки РК-30 (описанного на стр. 275—278). Кулак, приводящий в движение плунжер этого насоса, насажен на коренном валу двигателя и связан с его регулятором. Об устройстве этого кулака будет сказано далее. Кулак приводит в движение ролик 7, ось
172
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
которого закреплена в толкателе 2. Ролик прижимается к кулаку пружиной 3. Плунжер насоса 4 отжимается влево другой пружиной 5 и упирается в регулирующую гайку 6. Плунжер плотно притерт к своей втулке 7. Насос имеет только два, ничем не управляемых клапана: всасывающий 8 и нагнетательный 9.
Фиг. 3-21. Разрез топливного накоса бескомпрессорного дизеля марки РК-30.
1 — ролик; 2 — толкатель; 3 — пружина толкателя; 4 —плунжер насоса;
5 — пружина плунжера: 6—регулирующая гайка (упор плунжера); 7—втулка плунжера; 8 — всасывающий клапан; 9 — нагнетательный клапан.
В некоторых случаях клапаны представляют собой два стальных шарика.
Когда ролик находится не на выступе кулачковой шайбы, то между концом толкателя 2 и левым концом плунжера 4 остается зазор. Вывинчивая или ввинчивая регулирующую гайку (упор плунжера) 6, мы можем этот зазор уменьшать и увеличивать.
Схема устройства и действия кулачковой шайбы, приводящей в движение плунжер насоса, показана на фиг. 3-22. В правой части фигуры мы видим детали насоса. В левой части — схему: на коренном валу 7 насажен на шпонке эксцентрик 8. На эксцентрике свободно насажена кулачковая шайба 9, составляющая одно целое с диском 10. Две тяги 11 соединены с грузами регулятора, сидящего на том же валу, таким образом, что когда грузы под
§ 3-7] Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей	173
действием увеличивающегося числа оборотов двигателя расходятся, то тяги 11 поворачивают диск 10, а вместе с ним и кулачковую шайбу 9 по часовой стрелке; когда грузы сходятся, диск и шайба поворачиваются против часовой стрелки.
Подача топлива насосом начинается в тот момент, когда толкатель 2 доходит как раз до соприкосновения с плунже-
Фиг. 3-22. Схема устройства регулирования топливного насоса дизеля марки РК-30.
1 — рсл IK толкателя; 2 — толкатель; 3— пружина; 4 — плунжер топливного насоса; 5 — пружина плунжера; 6 — регулирующая гайка; 7 — к ренной вал двигателя; <?-эксгентрик; 9— кулачковая шайба; 10 — диск; // — поводок диска; 12— впадина, прерывающая впрыскивание.
ром 4, начиная его толкать. В этот момент под роликом проходит точка п кулачковой шайбы.
Если мы остановим коренной вал двигателя как раз в таком положении, когда ролик приходится над точкой и, т. е. в том положении, при котором начинается впрыскивание топлива, а потом начнем разводить и сводить грузы регулятора, вместе с чем и поворачивать кулачковую шайбу 9 вправо и влево на ее эксцентрике 8, то от такого движения шайбы не получится никакого движения толкателя 2 и плунжера 4, потому что участок епт кулачковой шайбы параллелен участку урф эксцентрика, который остается неподвижным. Это доказывает, что начало
174
Питание горючим двигателей
[ Гл. 3.
впрыскивания топлива всегда будет происходить в тот момент, когда под роликом будет проходить та точка кулачковой шайбы /?, которая при любом положении грузов регулятора находится на радиусе, проходящем через точку р эксцентрика.
Подача топлива прекращается, когда под роликом проходит точка с кулачковой шайбы, и ролик сразу проваливается во впадину 12. При расхождении грузов регулятора подача становится равной нулю в том случае, если диск с кулачковой шайбой повернут на эксцентрике настолько, что против точки р станет точка с. В этом случае в тот момент, когда толкатель 2 соприкоснется со скалкой 4, ролик тотчас же провалится во впадину 12 и подачи топлива не произойдет. Зазор между толкателем 2 и плунжером 4 гак именно и должен быть отрегулирован при помощи регулирующей гайки 6, чтобы при полностью разведенных грузах регулятора соприкосновение толкателя с плунжером наступало в момент, когда под роликом проходит точка с начала впадины кулака.
Устройство топливного насоса двигателя марки РК-30 гораздо проще, чем у описанного ранее насоса двигателя 4-42,5/60 (фиг. 3-19 и 3-20). Но понять действие и регулировку этого насоса несколько труднее. Рассмотрев внимательно и поняв схему фиг. 3-22, можно, однако, убедиться, что и этот насос выполняет буквально все те семь требований, которым должен удовлетворять каждый топливный насос бескомпрессорного дизеля.
1.	Насос отмеряет определенную порцию топлива, так как подача топлива начинается, когда ролик оказывается над той точкой п ку-лачко1вой шайбы, которая приходится против точки р эксцентрика, и прекращается, когда под роликом проходит точка с кулачковой шайбы, за которой начинается впадина 12.
2.	Насос меняет эту отмериваемую порцию, так как с изменением положения грузов регулятора меняется величина того участка пс кулака, на протяжении которого происходит подача; чем больше разойдутся грузы, т. е. чем меньше нагрузка дизеля, тем меньше участок пс, тем раньше точка с подходит к ролику, тем раньше кончается подача, тем меньше эта подача.
3.	Подача топлива начинается при всех нагрузках при строго определенном положении колена вала, когда точка р эксцентрика приходится против ролика.
4л С изменением нагрузки момент на'чала подачи топлива не меняется.
5.	Конец подачи меняется с изменением нагрузки.
6.	Насос создает значительное давление, необходимое для распылив ан ия топлива.
§ 3-7]
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
175
7.	Приводом, изменяющим количество подаваемого топлива в зависимости от нагрузки, являются тяги И, которыми диск 10 соединен с грузами регулятора.
Регулирование подачи топлива насосом двигателя РК-30 с изменением нагрузки происходит, как в этом легко убедиться, путем изменения величины хода плунжера. На этом же принципе основывается и регулирование подачи насосом дизеля марки Д-П—25, но только там изменение хода плунжера достигается осевым перемещением кулачковой шайбы с косым кулаком.
На многих небольших двигателях установлены топливные насосы, принцип регулировки которых не похож ни на принцип регулировки насосов с отсечным клапаном, ни на способ изменения подачи топлива у насосов с переменным ходом плунжера. Такой насос изображен на фиг. 3-23. Регулирующим подачу топлива органом в нем является дроссельная игла /. Эта игла имеет стержень 2 с крутой винтовой нарезкой <3. Поводок 4 соединен тягой с регулятором. Если стержень повернуть таким образом, что он, ввинчиваясь, совершенно прижмет конусную дроссельную иглу / к краям отверстия, в которое она входит, то вся порция топлива, засосанная плунжером 5 через всасывающий клапан 6, будет при нагнетательном ходе плунжера проталкиваться через нагнетательный клапан 7 в форсунку и далее в цилиндр. Но стоит только поводку 4 чуть повернуть стержень 2, отведя его конец от иглы Д как некоторая часть топлива получит возможность во время нагнетательного хода плунжера просачиваться между иглой и краем отверстия обратно во всасывающую линию, вследствие чего к форсунке будет уже проходить меньше топлива. Чем более отойдет стержень 2, тем больше топлива сможет уходить через иглу 1 и тем меньше будет его проталкиваться в цилиндр, преодолевая давление пружины форсунки и сопротивление отверстий форсуночного сопла. Очевидно, что достаточным поворотом упора 2 можно открыть дроссельную иглу 1 и настолько, что вся засосанная плунжером порция топлива будет полностью уходить через дроссель, не будучи в состоянии преодолеть сопротивление пружины иглы форсунки.
Такие насосы работают только с закрытыми форсунками и большей частью при предкамерном распиливании (§ 3-6),
176
Питание Горючим двигателей
/Гл. 3
при котором не столь важное значение имеет резкое мгновенное прекращение подачи топлива.
/ — дроссельная игла; 2 — регулирующий упор; 3 — винт упора; 4 — поводок упора: 5 — плунжер (скалка) насоса; 6 — всасывающий клапан; 7—нагнетательный клапан; 8 — толкатель скалки; 9— ролик толкателя; 10—кулачковая шайба.
3 1
4
9
10
Фиг. 3-23. Разрез топливного насоса с дроссельным регулированием.
У этих насосов теоретически при изменении нагрузки двигателя не меняется ни момент начала, ни момент окончания впрыскивания, а меняется только его интенсивность, т. е. быстрота прохода нагнетаемой порции топлива в цилиндр. В действительности же при уменьшении нагрузки
§ 3-7]
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
177
начало впрыскивания наступает несколько позже, а окончание несколько раньше, так как при значительной утечке топлива через дроссель позже наступает тот момент, когда давление топлива пересилит сопротивление пружины иглы форсунки, и раньше наступает момент, когда давление вновь упадет настолько, что игла форсунки сядет в свое седло.
Топливные насосы этого типа имеют то преимущество, что они просты по конструкции, но большие их недостатки заключаются в том, что величина подачи каждого такого насоса зависит от сопротивления, встречаемого топливом при проходе через форсунку, и в том, что при регулировке насосов во время стоянки двигателя нельзя проверить, одинаковые ли количества топлива подают насосы разных цилиндров одной и той же машины. Достаточно одной форсунке засориться, чтобы сейчас же количество впрыскиваемого через нее топлива резко уменьшилось (большая часть топлива будет уходить через дроссель), а нагрузка перебросилась бы на другие цилиндры. Проверка же подачи насосов во время стоянки машины не дает верных результатов по той причине, что количество топлива, которое утечет через дроссель, зависит от скорости, с которой мы будем нажимать на скалку насоса.
Единственным способом, позволяющим достаточно равномерно распределить нагрузку между цилиндрами дизеля при этих насосах, является регулировка по температурам выхлопных газов (§ 8-6). Поэтому при многоцилиндровых двигателях, имеющих насосы с дроссельным регулированием, надо иметь приспособления для контроля температур выхлопных газов у каждого цилиндра.
На стр. 164 было уже указано, что своевременность подачи топлива в цилиндр и качество распыливания зависят от конструкции и состояния топливного насоса. С течением времени плотность клапанов нарушается вследствие или разбивания седел, или образования рисок на посадочных поверхностях. Это немедленно сказывается на работе топливного насоса, вызывая снижение давления впрыска, изменение количества подаваемого топлива и момента впрыска. Весьма часто нарушается плотность отсечного клапана, что. особенно сильно сказывается на работе насоса.
Описанный на стр. 165 топливный насос имеет четыре клапана, и если хотя бы один из них будет неплотен, то действие насоса станет неправильным, не таким, как насоса' 12 М В Щуров.
178
Питание горючим двигателей
[ Гл. 3
соседнего цилиндра. В результате этот цилиндр будет получать меньшую порцию топлива или распиливание станет плохим. Таким образом, двигатель разрегулируется.
Положение всасывания
15
/4
14
13
6
п
8
12
Фиг. 3-24. Золотниковый двухплунжерный топливный насос бескомпрессорного дизеля.
1 — кулачковый валик. 2 — кулачок; 3 — плунжер; 4 — ролик; 5 — толкатель; 6— пружина плунжера; 7—полость насоса; 8 — отсечное отверстие; 9—нагнетательный клапан; Л7—нагнетатели НВ1Й топливопровод к форсунке; 11— огсечная кромка выточки плунжера; 12 — выт ,чка; 13— поперечина плунжера; 14 — поворотная втулка; /5 — шестеренка;
16 — зубчатая рейка.
| Конец нагне тания

Рычаг для изменения^ момента опережениях \ вспрыска I '
Поэтому в новейших типах двигателей применяют топливные насосы так называемого золотникового типа, имеющие только один клапан.
На фиг. 3-24 показан продольный разрез топливного насоса золотникового типа. Изображенный на фигуре для примера агрегат представляет собой двухплунжерный насос,
§ 3-7] Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
179
состоящий из двух одинаковых элементов, из которых каждый подает топливо в отдельный цилиндр. Привод насоса осуществляется при помощи приводного кулачкового валика /, с двумя кулачками 2, расположенными так, чтобы впрыск топлива в соответствующий цилиндр происходил своевременно. Каждый насос имеет только один нагнетательный клапан 9. Впуск и отсечка осуществляются сами^т плунжером <3, имеющим на конце специальные выточки. Плунжер плотно притерт во втулке, внутри которой он дви-
Фиг. 3-25. Схема различных положений плунжера золотникового топливного насоса.
17— канавка в плунжере, сообщающая полость 7 с выточкой 12;
18 — верхняя кромка плунжера; 11 — отсечная кромка.
жется вверх под действием толкателя 5, а вниз — пружиной 6, все время прижимающей плунжер к толкателю.
Для разъяснения действия насосов золотникового типа на фиг. 3-25 показана в увеличенном виде схема различных положений плунжера. При нисходящем движении плунжера под действием пружины 6 в полости насоса 7 создается пустота (вакуум) до того момента, когда верхняя кромка плунжера не откроет окон 8 во втулке плунжера. Тогда топливо устремляется в полость насоса 7. Заполнение продолжается в течение всего остального нисходящего хода плунжера. При восходящем ходе сначала топливо вытесняется обратно через окна S, а когда верхняя кромка 18 плунжера перекроет их, то начинается нагнетание топлива через клапан 9 в форсунку и далее в цилиндр двигателя. Впрыск топлива продолжается до того момента, когда нижняя косая (винтовая) кромка 11 верхнего пояска плунжера не откроет правого окна 8 (левое окно 8 остается закрытым вследствие большой ширины пояска с левой стороны плунжера). При этом полость насоса 7 через канавку 17 и 12*
180	Питание горючим двигателей	[Гл. 3
выточку 12 сообщается с полостью всасывания, давление в полости 7 мгновенно падает и нагнетательный клапан 9 закрывается. Дальнейшее нагнетание топлива прекращается, так как вытесняемое плунжером топливо свободно перетекает в полость всасывания.
Изменение количества впрыскиваемого топлива производится следующим образом. Плунжер имеет поперечину 13, входящую в вертикальные прорезы втулки 14, так что с одной стороны плунжер может двигаться вверх и вниз, а с другой, поворачивая втулку 14, можно повернуть плунжер вокруг оси. На втулке 14 насажена шестеренка 15, сцепленная с зубчатой рейкой 16. Перемещая эту рейку, можно одновременно поворачивать плунжеры обоих насосов.
Верхний поясок плунжера, как уже было сказано, имеет косую (винтовую) нижнюю кромку 11. Ширина этого пояска, приходящаяся против правого окна 8, определяет часть восходящего хода плунжера, в течение которой перекрывается это окно и происходит впрыск топлива. Если поворачивать плунжер вокруг его оси, то ширина пояска против окна 8 будет меняться, так как нижняя кромка пояска косая. Соответственно будет меняться величина той части хода плунжера, в течение которой происходит впрыск топлива, т. е. меняется количество впрыскиваемого топлива.
На фиг. 3-25 положения 1 и 2 соответствуют условиям максимальной подачи топлива, причем 1 — наинизшему положению плунжера, когда полость насоса 7 заполняется топливом, а 2 — наивысшему, когда косая кромка И уже открыла окно 8, т. е. произошла отсечка и топливо свободно перетекает из полости 7 через канавку 17, выточку 12 и окно 8 в полость всасывания. В положениях 3 и 4 плунжер изображен повернутым против часовой стрелки, если смотреть на него сверху. При этом ширина пояска от кромки 18 до кромки // (точка /9), приходящаяся против окна 8, меньше. Следовательно, и подача топлива также будет меньше. В положении 5 плунжер повернут еще больше, причем канавка 17 стоит прямо против окна 8. Ясно, что при таком положении плунжера никакой подачи не будет, так как полость насоса 7 все время будет соединена с полостью всасывания канавкой 17 на плунжере и окном 8 во втулке. Таким образом, поставив плунжер насосов в положение 5, можно прекратить впрыск топлива и остановить двигатель.
§ 3-7]
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
181
Устройство золотниковых насосов значительно проще клапанных. Однако они весьма чувствительны к качеству топлива, так как в случае наличия в топливе даже малейших загрязнений быстро нарушается плотность пояска плунжера во втулке, что приводит к разладке работы насоса. Поэтому необходима особо тщательная очистка топлива, а при разборках насоса соблюдение строжайшей чистоты, чтобы никакая частица металла или пыли, или даже волокон от концов или тряпок не попала внутрь насоса. Части таких насосов можно только промывать в керосине и бензине и обдувать чистым воздухом, вытирать же концами или тряпками запрещается. В случае потери плотности или задира никаких исправлений и ремонта произвести нельзя, а необходимо заменить новым весь комплект (плунжер вместе с втулкой), так как эти детали взаимно пригоняются при изготовлении и каждый плунжер пригоден для работы только в своей втулке.
Топливо от насоса к форсунке подается по толстостенной стальной или медной трубке. Этот трубопровод в зависимости от расположения топливных насосов получается в иных случаях довольно большой длины. Наличие топливопровода, особенно большой длины, неблагоприятно сказывается на процессе впрыскивания топлива. Так, чем длиннее трубопровод и чем больший объем топлива содержится в нем, тем больше будет запаздывание начала впрыскивания топлива через форсунку после начала вытеснения его из насоса. Далее, после окончания подачи топлива насосом, т. е. когда откроется отсечной клапан или перепускные окна золотникового насоса и нагнетательный клапан насоса сядет на свое гнездо, топливо будет продолжать еще поступать через форсунку до тех пор, пока давление в трубопроводе не сравняется с давлением затяжки пружины форсуночной иглы у форсунки закрытого типа или с давлением в цилиндре при работе насоса с открытой форсункой. Все это приводит к удлинению впрыска и ухудшению распыла, что вызывает повышенный расход топлива и закоксовывание распылителей форсунок. Особенно это имеет место в двигателях, где применяется высокое давление распыливания, т. е. в однокамерных дизелях.
За последние годы широкое применение получила систе-.ма топливополачи, в которой топливный насос объединен с форсункой в одно целое. Такая объединенная конструкция
182
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
насоса и форсунки называется н а с о с-ф орсунка и устанавливается на головке двигателя.
На фиг. 3-26 показана насос-форсунка, применяемая на многих двигателях. Устроена и работает насос-форсунка следующим образом. По топливопроводу низкого давления топливо, поступая в корпус, проходит через фильтр 3 и по каналу поступает вниз к окнам втулки насоса 6.
Во втулке находится плунжер 5, имеющий в нижней части головку с косыми кромками, а в верхней заплечики, при помощи которых и втулки 15 плунжер соединяется с толкателем 16. Нагнетательный ход плунжера осуществляется путем воздействия на толкатель коромысла, приводимого в движение кулачком на распределительном валу. Обратный (всасывающий) ход происходит под воздействием пружины 17. К нижнему торцу втулки при помощи гайки корпуса прижимаются распылитель 7 и два клапана с седлами. Отсечной клапан 10 при помощи пружины прижимается к седлу 11. Открытие клапана происходит при давлении около 150 ат. Этот клапан обеспечивает четкую отсечку начала и конца впрыска. Выше отсечного клапана в седле 13 установлен плоский обратный клапан, предохраняющий от перетекания топлива и попадания газов из цилиндра.
При всасывающем ходе плунжера топливо через окно во втулке 6 заполняет подплунжерное пространство. При движении плунжера вниз, как только косые кромки перекроют окна, начнется нагнетание топлива через обратный и отсечной клапаны и далее через отверстия распылителя в камеру сгорания. Давление при впрыске достигает 1 500 ат и больше. При дальнейшем движении плунжера, когда нижняя винтовая кромка откроет окно, нагнетание топлива прекратится. Регулирование подачи топлива осуществляется, как и у насосов золотникового типа, путем поворота плунжера вокруг своей оси. Поворот производится при помощи рейки 4 и шестерни, сидящей на лыске верхней части плунжера.
Кроме рассмотренного типа насос-форсунки с механическим приводом плунжера насоса, в настоящее время получают применение насос-форсунки с газовым толкателем. Плунжер насоса приводится в действие в этом случае давлением газа, сжатого в рабочем цилиндре. Одна из конструкций насос-форсунки, предложенная механиком И. Я. Мильтиным, показана на фиг. 3-27.
5 3-7]
Форсунки и насосы бескомпрессорных дизелей
183
Работа насос-форсунки происходит следующим образом: воздух, сжатый в рабочем цилиндре двигателя, по трубке поступает через ниппель 9 в корпус 10 воздушного (пере-
Фиг. 3-26. Насос-форсунка с механическим приводом. 1 — штуцер топливоотводящий; 2—штуцер топливоподводящий; 3 и 14 — фильтры; 4 -рейка; .5—плунжер Форсунки; 5—втулка плунжера: 7 — распылитель; 8— vnop отсечного клапана; 9— пружины отсечного клапана. 10— отсечной клапан: //—седло отсечного клапана; 12 — пластинчатый клапан; 13 — седло пластинчатого клапана; /5—втулка; 16—толкатель; /7—пружина.
пускного) клапана, находящегося в верхней части прибора. Поступающий воздух давит на клапан 6 и поршень 4, который остается неподвижным до тех пор, пока давление не
184
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
преодолеет упругость пружины 5, нажимающей на поршень сверху. Пружина 3 отрегулирована таким образом, что подъем поршня 4 происходит лишь при определенном давлении в цилиндре в конце сжатия. Воздушный (перепускной) клапан 6 соединяется с поршнем 4 при помощи штыря 7. Подъем поршня вызывает быстрый подъем клапана, в результате чего давление воздуха начинает действовать на поршень //, который вместе с опирающимся на него плунжером насоса 12 начинает быстро опускаться и топливо, находящееся в подплунжерной полости, впрыскивается в цилиндр, проходя через нагнетательный клапан 21 и сопло 24 форсунки. Давление впрыска зависит от соотношения площадей поршня газового толкателя 11 и плунжера насоса и обычно составляет 400—600 ат.
В конце хода расширения давление газов в рабочем цилиндре понижается и плунжер насоса совместно с поршнем газового толкателя поднимается вверх при помощи пружины 14, вытесняя газы обратно в цилиндр через клапан 6. При восходящем движении плунжера засасывается новая порция топлива через приемный клапан 15.
Изменение количества топлива, подаваемого насосом в рабочий цилиндр, производится поворотом валика 18, который действует на угловой рычаг 17 ограничителя хода плунжера насоса. Таким образом, изменение подачи топлива осуществляется изменением хода плунжера насоса. Момент начала подачи топлива в цилиндр регулируется при помощи маховика 5, изменяющего нажатие пружины 3 на воздушный клапан 6.
Установка насос-форсунка с газовыми толкателями благодаря несложности переделки нашла большое применение при переводе двигателей с компрессорного распыливания топлива на более совершенный способ распыливания — бес-компрессорный.
3-8. ВПРЫСКИВАНИЕ. СМЕШЕНИЕ И СГОРАНИЕ ТОПЛИВА В КАЛОРИЗАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
Одной из основных особенностей, отличающих кало-ризаторные двигатели от дизелей, является простое устройство форсунок, нефтяных насосов и регуляторов.
Кроме того, и к форме и размерам их пространства сжатия, и к расположению и устройству продувочных и выхлопных
КН
§ 3-8 ]	• Впрыскивание, смешение и сгорание топлива
185
Фиг. 3-27. Насос-форсунка с газовым толкателем.
/ —щелевой Фильтр; 2 — индикаторный кран; 3—пружина; 4 — поршень; 5 — махо" вик; 6—перепускной клапан; 7 — штырь; 8 — пружина перепуски» го клапана; 9 — ниппель подвода сжатого воздуха; 10 — корпус перепускного клапана: 11— поршень газового толкателя; 12 — плунжер нассса: 13 — втулка; 14— пружина; 15 — впускной клапан; 16 — спуск воздуха; 17— рычаг ограничения хода; 18 - валик: 19 - штугер подвода охлажднощей воды; 20 штуцер, отводящий воду; 21 — нагнетательный клапан; 22 — контргайка; 23 — гайка сопла; 24 — сопло; 25 — корпус.
186
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
окон, и к изготовлению всех других частей предъявляются значительно более низкие требования, чем при изготовлении дизелей. Снижаются эти требования, в частности, тем, что давления в процессах, происходящих в цилиндрах кало-ризаторных двигателей, значительно меньше, чем давления, возникающие в цилиндрах дизелей.
Впрыскивание топлива производится в калоризаторных двигателях, так же как и в бескомпрессорных дизелях, путем нагнетания топлива топливным насосом через малое отверстие сопла форсунки. Но вследствие примитивного устройства и более грубого изготовления насосов и форсунок распыливание происходит далеко не так совершенно, как в дизелях.
В калоризаторных двигателях сжатие воздуха поршнем значительно меньше, чем в дизелях (порядка до 8—10 ат) и температура воздуха в цилиндре в конце сжатия недостаточна для самовоспламенения топлива. Воспламенение топлива происходит в результате комбинированного воздействия нагрева воздуха от сжатия и от раскаленной части крышки двигателя или специальной вставки — калоризатора. Топли,-во подается в цилиндр в начале хода сжатия или с очень большим опережением до верхней мертвой точки. Топливо, впрыскиваемое через форсунку, большей частью попадает на раскаленную поверхность калоризатора. Однако вслед-4 ствие невысокой температуры воздуха в цилиндре и низкой температуры самого топлива оно не воспламеняется, а отскакивает от раскаленных стенок калоризатора, раздробляясь при этом на мельчайшие капельки и частично испаряясь. В результате дополнительного раздробления капель топлива, последующего испарения, а также вихрей, получающихся при перетекании воздуха из цилиндра в калоризатор, достигается хорошее перемешивание топлива с воздухом.
Ранняя подача топлива обусловливает сравнительно длинный период времени, в течение которого происходит процесс смесеобразования, и способствует лучшей подготовке топлива к сгоранию.
К концу сжатия, когда поршень подходит к верхней мертвой точке, температура сжатия еще не обеспечивает самовоспламенения подготовленной рабочей смеси, но слои, соприкасающиеся с раскаленными стенками калоризатора, дополнительно нагреваются, и в них возникает очаг горения, ст которого воспламеняется вся горючая смесь. Так как
§ 3-8]
Впрыскивание, смешение и сгорание топлива
187
в калоризаторных двигателях к моменту воспламенения в цилиндре (в камере сгорания) находится вся порция топлива, то сгорание происходит с резким повышением давления.
Ввиду того что у калоризаторных двигателей момент воспламенения топлива зависит от температуры калоризатора и температуры конца сжатия, которые могут изменяться при изменении нагрузки или числа оборотов, то возникает
Фиг. 3-28. Форсунка кало1 изаториого двигателя. 1 — корпус форсунки; 2— шариковый клапан; 3 — пружина клапана; 4 — распылитель; 5 — сопло.
необходимость регулирования момента воспламенения, осуществляемого обычно путем регулирования температуры калоризатора (о способах регулирования см. стр. 295).
Форсунки калоризаторных двигателей, служащие для распыливания подаваемого в цилиндр топлива и для надлежащего направления его струи, имеют обычно очень простое устройство. Каждый машинист, работающий на ка-лоризаторном двигателе, не раз разбирал и прочищал форсунку своего двигателя, и ее устройство ему хорошо известно.
Для примера на фиг. 3-28 изображена форсунка двигателя. Она имеет сопло 5 с маленьким отверстием, служащим для распыления топлива, распылитель 4 с прорезанными на его поверхности винтовыми канавками, предназначенный для улучшения распыливания и расширения конуса распыла, шариковый клапан 2, нажатый пружинкой 5, позволяющий топливу свободно проходить по направлению к соплу форсунки, но не пропускающий сжатый воздух и газы из цилиндра в форсунку. В остальном форсунка состоит из корпуса 1 и гайки, служащей для присоединения к ней трубки, подводящей топливо от насоса.
Наибольшее значение для правильного действия форсунки имеет правильность размера, формы и направления ее соплового отверстия.
Форма и расположение распылителя имеют меньшее значение, чем размер и форма соплового отверстия, но все
188
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
же нарушение размеров и направления каналов, а в особенности расположения самого распылителя (неплотное прилегание его к соплу) могут нарушить правильность действия форсунки, ухудшив распыливание и сделав более узким конус выходящей из нее распыленной струи. Этот конус желательно иметь не слишком узким для того, чтобы расширить тот участок стенки калоризатора, в который ударяет струя, и избежать местного охлаждения калоризатора. Плотность обратных (невозвратных) клапанов форсунок предотвращает попадание воздуха в трубку, идущую от насоса к форсунке, и образование затухающей струи, о чем более подробно будет говориться далее, в инструкции по уходу за двигателем.
Форсунки калоризаторных двигателей в большинстве очень похожи на здесь описанную. Топливные насосы этих двигателей тоже мало разнятся друг от друга по принципу своего устройства и действия. Но конструктивные формы их выполнения, вызываемые главным образом местоположением и способами укрепления насоса на двигателе, и способы связи его с регулятором бывают различны.
На фиг. 3-29 изображен топливный насос двигателя обычного типа. Поршенек 3 насоса, иначе называемый скалкой или плунжером, довольно плотно входит в свою втулку в корпусе 1 насоса, а для большей плот* ности и непроницаемости он уплотнен еще сальником 14. Скалка может ходить по втулке вверх и вниз, причем она все время отжимается книзу пружиной /5, упирающейся одним концом в корпус насоса, а другим — в заплечик на скалке. Ход скалки вниз ограничен регулирующей гайкой 18, при помощи которой можно изменять крайнее нижнее положение скалки. Поскольку крайнее верхнее положение скалки зависит, как мы разъясним далее, от частей, передающих движение скалке, а крайнее нижнее ее положение от этих частей не зависит, то с помощью гайки 18 можно изменять ход скалки: чем выше мы ее поднимем гайкой, тем меньше будет оставаться путь скалки до верхнего ее положения, тем, следовательно, меньше будет ее ход. Скалка может быть также поднята рукояткой 16 таким образом, что части, передающие движение скалке, совсем перестанут ее касаться и движение скалки прекратится. Кроме того, рукояткой можно подкачивать топливо, двигая ею скалку.	j
§ 3-8]
Епрыскийапиё, смешений и сгорание, топлива
189
а
Б
9
4
3
11
нами: в с а-
ю
2
12
/4
15
1Б
18
17
когда плунжер идет пружины книзу, то создается
которое открывает
понятно: давлением поршнем
разреже-
13
Пространство в корпусе насоса, образующееся над скалкой, замыкается шариковыми клап с ы в а ю щ и м 11, открывающимся внутрь этого пространства, и нагнет а-те л ь н ы м и 4 и 6, поднимающимися наружу. Все клапаны нажаты легкими пружинками. Действие насоса под над ние (подсос), клапан, и плунжер засасывает топливо; когда же приводной механизм, сжимая пружину, толкает скалку кверху, то всасывающий клапан под действием образовавшегося давления сейчас же захлопывается, а топливо проталкивается через открывшиеся под действием того же давления нагнетательные клапаны 4 и 6 в трубку, идущую к форсунке. Создающееся при этом в насосе давление зависит исключительно от сопротивления, какое встречает переталкиваемое топливо со стороны форсунки и со стороны давления воздуха в цилиндре.
Если прокачивать топливо в открытую трубку, отнятую от форсунки, то сопротивления почти никакого нет, и давление в насосе получается почти не выше атмосферного. Если же, наоборот, трубка присоединена к форсунке, а отверстие сопла слишком мало, то в насосе может получиться давление в 100 и более атмосфер (пока не пробьет сальник). Обычно при нормальной работе оно достигает 40—50 ата. Такое давление может хорошо удерживаться сальником с мягкой набивкой, который в исправном состоянии не пропускает топлива.
Фиг. 3-29. Топливный насос калоризаторного двигателя.
1 — корпус насоса: 2 — втулка плунжера: 3 — плгнжер; 4 й 6— шаэики нагнетательных клапанов; 5 — ограничитель подъема клапана; 7—игольчатый вентиль; 8 — штупер; Р— пластинка пред 'хранителя; 10— штугер; 11 — шарик всасывающего клагана. /7—штуцер тс пливоподаюшего тргбо-пров(да; 13— прокладка;
14 — гайка: 15 — пружина плунжера.
ISO
Питание горючим Двигателей
[Гл. 3
Чем больше ход плунжера, тем больше количество засасываемого и проталкиваемого в форсунку топлива. Поэтому на количество впрыскиваемого в цилиндр за один ход плунжера топлива можно влиять регулирующей гайкой /<9, которая, как уже было указано, меняет ход плунжера.
Но такое регулирование подачи топлива от руки недостаточно. Необходимо, чтобы двигатель во время работы сам автоматически изменял количество подаваемого топлива в зависимости от величины той нагрузки, которую он везет, так как иначе его число оборотов будет резко меняться при изменениях нагрузки.
Простейший способ автоматического регулирования, весьма распространенный в калоризаторных двигателях, это регулирование пропусками вспышек, т. е. пропусками подачи топлива.
При этом способе регулирования двигатель не меняет автоматически ход плунжера топливного насоса. Ход плунжера, устанавливаемый регулирующей гайкой от руки, остается при работе двигателя неизменным. Следовательно, и количество топлива, подаваемого при каждом ходе, также автоматически не меняется. Но привод к насосу устроен таким образом, что получаются пропуски подачи топлива, причем эти пропуски получаются тем чаще, чем меньше нагрузка двигателя. Пропуски подачи топлива, а следовательно, и пропуски вспышек в цилиндре не дают двигателю увеличить свое число оборотов значительно выше нормального.
Привод насоса, дающий при увеличении числа оборотов двигателя пропуски вспышек, выполняется большей частью в виде маятникового регулятора. Устройство маятникового регулятора двигателя завода им. Кирова показано на фиг. 3-30. Главную часть регулятора составляет тяжелый брусок /, называемый маятником. Маятник имеет в верхней части боек или ударник 2. Во время движения маятника вверх под действием эксцентрика, сидящего на валу двигателя, боек ударяет по зубу-7 скалки топливного насоса, толкая скалку, вследствие чего и получается нагнетательный ход скалки, подающий топливо через форсунку в рабочий цилиндр. При ходе маятника вниз боек отходит от зуба скалки на значительное расстояние, при следующем же ходе вверх вновь ударяет в зуб скалки, подавая топливо в цилиндр. Маятник сидит на шарнире
§ 3-8]
{Впрыскивание, смешение и сгорание топлива
191
8
7
2
Фиг. 3-30. Маятниковый регулятор калориза-торного двигателя.
/ — маятник; 2— боек маятника;.? — шарнир (ось) маятника; 4 — направляющая планка; 5— уступ направляющей планки; 6 —фибровая гстав-ка; 7— зуб скалки.
3, на котором он может повертываться, отклоняясь вправо. Но вставленная в шарнир и маятник пружина удерживает его от этого отклонения, все время прижимая к н а-правляющей планке 4. Направляющая планка имеет наклонную ступеньку 5.
Когда маятник движется кверху, то его фибровая вставка 6 скользит по направляющей планке. Когда эта вставка проходит через ступеньку 5, то весь маятник немного отклоняется вправо. Пока число оборотов двигателя не слишком велико, это отклонение маятника вправо происходит только на высоту ступеньки, и боек маятника каждый раз попадает по зубу скалки насоса, но когда число оборотов дойдет до нормального и начнет переходить за нормальный предел, то от быстрого набегания на ступеньку тяжелый маятник начинает с разгона отскакивать от направляющей планки, и боек проходит правее зуба скалки, не попадая в него, а следовательно, и не производя на него своего толчка. При' таком проскакивании бойка происходит, очевидно, пропуск подачи топлива. После одного или двух пропусков подачи топлива число оборотов двигателя немного падает, и боек отскакивает меньше, снова попадая по зубу скалки и подавая топливо.
Положение ступеньки 5 устанавливается выше или ниже путем передвижения всей направляющей планки винтами. Натяжение пружины, прижимающей маятник к планке, регулируется винтом, заключенным в валике шарнира 3. От установленного положения ступеньки и от натяжения пружины зависит число оборотов, при каком начинают
ся пропуски подачи топлива. Иными словами, установкой положения ступеньки и натяжения пружины можно отрегулировать двигатель на то или иное число оборотов. Эта регулировка производится на заводе, и изменять ее не следует.
192
Питание горючим двигателей
[ Гл. 3
Регулирование пропусками весьма несовершенно: при нем число оборотов двигателя весьма заметно меняется как с изменением нагрузки, так и пр.и завертывании или отвертывании регулирующей гайки топливного насоса; кроме того, сама работа двигателя получается как бы рывками, что в особенности заметно по изменению силы света в том случае, если от двигателя приводится в движение динамо-машина, дающая ток для освещения.
Более совершенным будет всякое регулирование, при котором поддержание приблизительно постоянного числа оборотов достигается не пропусками подачи топлива, а изменением количества топлива, впрыскиваемого за каждую подачу насоса. Такая постепенная регулировка достигается путем того или иного воздействия на топливный насос со стороны центробежного регулятора, принцип действия которого рассмотрен на стр. 200. Такие регуляторы бывают у многих более совершенных калоризаторных двигателей.
На фиг. 3-31 показан регулятор завода им. Кирова (б. «Красный прогресс») нового типа. Грузы 10 регулятора укреплены на коленчатых рычагах 13, могущих поворачиваться вокруг осей 14. Концы рычагов входят в выточку 15 муфты 1. Пружины S, затяжка которых регулируется гайками 9, все время своими упорными наконечниками 7 отжимают муфту вправо. Когда во время работы двигателя его число оборотов близко к нормальному, то грузы под действием центробежной силы стремятся разойтись, и рычаги оттягивают муфту влево, удерживая ее в некотором среднем положении. Если число оборотов несколько возрастет, то грузы разойдутся сильнее-, и муфта несколько сдвинется левее; если число оборотов немного снизится, то муфта сдвинется слегка правее.
На муфте укреплен косой кулачок 5, ударяющий в ролик 11 топливного насоса. Когда число оборотов заметно превысит нормальное, то муфта настолько сдвинется влево, что кулачок совсем не будет задевать за ролик. Если при увеличении нагрузки число оборотов станет значительно ниже нормального, то муфта тотчас сдвинется вправо, и кулачок подойдет под ролик самым своим высоким местом. При нормальном числе оборотов, которое соответствует и нормальной нагрузке двигателя, муфта находится в некотором среднем, ближе к левой стороне, положении, и кулачок под
§ 3-8]
‘Впрыскивание, смещение и сгорание топлива
193
ходит под ролик не самой высокой и не самой низкой своей частью.
Когда кулачок не задевает ролик, то соединенная с роликом через толкатель скалка топливного насоса остается неподвижной, так что топливо к форсунке не подается. Когда муфта перейдет в самое правое положение, то ролик,
Фиг. 3-31. Центробежный регулятор калоризаторного дви!ателя.
1— мубта регулятора; 5 — кулачек; 6 — болТ, крепящий кулачок; 7 — упорный наконечник; 8 — пружина; 9 — натяжная гайка; 10— грузы регулятора; 11 -косой ролик толка 1еля скалки гопливного насоса; 12— хвостовик скалки топливного насоса; 13- рычажки грузов; 14 — оси рычажков; 15 — выточка в м\фте регулятора.
толкатель и скалка получают наибольший ход, подавая наибольшее количество топлива, потребное при наибольшей нагрузке двигателя. При среднем положении муфты и подача топлива получается средняя: она, очевидно, тем больше, чем правее расположение муфты, и тем меньше, чем левее она сдвинется под воздействием грузов и рычагов регулятора.
Во время пуска двигателя, когда его число оборотов еще далеко не дошло до нормального, центробежная сила грузов 13 м В Щурэв.
194
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
не осиливает затяжку пружин, так что муфта остается все время в крайнем правом своем положении, производя наибольшую подачу топлива. Рычаги начинают оттягивать муфту влево только тогда, когда число оборотов почти дойдет до нормального. Когда же число оборотов процентов на 8—10 превысит нормальное, то муфта уже полностью передвинется влево, выключив подачу топлива.
При изменении нагрузки число оборотов двигателя не остается неизменным, но регулятор все время удерживает его в некоторых пределах, близких к норме. При уменьшении нагрузки число оборотов сейчас же начинает увеличиваться, но муфта от этого слегка сдвинется левее, подача топлива уменьшится и дальнейший разгон двигателя прекратится. При увеличении нагрузки число оборотов начинает падать, но сдвинувшаяся от этого правее муфта увеличивает подачу топлива, и снижение числа оборотов приостанавливается.
Как бы ни были устроены насос и регулятор, машинист, обслуживающий двигатель, должен внимательно разобрать; ся в этом устройстве и понять, каким образом обеспечиваются: 1) своевременность впрыскивания топлива, т. е. подача его в цилиндр с определенным опережением, и 2) изменение количества впрыскиваемого топлива под действием регулятора, т. е. в зависимости от нагрузки.
Машинист, изучающий свой двигатель, должен знать, не может ли от ослабления каких-либо гаек или сальников, от износа или от других причин измениться опережение впрыскивания или воздействие регулятора на подачу топлива, чтобы предотвратить в случае надобности возможность разверни или восстановить правильное действие разверившихся частей.
Положение колена вала, при котором начинается подача топлива при неразведенных грузах регулятора, должно быть замерено и записано при получении нового двигателя с завода, чтобы потом всегда иметь возможность проверить правильность опережения. Воздействие же регулятора на насос должно быть установлено и поддерживаться в таком состоянии, при котором впрыскивание в цилиндр топлива полностью прекращается при вполне разведенных грузах, но подача начинается тотчас же, как только грузы хотя бы немного сойдутся.
§ 3-9]
Смесеобразование в газовых Двигателях
195
3-9. СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ГАЗОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
Г
Газовый или газогенераторный двигатель отличается от нефтяных двигателей всех видов тем, что в цилиндры этого двигателя должен засасываться не воз-
дух, а смесь воздуха с горючим газом. Здесь нужно обратить внимание на то, что смесь должна быть не случайная, не
различная, а в определенном соотношении, в определенной пропорции. Только при таком соотношении между количеством воздуха и количеством газа происходят надежное воспламенение смеси и быстрое полное сгорание газа. Если количество горючего газа в смеси меньше, чем должно быть по правильной пропорции, то такая смесь называется бедной; если, наоборот, газа слишком много, то смесь богатая. Слишком бедная смесь вообще не может воспламениться; если смесь не настолько бедна, то она воспламеняется, но вместо того, чтобы газ весь сгорел, когда поршень только переваливает через верхнюю мертвую точку, и получившийся мощный толчок и действие падающего давления на протяжении рабочего хода произвели надлежащую максимальную работу, горение проходит вяло на протяжении всего рабочего хода, а иногда оно заканчивается даже только во время выпуска, причем пламя вылетает в выхлопную трубу. Очевидно, что при этом часть того эффекта, который можно бы было получить от сжигания данного количества горючего газа, пропадает.
Если смесь слишком богата, то она тоже теряет способность воспламеняться от электрической искры или же
воспламеняется с трудом, с пропусками, загораясь иногда лишь в выхлопной трубе, с громким выстрелом. Кроме того, и воспламенившаяся смесь производит работу неэкономично, так как для сгорания всего содержащегося в смеси газа нехватает воздуха и ценное горючее выталкивается в выхлоп, не сгорев.
Для обеспечения получения как раз правильной пропорции смеси необходимо перед впускными клапанами двигателя или в самых впускных клапанах иметь такие органы смешения, такие детали, которые давали бы проходы для воздуха и для газа, соответствующие этой пропорции Кроме автоматического регулирования смеси, обеспечивающего правильное смесеобразование, обычно у каждого двигателя имеется устройство для точной подрегулировки вручную,
13*
1£б	Питание горючим двигателей	[Гл. 3
очень простое по устройству (просто кран или дроссельная заслонка на подводящей трубе), но дающая возможность устанавливать окончательно ту пропорцию смеси, которая соответствует качеству поступающего в данное время газа. Устройства для образования горючей смеси при газовом топливе, так называемые смесители, разнообразны по конструкции, начиная от простого тройника, к одному из отверстий которого подводится воздух, к другому — газ и из третьего отводится горючая смесь, до весьма сложных конструкций, обеспечивающих хорошее перемешивание газа с воздухом. Однако благодаря значительным вихреобразо-ваниям в цилиндре при всасывании и сжатии получение совершенного смесеобразования обеспечивается и в случае менее сложного смесителя Поэтому стараются применять менее сложные смесители с целью уменьшить сопротивления при всасывании.
Обычно для каждого цилиндра двигателя ставится свой смеситель. Но есть также двигатели, оборудованные одним общим смесителем. В первом случае смесители выполняются чаще всего в виде сложного впускного клапана. В качестве примера на фиг. 3-32 показан такой газосмесигельный впускной клапан.
Газ и воздух подводятся к клапану раздельно по каналам в крышке цилиндра. Клапан двойной- нижняя тарелка 6 перекрывает сообщение с полостью цилиндра, а верхний клапан <?, имеющий возможность некоторого перемещения на иноке и прижимаемый вверх до упора пружиной 9, перекрывает газовый канал. При нажатии рычага на шайбу 1 штока клапана 2 открывается клапан 6 и, следовательно, проход для воздуха, а затем клапан <9, т. е. проход для газа, и, таким образом, при всасывании смесеобразование происходит непосредственно при проходе воздуха и газа через клапан 6 в цилиндр двигателя. При закрытии сначала садится на седло клапан S, а затем 6. При такой конструкции газового смесителя исключена возможность обратных вспышек, а также и перетекание воздуха в газовый коллектор (трубопровод) или, наоборот, газа в воздушный трубопровод, в случае, если газ поступает к двигателю под некоторым давлением.
Во втором случае горючая смесь из общего смесителя поступает в коллектор смеси, из которого уже отдельными
§ 3-9]
Смесеобразование в газовых двигателях
197
патрубками подводится к впускным каналам цилиндровых
крышек двигателя.
На фиг. 3-33 показана система смесительных органов
газового двигателя, выпускавшегося заводом «Двигатель
революции». Воздух всасывается через щелевой фильтр /, газ — по трубе 2; на пути воздуха и газа установлены заслонки, сидящие на осях 3 и 4. Положение заслонок регулируется муфточками 5 и 6 от руки, во время же работы двигателя регулятор через валик 7 все время держит эти заслонки в более прикрытом или более открытом положении, в зависимости от того, мала или велика нагрузка. Для равномерного распределения нагрузки по цилиндрам служат заслонки 8, установленные в коленах 9, идущих к каждому цилиндру. Положение этих заслонок регулируется от руки.
Наличие коллектора
Фиг. 3-32. Газосмесительный впускной клапан.
1 — шайба; 2 — шток клапана; 3— тарелка пружины; 4—гильза, открывающая газовый клапан; 5—пружины клапана; 6— тарелк! впускного клапана; 7— возд'шные окна в корпусе клапана; 8 — газовый клапан; Р — пружина газового клапана.
горючей смеси является основным недостатком этого метода смесеобразования. В случае работы двигателя на бедной смеси процесс горения в цилиндре настолько замед-
ляется, что к моменту окончания выпуска и начала впуска горючей смеси в цилиндре двигателя еще
имеются очаги пламени, которые и поджигают поступающую в цилиндр свежую смесь, причем взрыв распространяется через открытый впускной клапан в коллектор (об-
198
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
ратная вспышка). При большом объеме коллектора взрыв может повести даже к разрушению деталей двигателя Поэтому в большинстве случаев общие смесители ставятся только на относительно маломощных и быстроходных двигателях. В двигателях же стационарных, большей мощно-
Фиг. 3-33. Смесительная система газового трехцилиндрового двигателя завода „Двигатель революции".
1 — впускной воздушный патрубок: 2— подвод газа: 3 и 4 — заслонки для гоздуха и газа; 5 и 6 — муФточки для ручной подрегулировки; 7— валик, поворачиваемый регулятором; 8 — заслонка для изменения подачи в каждый цилиндр; 9 — колена к цилиндровым крышкам.
сти, стремятся уменьшить объем готовой горючей смеси и смешение газа с воздухом производится непосредственно при входе в цилиндр двигателя.
3-10. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛА ОБОРОТОВ
Вс
Как уже говорилось ранее, при сгорании топлива в цилиндре двигателя выделяющееся тепло преобразуется в работу. При этом, чем больше топлива будет
сгорать в цилиндре, тем большую работу будет совершать двигатель, тем, следовательно, большая мощность будет раз-
виваться двигателем и отдаваться потребителю. Если по-
требляемая нагрузка окажется меньше, чем мощность, развиваемая двигателем, то это вызывает увеличение числа оборотов двигателя. И наоборот, в случае, если нагрузка окажется большей, чем развиваемая двигателем мощность, последний не в состоянии будет ее принять и это вызовет понижение числа оборотов. Задачей регулирования двигателя (не следует смешивать с регулировкой) является
§ 3-10]
Регулирование числа оборотов
199
поддержание соответствия между нагрузкой и развиваемой двигателем мощностью, т. е. поддержание требуемого постоянного числа оборотов.
Регулирование двигателя, т. е. изменение развиваемой мощности в зависимости от нагрузки, может производиться или путем изменения количества всасываемой свежей смеси — количественное регулирование, или изменением состава смеси—качественное регулирование, или, наконец, одновременным изменением количества и качества смеси — смешанное регулирование.
При первом методе регулирования изменение количества всасываемой смеси достигается поворотом дроссельной заслонки на всасывающем патрубке или путем изменения хода впускного клапана. И в том и другом случае изменяются сопротивление прохода горючей смеси и наполнение цилиндра. Основным недостатком этого метода регулирования является снижение давления сжатия в связи с увеличением разрежения при всасывании. Это снижение давления сжатия приводит к ухудшению сгорания, снижению экономичности работы двигателя, а также в некоторых случаях к появлению стуков в шатунно-кривошипном механизме.
При качественном методе регулирования органы регулирования изменяют не общее количество всасываемой смеси, а только уменьшают количество топлива по мере уменьшения нагрузки. Основной недостаток этого метода регулирования заключается в том, что по мере обеднения горючей газовой смеси скорость ее сгорания сильно уменьшается, что влечет за собой вначале отмеченные ранее явления обратных вспышек, а затем при еще большем обеднении смеси она перестает регулярно воспламеняться, т. е. наступают пропуски вспышек, вплоть до полного их прекращения. Эти явления наблюдаются в двигателях, работающих на газообразном или легко испаряющемся топливе (бензин), т. е. в двигателях с внешним смесеобразованием, в которых горючее и воздух перед воспламенением представляют однообразную равномерную смесь.
В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях и калоризаторных двигателях) подобные явления не наблюдаются, так как при впрыске в цилиндр, наполненный воздухом, топливо испаряется и вокруг отдельных капель его образуются зоны, содержащие необходимые для воспламенения пары топлива. Поэтому в дизелях и калоризаторных
200
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
двигателях осуществляется исключительно качественный метод регулирования.
Для газовых же двигателей применяется или количественное, или смешанное регулирование, при котором обычно в области высоких нагрузок двигателя воздействуют на изменение состава смеси, а при уменьшении нагрузки и достижении обедненной смеси, но еще достаточно быстро горящей — на изменение количества заряда без дальнейшего обеднения смеси.
Регулирование двигателя, т. е. поддержание требуемого постоянного числа оборотов, производится или вручную, или автоматически. Для автоматического поддержания заданного числа оборотов при изменении нагрузки двигателя служит регулятор.
Подавляющее большинство двигателей имеет центробежные регуляторы, действие которых происходит за счет изменения величины центробежной силы, развиваемой вращающимися грузами при изменении числа оборотов двигателя. При снижении нагрузки на двигатель число оборотов возрастает, отчего механизм регулятора приходит в движение, воздействуя на регулирующие органы (приспособления) топливных насосов или смесителей, которые уменьшают количество топлива или заряда, подаваемого в рабочие цилиндры, что ведет к снижению оборотов. При увеличении нагрузки происходит обратное действие.
Схема центробежного регулятора показана на фиг. 3-34. На валу регулятора 2 посажена на шпонке шестерня, приводимая во вращение шестерней //, установленной на коленчатом или распределительном валах двигателя. На вильчатой втулке 10, неподвижно закрепленной на валу регулятора, шарнирно установлены грузы 8 на двухплечих рычагах 9. Горизонтальные концы рычагов 9 входят в подвижную муфту 3, нагруженную сверху пружиной 5, опирающейся на упорный подшипник 4. С муфтой 3 связан двухплечий рычаг 5, от которого идет тяга 7 к регулирующим органам топливных насосов или смесителей. При вращении вала регулятора вместе с ним вращаются и грузы 8. Возникающая при вращении грузов центробежная сила стремится развести грузы в сторону и приподнять муфту 3, но этому препятствует пружина 5, сила давления которой удерживает механизм регулятора в равновесии при нормальном числе оборотов.
§ 3-10]
Регулирование числа оборотов
201
При увеличении числа оборотов центробежная сила гру
зов возрастает, и когда будет преодолено сопротивление пружины, грузы разойдутся в стороны, поднимая при этом муфту 3 вверх. Перемещение муфты через рычаг 6 и тягу 7 в свою очередь воздействует на регулирующие органы насоса или смесителя; клапаны прикрываются и уменьшается подача топлива или смеси в цилиндр двигателя. Это вызывает снижение числа оборотов двигателя, отчего центробежная сила, развиваемая грузами, уменьшается и они возвращаются в исходное положение.
Изменяя затяжку пружины 5, можно установить на двигателе требуемое число оборотов, при котором он будет работать независимо от изменения нагрузки. По такой схеме работает боль
Фиг. 3-34. Схема центробежного регулятора.
1 — гедомая шестерня; 2 — вал регулятсра; 3 -— подвижная муфта; 4 — упорный шарико одшип-ник; 5 — пружина регул>.Тсра; б — двуплечий рычаг; 7— тяга; 8 — гр-'зы; Р—двуплечие рычаги грузов; 10— вильчатая втулка; 11 — ведущая шестерня.
шинство регуляторов, применяемых на двигателях.
Стационарные двигатели имеют центробежные регуляторы, поддерживающие число оборотов всегда на одном определенном уровне. Судовые дизели тоже обычно имеют регулятор, действующий от центробежной силы его грузов, но назначение его — только не давать дизелю разгоняться больше допустимого предела при внезапной разгрузке его; ниже этого предела число оборотов изменяет* ся ручной перестановкой регулирующих приспособлений.
202
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
При разъяснении задач, выполняемых топливными насосами как компрессорных, так и бескомпрессорных дизелей, и устройства различных типов таких насосов, взятых для примера, мы видели, что каждый топливный насос обязательно должен иметь такие приспособления, перестановка которых изменяет в широких пределах, от нуля до наибольшей величины, количество подаваемого насосом горючего. Вот на эти-то приспособления и воздействует центробежный регулятор всякого дизеля, а также и рукодтка управления у судовых машин.
Вопрос. Как действует поднятие муфты регулятора или вообще расхождение от центробежной силы его грузов на подачу топлива насосом?
Ответ. Расхождение грузов регулятора перестанавливает отсечные или вообще меняющие подачу топлива приспособления насоса таким образом, что подача топлива уменьшается.
Вопрос. Что получается, когда муфта регулятора опускается или вообще когда грузы его сходятся?
Ответ. При этом количество подаваемого насосом топлива увеличивается.
Вопрос. Какую подачу топлива должен производить насос, когда грузы регулятора полностью разошлись от увеличивающегося числа оборотов?
Ответ. При полностью разошедшихся (или разведенных руками или клиньями) грузах топливный насос должен иметь нулевую подачу, т. е. совершенно не должен подавать топливо в трубку, идущую к форсунке.
Вопрос. Начинают ли грузы регулятора расходиться сразу, как только мы начинаем пускать дизель, при первых же его оборотах?
Ответ. Нет, пока число оборотов не достигнет почти полного нормального, затянутая пружина не дает грузам расходиться, и только когда число оборотов достигнет не менее 94—95% нормального, а у некоторых машин даже 97—98%, начинается расхождение грузов от центробежной силы, величина которой превысит силу натяжения пружины.
Вопрос. Расходятся ли грузы регулятора сразу до конца или же постепенно?
Ответ. Когда при пуске дизеля число оборотов его достигнет 95 или 97—98% от нормального, грузы регулятора
§ 3-10]
Регулирование числа оборотов
203
только начинают расходиться и затем расходятся только по мере увеличения числа оборотов. Полностью разойдутся груз.ы только тогда, когда число оборотов превысит нормальное на 2—5%.
Пружины и грузы регулятора всегда бывают так подобраны, что при полном нормальном числе оборотов, если машина совершенно не меняет числа оборотов, муфта все время будет оставаться несколько ниже среднего своего положения. Если число оборотов увеличится или уменьшится только на 1%, то муфта уже несколько поднимется или несколько опустится от прежнего своего положения; изменение числа оборотов на 2% от нормы заставит муфту еще несколько подняться или опуститься; при чувствительном регуляторе, если число оборотов возросло на 4%, то муфта регулятора уже дойдет до верхнего своего положения, а если уменьшилось на 2% против нормального, то муфта спустится в самое нижнее положение.
Часто мы имеем менее чувствительные регуляторы, так что верхнего положения муфта достигает только при увеличении числа оборотов на 6—8% против нормы, а нижнего — при уменьшении на 4—6%, но во всяком случае каждому числу оборотов соответствует свое определенное положение регуляторной муфты, начиная только от числа оборотов, на 2—6% меньше нормального. Если число оборотов еще не достигло 94—98% от нормального, то муфта сидит в самом нижнем положении; если оно выше 102—105% от нормального, то муфта находится в самом верхнем положении. На протяжении каждого оборота дизеля окружная скорость его вала обычно чуть меняется, в связи с чем и муфта регулятора не стоит неподвижно, а в небольших пределах ходит вверх и вниз.
Если нагрузка дизеля остается совершенно неизменной, в связи с чем и его число оборотов совершенно не меняется, то и муфта регулятора будет все время чуть перемещаться около определенного установившегося положения.
Вопрос. Как меняются положение регулятора и подача топлива на протяжении пуска дизеля в ход?
Ответ. Мы уже знаем, что муфта регулятора все время будет находиться в самом нижнем своем положении, до тех пор, пока число оборотов, постепенно увеличиваясь, не достигнет 94—98% от нормального. До этого момента топливные насосы все время будут подавать наибольшее коли
204
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
чество топлива, значительно (раза в Р/2) большее того количества, какое требуется при работе дизеля под полной нагрузкой. По достижении дизелем такого числа оборотов, при котором грузы регулятора начнут расходиться, подача топлива насосами по мере расхождения грузов и подъема муфты станет уменьшаться, но пока эта подача больше, чем требуется для холостого хода машины, число оборотов будет продолжать расти.
Обычно это приводит к тому, что машина разгоняется до числа оборотов, на 8—10% превышающего нормальное; к этому моменту грузы регулятора уже полностью расходятся и совершенно выключают подачу топлива, но только на несколько секунд. Вследствие прекращения вспышек число оборотов садится, но не до нормального числа оборотов, а до числа оборотов на 2—5% выше нормального, вследствие чего муфта регулятора продолжает колебаться около верхнего своего положения, и каждый насос все время подает только то небольшое количество топлива, которое необходимо и достаточно для холостого хода двигателя.
Вопрос. Как изменяется число оборотов, положение регулятора и подача топлива, когда мы нагрузим дизель до полной нагрузки?
Ответ. После внезапного нагружения с холостого хода на полную мощность дизель сначала может понизить число оборотов настолько, что муфта регулятора сядет в нижнее свое положение. При этом, следовательно, насосы сейчас же начнут подавать максимальное количество топлива, вследствие чего число оборотов начнет увеличиваться, а муфта регулятора подниматься, и через 2—3 сек. уже должны установиться определенное число оборотов и определенное положение муфты регулятора. Если пружины регулятора затянуты правильно и нет ненормальностей в установке отсекателей, то при полной нагрузке машина будет развивать как раз нормальное число оборотов, причем муфта регулятора должна установиться и чуть колебаться вверх и вниз ниже среднего своего положения примерно на 73—высоты ее хода от нижнего положения. При этом положении регулятора насос будет подавать как раз такое количество топлива, какое необходимо для работы под полной нагрузкой.
Вопрос. Почему в ответе на предыдущий вопрос мы утверждали, что когда нагрузим дизель на полную его
§ 3-10]
Регулирование числа оборотов
205
мощность, то топливные насосы будут подавать как раз столько топлива, сколько требуется для работы под этой нагрузкой?
Ответ. Потому что если бы насосы начали подавать хоть немного больше топлива, чем нужно машине для работы под этой нагрузкой, то это количество топлива, сгорая, давало бы больше работы, чем дизель отдает на покрытие нагрузки, а следовательно, число оборотов хотя не намного сейчас же возросло бы, а от этого чуть подвинулась бы вверх муфта регулятора, и подача топлива уменьшилась бы.
Наоборот, если бы подача топлива насосами была меньше, чем нужно для развития той мощности, какую требует от машины ее нагрузка, то число оборотов сейчас же хотя не намного упало бы, муфта регулятора опустилась бы немного ниже, и подача топлива насосами увеличилась бы. В обоих случаях это привело бы к тому, что через 2—3 сек. установилось бы такое положение муфты регулятора, при котором насосы нагнетают в трубки, идущие к форсункам, ровно столько топлива, сколько требуется для развития при его сгорании такой мощности, какая соответствует нагрузке.
Вопрос. Что произойдет с числом оборотов, муфтой регулятора и подачей топлива насосами, если нагрузка дизеля уменьшится?
Ответ. Через несколько секунд после такого изменения нагрузки установится число оборотов, которое несколько больше, чем то, которое было при более высокой! нагрузке; муфта регулятора соответственно установится несколько выше, и подача топлива установится как раз такая, какая нужна для уменьшившейся нагрузки.
Вопрос. Остается ли число оборотов совершенно одинаковым при разных нагрузках дизеля?
Ответ. Теперь должно быть ясно, что нет. Чем больше нагрузка дизеля, тем обязательно меньше его число оборотов (если не менять от руки затяжку пружины регулятора), но только разница эта очень невелика, почему и считают, что регулятор поддерживает постоянное число оборотов.
Например, при полной нагрузке дизель делает 165 об/мин, а если нагрузка уменьшится на 10%, то он будет уже делать, скажем, 16572 об/мин, вследствие чего муфта регулятора будет стоять чуть выше, чем при полной нагрузке, соответственно сокращая подачу топлива насосами; если нагрузка обавится до половины от полной, то числе оборотов установится уже около 168 в минуту, а этому числу оборотов будет соответствовать такое положение муфты регулятора —
205
Питание горючим двигателей
(Гл. 3
выше среднего его положения, при котором насосы подают количество топлива, необходимое для развития дизелем половинной его мощности. Каждой нагрузке соответствуют свое определенное число оборотов, свое положение муфты регулятора и свое количество топлива, подаваемое насосами L
Вопрос, Что произойдет, если мы затянем сильнее пружины регулятора?
Ответ. После подтяжки пружин грузы регулятора уже не будут начинать расходиться при числе оборотов, при котором они начинали расходиться раньше, так как для их разведения будет требоваться большая центробежная сила, т. е. большее число оборотов. Расхождение грузов до конца также произойдет при большем, чем прежде, числе оборотов. Каждому положению грузов и муфты регулятора будет теперь соответствовать большее, чем прежде, число оборотов. Следовательно, такое положение муфты регулятора, какое необходимо для подачи насосами количества топлива, соответствующего работе дизеля, скажем, при 3/4 от полной его нагрузки, будет теперь устанавливаться при числе оборотов, большем, чем то, при котором это положение устанавливалось прежде. Иными словами, при каждой нагрузке дизель будет теперь делать большее число оборотов, чем он делал прежде при такой же нагрузке. Значит, натяжением пружины регулятора мы увеличиваем число оборотов.
Вопрос. В каких пределах можно менять число оборотов дизеля путем ослабления или натяжки пружин?
Ответ. Это зависит от жесткости пружин и конструкции регулятора. Во всяком случае число оборотов можно изменять в довольно широких пределах.
Вопрос. Что произойдет, если мы изменим зазоры между отсекательными рычагами и хвостовиками клапанов или произведем другую перестановку в самих насосах, уменьшающую подачу топлива?
Ответ. При том числе оборотов и при том положении муфты регулятора, при котором прежде насосы подавали количество топлива, необходимое для работы дизеля под полной нагрузкой, теперь насосы будут подавать уже меньшее количество топлива. Значит, чтобы установилась нужная для полной нагрузки подача топлива, требуется теперь более низкое положение муфты, т. е. меньшее число оборо-
1 Некоторые новейшие типы двигателей имеют специальные „гзэ-дромные“ регуляторы, поддерживающие строго неизменное число оборотов при всех нагрузках.
§ 3-10}
Регулирование числа оборотов
207
тов. При этом может оказаться, что муфта регулятора уже сядет в самое нижнее свое положение, а подача топлива все еще недостаточна для полной нагрузки, так что дизель будет не в состоянии везти полную нагрузку. Вообще же ясно, что от такой перестановки число оборотов дизеля при всякой нагрузке должно быть меньше, чем до этой перестановки.
Вопрос. В каких пределах можно изменить число оборотов дизеля путем изменения регулировки самих насосов?
Ответ. Если мы сделаем такую перестановку, что регулятор почти до конца сядет при полной нагрузке, то это уменьшит число оборотов лишь настолько, насколько оно уменьшается при переходе муфты регулятора из прежнего положения при нормальной нагрузке в нижнее положение. А мы уже видели раньше, что даже между числом оборотов, при котором муфта регулятора находится в самом верхнем своем положении, и числом оборотов, при котором она садится в нижнее свое положение, разница составляет всего 5—10% от нормального числа оборотов; в данном же случае, следовательно, изменение числа оборотов может произойти всего лишь на какие-нибудь 1—2%. Увеличение числа оборотов этим способом также, очевидно, возможно лишь в пределах стольких же процентов. В обоих случаях сколько-нибудь значительное изменение числа оборотов этим способом опасно: оно может привести либо к падению мощности машины, либо к ее разносу на холостом ходу.
Вопрос. Что такое центробежная сила, под действием которой расходятся грузы регулятора?
Ответ. Всякий вращающийся предмет стремится оттянуться или оторваться от той оси, вокруг которой он вращается. Например, всякий знает, что если привязать на веревочку какой-нибудь небольшой груз и начать вертеть груз по окружности (фиг. 3-35), то чем быстрее производить такое движение, тем сильнее груз тянет за веревочку, стремясь оттянуться, оборвать веревочку, улететь.
Всякий машинист должен знать, что если двигатель из-за неправильной регулировки или какой-либо неисправности станет чрезмерно увеличивать свое число оборотов, то от слишком быстрого вращения его маховик может разлететься на части вследствие того, что обод маховика настолько оттягивается центробежной силой от оси,
203
Питание горючим двигателей
[Гл. 3
с которой его соединяют спицы, что отрывается от спиц и сам разрывается на части, причем куски обода разлетаются далеко во все стороны. Отсюда видно, что такое, центробежная сила и какой большой величины она может
достигать.
Фиг. 3-35. Действие центробежной силы.
Когда регулятор вращается со своим валом, то на грузы регулятора действует центробежная сила, которая как бы старается их оттянуть от оси регулятора. Но натянутые туго пружины регулятора, а иногда также и вес его корпуса притягивают с большой силой груз к оси. И грузы до тех пор не могут начать расходиться, пока, увеличиваясь по мере увеличения числа оборотов двигателя во время его пуска, центробежная сила не сделается больше силы затяжки пружин. После.этого уже достаточно сравнительно небольшого дальнейшего увеличения числа оборотов, для того чтобы грузы, все более расходясь, дошли до крайнего своего положения, потому что натяжение пружин от такого расхождения грузов лишь немного увеличится по сравнению с их первоначальной затяжкой.
Вопрос. Отчего получают
ся центробежные силы?
Ответ. Центробежные силы — это силы инерции. Центробежная сила в грузах регулятора появляется по-
тому, что вал все время поворачивает эти грузы с прямого пути, не дает им двигаться по прямому направлению, а они, обладая инерцией, стремятся двигаться прямолинейно; если бы такой груз вырвался из своего места и оторвался от регулятора, то он и полетел бы прямо прочь от оси регуляторного вала в направлении, куда его тянет все время сила инерции.
Вопросы для повторения и проверки
1.	Что такое неполное сгорание топлива? Какие вещества содержатся в выхлопных газах при неполном сгорании?
2	Какие условия должны быть соблюдены для того, чтобы сгорание топлива в цилиндрах дизеля было полным?
3.	Для чего нужно быстрое и хорошее перемеш.ив.ание топлива с воздухом, сжатым в цилиндре дизеля?
§ 3-101
Регулирование числа оборотов
209
4.	Как происходит смешение топлива с горячим сжатым воздухом в цилиндрах ко мл рессорного дизеля? Благодаря чему происходит это смешение?
5.	Какие задачи выполняет форсунка компрессорного дизеля?
6.	Какие задачи выполняет топливный насос компрессорного дизеля?
7.	Много ли воздуха добавляется через форсунку компрессорного дизеля к тому воздуху, который сжат поршнем в рабочем цилиндре двигателя?
8.	Следует ли давление распыл ива ющего воздуха держать одинаковым при разных нагрузках компрессорного дизеля, и если нет, то как его нужно менять и почему?
9.	Прочтите вопросы на стр. 129—130, не читая ответов, и ответьте на эти вопросы сами.
10.	Для чего сжатие воздуха в компрессоре разбивается на несколько ступеней?
11.	Для чего воздух после каждой ступени компрессора пропускается через холодильник?
12.	Для чего служат сепараторы и для чего производится продувка их, а также баллонов?
13.	Почему нельзя обильно смазывать цилиндры и поршни компрессоров?
14.	Почему количество .воздуха, которое могут подавать компрессоры дизелей с воздушным распыливанием, всегда больше, чем требуется для распыливания топлива?
15.	Какой вред получается от неполного сгорания?
16.	Чем достигается хорошее быстрое смешение топлива с воздухом в однокамерном беском прессор ном дизеле?
17.	Для чего служат такие приспособления, как козырек на впускном клапане, косое направление продувочных окон?
18.	Для чего сопло форсунки имеет большей частью несколько отверстий?
19.	Назовите те семь функций, которые выполняет каждый топливный насос бескомпрессорного дизеля независимо от его системы и конструкции.
20.	Для чего предназначена предкамера?
21.	Чем отличается действие вихревой камеры от действия предкамеры?
22.	Почему подача топлива насосами многокамерного дизеля может производиться под меньшим давлением (60—150 ат), чем подача топлива насосами однокамерного дизеля (250—400 ат и выше)?
23.	Что нужно соблюсти при установке рычага отсечного клапана или при регулировке других приспособлений, меняющих количество подаваемого насосом топлива, для того, чтобы дизель при первом пуске не мог пойти вразнос?
24.	Когда начинают расходиться грузы регулятора при пуске дизеля?
25	Как по положению муфты судить, сильно или слабо нагружен дизель?
26.	Увеличится или уменьшится подача топлива насосами, если из 20 имеющихся станков дизель приводит в движение только 10, а потом мы включили в работу еще 5? Почему изменится количество подаваемого топлива?
14 М. В. [Цуров.
210
Питание горючим Двигателей
[Гл. 3
27.	Приведите примеры, когда силы инерции полезны для работы двигателя и когда они вредны.
28.	Для чего служат противовесы, надеваемые на колена вала? • 29. Почему укрепление противовесов к коленам вала должно быть очень прочным и надежным?
‘ 30. Почему строятся и применяются калоризаторные двигатели, хотя они расходуют значительно больше топлива, чем дизели?
31.	Почему в калоризатор ном двигателе впрыскивание топлива производится со значительно большим опережением, чем в дизелях?
32.	Почему происходят пропуски вспышек топлива, когда двигатель имеет топливный насос с маятниковым регулятором?
'Ч 33. Какое регулирование более совершенно: при помощи маятникового регулятора или при по-мощи центробежного регулятора и почему?
ЗАДАЧИ
№ 6. Четырехтактный дизель марки 4-42,5/60, имеющий мощность 100 л. с. в цилиндре и число оборотов при полной нагрузке 185 в минуту, расходует при этой нагрузке 176 г топлива в час на каждую лошадиную силу. Подсчитать, сколько топлива подает через форсунку его топливный насос за одну подачу.
№ 7. Сколько граммов (или десятых и сотых грамма) топлива будет нагнетать за одну подачу (одно впрыскивание) тот же насос, когда нагрузка упадет до ’Д от полной, т. е. до 25 л. с. на каждый цилиндр, если известно, что при этой нагрузке число оборотов возрастает до 188 в минуту, а расход топлива на каждую вырабатываемую фактически силу в час поднимется до 220 г?
№ 8. Двухтактный дизель системы Дейц, марки РМ-130, имеющий мощность 25 л. с. в цилиндре (при числе оборотов 425 в минуту),’ расходует при нагрузке s/4 от полной 210 г топлива на силу в час.
Сколько топлива подает при этой нагрузке каждый насос на одно впрыскивание?
№ 9. Для сгорания в дизеле за какое-то время 1 кг топлива требуется 22 м3 воздуха. При этом 11 м3 используются на самое сгорание, а 11 м3 остаются неиспользованными и не могут быть использованы, так как никак нельзя осуществить совершенно идеального перемешивания. При каждом всасывающем ходе поршня в цилиндре получаются разрежение и подогрев воздуха, вследствие чего в действительности успевает войти в цилиндр только 88% от того количества воздуха, какое заполнило бы цилиндр в спокойном состоянии. Полный объем всасывающего хода поршня цилиндра дизеля, имеющего диаметр 425 мм и ход 600 мм, равен 85 л, т. е. 0,085 м3. Сколько топлива может максимально впрыскивать в этот цилиндр топливный насос за один рабочий ход?
№ 10. Сколько будет расходовать топлива в час дизель из задачи № 9, если число оборотов дизеля равно 187 в минуту? Какую мощность он может развить, если на каждую лошадиную силу израсходовать в час 180 г топлива?
№ 11. Дизель мощностью 600 л. с. нормально имел при полной нагрузке расход топлива 178 г на силу в час, но вследствие плохого ухода и неполного сгорания расход топлива увеличился до 203 г на
S 4-1]
Система подачи воздуха
211
силу в час. Какой перерасход топлива получился от этого в год, если дизель работает постоянно под полной нагрузкой 300 дней в году по 16 час.?
№ 12. На силовой станции установлено три дизеля по 200 л. с. В летнее время вся нагрузка станци-и составляет в среднем 195 л. c.,t от времени до времени на 20—30 мин. поднимаясь до 220 л. с. и падая до 180 л. с. Работа станции продолжается ежедневно по 15 час., включая и выходные дни. Подсчитать расход топлива в месяц: а) если в работе постоянно находится только один из трех дизелей; б) если постоянно работают два дизеля; в) если в работе находятся все три дизеля. Испытания показали, что расход топлива у этих дизелей составляет: при полной нагрузке дизеля 188 г/л. с. ч.: при нагрузке на 50% мощности 213 г/л. с. ч. и при нагрузке на 30%-т-220 г/л. с. ч.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ПРОЧИЕ ГРУППЫ ЧАСТЕЙ ДВИГАТЕЛЯ И ВСЕЙ УСТАНОВКИ
4-1. СИСТЕМА ПОДАЧИ ВОЗДУХА К РАБОЧИМ ЦИЛИНДРАМ В ДВУХТАКТНЫХ ДИЗЕЛЯХ
БК. КД
Чтобы производить продувку цилиндров двух-' тактного дизеля, т. е. заполнение каждого цилиндра воздухом перед каждой подачей в него топлива (§ 1-1), необходимо к продувочным окнам цилиндра подводить воздух под давлением, которое хотя и немного, всего на 0,15—0,5 ат, но все же обязательно выше атмосферного. Рассматривая схему работы двухтактного двигателя, мы видели простейший способ получения и подачи этого слегка сжатого воздуха: воздух сжимается в замкнутом картере двигателя во время хода поршня вниз и перепускается через соединительный канал и продувочные окна внутрь рабочего цилиндра, а во время хода поршня вверх в картер засасывается новая порция воздуха.
Но такой способ подачи воздуха имеет очень большие недостатки: во-первых, количество этого воздуха недостаточно, так как в этом случае рабочий объем продувочного насоса (кривошипной камеры) равен рабочему объему цилиндра, а в результате наличия сопротивлений в автоматических воздушных клапанах и большого вредного пространства кривошипной камеры количество подаваемого воздуха составляет не более 80% рабочего объема цилиндра. Во-вторых, давление воздуха приходится к началу продувки поднимать выше благоприятной для хорошей про-14*
212
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
дувки нормы, а к концу продувки оно падает почти до атмосферного. В-третьих, закрытый, отдельный для каждого Цилиндра картер или камера требует тщательного уплотнения, что затрудняет эксплуатацию. В-четвертых, в кривошипной камере масло, всегда обильно попадающее в картер, примешивается к продувочному воздуху, загрязняя его, что ведет не только к повышенному расходу смазки, но и ухудшает работу двигателя, так как сгорающее в цилиндре масло способствует закоксовыванию стенок цилиндра и крышки и загоранию поршневых колец. Унос масла из кривошипной камеры вызывает необходимость следить за тем, чтобы в камере не скапливалось масло, и периодически продувать, открывая краник на маслосливной трубке. Кривошипно-камерная продувка применяется только для маломощных двухтактных двигателей, в особенности для калоризаторных, т. е. в тех случаях, когда важнейшими преимуществами этого способа подачи воздуха являются простота устройства и дешевизна производства.
Для хорошей продувки и зарядки двигателя в цилиндр необходимо подавать воздух значительно больше его рабочего объема (120—140%), при вполне определенном и постоянном давлении, чтобы воздух как можно меньше перемешивался с продуктами сгорания. Этого можно достигнуть только путем установки на двигателе специального продувочного насоса.
Продувочные насосы бывают трех типов: поршневые, ротативные и центробежные. В большинстве старых конструкций двухтактных двигателей, кроме только особо крупных (в несколько тысяч лошадиных сил) и небольших (в 50—200 л. с.), продувочные насосы выполняются в виде поршневых насосов и устанавливаются на ту же фундаментную раму, на которой стоят и рабочие цилиндры двигателя, и приводятся в движение от коренного вала двигателя.
Коренной вал в этом случае имеет под продувочным насосом колено; на шейку этого колена надет нижний подшипник шатуна продувочного насоса, верхняя же головка шатуна движет вверх-вниз крейцкопф (ползун), соединенный штоком с плоским поршнем продувочного насоса (фиг. 4-1). Продувочные насосы обычно бывают двойного действия, т. е. всасывают и сжимают воздух поочередно по обе стороны тарельчатого поршня. Воздух из продувочных насосов подается в общую трубу — ресивер. Ресивер про-
§ 4-1]
Система подачи воздуха
213
Фиг. 4-1. Продувочный насос крупного двухтактного дизеля.
ходит вдоль всего двигателя, сообщаясь с продувочными окнами каждого цилиндра.
Продувочных насосов у крупных двигателей большей частью бывает два, благодаря чему в ресивере все время
214
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
поддерживается мало меняющееся давление, несмотря на расход воздуха на продувку.
Это давление может ненормально падать или повышаться только от неисправности насосов или от засорения продувочных или выхлопных окон или от каких-либо утечек из трубопроводов или ресивера.
Давление в ресивере упадет, ’очевидно, ниже нормы, если продувочные насосы уменьшат подачу воздуха в ресивер или если получится утечка воздуха через какие-либо неплотности. Уменьшение подачи воздуха получается, если заедают и плохо открываются или неплотно закрываются один или несколько всасывающих или нагнетательных клапанов насоса, а также если сильно пропускают кольца поршня продувочного насоса.
Увеличение давления в ресивере против нормы бывает при засорении нагаром продувочных или выхлопных окон рабочих цилиндров.
Небольшие дизели (50—200 л. с.) часто имеют коловратные продувочные насосы, т. е. такие, у которых воздух сжимается и гонится в ресивер не движущимся вверх-вниз широким поршнем, а вращающимися загребающими воздух лопатками. Устройство коловратного продувочного насоса с выдвижными лопатками показано на фиг. 4-2. В корпусе насоса 2 установлен эксцентрично цилиндрический ротор 4. Ротор имеет сквозную прорезь, в которой помещаются выдвижные лопатки 3. Между лопатками вставлена пружина 5, которая прижимает их к поверхности корпуса.
При вращении ротора против часовой стрелки воздух, поступающий через всасывающий патрубок 6 и имеющееся в корпусе окно, устремляется за движущейся лопаткой 3 и заполняет пространство в корпусе насоса. Когда вторая лопатка перекроет всасывающее окно, начинаются сжатие воздуха и вытеснение его в выпускной патрубок через соответствующее окно в ресивер (воздухосборник) двигателя, откуда воздух поступает к продувочным окнам. При втором полуобороте повторяется то же, но только воздух вытесняет уже вторая лопатка.
Новейшие типы двухтактных двигателей снабжаются ротативными продувочными насосами, в которых воздух нагнетается в ресивер особыми вращающимися роторами (барабанами специальной формы). На фиг. 4-3
Фиг. 4-2. Коловратный продувочный насос.
1 — нагнетательный патрубок; 2— корпус насоса; 3 — выдвижная лопатка; 4 — ротор; 5 —пружины лопаток; б —всасывающее отверстие; 7 — канал; 8 — всасывающее окно; 9 — рабочая полость насоса; 10 — окно нагнетательного патрубка.
216
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
показано устройство ротативного продувочного насоса. В корпусе насоса насажены на параллельные валы два фасонных ротора, которые вращаются в корпусе в разные
§ 4-1]
Система подачи воздуха
217
стороны. Валы связаны между собой шестернями. Постановка шестерен на каждый вал обеспечивает при вращении одного из роторов передачу вращения другому ротору без соприкосновения профилей роторов. Во избежание износа профили роторов делаются такими, чтобы имелся некоторый зазор между ними при любом положении. Роторы выполняются с двумя или тремя лопастями; показанный на фиг. 4-3 ротативный насос выполнен с трехлопастными винтовыми роторами. При повороте роторов (нижнего по часовой стрелке, а верхнего против часовой стрелки) воздух поступает, как показано, со стороны впускного отверстия справа в полость, образуемую впадиной ротора и корпусом нагнетателя, и вытесняется вращающимися роторами в полость нагнетания через выпускное отверстие слева.
Как коловратные, так и ротативные насосы дают непрерывный приток воздуха в ресивер и обладают еще тем преимуществом, что у них нет тяжелых движущихся вверх и вниз деталей в виде поршней, штоков, ползушек и шатунов, создающих сотрясающие дизель инерционные усилия.
Дизели особо большой мощности (в несколько тысяч лошадиных сил) имеют большей частью не поршневые и не ротативные продувочные насосы, но отдельно стоящие, работающие от электродвигателей центробежные воздуходувки.
Такие воздуходувки имеют еще больше преимуществ по сравнению с поршневыми насосами, так как подают воздух в ресивер еще более равномерно и не обладают инерционными, расшатывающими двигатель усилиями. Однако изготовление таких насосов сложнее, а отдельный привод от электродвигателей создает некоторые неудобства эксплуатации (например, затруднительный пуск дизеля в случае отсутствия электроэнергии, получаемой от постороннего источника).
Вследствие этого в дизелях малой, средней и не особо крупной мощности отдельные приводные продувочные воздуходувки обычно и не находят себе применения; при особо же мощных дизелях самые размеры машины, которые получаются чрезвычайно громоздкими, заставляют отделять от нее в самостоятельные агрегаты как можно большее число вспомогательных частей, вследствие чего и продувочные воздуходувки отделяются от самого дизеля и приводятся в движение электродвигателями,
218
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
4-2. СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ В ХОД
Вс
Устройство 'И назначение пусковой системы обычно бывают настолько просты и понятны, что машинисту нетрудно в них разобраться и без помощи учебника. Надо все же, чтобы машинист точно знал назначение и действие каждой части этой системы. Во многих двигателях отдельные детали пусковой системы мало доступны для непосредственного осмотра, так как скрыты в глубине кожухов, закрывающих все движущиеся части. Но для машиниста не должно быть никаких непонятных деталей в двигателе, он должен все их разобрать и осмотреть во время монтажа машины, во время ее чисток и периодических осмотров и во время текущих, средних и капитальных ремонтов.
Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания начал работать, необходимо, чтобы его рабочие цилиндры заполнились воздухом или готовой рабочей смесью, затем необходимо в цилиндре произвести сжатие свежего заряда, чтобы получить необходимую температуру и создать условия для получения первой вспышки. Следовательно, для того чтобы пустить двигатель, необходимо предварительно привести его во вращение посторонней силой.
Большинство калоризаторных двигателей пускается вручную путем поворачивания их за маховик. Дизели пустить от руки затруднительно, так как вследствие высокого сжатия не удается привести вал двигателя в достаточно быстрое вращение. Только самые маломощны^ из дизелей, имеющие декомпрессионные устройства (см. стр. 271), могут быть пущены вручную. Большинство же дизелей, а также более крупные калоризаторные двигатели (свыше 30 л. с.) пускаются в ход при помощи сжатого воздуха или продуктов сгорания.
Пусковая система двигателя при воздушном пуске состоит: 1) из частей и приспособлений, позволяющих получать сжатый воздух или газ; 2) из деталей, предназначенных для собирания и хранения сжатого воздуха (или газа) до следующего пуска; 3) приспособлений, позволяющих сжатому воздуху в строго определенные моменты входить в цилиндры двигателя, толкая поршни и тем приводя его в первоначальное вращение и давая ему некоторый разгон. Машинист должен твердо знать, как устроены и как дей
§ 4-2]
Система пуска двигателя в ход
219
ствуют те, другие и третьи из этих частей в обслуживаемом им двигателе.
У компрессорных двигателей воздух для пуска всегда подается в пусковые баллоны тем же компрессором, который служит и для подачи воздуха в рабочий баллон во время работы двигателя. У других двигателей — бескомпрессорных дизелей и газовых — тоже часто бывает установлен специальный пусковой компрессор. Этот компрессор иногда составляет часть самого двигателя, будучи установлен на его раме или где-нибудь сбоку на станине, иногда же он выполняется в виде отдельного агрегата, приводимого в движение от электродвигателя или ремнем от вала двигателя. Устройство пусковых компрессоров подобно их устройству у компрессорных дизелей (§ 3-4), но они сравнительно меньше по размерам. Кроме того, они после наполнения пусковых баллонов тотчас выключаются из работы либо совсем путем выключения привода или остановки электромотора, либо только прекращается подача воздуха путем закрытия его доступа к всасывающему клапану или поднятием самого клапана. Если компрессор не подает воздуха,, то затрачивается некоторая работа только на трение его частей, но эта работа гораздо меньше, чем во время подачи воздуха.
Все, что было сказано о компрессорах относительно разбивки их на ступени, установки холодильников, отделения из воздуха воды, недопустимости обильной смазки (§3-4), касается и пусковых компрессоров бескомпрессорных дизелей и газовых двигателей.
В небольших двигателях часто обходятся вообще без компрессора, перепуская в баллон часть воздуха, смешанного с продуктами сгорания, из рабочего цилиндра дизеля. Перепуск совершается через автоматический клапан простого устройства.
Для собирания и хранения сжатого воздуха (или смеси воздуха с продуктами сгорания) служат баллоны, к которым воздух подается по трубке от компрессора или от перепускного клапана и из которых он расходуется во время пуска дизеля. Устройство их понятно без пояснений. Если баллон имеет несколько вентилей, то машинист должен твердо знать назначение каждого из них (например, главный вентиль — для впуска воздуха в баллон во время накачки и выпуска во время расходования воздуха; продувочный вентиль—*
220
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
для удаления из баллона воды и масла; вентиль для приключения манометра и т. п.).
Нормальное рабочее давление в баллонах при воздушном пуске обычно бывает 20—30 ат. Наименьшее давление, при котором двигатель может быть пущен, 10—15 ат. Пусковая система имеет обычно два баллона: один рабочий, второй резервный. Пуск многокамерных дизелей (предкамерных и вихрекамерных) в холодном состоянии затруднен. Для облегчения пуска предкамерных двигателей применяются запальники, вводимые в предкамеру. В запальники вставляется бумага, пропитанная раствором селитры, которая зажигается непосредственно перед пуском.
Калоризаторные двигатели, имеющие устройства для пуска сжатым газом, обычно снабжаются одним баллоном, так как в случае выпуска газа двигатель может быть пущен вручную. Нормальное давление в баллоне для пуска кало-ризаторных двигателей составляет 10—15 ат. Перед пуском калоризаторного двигателя необходимо предварительно нагреть калоризатор (паяльной лампой или в горне) до вишневого цвета.
Для самого пуска двигателя служат пусковые клапаны. У четырехтактных двигателей пусковые клапаны-большей частью устанавливаются, как и рабочие, в крышках рабочих цилиндров и во время пуска приводятся в движение от того же распределительного вала. Всегда имеется такое приспособление, которое разобщает пусковой клапан от воздействия на него распределительного вала, как только пуск закончен, вследствие чего пусковой клапан не может открываться во время работы двигателя, а открывается только в период его пуска.
У современных дизелей большей частью не имеется приводного пускового клапана в цилиндровой крышке, а такой клапан, направляющий порции пускового воздуха к цилиндровой крышке, устанавливается внизу, вблизи коренного вала, на котором закреплены кулачковые шайбы, воздействующие на своевременное открытие и закрытие этих клапанов. В крышках же цилиндров устанавливаются в этом случае только обратные клапаны, не дающие воздуху или газам выйти в трубопровод пускового воздуха.
Пусковые клапаны, действующие от кулаков распределительного или коренного вала, всегда начинают открываться приблизительно при том же положении коренного и рас
S 4 2)
Система пуска двигателя в ход
221
пределительного валов, при каком во время работы дизеля должна начинаться подача топлива, а закрываются, когда поршень пройдет часть хода по направлению от верхней мертвой точки. Следовательно, сжатый воздух, подаваемый через пусковые клапаны, дает толчки на поршни в те самые моменты, т. е. при тех же положениях поршней и колен вала, при каких во время работы двигателя происходят вспышки топлива.
Вопрос. Поскольку пусковые клапаны работают лишь очень небольшое время, в работе двигателя не участвуют и, следовательно, их неисправность не отражается на качестве работы двигателя, не является ли безразличным их состояние, т. е. имеет ли значение, если эти клапаны немного неплотны, застревают при пуске в своих направляющих и т. п.?
Ответ. Исправность пусковых клапанов чрезвычайно важна, так как при пропуске или застревании в приоткрытом состоянии какого-либо из пусковых клапанов или золотников может произойти взрыв, который вызовет большие разрушения и может повести к человеческим жертвам.
Вопрос. Как может произойти взрыв при неисправности пускового клапана?
Ответ. Если один из пусковых клапанов пропускает или повис во время пуска, то это значит, что воздух во время пуска поступает из баллона через этот клапан в цилиндр непрерывно. Будет он, следовательно, поступать и в го время, когда в цилиндре происходит ход сжатия. При этом кроме того воздуха, который уже засосан во время хода всасывания, в цилиндр добавится значительное количество воздуха из пускового баллона. Сжимая весь этот воздух, поршень поднимает его давление не до нормальной величины, а до значительно большего давления, поскольку в пространстве сжатия должно поместиться теперь слишком много воздуха. Само по себе это излишне высокое давление может вызвать поломку частей, как например, оборвать шпильки, крепящие крышку к цилиндру, погнуть шатун и т. п. Если же в этом избыточном количестве воздуха произойдет, кроме того, преждевременная вспышка большого количества топлива, скопившегося на днище поршня, что легко может случиться, так как перед пуском часто подкачивают топливо в цилиндры, то сила вспышки получается колоссальная, причем иногда отрывает цилиндр от картера,
222
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
разламывает в куски цилиндровую крышку, а передачей удара через воду, заполняющую рубашки всех цилиндров, разламывает также и рубашки и крышки других цилиндров. Нередко бывает и так, что сила вспышки в цилиндре не приносит все же разрушений, но пламя вспышки через неплотно прикрытый или даже начавший уже открываться клапан проникает внутрь трубки пускового воздуха и взрывает в ней пары масла, которое часто скопляется в трубках. При этом осколки лопнувшей от взрыва трубки могут ранить или убить кого-либо из обслуживающего персонала. Часто во время взрыва в трубке происходит и разрыв головки пускового баллона. Первопричиной всех этих разрушений и несчастий является пропуск воздуха пусковым клапаном или золотником.
БК, КН
У небольших двигателей с пуском сжатым газом, в особенности у калоризаторных, иногда для их упрощения не делают приводных пусковых клапанов, а делают клапаны, открываемые от руки. В этом случае нередко один и тот же клапан служит и для подкачки газа в баллон и для пуска. Во время подкачки этот клапан сам собой открывается от давления воздуха в конце сжатия и от давления вспышки. Но имеется приспособление, при помощи которого можно открыть этот клапан и от руки. Поворачивая ломиком или специальным поворотным механизмом за маховик, двигатель ставят в пусковое положение, т. е. в такое положение, при котором во время работы в цилиндре происходит вспышка и колено только что перевалило верхнюю мертвую точку. Затем открывают вентиль пускового баллона и нажимом на рычаг открывают пусковой клапан. Сжатый газ входит из баллона через клапан в цилиндр и производит толчок на поршень. Под действием этого толчка вал двигателя приходит во вращение. Рычаг клапана тотчас отпускают, клапан закрывается. Когда вал двигателя сделает один полный оборот у двухтактного или два полных оборота у четырехтактного двигателя, вторично нажимают рукой на рычаг клапана, давая поршню второй толчок воздухом, вследствие чего скорость вращения вала увеличивается и обычно оказывается уже достаточной для получения в цилиндре вспышки. Для усиления этой первой вспышки подкачивают в цилиндр от руки увеличенную порцию топлива. Дальнейшие вспышки обычно следуют уже безотказно, и двигатель быстро увеличивает свое число оборотов до нор-
§ 4-3]
Система зажигания газовых двигателей
223
мального. Иногда двигатель удается пустить и с одного толчка сжатым газом, иногда приходится сделать и 3—4 толчка. Такой пуск требует известной сноровки, чтобы не пропустить момент, когда нужно давать повторные толчки.
4-3. СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Г
Воспламенение топлива в дизелях происходит вследствие соприкосновения его с горячим воздухом, только что сжатым поршнем в цилиндре двигателя.
В калоризаторных двигателях сжатия воздуха для этого недостаточно, но раскаленный докрасна калоризатор быстро
дополнительно подогревает заполняющую его смесь воздуха
с парами и капельками топлива, вследствие чего как раз при проходе через верхнюю мертвую точку происходят вспышка и быстрое сгорание этой смеси.
Воспламенение смеси в цилиндрах газовых (в том числе и газогенераторных) двигателей обычно осуществляется при помощи электрической искры, проскакивающей внутри цилиндра в определенный момент в конце хода
сжатия.
Газовые двигатели с самовоспламенением от сжатия не строятся потому, что вследствие неизбежных случайных колебаний состава всасываемой в цилиндр горючей смеси газа и воздуха будет меняться и момент самовоспламенения; могут происходить преждевременные вспышки, когда поршень еще не подошел к верхней мертвой точке, или, наоборот, запаздывание или пропуски самовоспламенения, нарушающие работу двигателя.
В последние годы появились газовые калоризаторные двигатели, в которых поджигание смеси газа и воздуха происходит подобно тому, как в обычных калоризаторных двигателях, работающих на жидком топливе. Однако, пока эти двигатели еще не получили большого распространения, и подавляющее большинство газовых и газогенераторных двигателей имеет электрическое зажигание.
Во время пуска двигателя зажигающая искра всегда должна проскакивать с некоторым запозданием, когда поршень уже перевалит через верхнюю мертвую точку, или с очень малым опережением, чтобы не могло получиться встречного толчка на поршень, от которого вал двигателя мог бы остановиться и пойти в обратную сторону. Во время
224
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
же работы зажигание, наоборот, должно происходить с некоторым опережением, т. е. искра должна проскакивать в тот момент, когда поршень еще не дошел до верхней мертвой точки и колено вала находится еще за 20—30° до верхней мертвой точки. Это опережение необходимо потому, что на развитие пламени в сжатой смеси воздуха с горючим газом требуется некоторый, хотя и очень маленький, промежуток времени; для наиболее же эффективного действия вспышки нужно, чтобы во время прохода поршня через верхнюю мертвую точку пламя уже полностью развилось, т. е. вся смесь уже была объята пламенем.
В современных двигателях зажигание производится при помощи искры, проскакивающей между неподвижными контактами электрической свечи. Чтобы искра проскочила между такими контактами, необходимо высокое электрическое напряжение — в несколько тысяч вольт. В служащих для этой цели магнето высокого напряжения или в индукционных катушках такое напряжение и осуществляется, причем оно никакой опасности для обслуживающего персонала не представляет вследствие чрезвычайной маломощности этих устройств. Они хотя и дают высокое напряжение, но электрический ток большой силы, опасный для жизни, от них получиться не может.
Получение высокого электрического напряжения основывается на физическом явлении, называемом электромагнитной индукцией. Это явление заключается в том, что если два электрических провода расположены рядом, причем по одному проводу проходит электрический ток, а другой провод ни с каким источником электрической энергии не соединен, то во втором проводе возникает электрическое напряжение каждый раз, когда в первом проводе сила тока меняется. При этом возникающее напряжение тем выше, чем быстрее меняется сила тока в соседнем проводе. Наибольшей величины это напряжение достигнет, если мгновенно прервать ток, проходящий в соседнем проводе.
Наведенное напряжение может быть во много раз увеличено, если около небольшого числа проводов (или небольшого числа витков одного провода) поместить большое число соединенных друг с другом последовательно (друг за другом) проводов (или большое число витков одного провода) .
§ 4-31	‘ Система зажигания газойЫХ двигателей	225
На этих свойствах электрической индукции основано действие так называемого индуктора или индукционной катушки (бобины). Схема системы зажигания от индуктора показана на фиг. 4-4. Индуктор представляет собой катушку, на которую намотано несколько десятков витков сравнительно толстой изолированной проволоки (первичная обмотка) и очень большое число (несколько тысяч) витков тонкой изолированной проволоки (вторичная обмотка). Через первичную обмотку
Фиг. 4-4. Схема зажигания от аккумулятора.
/ — аккумулятор; 2 — выключатель; 3 — первичная обмотка индукционной катушки; 4 — вторичная обмотка кадушки; 5 — индукционная катушка; 6 — конденсатор; 7— прерыватель; 3 — подвижной контакт распределителя; 9 — зажимы распределителя; 10 — свечи.
пропускается электрический ток от аккумуляторной батареи или от небольшого генератора постоянного тока. Вторичная обмотка одним концом присоединена к металлическим частям двигателя (к массе), а другой ее конец через распределитель и изолированный провод присоединен к внутреннему изолированному контакту свечи, вставленной в цилиндр двигателя.
В провод, идущий от аккумуляторной батареи или генератора постоянного тока, включен прерыватель. Устройство и назначение его таковы, что в тот момент, когда в цилиндре двигателя должно произойти зажигание при помощи свечи, прерыватель размыкает цепь первичной обмотки, т. е. мгновенно прекращает в этой обмотке элек-15 М. В. Щуров
226
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
трический ток. Вследствие этого во вторичной многовитко-вой обмотке индукционной катушки возникает высокое электрическое напряжение. Это напряжение в тот же момент вызывает электрическую искру, проскакивающую между контактами свечи.
Устройство электрической свечи видно из фиг. 4-5, где свеча изображена в разрезе. Своей нарезкой 1 свеча ввертывается в крышку или стенку цилиндра двигателя таким образом, что конец свечи с контактами 2 и 3 выступает в пространство сжатия цилиндра, т. е. во время конца хода сжатия находится в сжатой горючей смеси. Наружные контакты 2, которых обычно бывает по окружности свечи 3 или 4, находятся в соединении с нарезкой 1 и через нее — с металлом самого двигателя (с массой). Внутренний же контакт 3 находится на конце стержня (сердечника) 4, отделенного от нарезки изоляцией 5, не пропускающей электрического тока (слюда, фарфор). На наружном конце стержня 4 имеется зажим 6, который присоединяет к сердечнику свечи провод, идущий от распределителя. Таким образом, получается, что нарезка свечи и наружные контакты соединены через массу двигателя с одним концом вторичной обмотки индукционной катушки, а внутренний ее контакт через сердечник, зажим, провод и распределитель— с другим ее концом. Цепь электрического тока, который мог бы воз
никнуть во вторичной обмотке при появлении в ней высокого напряжения, оказывается разомкнутой промежутком, находящимся между наружным и внутренним контактами свечи. Этот промежуток невелик, он равен всего лишь 0,3 -г0,4 мм. Поэтому при возникновении высокого напряжения в обмотке катушки этот промежуток и пробивается искрой. Важно, чтобы между контактами и под ними не скоплялись нагар или масло, так как уголь является проводником электричества и по нему свободно проходит электрический ток, не давая искры между контактами.
Фиг. 4-5. Электрическая свеча зажигания.
1 — нарезка, которой свеча ввертывается в цилиндр; 2— наружные контакты; 3—внутренний контакт; 4 — стержень; 5—изоляция;
6 — зажим.
§ 4-3 |	‘ Система зажигания газовых двигателей
227
Распределитель устанавливается на пути от индуктора к свече для того, чтобы соединять конец вторичной обмотки в определенной последовательности то с одной, ‘ТО с другой, то с третьей и т. д. свечой, вызывая воспламенение смеси то в одном, то в другом и т. д. цилиндрах двигателя. Если двигатель одноцилиндровый, то распределитель, разумеется, не нужен; тогда конец вторичной обмотки соединяется изолированным проводом прямо с зажимом свечи. Последовательность, с которой распределитель должен соединять свечи с индуктором, должна быть такой, какая нужна последовательность вспышек в цилиндрах двигателя. Эту последовательность машинист должен хорошо знать и не делать ошибок при присоединении проводов.
Прерыватель устроен таким образом, что разрыв первичного тока происходит столько раз на протяжении одного оборота распределительного вала, сколько раз должны на протяжении этого оборота получиться вспышки. Это число вспышек равно, очевидно, числу цилиндров двигателя. Разрыв тока происходит каждый раз при определенном положении колена каждого цилиндра в соответствии с назначенным опережением зажигания. Устройство прерывателя позволяет изменять это опережение в необходимых пределах, причем опережение меняется одинаково одновременно во всех цилиндрах.
Вместо индукционных катушек, для действия которых нужен электрический ток от аккумуляторов или генератора постоянного гока, иногда для зажигания в газовых двигателях применяется магнето высокого напряжения. Устройство его несколько сходно с устройством электрического генератора, но только на якоре имеются две обмотки, первичная и вторичная, и прерыватель. Под действием магнитного поля в первичной обмотке возникает электрический ток, который в определенные моменты замыкается и размыкается прерывателем. При перерывах тока во вторичной обмотке возникает высокое напряжение. Через угольную щетку и изолированный провод это напряжение передается к распределителю и свече. Другой конец обмотки находится в соединении с металлическим сердечником якоря, а через него, как и в индукторе, со всей массой двигателя. Свечи применяются такие же, что и при зажигании 15*
228
Прочие группы частей, двигателя
[Гл. 4
с индукционной катушкой. Схема зажигания от магнето высокого напряжения показана на фиг. 4-6.
Мы остановились здесь лишь на кратком описании сущности устройства различных систем зажигания, чтобы
Фиг. 4-6. Схема зажигания от магнето.
/ — якорь; 2— полюса постоянного магнита;
3 — первичная обм< тка; 4—вторичная обмотка;
5 — корпус двигателя (масса); 6 - прерыватель; 7 — конденсатор; 8 - распределитель; Р — привода высокого напряжения; 10 —свечи;
// — предохранитель; 12 — выключатель.
дать возможность машинистам — каждому у своего двигателя — разобраться в натуре с конструктивным выполнением деталей зажигания и иметь понятие об их действии.
4-4. СИСТЕМА СМАЗКИ
Вс
Систему смазки каждого двигателя нельзя понять и узнать из учебника, потому что у каждого двигателя имеются свои особенности устройства этой системы. Машинист обязан великолепно знать все места двигателя, которые должны получать надежную и обильную смазку, места, менее обильно, но
постоянно смазываемые, <и места, смазываемые периодически, с перерывами.
Он должен точно знать, откуда и каким образом подается смазка ко всем этим местам.
Наиболее ответственными местами в смысле необходимости их обильной и постоянной смазки являются: поршень рабочего цилиндра и стенки, о которые он трется, нижний (мотылевый) и верхний (головной) подшипники шатуна, ползуны и направляющие крейцкопфа (для тех двигателей, где они есть), аналогичные части компрессоров и продувочных насосов, а также коренные подшипники двигателя.
Менее нагруженными, более спокойно работающими, но все же требующими постоянного наблюдения за смазкой являются части распределительного механизма, движущиеся
§ 4-4]
Система смазки
229
части масляных насосов, передачи от регулятора и другие сравнительно мелкие вспомогательные механизмы.
К числу периодически с перерывами смазываемых частей относятся шарикоподшипники, внутренние части механизма регулятора, некоторые шестерни и другие подобные места, недоступные во время работы двигателя.
Машинист должен отлично знать все места смазочной системы, в которых требуется пополнять запасы масла через определенные промежутки времени или по мере видимого израсходования: масляные расходные бачки, масленки-капельницы, бак-резервуар циркуляционной смазки, прессовые масленки (моллерупы), масленки Шарко, масленки Штау-фера, резервуары коренных подшипников при кольцевой их смазке и т. п.
Зная все трубки, отверстия, сверления и каналы, по которым движется масло, машинист должен иметь ясное представление обо всех местах, в которых может получиться засорение в случае недостаточной фильтрации или низкого качества масла, и о том, как по возможности предотвратить такое засорение, как его обнаружить во время стоянки и во время работы и как произвести в случае надобности соответствующую прочистку засорения.
Например, при смазке мотылевых головок шатунов при помощи укрепленных к коленам вала центробежных желобчатых колец может засориться трубка, идущая от масленки-капельницы к кольцу, а также и канал у кольца в шейку колена или сверление от поверхности шейки до канала.
В первом случае появление неисправности тотчас же можно заметить по тому, что масло из капельницы не уходит в трубочку, вытекая частично наружу или заполняя стекло капельницы. Устранить засорение можно без затруднений, разобрав соединение трубочки с масленкой и продув трубочку ручным шприцем или другим приспособлением.
Во втором случае лишь иногда можно заметить, что подаваемое по трубочке в кольцо масло не успевает в него уходить, а разбрызгивается в картер. В большинстве же случаев засорение будет замечено только по нагреву шатунного подшипника, которое важно заметить во-время. Для устранения засорения приходится производить довольно неудобную по условиям работы разборку кольца, да и то про
230
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
чистка и продувка каналов в шейке колена не дадут полной уверенности в устранении засорения, если одновременно не разобрать и весь шатунный подшипник.
Из этого видно, что машинист должен учитывать всю необходимость постоянной заботы о предотвращении самой возможности засорения каналов, принимая для этого все доступные меры.
Не всякая установка имеет хорошо оборудованные масляные фильтры, но можно, например, пропускать масло через несколько слоев тонкой тряпки, положенной в воронку; фильтровать этим способом все употребляемое масло может быть и слишком затруднительно, но машинист должен его очищать этим способом для наливания в те масленки, из которых масло поступает в такие наиболее опасные в смысле засорения места, как каналы мотылевых шеек.
Вообще же работа на нефильтрованном масле ни в коем случае не должна допускаться. Заливка в машину нефильтрованного или плохо отфильтрованного масла —это одно из самых наглядных проявлений технической отсталости и косности.
Имея в виду, что засорение каналов может происходить путем постепенного затягивания пленками, выделяющимися из масла, машинист должен пользоваться всяким случаем разборки шатунных подшипников для тщательной промывки каналов керосином, а через каждые 3—4 мес. работы и специально разбирать для прочистки каналов центробежные кольца и мотылевые подшипники, чтобы предотвратить самую возможность засорения каналов и нагревания подшипников.
Мы разобрали этот пример, чтобы показать, насколько важно ясное представление о движении смазки в каждой части двигателя и о последствиях засорения того или иною участка ее пути и какое значение имеют внимательное нахождение и принятие возможных предупредительных мер. Таким точно образом машинист обязан рассмотреть, понять и обдумать все подробности устройства смазки обслуживаемого двигателя во всех ее частях и на основании этого изучения на практике знать те меры, какие он должен принимать для поддержания всей смазки, а следовательно, и работы двигателя, в полной исправности.
§ 4-4 1
Система смазки
231
В том случае, когда установка, обслуживаемая машинистом, имеет развитое масляное хозяйство в виде подачи масла на фильтры, прогрева его в отстойниках, регенерации (очистки) химическим способом и т. п., он должен иметь ясное представление и обо всех этих вспомогательных устройствах, об их значении, действии, о правильном их обслуживании и устранении встречающихся неисправностей.
Среди обязанностей, лежащих на машинисте, наблюдение за смазкой двигателя важно не только с точки зрения поддержания двигателя в исправном состоянии, но и с точки зрения экономии смазочного масла. Очень часто, боясь нагрева в подшипниках или других частях, машинисты льют масло в гораздо больших количествах, чем это в действительности нужно. Кроме того, не собирают, не сберегают и не фильтруют отработанное масло, не следят за утечкой масла из смазочных трубочек, масленок и масляных резервуаров и т. п. Между тем четкая постановка масляного хозяйства и четкое наблюдение за ним могут привести к весьма значительному уменьшению расхода масла, являющегося достаточно ценным материалом. В условиях борьбы за повышение производительности труда не может быть пренебрежения к этому важному участку экономии.
Для большинства двигателей установлено путем испытаний, каков для них нормальный расход смазки. Этот расход бывает записан в инструкциях, в договорах на поставку двигателей, в актах испытания. Однако на многих силовых установках забывают об этих нормах и устанавливают свои, гораздо более высокие нормы, ссылаясь на «изношенность» двигателя, на «низкое качество» смазки и т. п., или же работают вообще без всяких норм. Между тем надо иметь в виду, что и те нормы, которые даются заводами-изготовителями, обычно бывают выше, чем можно достигнуть при надлежащем аккуратном фильтровании отработанного масла, при плотности всех маслопроводов и резервуаров, при отсутствии утечек через люки и щитки и при исправном содержании двигателя. Новаторы силовых станций должны одной из важных своих задач ставить перекрытие технических норм расходования с м а з к и, т. е. снижение этих норм против норм, указываемых заводами.
Надо иметь в виду, что моторное масло значительно дороже топлива- и каждый килограмм сбереженного масла
232	Прочие группы, частей двигателя	[ Гл. 4
значит много больше, чем килограмм сэкономленного топлива.
Выясним в ряде вопросов и ответов некоторые подробности, касающиеся трения, выделения тепла при трении, сущности и значения смазки.
Вопрос, Что такое сила трения частей друг о друга?
Ответ. Силой трения называется то усилие, которое приходится употреблять для того, чтобы перемещать друг по другу две части двигателя или другой какой-либо машины или вообще два предмета, касающихся друг друга, имеющих известный нажим один на другой. Например, сила, с которой надо тянуть какой-либо предмет, лежащий на полу, чтобы волочить его по нему, есть сила трения этого предмета о пол; сила, с какой лошадь тянет сани, есть сила трения саней о дорогу.
Вопрос. Какие виды трения нужно различать?
Ответ. Различают трение первого рода (трение скольжения) и трение второго рода (трение качения). Трение первого рода возникает тогда, когда одна поверхность скол ь-з и т по другой. Например, трение поршня о стенки цилиндра, трение шейки вала об обычный подшипник есть трение первого рода. Трение второго рода возникает тогда, когда одна деталь катится по другой. Например, трение ролика о кулачковую шайбу или шейки регуляторного вала о катящиеся шарики шарикоподпятника есть трение качения. При прочих равных условиях трение второго рода значительно меньше трения первого рода.
Вопрос. От чего зависит величина силы трения скольжения?
Ответ. Величина силы трения скольжения зависит: 1) от нажима одной трущейся части на другую: во сколько раз мы увеличим нажим, во сколько же раз увеличится и сила трения; 2) от материала, из которого сделаны трущиеся части, и от гладкости обработки трущихся поверхностей: одни материалы вызывают большую силу трения, другие — меньшую; сила трения двух частей, сделанных из одинакового материала, обычно бывает несколько больше, чем если они сделаны из разных материалов; 3) от покрытия поверхностей влагой или смазочными материалами: при влажных поверхностях сила трения частей друг о друга меньше, чем при совершенно сухих; при смазанных поверхностях значительно меньше, чем при сухих или влажных.
S 4-4]
Система смазки
233
Все указанные свойства трения понятны каждому из собственного опыта, и целью этого нашего разбора является только несколько систематизировать, привести в бблыпую ясность то, в чем каждый убеждается постоянно в своей работе, но не может точно объяснить и выразить.
Вопрос. От чего зависит величина трения качения?
Ответ. Величина силы трения качения зависит от силы нажима катящейся части на поверхность другой части и от материалов, из которых сделаны обе: чем больше податливость одной или обеих из этих частей, тем больше трение качения, так как каток вдавливается в поверхность другой части или сам обминается.
Вопрос. Что называется коэффициентом трения?
Ответ. Сила трения всегда меньше той силы, с которой трущиеся части прижимаются друг к другу. Дробное число, меньшее единицы, на которое нужно умножить силу нажатия частей друг на друга, чтобы вычислить силу трения, называется коэффициентом трения. Из ответа на предыдущий вопрос ясно, что коэффициент трения зависит от материала, гладкости обработки трущихся поверхностей и от их влажности или смазанности.
Например, коэффициент трения обработанной чугунной поверхности об обработанную же чугунную поверхность, слегка влажную, равен 0,15 (пятнадцати сотым). Следовательно, чтобы передвинуть цилиндр, весящий 1 000 кг, по строганой поверхности картера двигателя, т. е. чтобы преодолеть силу трения поверхности фланца цилиндра о поверхность картера, надо тянуть его с силой
1 000-0,15 = 150 кг.
Сила трения ® данном случае равна, следовательно, 150 кг.
Вопрос. Почему, разбирая вопрос о том, что такое работа и как работа газов в двигателе расходуется и передается потребителям, мы упоминали, что часть работы расходуется на трение в частях машины?
Ответ. Потому что каждая движущаяся часть дизеля обязательно прикасается к какой-нибудь другой части, между ними возникает трение, а на преодоление трения затрачивается сила. Следовательно, движение каждой части требует действия силы, а так как каждая движущаяся часть обязательно проходит при этом какой-то путь, то раз есть сила и путь, значит, затрачивается работа, равная по величине произведению силы на путь. Особенно большая ра
234
Прочие группы частей двигателя
[ Гл. 4
бота затрачивается на трение тех частей, которые прижаты к другим частям с большой силой и, следовательно, вызывают большие же силы трения. Например, очень велики силы трения поршня о стенки цилиндра, коренного вала о его подшипники, головки шатуна о шейку колена вала и т. п.
Вопрос. От чего зависит нагревание трущихся частей?
Ответ. Всякий знает, что при трении каких угодно предметов друг о друга выделяется тепло. В древние времена люди добывали огонь при помощи трения друг о друга сухих деревянных палочек; дикари добывают еще и теперь огонь этим способом.
Нагревание частей дизеля от трения хорошо известно машинисту. Но многие машинисты не знают, что количество выделяющегося от трения тепла в точности пропорционально тому количеству работы, какое затрачено на трение.
Следовательно, количество тепла, выделяющееся при трении и нагревающее трущиеся части, зависит в каждом месте, где происходит трение, от силы трения и от пути, проходимого одной трущейся частью по отношению к другой, так как произведение этой силы на путь равняется работе, затрачиваемой на трение.
Вопрос. Какая мера установлена для определения количества тепла?
Ответ. Количество тепла измеряется калориями. Калорией (сокращенно кал) называется такое количество тепла, которое необходимо для того, чтобы нагреть 1 кг воды на 1° С *.
Вопрос. Какая же пропорциональность существует между работой, затрачиваемой на трение какого-нибудь предмета один о другой, и выделяющимся при этом трении количеством тепла?
Ответ. При затрате на трение 427 кгм работы выделяется 1 кал тепла. Число 427 называется тепловым эквивалентом работы.
* Опыт показывает, что количество тепла, которое требуется, чтобы нагреть на 1° воду, имеющую низкую температуру, немного отличается от того количества тепла, которое уходит на нагрев на 1° горячей воды. Эта разница совершенно ничтожна, почти неуловима, но все же точнее калорией называется такое количество тепла, какое нужно для нагрева 1 кг воды с температуры 14,5°С до температуры iS,5°C, а не с любой температуры на 1°,
§ 4-4]
Система смазки
235
Задача I. В сосуде было 3 кг воды, имевшей температуру 12°. Эту воду нагрели какой-нибудь грелкой до 45°. Какое количество тепла перешло при этом в воду?
Решение. При нагреве каждого килограмма -воды на 1° в воду переходит 1 кал тепла. Вся вода нагрелась на 45— 12 = 33°. Следовательно, всего в воду перешло 33 * 3 = 9'9 кал.
Задача II. Два стержня опустили в сосуд, в котором налито 3 кг воды, и стали сильно тереть друг о друга. Сила нажима стержней друг на друга такова, что один стержень по отношению к другому приходится тянуть с силой 4 кг, т. е. сила трения при каждом движении стержней равна 4 кг. Путь стержней друг по отношению к другу составляет 15 см. Привод к трущимся стержням устроен таким образом, что движение их взад-вперед на путь, равный 15 см, происходит 150 раз в минуту. На сколько градусов нагреется вода в течение 7г часа такой работы трения, если предположить, что во время этого опыта тепло совершенно не уходит из воды в окружающий воду воздух, в стенки сосуда, в подставку и т. д.?
Решение: 1. Работа трения за каждое одно движение стержней друг относительно друга на 15 см, т. е. на 0,15 м (пятнадцать сотых метра), составляет при силе трения 4 кг:
4 кг • 0,15 м = 0,6 кгм.
2.	В минуту, т. е. за 150 таких движений, работа трения составит: 0,6 • 150 = 90 кгм.
3.	В 7г часа, т. е. за 30 мин., работа трения составит:
90 • 30 = 2 700 кгм.
4.	При затрате на трение 427 кгм работы выделяется, как мы объяснили, 1 кал тепла. Следовательно, работа трения в количестве 2 700 кгм выделит тепла
2 700 : 427 = (округленно) 6,3 кал.
5.	В сосуде у нас 3 кг воды. На нагрев каждого килограмма на 1° требуется 1 кал тепла, а на нагрев 3 кг, следовательно, 3 кал тепла. Все выделившееся от трения тепло нагреет, следовательно, всю воду только на
6,3: 3 = 2,1° (на два и одну десятую градуса).
Задача III. Поршень двухтактного двигателя, ход которого равен 720 мм, прижимается к стенке цилиндра все время с силой, которая меняется по своей величине в весьма больших пределах. Но мы будем считать, что в среднем при ходе поршня вниз сила его нажима на стенку составляет 2 500 кг, а при ходе вверх—1 100 кг. Коэффициент трения смазанной поверхности поршня о поверхность цилиндра равен 0,05. Число оборотов двигателя 180 в минуту. Определить, сколько работы уйдет на трение поршня в каждую минуту и сколько калорий тепла при этом выделится.
Решение: 1. Коэффициент трения показывает, на какое число надо помножить силу нажима одной трущейся части на другую, чтобы
236
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
найти силу трения. Следовательно, сила трения поршня о стенку цилиндра в среднем будет составлять:
при ходе поршня вниз 2 500*0,05= 125 кг\
при ходе поршня вверх 1 100 * 0,05 = 55 кг.
2	Ход поошяя вниз равен 720 мм, т. е. 0,72 м; каждый ход вверх также равен 0,72 м. Следовательно, за каждый оборот вала двигателя (за один ход поршня вниз и один ход вверх) на трение затрачивается работа, равная произведению силы трения при ходе поршня вниз на величину его пути вниз и силы трения при ходе вверх на величину пути вверх, а именно:
125 кг- 0,72 м +55 кг * 0,72 м = 90 + 39,6 = 129,6 кгм.
3.	При 180 оборотах двигателя в минуту количество работы, затрачиваемой на трение, будет составлять в каждую минуту
129,6 * 180 = (округленно) 23 300 кгм.
4.	На каждые 427 кгм работы трения выделяется 1 кал тепла. Следовательно, всего в минуту от трения поршня будет выделяться тепла
23 300 : 427 = (округленно) 55 кал.
Этим теплом можно, следовательно, в каждую минуту нагревать 1 кг протекающей через рубашку воды на 55°.
Вопрос. Почему трущиеся части начинают ненормально греться, если к ним прекращается доступ смазки?
Ответ. Потому что плохо смазанные поверхности создают при неизменной величине нажима значительно большие силы трения, чем хорошо смазанные (например, сухой вал гораздо труднее вертеть, чем смазанный). Если сила трения получается больше, то и работа трения больше, а раз работа трения сильно увеличивается, то во столько же раз увеличивается количество выделяющегося от трения тепла.
При нормальных условиях работы выделяющееся от трения тепло успевает уходить в соседние металлические части и в окружающий воздух, так что нагрев частей не переходит за допустимые нормы; при недостаточной же смазке увеличивающееся количество выделяющегося от трения тепла уже не успевает уходить, части не успевают достаточно охлаждаться, вследствие чего их температура и должна быстро возрастать. Кроме того, когда части хорошо смазаны, то масло, стекая с трущихся поверхностей, уносит с собой часть выделившегося тепла, а притекающее свежее масло, как более холодное, их охлаждает.
§ 4-4]
Система смазки
237
Вопрос. Почему трущиеся части начинают ненормально греться, если в смазку попадает песок или другие твердые частицы?
Ответ. Потому что твердые частицы, царапая о трущиеся поверхности, значительно увеличивают силы трения тех частей, между которыми они попадают, а следовательно, увеличивают и работу трения и количество выделяющегося от трения тепла.
Вопрос. Мы знаем, что тяжело нагруженные подшипники заливаются баббитом. Является ли полезным свойство баббита плавиться при сравнительно низкой температуре?
Ответ. Да, это свойство полезно. Если бы подшипники были покрыты трудно плавящимся металлом, то в случае их нагрева до такой степени, что смазочное масло уже начало бы испаряться и выгорать, поверхности вала и подшипника обсохли бы и трение сухих частей друг о друга под большим нажимом сейчас же привело бы к задиру поверхностей и подшипника и вала, вследствие чего и тот и другой пришли бы в негодность. При расплавлении же подшипника баббит размягчается тотчас же, как только масло начнет свое испарение, и задир вала этим предотвращается. Ремонт же выплавленного подшипника обходится значительно дешевле, чем изготовление нового вала или ремонт его.
Вопрос. Можно ли нагревшиеся выше нормы подшипники охлаждать, обкладывая их льдом, мокрыми тряпками и т. п.?
Ответ. Резкое охлаждение может вызвать трещины в баббите. Поэтому искусственное охлаждение подшипников можно делать только с большой осторожностью, струей воздуха, прикосновением сырой тряпки, но не поливанием водой, не льдом или снегом и не обкладыванием мокрыми тряпками.
Таким образом, на вопросах и ответах мы выяснили, что трение рабочих поверхностей вызывает износ и нагрев деталей. Величина силы трения зависит от давления на трущуюся поверхность, от состояния трущихся поверхностей и от физических свойств материалов трущихся деталей (вал и подшипник, поршень и цилиндр и т. д.), а также от свойств смазочных материалов. Для уменьшения трения, как уже говорилось ранее, поверхности подшипников заливают антифрикционными сплавами (баббитом и др.), обладающими
238	Прочие группы частей двигателя	[ Гл. 4
свойством скольжения с малым трением, а также добиваются того, чтобы вместо «сухого» трения всегда имело место «жидкостное».
«Жидкостное» трение обеспечивается введением между трущимися поверхностями слоя смазки. В двигателях внутреннего сгорания применяются следующие способы подачи смазки: капельная, лубрикаторная и циркуляционная.
Наиболее простая смазка — капельная — применяется к малонагруженным трущимся деталям главным образом тихоходных дизелей и калоризаторных двигателей. При капельной смазке масло заливается в масленку, имеющую медные трубочки с игольчатыми клапанами, ведущие к соответствующим смазывающимся узлам двигателя. Перед каждой трубочкой имеется воронка или стеклянный цилиндр, которые позволяют вести наблюдение за подачей масла Подача масла регулируется при помощи игольчатого клала на по числу капель в минуту. При своей простоте капельная система смазки является и наиболее несовершенной, так как в длинных трубках малого сечения могут иметь место застывание масла и образование масляных пробок, которые не пропускают масло при подаче его самотеком. Более совершенной является лубрикаторная система смазки, где подача по трубкам производится не самотеком, а специальным многоплунжерным насосом-лубрикатором, который отмеривает определенное количество смазки и под давлением нагнетает ее через маслопровод.
Центробежный подвод смазки применяется для подачи масла к кривошипным шейкам коленчатого вала в двигателях с капельной или лубрикаторной системой смазки. При этом масло от масленки подается через штуцер с трубочкой, входящей в кольцевой жолоб, укрепленный на щеке коленчатого вала. При вращении вала масло, попавшее в кольцо, отбрасывается центробежной силой к его наружной поверхности и по трубке и сверлениям в шейке вала подается в шатунный подшипник.
Кольцевая подача масла применяется для смазки коренных подшипников у старых конструкций калоризаторных и тихоходных двигателей. Для смазки рабочей поверхности цилиндра у четырехтактных двигателей и у двухтактных дизелей с продувочными насосами применяется также смазка разбрызгиванием, при которой в поддоне картера (рамы) масло заливается до такого уровня, что при прохождении
§ 4-5] Системы охлаждения, выхлопа, теплоиспользования 239
поршней через нижнюю мертвую точку нижняя головка шатуна частично окунается в масло и разбрызгивает его по всему пространству кривошипной камеры, создавая масляный туман, который попадает и на стенки цилиндра.
Циркуляционная система смазки является наиболее совершенной. В этой системе масло под давлением непрерывным потоком подается к местам смазки, откуда, вытекая через зазоры, стекает в поддон картера или фундаментной рамы и собирается в резервуар. Из резервуара масло забирается масляным насосом и вновь нагнетается в масляную магистраль. Таким образом, масло все время совершает путь по замкнутому кругу — циркулирует. Давление в циркуляционной системе устанавливается в зависимости ст типа двигателя и нагруженности трущихся деталей и поддерживается при помощи автоматического редукционного клапана. В циркуляционной системе масло проходит через постоянно включенные фильтры для очистки, а также через холодильники для охлаждения циркулирующего масла. Циркуляционная система применяется во всех современных дизелях, так как при такой системе масло обеспечивает не только надежную смазку трущихся поверхностей, но и охлаждает трущиеся детали.
Машинист должен помнить, что смазочные масла обладают определенными физическими свойствами и сорт масла устанавливается в зависимости от условий работы подшипников и других трущихся деталей, причем учитывается удельное давление, тепловая нагрузка, температура окружающей среды и состояние трущихся поверхностей. Употребление масла, не отвечающего техническим требованиям, недопустимо, так как это может привести к повышенному износу деталей и даже к аварии двигателя.
4-5. СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ, ВЫХЛОПА, ТЕПЛОИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ
Система охлаждения всякого двигателя достаточно проста. Машинист обычно должен знать только расположение и действие нескольких вентилей этой системы и уметь правильно регулировать подачу охлаждающей воды к отдельным частям двигателя. Лишь в случае циркуляционного охлаждения водой, вновь возвращаемой каждый раз к двигателю после прохода ее через градирню или дру
240	Прочие группы частей двигателя	[ Гл. 4
гое приспособление, отнимающее от воды ее тепло, система несколько усложняется введением в нее насосов и большого количества трубопроводов и вентилей.
Расположение и назначение всех вентилей и водопроводов системы охлаждения должны быть настолько хорошо известны машинисту, что он в самых экстренных и неожиданных случаях перерывов подачи воды, перегрева ее или перетекания через воронки, баки и т. п. должен немедленно, без колебаний и ошибок определить причины такого рода происшествий и быстро принимать необходимые решения: закрыть или открыть те или другие вентили, остановить или пустить насос и т. п.
Между тем нередки случаи, когда расположение .и назначение вентилей, да и то не всех, знает только механик или старший машинист, а сменные машинисты даже понятия не имеют обо всех трубопроводах и вентилях: путают трубы отопления с трубами системы охлаждения, с маслопроводами и нефтепррводами и т. п.
Рассматривая системы подачи топлива, смазочную и пусковую, мы не касались вопроса о соответствующих внешних трубопроводах этих систем: нефтяных, масляных и воздушных. Теперь, касаясь системы охлаждения, мы должны все сказанное о трубах, вентилях и насосах этой системы распространить и на внешние трубопроводы остальных систем. Разумеется, топливные, масляные и воздушные трубопроводы со всеми их вентилями, разветвлениями, насосами, баками и пр. должны быть изучены машинистом и быть ему до мельчайших подробностей известны в неменьшей степени, чем части системы охлаждения.
Вопрос. Что такое накипь?
Ответ. В речной, озерной и колодезной воде, а тем более в воде морской, всегда бывают в небольших количествах растворены разные твердые вещества. В некоторых случаях присутствие их даже чувствуется на вкус, например, бывает вода солоноватая или горьковатая, в других же случаях можно убедиться в присутствии в воде растворенных твердых веществ, если выкипятить всю воду, налитую в какой-нибудь сосуд: тогда на дне сосуда остается твердый осадок. Если потом опять налить воды в этот сосуд, то часть осадка растворится снова, но некоторая его небольшая часть останется нерастворенной. Оказывается, что от нагрева некоторые вещества, растворенные в воде,
§ 4-5] Системы охлаждения, выхлопа, теплоиспользования
241
изменяют свои свойства, становятся нерастворимыми и потому израствора выпадают, осаждаются на дне и стенках сосуда. Накипь, выделяющаяся в рубашках и других охлаждаемых пространствах дизеля, состоит именно из таких осаждающихся при нагреве веществ. Вода, содержащая сравнительно большое количество таких веществ, называется жесткой. Чем больше их в каждом литре воды, тем она считается жестче, чем меньше, тем она мягче.
Вопрос. Какой вред приносит накипь?
Ответ. Если на стенках охлаждаемых пространств двигателя, т. е. на наружной стенке втулки рабочего цилиндра, над днищем крышки и в других местах осядет коркой значительный слой накипи, то стенки отделяются этим слоем от воды, которая проходит через охлаждающие пространства. А так как накипь плохо пропускает через себя тепло, то охлаждение стенок цилиндровой втулки и днища крышки значительно ухудшается. Из днища поршня тепло тоже отводится главным образом через охлаждаемые стенки цилиндра, так что и оттуда тепло начинает недостаточно быстро уходить.
В результате днище. крышки, стенки цилиндра и поршень, несмотря на холодную отходящую воду, остаются слишком горячими. Перегрев крышки и поршня приводит к появлению в них трещин, а при слишком большом слое накипи может быть такой нагрев стенок цилиндра, при котором получится заедание поршня (причины заедания объяс. нены далее, см. стр. 319). Следовательно, отложение накипи приносит большой вред, и необходимо строго следить за тем, чтобы слой накипи не доходил до большой толщины (например, до 3—5 мм), протравляя по мере надобности пространства соляной кислотой, растворяющей накипь.
Системы выхлопа и передачи мощности от двигателя к потребителям почти не требуют изучения, так как состоят из простейших и без труда наблюдаемых частей. Относительно системы передачи мощности здесь нужно отметить, что при работе дизеля на динамомашину или электрогенератор машинист должен знать, какие места у этих машин требуют чистки и наблюдения за смазкой и какие из приборов распределительного щита характеризуют нагрузку каждого данного дизеля (какие из амперметров, какой вольтметр, какой киловаттметр показывают мощность, 16 М. В. Щуров.
242
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
отдаваемую электрогенератором, соединенным с этим дизелем).
По приборам он должен уметь определить, когда начинается перегрузка двигателя, т. е. нагрузка, превышающая нормальную его мощность.
Система использования отходящего от двигателя тепла (калорифер или котел, использующий тепло отходящих газов) отсутствует в большинстве установок. Однако использование отходящего тепла постепенно получает и будет получать все большее распространение.
Могут быть различные схемы использования отходящего от двигателей (отбросного) тепла.
1.	Можно получать пар высокого или низкого давления, который затем направлять на отопление, на подогрев топлива, в баню, в прачечную, в сушилку, красильню и т. п. Применение пара удобно в том отношении, что для его подачи к местам потребления не нужны насосы, он горячее воды, годен для вываривания, распаривания и т. п., требует меньшей поверхности у приборов, потребляющих тепло, чем если применять горячую воду. Пар низкого давления (до 0,5 ати) удобен также в том отношении, что не требует столь тщательного наблюдения за котлами, как при высоком давлении.
Однако, получая пар в котлах, обогреваемых выхлопными газами, мы оставляем почти совершенно неиспользованным то тепло, которое содержится в отходящей воде. Даже у четырехтактного двигателя, температура выхлопных газов которого выше, чем у двухтактного, можно в котле, установленном на выхлопном трубопроводе, получить в час не более 0,5 кг пара на каждую лошадиную силу двигателя при нагрузке, близкой к полной. В то же время количество охлаждающей воды, проходящей через двигатель, составляет не менее 20 кг на силу в час, так что только 74о этой воды, пропустив через котел-утилизатор, можно превратить в пар, а все тепло, содержащееся в остальных 39/<0 отходящей воды, уходит бесполезно, если нагретая вода не используется отдельно.
2.	Можно, используя пар высокого или низкого давления, в то же время использовать без дополнительного подогрева и воду, выходящую из системы охлаждения двигателей, поддерживая возможно более высокую температуру ее.
§ 4-5] Системы охлаждения, выхлопа, теплоиспользования 243
Если вода мягкая, не более 5° жесткости, то без вреда для двигателя можно держать эту температуру в пределах 70— 75° *. Такая горячая вода может получить разнообразное применение: в красильных, в прачечных, в бане, для подогрева воздуха в сушилке, для водяного отопления и т. п.
3.	Можно всю воду, отходящую от двигателя, догревать выхлопными газами, пропуская ее через соответствующий прибор, до 85—90°, отказавшись от получения пара, но зато имея воду, более горячую, чем в случае 2.
4.	При жесткой воде во избежание быстрого скопления накипи в рубашках двигателей можно осуществлять циркуляционную систему, в которой вода, отходящая от двигателей, пропускается через теплообменник. В теплообменнике эта вода охлаждается другой водой, идущей на производство, и снова возвращается в рубашки двигателей. Вода, идущая на производство, нагретая в теплообменнике, затем дополнительно подогревается выхлопными газами и направляется по назначению, т. е. в красильню, сушилку, баню и т. п.
5.	Может быть и такая система, когда циркулирующая вода охлаждается струен воздуха, прогоняемой через радиаторы; затем этот воздух дополнительно обогревается выхлопными газами и затем гонится в сушилку, на отопление и т. п.
Следовательно, система теплоиспользования может быть достаточно сложной, требующей внимательного ее изучения и квалифицированного обслуживания.
Все трубопроводы, вентили, баки, термометры, батареи и прочие части этой системы, если она имеется, должны быть изучены машинистом в неменьшей степени, чем и все другие трубопроводы, так как они требуют даже более тщательного наблюдения и более внимательной регулировки, чем, скажем, водопроводы системы охлаждения или нефтепроводы. Если же система имеет в своем составе паровой котел, обогреваемый отходящими газами, то питание котла и наблюдение за давлением пара в нем входят в число наиболее ответственных из обязанностей машиниста, и подробное знакомство со всеми деталями контроля питания и давления составляет важную часть его познаний.
* Если температура воды, входящей в рубашки двигателя, не слишком низка (25--300 С).
16*
244
Проч-ие группы частей двигателя
[Гл. 4
Случается иногда, что система теплоиспользования при двигателе устроена, но находится в забросе, так как машинисты, а с ними и администрация, не придают этому устройству достаточного значения, не содержат его в порядке и при малейшей неисправности, засорении трубок и т. п. выключают его из действия и больше к нему не возвращаются. Такое отношение совершенно неправильно. При правильной и постоянной эксплуатации система теплоиспользования дает очень большую экономию. Использование отходящего тепла не только ведет к прямому сбережению топлива, но может быть по своему значению приравнено, по сути дела, к повышению производительности труда, так как помимо производства механической энергии труд машинистов производит также и тепло, направляемое далее на отопление, в сушилку, в баню, в прачечную или куда-либо еще.
Бывает нередко и так, что использование отходящего тепла на какой-нибудь силовой станции налажено, но применяется, скажем, только для отопления помещений. При этом полное теплоиспользование получается только в течение 3—4 зимних месяцев; весной и осенью 2—3 мес. используется только часть имеющегося тепла, а в течение 5—6 летних месяцев все устройство для использования отходящего тепла совсем бездействует. В этих случаях важно проявление рабочей инициативы машинистов для того, чтобы найти применение отходящему теплу на круглый год. Можно приготовлять горячую воду для бани или прачечной, организовать сушилку, направлять горячую воду в большую котельную, в красильню и т. д. Мысль машинистов, как и всех-рабочих, всегда должна быть направлена на наибольшее сбережение материалов (в данном случае топлива) и на наибольшее повышение производительности труда (в данном случае — производство наибольшего количества используемого тепла), должны быть учтены и использованы все возможности для экономии материалов и повышения объема производства. Использование отходящего тепла является одним из участков, на которых машинистам-новаторам особенно легко и необходимо проявить свою инициативу и настойчивость.
На тех установках, где нет теплоиспользования, инициатива машинистов должна направляться на организацию использования тепла воды и выхлопных газов. При этом,
§ 4-5] Системы охлаждения, выхлопа, теплоиспользования
245
однако, надо иметь в виду, что устройство теплоиспользования выгодно лишь в том случае, если оно действует круглый год, а не только в определенный сезон, и если тепло (горячую воду или пар) не приходится далеко вести по трубам. Поэтому первое, с чего нужно начинать организацию теплоиспользования,— это подыскание и точный учет тех потребителей тепла, которые находятся в непосредственной близости от силовой станции и могут использовать тепло в течение круглого года или хотя бы в течение 9—10 мес. в году.
Если нет возможности использовать все или большую часть того количества тепла, которым мы располагаем, на протяжении хотя бы 9—10 мес. в году, то оборудование и эксплуатация использования отходящего тепла могут себя не оправдать, т. е. могут оказаться экономически невыгодными.
Использование отходящего тепла большей частью связывается с подогревом тяжелого топлива. Устройство оборудования для подогрева и очистки тяжелого топлива, если установка имеет такое оборудование, тоже должно быть подробно изучено машинистом, так как правильная очистка и надлежащий подогрев топлив марки М-4, в особенности марки М-5, являются важнейшими условиями исправной работы двигателей, в особенности если это бескомпрессорные дизели.
Обычно устройство для подогрева и очистки тяжелого моторного топлива состоит из трубопроводов и змеевиков, служащих для разогрева топлива в хранилищах, из подогреваемых отстойников, в которых топливо доводится до температуры 45° или 60° и выдерживается в течение 12—24 час., с последующим спуском отстоя, из подогреваемых расходных баков и фильтров и т. п. Иногда к этому прибавляются и устройства для разогрева топлива в железнодорожных цистернах, перед их сливом. Комплект фильтров при работе на тяжелом топливе обычно увеличивается. Кроме баков и фильтров для топлива М-4 или М-5, в системе имеются также бак и фильтр для более жидкого моторного топлива М-3. Всю эту систему подогрева, отстоя, фильтрации и переключений машинист должен отчетливо знать и правильно ее эксплуатировать, выдерживая всюду надлежащие температуры и время отстоя, в надлежащее время производя слив отстоя, чистку фильтров и т. пЛ
246
Прочие группы частей двигателя
[ Гл. 4
Добиться безукоризненной работы двигателей на утяжеленных сортах топлива является одной из важнейших задач машиниста.
Вопросы для повторения и проверки
1	Почему давление в ресивере продувочного воздуха должно во время работы дизеля постоянно быть выше атмосферного давления?
2.	Почему во время нормальной работы двухтактного дизеля обычно не допускается повышение давления воздуха в ресивере более указанного в инструкции по обслуживанию?
3.	Что такое коловратные и ротативные насосы?
4.	Почему при двухтактных дизелях особо большой мощности часто устанавливают отдельные воздуходувки, приводимые -в движение эл е ктро мотор а м и ?
5.	Может ли бескомпрессорный дизель иметь компрессор? Почему же он в таком случае будет называться бескомпрессорным?
6.	Велика ли мощность, затрачиваемая компрессорным, дизелем на работу его компрессора?
7.	Велика ли мощность, затрачиваемая беско мп рессорным дизелем на работу его (компрессора, когда окончена подкачка воздуха в баллоны?
8.	Почему пусковой клапан на каждом из цилиндров четырехтактного двигателя открывается не при каждом обороте- вала, а через оборот?
9.	При каждом ли обороте коренного вала должен открываться каждый пусковой клапан двухтактного дизеля?
10.	Можно ли пускать дизель, если мы знаем, что один из его пусковых клапанов неплотно садится в свое гнездо и потому пропускает воздух?
11.	Почему у небольших двигателей иногда делают пусковые клапаны, открываемые от руки, и для чего усложняют более крупные двигатели, делая на них приводные пусковые клапаны?
12.	Для чего во время пуска газового двигателя устанавливается позднее зажигание?
13.	Что такое магнето?
14.	Что получается в проводе, если он движется в магнитном поле между концами магнита?
15.	Что такое индукционная катушка (бобина)?
16.	Почему для получения искры между контактами свечи, вставленной в цилиндр двигателя, надо получить высокое напряжение?
17.	На каком явлении основано получение высокого напряжения в индукционной катушке или в магнето высокого напряжения.
18.	Для чего служит прерыватель при зажигании от аккумуляторной батареи с индукционной катуш-кой или от магнето высокого напряжения?
19.	Для чего служит распределитель?
20.	Почему провода, идущие от распределителя к свечам, должны иметь хорошую изоляцию?
§ 4-5] Системы охлаждения, выхлопа, теплоиспользования
247
21.	Почему нельзя допускать, чтобы между контактами свечи скоплялся нагар?
22.	Какие детали двигателя являются наиболее ответственными в отношении, их смазки?
23	Почему нижние подшипники шатунов полезно разбирать по меньшей мере раз в 3—4 мес.?
24	Как машинист может и должен экономить смазочное масло? Являются ли нормы расхода смазки, установленные заводами, наименьшими и труано достижимыми?
25.	Почему мы можем утверждать, что на трение каждой из движущихся частей двигателя затрачивается работа?
26	Какая зависимость существует между работой, затрачиваемой на трение, и тем количеством тепла, которое выделяется при этом трении?
27.	Почему при> нормальной работе подшипники дизеля не становятся горячими, хотя мы и знаем, что в них от трения все время «выделяется значительное количество тепла, которое, очевидно, их нагревает?
28.	Можно ли нагревшийся свыше нормы подшипник охлаждать, поливая водой или обкладывая мокрыми тряпками, снегом и т. п.?
29.	Во сколько раз увеличится сила трения одной детали о другую, если мы увеличим силу нажима этих деталей друг на друга втрое?
30.	Что такое механический эквивалент тепла и чему он равен?
31	Почему от скопления накипи на стенках цилиндровой втулки могут появиться трещины в головке поршня?
32.	Может ли от скопления накипи на стенках цилиндра получиться заедание поршня? Почему?
33.	Что такое использование отходящего тепла и нужно ли оно машинисту?
34.	Какие условия должны быть соблюдены для того, чтобы использование отходящего тепла оказалось выгодным?
ЗАДАЧИ
№ 13. Маховик насажен, на приставной вал, лежащий на двух выносных подшипниках, на которые кроме веса маховика и вала не передается больше никаких усилий. Вес маховика вместе с тем отрезком вала, на который он насажен, 5 т (5 000 кг). Диаметр вала в шейках, которыми он лежит в подшипниках, 240 мм. Число оборотов 160 в минуту. Подшипники хорошо смазаны, и коэффициент трения вала о подшипники равен 0,04. Сколько работы затрачивается на трение в этих подшипниках и сколько от этого выделяется тепла в течение 1 часа работы?
Указание. Надо иметь в виду, что путь, который проходит шейка во время трения в течение каждого оборота вала, равен длине окружности шейки, т. е. числу 3,14, умноженному на диаметр. Этот путь надо вычислить в метрах на протяжении одного оборота, а потом весь путь в течение часа. Сила же трения, приходящаяся на оба подшипника, вместе взятые, равна, очевидно, весу маховика и вала, умноженному на коэффициент трения. На этом основании и можно вычислить работу трения на протяжении часа.
248
Прочие группы частей двигателя
[Гл. 4
№ 14. Во время работы дизеля под полной нагрузкой работа, затрачиваемая на трение во всех его частях, кроме работы компрессора, составляет приблизительно ’Д от той работы, которую дизель отдает на сторону. Каждая лошадиная сила нагрузки дизеля требует затраты работы 75 кгм в секунду. Сколько килограммометров полезной работы произведет полностью нагруженный дизель 100 л. с. в течение 20 мин., сколько -килограммометров за это же время будет затрачено на трение в частях дизеля и сколько выделится от этого трения калорий тепла?
№ 15 Коренные подшипники некоторых старых дизелей охлаждаются водой. При испытании одного такого дизеля было замерено, что за 25 мин. через камеры его подшипников прошло 1 250 л воды (1 л весит, как известно, 1 кг с некоторыми незначительными отклонениями, зависящими от температуры и при таких приближенных подсчетах, какие мы делаем, во внимание не принимаемыми). Температура воды при входе ее в камеры первого из подшипников была равна 20° С, а при выходе из последнего 27° С. Спрашивается, сколько калорий тепла выделилось за эти 25 мин. от трения в подшипниках, если предположить, что ровно половина всего выделившегося тепла перешла в воду, а остальное тепло ушло в окружающий воздух; сколько килограммометров работы ушло за это время на трение в коренных подшипниках; сколько работы уходит на трение в коренных подшипниках в час?
№ 16. При работе дизеля мощностью 400 л. с. под полной нагрузкой через рубашки его цилиндров и выхлопные колена проходит в час 6 000 л воды, которая при этом нагревается с температуры 20° до температуры 60° С. Сколько калорий тепла уносит с собой эгь вода? Сколько килограммов моторного топлива надо было бы сжечь, чтобы получить столько же тепла?
Указание. При сжигании 1 кг моторного топлива выделяется приблизительно 10 000 кал тепла.
№ 17. Вся вода, прошедшая через систему охлаждения того дизеля, о котором говорилось в предыдущей задаче, направляется далее в водонагреватель, установленный на выхлопном трубопроводе дизеля, где она получает повышение температуры с 60 до 81° С. Сколько калорий тепла получает вода в час от нагревающих ее выхлопных газов?
№ 18. Вся горячая вода, получаемая из подогревателя в установке, указанной в предыдущих задачах, т. е. 6 000 л или примерно 500 ведер воды в час, направляется в баню. По пути температура воды с 81 падает до 75° С. Сколько килограммов угля надо было бы сжигать в час в бане, чтобы нагреть до 75° С столько же воды, подаваемой в котел с температурой 15° С, если к. п. д. котла равен 73% и если при сжигании 1 кг угля выделяется 7 000 кал тепла?
Указание. Если мы говорим, что к. п. д. котла равен 73%, то это значит, что при подогреве в нем воды на самый нагрев уходит только 73% всего тепла, выделяющегося из угля, а остальное тепло уходит бесполезно в дымовую трубу и на другие потери.
№ 19. Горячая вода, подаваемая из дизельной в> баню, используется полностью только зимой, в часы наибольшей посещаемости бани; в другие дни и часы значительная часть воды выпускается неиспользованной в сточную канаву. Поэтому в среднем бй'Ня,
§ 5-1]
Калоризаторные двигатели
249
по которой мы произвели расчет при решении задачи № 18, использует не 6 000 л воды в час, а только половину. При этом баня работает 6 зимних месяцев ежедневно по 12 час. в сутки, а остальные 6 мес. — по 6 час. 3 раза в неделю. Подсчитать, сколько угля ушло бы в этой бане в год на приготовление горячей воды, если бы вода не подавалась из дизельной.
ГЛАВА ПЯТАЯ
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ
5-1. КАЛОРИЗАТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
КН
Калоризаторные двигатели благодаря простоте и дешевизне имеют самое широкое применение. Они используются в сельском хозяйстве на мельницах, молотилках, оросительных системах, в колхозных и совхозных электростанциях, в ремонтных мастерских и других установках. Они также применяются на железнодорожных водокачках, в коммунальном хозяйстве, в местных узлах связи. Широко используются калоризаторные двигатели в нефтяной и горной промышленности, а также в речном флоте.
В калоризаторных двигателях, как об этом было сказано ранее (см. стр. 184), не требуется тонкого распыливания топлива, благодаря чему эти двигатели отличаются простотой топливной аппаратуры и нетребовательностью к сорту топлива. Эти качества являются основным преимуществом калоризаторных двигателей. К недостаткам их относится повышенный удельный расход топлива и необходимость нагрева калоризатора перед пуском. Все современные калоризаторные двигатели выполняются двухтактными и имеют кривошипно-камерную продувку.
На фиг. 5-1 и 5-2 показаны продольный и поперечный разрезы наиболее распространенного у нас калоризаторного двигателя марки Н-22. Двигатель этот первоначально выпускался заводом «Красный прогресс» на Украине, а в дальнейшем был принят к производству на многих других заводах. Двигатель выпускается как в одно-, так и в двухцилиндровом исполнении с цилиндровой мощностью 20 э. л. с. при 500 об/мин.
Большинство частей неподвижного остова и основного рабочего механизма этого двигателя похоже на соответ-
250
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
Фиг. 5-1. Продольный разрез калоризаторного двигателя Н-22.
/ — фундаментная рама-картер; 2 — боковина картера с коренным подшипником 3; 4 — цилиндр; 5 — крышка цилиндра; 6 — калоризатор: 7— кожух калоризатора; 8 — поршень; 9—палец поршня; 10— поршневые кольца; // — шатун; 12 — верхняя головка шатуна; 13 — нижняя головка шатуна; 14 — противовес; /5 —маховик; 16—топливный кулак; /7 — центробежный регулятор; 18 — топливный насос; 19 — продувочный (декомпрессионный) краник; 20— рабочий шкив; 21 — масленка.
ствующие части, описанные ранее. Двигатель не имеет отдельной фундаментной рамы. Закрытый чугунный картер имеет в нижней части полки с четырьмя отверстиями для
§ 5-1]
Калоризаторные двигатели
251
Фиг. 5-2. Поперечный разрез калоризаторного двигателя Н-22. 22—глушитель; 23 — выхлопное окно; 24 — продувочное окно; 25 — капельница; 26—всасывающий клапан кривошипной камеры; 27 — водяная помпа; 28 — спускная трубка кривошипной камеры; 29— подставка для лампы разогрева калоризатора; 30 — форсунка.
крепления к фундаменту. Картер имеет две отъемные боковины, в которых запрессованы неразъемные стальные втулки, залитые баббитом БН, являющиеся коренными подшипниками. К нижней части картера присоединена трубка для
252
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
спуска масла из кривошипной камеры. Проемы картера закрыты двумя люками, на которых установлены автоматические воздушные клапаны. Коленчатый вал изготовлен из стали. Для уравновешивания на щеках вала установлены два противовеса. На одном конце вала посажен на конусе и закреплен корончатой гайкой маховик; во втором — винтовая шестерня для привода центробежного водяного насоса и шкив. На щеке вала со стороны, обращенной к шкиву, установлено кольцо центробежной смазки, подающее масло к шатунному подшипнику. Воздухонепроницаемость картера достигается посаженными на вал кольцами, в которые вставлена войлочная (фетровая) набивка. Эти кольца вращаются вместе с валом. Кольца пришлифованы к торцевым поверхностям коренных подшипников и прижимаются к ним пружинами (на чертеже невидимыми), которые отжимают кольца от щек коленчатого вала. Пришлифованная поверхность и войлочная вставка обеспечивают при исправном состоянии воздухонепроницаемость подшипников или, вернее, загораживают подшипники от проникновения в них воздуха, сжимаемого в кривошипной камере. Это необходимо только для такого двигателя, у которого воздух для продувки рабочих цилиндров подается из кривошипной камеры.
Цилиндр отливается из серого чугуна заодно с рабочей втулкой и прикрепляется к картеру четырьмя шпильками с гайками. Существенное отличие цилиндров всякого двухтактного двигателя от цилиндров четырехтактного заключается в том, что стенки цилиндра в нижней части прорезаны окнами. В изображенной на фиг. 5-1 и 5-2 конструкции — продувочные ок па 24 и выхлопные о к-н а 23. Продувочные окна каналом соединяются с кривошипной камерой. Продувочный воздух, поступающий в цилиндр и направляемый козырьком поршня, совершает петлеобразное движение в цилиндре, вытесняя при этом продукты сгорания.
Крышка цилиндра чугунная, имеет внутри камеру сферической формы, соединенную с цилиндром узкой горловиной. Крышка снабжена водяной рубашкой, но одна стенка сферической камеры с грушевидным отростком — отъемная и неохлаждаемая. Она-то и является калоризатором. Калоризатор закрыт чугунным колпаком, имеющим отверстие с заслонкой,, через которую можно вести наблюдение за на
§ 5-1]
Калорйзаториые двигатели
253
гревом калоризатора. Против калоризатора в горизонтальном положении установлена форсунка. Крышка имеет де-компрессорный кран, служащий для продувки камеры сжатия во время пуска.
Поршень отливается из серого чугуна. На днище поршня со стороны продувочных окон имеется козырек, служащий для направления потока продувочного воздуха.
Топливный насос укреплен на кронштейне, установленном на боковине картера со стороны маховика, и приводится в действие от подвижной кулачковой шайбы со скошенным профилем, установленной на коленчатом валу. Толкатель насоса имеет ролик конической формы. Перемещение кулачковой шайбы вдоль вала изменяет ход плунжера топливного насоса и тем самым изменяется количество впрыскиваемого в цилиндр топлива. Для ручной подкачки топлива имеется рукоятка, закрепленная на кронштейне насоса. Этой же рукояткой производится полное выключение подачи топлива при остановке двигателя. Автоматическое поддержание числа оборотов производится центробежным регулятором, установленным на ступице маховика. Вертикальные плечи двух грузов регулятора непосредственно воздействуют на подвижную кулачковую шайбу, которая отжимается от ступицы маховика пятью пружинами, установленными в горизонтальных сверлениях шайбы. Форсунка на двигателе — открытого типа с одним распыливающим отверстием диаметром 0,6 мм. В корпусе форсунки помещен щелевой фильтр.
Коренные подшипники имеют кольцевую смазку; шатунный подшипник — центробежную через кольцо, установлен-кое на щеке колена; головной подшипник — при помощи скребка, установленного в отверстии для поршневого пальца. Масло к рабочей поверхности цилиндра и к другим местам смазки поступает из масленки с капельниками. Пуск двигателя производится вручную, вращением маховика. Перед пуском необходимо разогреть калоризатор до вишнево-красного цвета паяльной лампой. Температура калоризатора регулируется подачей воды в продувочный воздух.
Улучшение экономичности калоризаторных двигателей, а также повышение их мощности при сохранении главных конструктивных параметров и числа оборотов могут быть получены путем улучшения зарядки цилиндра свежим воздухом и более полной очисткой цилиндра от продуктов его-
254
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
рания, а также увеличением сжатия воздуха в цилиндре (повышением степени сжатия). Такое улучшение осуществлено Саратовским механическим заводом на двигателе 1ПД-18/20-22. Марка двигателя 1ПД-18/20-22 расшифровывается следующим образом: одноцилиндровый, двухтакт-
Фиг. 5-3, Продольный разрез калоризаторного двигателя ШД-18'20-22.
ный двигатель повышенного сжатия с диаметром цилиндра 18 см и ходом поршня 20 см мощностью 22 э. л. с. Число оборотов двигателя 650 в минуту. Продольный и поперечный разрезы этого двигателя показаны на фиг. 5-3 и 5-4.
Тип двигателя — стационарный, вертикальный калори-заторный, повышенного сжатия с кривошипно-камерной продувкой. Большинство основных деталей двигателя сходно с деталями рассмотренного ранее двигателя Н-22. Поперечная продувка с противоположным расположением окон
§ 5-1]
Калоризаторные двигатели
255
в двигателе 1ПД-18/20-22 заменена более совершенной схемой продувки с боковым расположением продувочных окон. Продувочные окна расположены с двух сторон цилиндра по два с каждой стороны по направлению оси коленчатого вала. Они соединены каналами с кривошипной камерой. Вы-
Фиг. 5-4. Поперечный разрез калоризаторного двигателя ШД-18/20-22.
пускные окна расположены с одной стороны сбоку цилиндра, между продувочными окнами. Поршень двигателя — без козырька, имеет скошенные кромки, которыми продувочный воздух направляется в верхнюю часть цилиндра, омывает камеру сгорания и удаляет продукты сгорания через выпускные окна. Отсутствие направляющего козырька упрощает форму поршня и крышки, а также способствует лучшей очистке цилиндра от продуктов сгорания и зарядке его свежим воздухом.
256
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
Крышка цилиндра имеет водяное охлаждение и вставной неохлаждаемый запальник цилиндрической формы. Для надежного зажигания во время холостого хода в запальнике установлен специальный «штифт холостого хода». Против запальника установлена форсунка. Форсунка — открытого типа с одним распиливающим отверстием диаметром 0,4 мм. Топливный насос с переменным ходом плунжера приводится в действие от подвижной шайбы с кулачком скошенного профиля, сидящей на коленчатом валу.
Цилиндр двигателя, имеющий форму станины, отлит заодно с рабочей втулкой. Нижняя часть станины образует верхнюю половину кривошипной камеры, на двух люках которой установлены автоматические воздушные клапаны. Клапаны — пластинчатые, стальные. Фундаментная рама, к которой крепится на шпильках станина, имеет углубление, образующее нижнюю половину кривошипной камеры. Чугунные вкладыши коренных подшипников коленчатого вала имеют баббитовую заливку. Коленчатый вал цельнокован-ный, снабжен чугунными противовесами. На одном конце вала посажен на конусе -и на шпонке маховик, закрепленный гайкой; на другом — установлены диск центробежного регулятора и подвижная кулачковая шайба топливного насоса.
Смазка ко всем смазочным штуцерам поступает от центральной масленки с капельниками. Эта масленка у двигателя 1ПД-18/20-22 отличается от обычных масленок тем, что в ней создается давление благодаря соединению с пространством кривошипной камеры. Пуск двигателя производится вручную, за рукоятку, установленную в маховике. Перед пуском запальник двигателя должен быть вынут, нагрет до вишнево-красного цвета и установлен на свое место. В результате удачного подбора величины запальника (калоризатора), установленного в охлаждаемой крышке цилиндра, двигатель 1ПД-18/20-22 не требует регулирования момента вспышки.
5-2. КОМПРЕССОРНЫЕ ДИЗЕЛИ
кд
Для общего ознакомления с устройством и работой компрессорного дизеля на фиг. 5-5 приводится схема четырехтактного компрессорного дизеля верти-
кального типа.
На фундаментной раме установлена станина, на которой в свою очередь крепятся цилиндры двигателя. Цилиндр
§ 5-2]
Компрессорные Дизели
257
сверху закрывается крышкой, в которой имеются впускной и выпускной клапаны, топливная форсунка и пусковой воздушный клапан. Цилиндр двигателя отлит заодно с рубашкой. Охлаждающая вода поступает в полость рубашки цилиндра и затем через полости охлаждения крышки выходит
Фиг. 5-5. Схема устройства четырехтактного компрессорного дизеля. / — станина; 2 — цилиндровая втулка; 3— шатун; 4 — поршень; 5 — рубашка цилиндра; 6— выпускной клапан; 7 — пусковой, клапан; 8 — форсунка; 9— впускной клапан; 10 — крышка; 11 — вертикальный передаточный валик; 12— распределительный вал; 13 — балансир; 14—глушитель; 15— компрессор; 16—трехступенчатый поршень компрессора; 17— 20 — 23 — всасывающий клапан; 18 — 21 — 24 — нагнетательный клапан; 19 — 22— 25 — воздухоохладители; 26 — 27 — трубопровод сжатого воздуха; 28— пусковой баллон; 29 — рабочий (форсуночный) баллон; 30 — топливные баки; 31—топливопровод; 32—топливный насос; 33 — приемный патрубок; 34 — двуплечий рычаг.
на слив или в рубашку выхлопного трубопровода, по которым продукты сгорания отводятся из цилиндра. В цилиндре двигателя находится поршень, соединенный шатуном с коленчатым валом. Коленчатый вал лежит в подшипниках фундаментной рамы. Сбоку на общей с двигателем раме расположен компрессор для получения сжатого воздуха. Компрессор, показанный на схеме, имеет три цилиндра различных диаметров, расположенных друг над другом, внутри 17 М. В. Щуров.
258
Описание конструкций дйигатёлей
[ Гл. S
которых находится один трехступенчатый поршень. Поршень компрессора приводится в движение от шатуна двигателя при помощи серег и балансира. Работа компрессора описана в § 3-4. Из цилиндра высокого давления (где воздух сжимается до конечного давления 60—70 ат) воздух через нагнетательный клапан поступает в охладитель высокого давления и далее по трубопроводу, как показано стрелками, в форсуночный (рабочий) баллон. Из форсуночного баллона воздух может быть перепущен в пусковой баллон, служащий для хранения сжатого воздуха, необходимого для пуска двигателя. При пуске двигателя сжатый воздух подводится к пусковому клапану, который открывается распределительным механизмом. Сжатый воздух давит на поршень и заставляет его двигаться вниз, вращая коленчатый вал. Воздух подается в цилиндр только во время одного такта, соответствующего рабочему ходу, после чего он выпускается из цилиндра через выпускной клапан. В результате периодического впуска сжатого воздуха в рабочие цилиндры двигателя последний постепенно начинает увеличивать число оборотов. После того как двигатель сделает несколько оборотов и наберет необходимую скорость, при которой поршень сможет произвести сжатие воздуха в цилиндре до необходимого давления, обеспечивающего самовоспламенение топлива, пусковой клапан выключается, а вводится в действие форсунка.
Форсунка, как это было рассмотрено в § 3-2, также имеет механический привод от распределительного вала и открывается с небольшим опережением до верхней мертвой точки во время процесса сжатия воздуха в цилиндре. Топливо к форсунке в необходимом количестве подается по трубе топливным насосом, а по трубке из рабочего баллона в форсунку поступает сжатый воздух. Взаимодействие остальных механизмов и работа двигателя понятны из схемы.
Компрессорные двигатели выполнялись как'четырехтактными, так и двухтактными. Схема двухтактного компрессорного дизеля показана на фиг. 5-6. Эта схема настолько проста, что после рассмотренной выше схемы устройства и работы четырехтактного компрессорного двигателя не требует особого пояснения.
В качестве примера не строящихся уже в настоящее время, по еще находящихся в эксплуатации компрессорных дизелей на фиг. 5-7 и 5-8 показан четырехцилиндровый четы
§ 5-2]
Компрессорные Дизелй
259
рехтактный двигатель марки BV-72 завода «Двигатель революции», мощностью 600 л. с. при 187 об/мин. Фундаментная рама 3 составляет опору как станин с цилиндрами, так и коренного вала и всех основных частей дизеля. На фундаментной раме укреплены чугунные А-образные станины, отдельные для каждого цилиндра. Внутри станин вставлены цилиндровые втулки, вокруг которых циркулирует охлаждающая вода. Верхняя часть станины и является собственно
Фиг. 5-6. Схема устройства двухтактного компрессорного дизеля.
1 — продувочное окно; 2— выпускное окно: 3—форсунка: 4 — пусковой клапан; 5 — продувочный насос; 6 — топливный насос; 7—компрессор.
рабочим цилиндром двигателя. Сверху цилиндр закрыт чугунной крышкой, закрепленной на шпильках. Распределительный вал 13 расположен на высоте крышек цилиндров и лежит на кронштейнах, прилитых к станине. Передача движения к нему от коленчатого вала производится при помощи вертикального валика 10 и двух пар винтовых шестерен. Четырехплунжерный топливный насос 9 приводится в действие от вертикального валика 10. Вблизи от насоса расположен обычный центробежный регулятор //, изменяющий дозу подаваемого топлива в зависимости от нагрузки. В каждой цилиндровой крышке имеется по одному впускному, выпускному и пусковому клапану, а по оси ци-17*
260
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
линдра расположена форсунка, игла которой открывается в нужный момент при помощи рычага кулачковой шайбой, сидящей на распределительном валу. Воздух всасывается
Фиг. 5-7. Поперечный разрез компрессорного дизеля, изображенного на фиг. 5-8.
7—поршень рабочего цилиндра; 8 — телескопические трубы охлаждения поршня;
9 — блок топливных насосов; 12 — форсунка; 13 — распределительный вал; 15 — выхлопная труба.
в цилиндры через щелевые фильтры 14, газы удаляются через выхлопные трубы 15. Для получения сжатого воздуха служит трехступенчатый компрессор /, приводящийся в действие от коленчатого вала двигателя.
Фиг. 5-8. Продольный разрез компрессорного дизеля типа BV-72.
1— компрессор: 2 — кривошип компрессора; 3 — фундаментная рама; 4 — полость низкого давления; 5 — полость высокого давления; 10—регуляторный вал; //—регулятор; 14—щелевой фильтр.
262
Описание конструкций двигателей
!Гл. 5
5-3. БЕСКОМПРЕССОРНЫЕ ДИЗЕЛИ
БК
Бескомпрессорные дизели являются в настоящее время самыми экономичными из всех существующих тепловых двигателей по количеству расходуемого топлива. Эти двигатели имеют наибольшее распространение как в стационарных, так и в судовых установках различных мощностей. За последние годы все большее применение получают в качестве автотракторных двигателей быстроходные бескомпрессорные дизели, которые широко используются также на стационарных и передвижных установках.
ГОСТ 4393-48 устанавливает маркировку судовых и стационарных дизелей, по которой каждому типу дизеля присваивается условное обозначение, состоящее из букв и цифр. Буквы обозначают: Ч — четырехтактный, Д — двухтактный, ДД — двухтактный двойного действия, Р — реверсивный, С — судовой с реверсивной муфтой, П — с редукторной передачей, К — крейцкопфный, Н — с наддувом. Цифры обозначают: первая — число цилиндров; число над чертой — диаметр цилиндра в сантиметрах, под чертой — ход поршня в сантиметрах; последняя цифра характеризует модернизацию (1-я, 2-я и т. д.) двигателя. Отсутствие в условном обозначении буквы К означает, что дизель — тронковый; отсутствие буквы Р означает, что дизель нереверсивный. Например, маркировка двигателя 6ЧР-36/53 означает: шестицилиндровый, четырехтактный реверсивный, тронковый, с диаметром цилиндра 360 мм и ходом поршня 530 мм. Маркировка 4ДК-60/110-2 — четырехцилиндровый, двухтактный, крейцкопфный, нереверсивный, с диаметром цилиндра 600 мм и ходом поршня 1 100 мм, 2-й модернизации.
Ввиду исключительного разнообразия областей применения бескомпрессорных дизелей их конструктивные формы весьма различны. Ниже приводятся наиболее типичные образцы советских двигателей, применяемых в стационарных установках, а также в качестве судовых.
а) Четырехтактные бескомпрессорные дизели
Типичным примером стационарного четырехтактного бескомпрессорного дизеля является рассмотренный ранее двигатель марки 64-42,5/60 (см. стр. 71 и далее).
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизели
263
Примером судового четырехтактного дизеля средней
мощности может служить двигатель 6ЧР-30/38 (заводская марка 18Д), поперечный и
продольный разрезы которо ---------
го показаны на фиг. 5-9 и 5-10.
Двигатель 18Д представляет собой шестицилиндровый четырехтактный однокамерный бескомпрессорный реверсивный судовой дизель. Мощность двигателя 300 э. л. с. при 300 об/мин. Остов двигателя — чугунный, состоит из фундаментной рамы 1, блок-картера 2 и цилиндровой крышки 3. Блок-картер скреплен с фундаментной рамой длинными стяжными болтами 4, проходящими через раму и блок. Нижняя полка блок-картера скреплена болтами с верхней полкой фундаментной рамы. Фундаментная рама двигателя разделена поперечными балками на шесть отсеков, образующих нижние полости кривошипных камер. На поперечных балках рамы покоятся нижние вкладыши 5 подшипников коленчатого вала 6. Верхние вкладыши рамовых подшипников закрыты крышкой. Крышка подшипника и оба вкладыша прижимаются к гнезду фундаментной рамы двумя домкратами, упирающимися в
Фиг. 5-9. Поперечный разрез дизеля 6ЧР 30/38 (заводская марка 18Д).
/ — фундаментная рама; 2— блок-картер;
3 — крышка цилиндровая; 4 — стяжные болты; 5—нижний вкладыш подшипника;
6 — коленчатый вал; 7 — люк; 8 — втулка цилиндра; 9 — перепускное колено; 10 — поршень; // — шатун; 12— масляный насос; 13 — штуцер; 14 — форсунка; 15 — топливный насос; 16 — распределительный вал; /7—отсечная тяга топливных насосов; 18 — механизм реверса.
выступы на поперечной стен-
ке блок-картера. В верхней части блок-картера размещены
рабочие цилиндры, а в нижней части, образующей верхние
264
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
полости кривошипных камер, имеются с обеих сторон люки 7, которые обеспечивают свободный доступ к деталям рабочего механизма и к рамовым подшипникам. Сверху
в блок цилиндров вставлены втулки 8 рабочих цилиндров. Для водонепроницаемости зарубашечного пространства цилиндров под бурт втулки, которым она садится на верхнюю горизонтальную полку цилиндра, подложена прокладка из
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизели
265
отожженной красной меди. Внизу на втулке имеются два резиновых кольца.
Крышки цилиндра 3 крепятся к блоку четырьмя шпильками; крышки опираются на втулку цилиндра и пр-ижимают ее к опорным буртам блока. В крышке двигателя размещены два впускных и два выпускных клапана, форсунка и пусковой клапан. Клапаны не имеют отдельных корпусов, а вставляются непосредственно в соответствующие гнезда крышки. Для разборки клапана необходимо снимать крышку цилиндра. Вода, охлаждающая крышку, подается из блока по перепускному колену 9.
Шатунно-кривошипный механизм двигателя — тронко-вого типа. Поршни 10 — из алюминиевого сплава, цельные, без охлаждения. В верхней части поршня имеется шесть кольцевых канавок, в которых находятся пять уплотнительных колец и одно маслосъемное кольцо. Два маслосъемных кольца имеются еще на нижней части поршня (на юбке). Палец поршня — плавающего типа, т. е. его концы не закреплены в гнездах (бобышках) поршня, вследствие чего он имеет возможность проворачиваться как внутри этих гнезд, так и во втулке головки шатуна. Отверстия в бобышках закрыты алюминиевыми заглушками, препятствующими передвижению пальца в осевом направлении. Шатун И откован из стали. Тело (стержень) шатуна имеет внутри сверление для подвода масла от шеек колен к головному подшипнику. Верхняя головка шатуна — неразъемная, имеет бронзовую втулку, являющуюся головным подшипником. Нижняя головка (мотылевая) сделана разъемной. Верхняя ее часть, откованная заодно со стержнем шатуна, имеет стальной вставной вкладыш, залитый баббитом. Нижняя часть мотылевой головки — стальная, с баббитовой заливкой, отдельного вкладыша не имеет.
Коленчатый вал 6 имеет шесть колен и семь рамовых шеек. Колена расположены по отношению друг к другу под углом 120°, так что колена первого и шестого, второго и пятого, третьего и четвертого цилиндров попарно имеют одинаковое направление. Для уменьшения веса вала все шейки выполнены пустотелыми и закрыты с торцов крышками. Внутренние полости шеек соединены между собой наклонными каналами, а шейки имеют радиальные сверления для подвода масла к трущимся поверхностям.
265	Описание конструкций двигателей	[ Гл. 5
Для смазки деталей рабочего механизма масло по магистрали от шестеренчатого масляного насоса подается через штуцер 13, ввернутый снизу в гнездо коренного подшипника, и по канавкахМ и сверлениям вкладыша поступает в холодильники подшипника. Отсюда масло проходит по радиальным сверлениям во внутреннюю полость коренных шеек и по наклонным каналам в щеках поступает во внутреннюю полость шеек колен. Из внутренней полости этих шеек масло по радиальным сверлениям проходит в нижние шатунные подшипники и по каналу в стержне шатуна — в головные подшипники.
В двигателях 18Д применяется так называемое непосредственное механическое распыливание, при котором топливо впрыскивается в цилиндр под большим давлением через сопло , форсунки, имеющее ряд мелких отверстий. При этом струи топлива получают очень большую скорость и распадаются на некотором расстоянии от сопла на мелкие глубоко проникающие в камеру сгорания капли, образующие факелы топлива. Каждый цилиндр двигателя имеет свою, независимую от других топливную аппаратуру, состоящую из форсунки 14, вставленной в центральное отверстие крышки цилиндра, и топливного насоса 15, установленного на полке блока цилиндров. Топливный насос, подающий в форсунку в нужный момент определенные порции топлива, приводится в действие от кулачковой шайбы распределительного вала 16. Топливные насосы двигателя — золотникового типа (см. стр. 178). Рейки насосов для регулирования количества топлива, подаваемого в цилиндр, соединены между собой отсечной тягой 17. Перемещением отсечной тяги можно изменять подачу топлива одновременно у всех насосов. Механизм отсечки топлива позволяет также изменять подачу каждого насоса в отдельности для получения равномерного распределения нагрузки по цилиндрам.
Пуск двигателя производится воздухом под давлением 12—30 ат. Сжатый воздух впускается в цилиндры двигателя в период, соответствующий рабочему ходу поршня, посредством пусковых клапанов и начинает вращать двигатель с небольшим числом оборотов. Одновременно топливные насосы начинают впрыскивать топливо в цилиндр. При получении первой вспышки обороты резко повышаются, тог--да прекращается подача сжатого воздуха и двигатель начинает работать на топливе.
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизели
267
В связи с тем, что дизель 18Д является судовым двигателем, устройство механизмов распределения и управления допускает реверсирование, т. е. изменение направления вращения коленчатого вала. При реверсировании должны сохраняться все фазы распределения как для переднего, так и для заднего хода, а также должна соблюдаться правильная последовательность вспышек топлива в рабочих цилиндрах для обоих направлений вращения. Эти условия обеспечиваются применением двойных кулачных шайб на распределительном валу. Для перемены хода двигателя необходимо: 1) остановить двигатель; 2) передвинуть распределительный вал так, чтобы под ролики толкачей рычагов клапанов стали распределительные кулачные шайбы обратного хода; 3) вновь пустить двигатель. Переключение механизма для работы с переднего хода на задний или обратно производится гидравлическим устройством (сервомотором).
Пусковое устройство и топливные насосы могут быть включены в действие лишь тогда, когда механизм реверса поставлен в одно из крайних положений «вперед» или «назад». Механизмы реверсирования и управления находятся в коробке 18, прикрепленной к переднему торцу двигателя.
Большое распространение в качестве стационарных и вспомогательных судовых двигателей в последнее время получили быстроходные четырехтактные дизели конструкции ЦНИДИ (Центрального научно-исследовательского дизельного института) марки 4-10,5/13. Двигатели .изготовляются одно-, двух-, четырех- и шестицилиндровыми с соответствующей мощностью в 10, 20, 40 и 60 э. л. с. при 1 500 об/мин. На фиг. 5-11 и 5-12 показан поперечный и продольный разрезы дизеля 2МЧ-10,5/13. Двигатель — двухцилиндровый, четырехтактный, бескомпрессорный, вихрекамерный.
Остов двигателя — чугунный. Блок-картер и фундаментная рама представляют собой одну общую отливку и неразъемную деталь 1 с вставными втулками цилиндра 18. Блок-картер имеет одну цельную с боковыми стенками внутреннюю перегородку, в которой расточены отверстия под шарикоподшипники коленчатого и распределительного вала. В наружной торцевой стенке блок-картера со стороны маховика, кроме отверстия под шарикоподшипник распределительного вала, сделано отверстие для крышки 21,
268
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
Фиг. 5-11. Поперечный разрез дизеля 2МЧ-10,5/13.
1 — блок-картер; 2 — распределительный вал; 3 — подкачивающая топливная помпа; 4 — рукоятка топливного насоса; 5 — топливный насос;
6 — электросвеча накала; 7—форсунка; 8 — впускной клапан; Р — выпускной коллектор; 10—стартер; 11—люк с сапуном.
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизели
269
в которой установлен второй шарикоподшипник коленчатого вала. На боковых сторонах блок-картера имеются люки 11, позволяющие производить осмотр и демонтаж шатунных
Фиг. 5-12. Продольный разрез дизеля 2МЧ-10,5/13.
12 — грубый масляный фильтр; 13 — масляный насос; 14— шатун;
15 — масляный фильтр; 16 — декомпрессионная ручка; 17 — головка цилиндров; 18— втулка цилиндра; 19 — поршень; 20 — маховик;
21 — крышка картера; 22 — коленчатый вал.
подшипников. Коленчатый вал 22 устанавливается на двух шарикоподшипниках. Вставка и выемка коленчатого вала из картера производятся в сторону маховика. Для уменьшения веса и разгрузки подшипников от сил инерции шатунные
‘27$	Описание конструкций двигателей	[ Гл. б
шейки коленчатого вала сделаны сверлеными, а на щеки вала посажены противовесы.
Шатун 14—стальной, штампованный, двухтаврового сечения с косым разъемом нижней головки, что позволяет вынимать шатун вверх через втулку цилиндра. Крышка нижней головки шатуна крепится двумя болтами, ввернутыми в тело шатуна. Вкладыши шатунного подшипника выполнены из алюминиевого сплава. В верхней головке шатуна запрессована бронзовая втулка. Поршень 19 — чугунный, имеет четыре верхних кольца компрессионных, пятое и шестое — маслосъемные, под которыми имеются в поршне сверления для отвода внутрь поршня собираемого ими масла. Поршневой палец — плавающий (имеет возможность проворачиваться во втулке верхней головки шатуна и в бобышках поршня), от бокового перемещения фиксируется разрезными стопорными кольцами. Головка /7, общая для двух цилиндров, крепится к блок-картеру шестью шпильками. Между крышкой и блок-картером устанавливается медно-асбестовая прокладка. Внутри головки расположены: вихревая камера и по одному впускному и выпускному клапану на цилиндр. Клапаны вставляются в головку снизу и садятся на седла в днище головки. Вода для охлаждения головки поступает из рубашки цилиндров через отверстия в блоке и головке.
Форсунки — закрытого типа, штифтовые, крепятся к головке и выходят своим распылителем в вихревую камеру. Установленные ниже форсунок электросвечи накала служат для облегчения пуска холодного двигателя.
Распределительный вал 2, откованный за одно целое с кулачковыми шайбами клапанов и топливных насосов, монтируется в картере на двух шарикоподшипниках и приводится от коленчатого вала через промежуточную шестерню.
На боковой горизонтальной полке картера над распределительным валом устанавливаются топливные насосы и толкатели привода клапанов. Топливные насосы — золотнико вого типа, отдельные для каждого цилиндра. Центробежный регулятор встроен в шестерно распределительного вала; муфта регулятора при помощи рычагов и тяг связана с рейками топливных насосов. Выключение насосов при остановке двигателя производится рукояткой 4, приподнимающей толкатель насоса над кулачковой шайбой. Топливо к насосам
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизеЛй
271
подается подкачивающим насосом, который приводится в действие кулачковой шайбой распределительного вала.
Передняя полость картера, отгороженная внутренней стенкой, где находятся шестерни распределительного меха* низма и регулятор, с торца закрыта крышкой. На крышке установлены водяной насос системы охлаждения, приводящийся в действие паразитной шестерней, и шестеренчатый масляный насос, приводимый концом коленчатого вала. Масло насосом 13 забирается из нижней части картера через грубый сетчатый фильтр /2, далее по наружной трубке подается в фильтр /5, установленный на передней полке картера. Из фильтра масло по внутренней трубке подается в маслоподающую обойму, установленную на шейке коленчатого вала. Из обоймы масло через отверстия в вале и по сверлениям в щеках и шатунной шейкц поступает к моты-левому подшипнику. Цилиндр и головной подшипник смазываются масляным туманом от разбрызгивания масла, вытекающего с торцов мотылевого подшипника. Наблюдение за давлением циркуляционной системы смазки ведется по манометру.
Пуск двигателя производится вручную или при помощи электростартера. При ручном пуске двигатель раскручивается рукояткой путем вращения распределительного вала, имеющего на своем конце храповик. Для облегчения пуска двигатель имеет декомпрессионное устройство, благодаря которому конечное давление сжатия воздуха понижается. Устройство это состоит в следующем. Со стороны крепления топливных насосов на блок-картере установлен декомпрессионный валик, снабженный рукояткой 16. При пуске двигателя рукоятка переводится вверх, вследствие чего выпускной клапан закрыться полностью не может и воздух при ходе сжатия выходит из цилиндров через приоткрытый клапан. Как только двигатель будет раскручен, рукоятка переводится в нижнее положение. Выпускные клапаны пр.и этом займут нормальное положение и при дальнейшем вращении коленчатого вала по инерции получатся необходимое давление сжатия и первая вспышка топлива. При электрическом пуске для питания током стартера и свечей накала предусматривается аккумулятор, заряжающийся от сети постоянного тока.
Из числа быстроходных двигателей с воспламенением от сжатия значительное распространение имеют двигатели
272
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
КДМ-46, выпускаемые Челябинским тракторным заводом. Двигатель КДМ-46 благодаря своей экономичности, надежности в работе, а также несложности ремонта из-за наличия взаимозаменяемых деталей нашел широкое применение в качестве силового агрегата для трактора С-80 и ряда машин, используемых при механизации различных производственных процессов. Так, двигатели КДМ-46 устанавливаются для привода рабочих органов на экскаваторах, камнедробилках, передвижных компрессорах, железнодорожных кранах, в машинах для добычи соли и т. п. Двигатель КДМ-46 — четырехцилиндровый, четырехтактный, бескомпрессорный предкамерный дизель мощностью 90 л. с. при 1 000 об/мин.
Сравнительно умеренная средняя скорость поршня, ограниченное максимальное давление сгорания и сравнительно невысокие давления в коренных и шатунных шейках обеспечивают длительную и надежную работу этого дизеля. Предкамерный процесс смесеобразования (см.стр. 152) облегчает условия работы топливного насоса и форсунки и позволяет использование для двигателя более тяжелых сортов дизельного топлива и солярового масла.
Продольный и поперечный разрезы дизеля КДМ-46 даны на фиг. 5-13 и 5-14. Устройство этого дизеля типично для тракторных двигателей. Цилиндровый блок со вставными втулками и картер представляют собой общую отливку — блок-картер 6. Снизу к картеру крепится поддон 1. Коленчатый вал подвешен к блок-картеру снизу на пяти опорах и крепится на шпильках крышками коренных подшипников. В поперечных стенках блок-картера имеются отверстия для установки распределительного вала, который откован заодно целое с кулачковыми шайбами, вставляется со стороны привода и вращается в трех подшипниках-втулках, запрессованных в блок-картер. Шестерни приводов распределительного вала, масляного и водяного насосов с передней торцевой части блок-картера закрыты кожухом 4, закрепленным на болтах к блоку. Шейка кожуха передач является передней опорой двигателя, которой он крепится к фундаменту. Задними опорами для крепления двигателя на фундамент служат лапы 13 на кожухе маховика 10.
Поршни двигателя, отлитые из легкого алюминиевого сплава, имеют по три уплотнительных кольца и по одному маслосъемному. В днище поршня сделана сферическая еыемка. Внутри поршня на днище имеется прилив в виде
Фиг. 5-14. Поперечный разрез дизеля КДМ-46.
12— распределительный вал; 13 — задние лапы крепления; 14— топливный name; 15 — шатун; 16 — поршень; 17 — декомпрессионное устройство; Id — форсунка, 19 — предкамера; 20— пусковой двигатель.
18 МВ. Щуров.
274
Описание конструкций двигателей
(Гл. 5
чашки, который служит для охлаждения днища поршня струей масла, вытекающей через сверления в верхней головке шатуна. Охлаждение днища поршня понижает температуру верхних уплотнительных колец и повышает срок их службы. Поршень имеет плавающий палец, удерживаемый от бокового перемещения стопорными кольцами. Шатун штампованный, стержень шатуна двухтаврового сечения имеет внутри канал, по которому масло от нижней головки шатуна поступает к поршневому пальцу и по кольцевой канавке вокруг втулки верхней головки к форсунке для охлаждения днища поршня.
К верхней плоскости блока на шпильках крепятся две головки, по одной на два цилиндра. Уплотнение между головками и блоком обеспечивается медно-асбестовыми прокладками. Головки 8 двигателей имеют на каждый цилиндр по одному впускному и выпускному клапану и предкамеру, ввернутую в головку. Детали клапанного механизма закрыты колпаками. Однодырчатые штифтовые форсунки установлены в предкамеры. Топливный насос 14 — золотникового типа, четырехплунжерный, установлен сбоку, приводится от шестерни привода распределительного вала.
По условиям работы на тракторе и в передвижных установках на двигателе предусматривается замкнутая система охлаждения с радиаторами для охлаждения воды. Для этой цели двигатель снабжен вентилятором 7, установленным на кожухе распределения и приводимым в действие клиновыми ремнями от шкива 3 на конце коленчатого вала. Для очистки от пыли всасываемого воздуха двигатель снабжен воздухоочистителем 9, расположенным над кожухом маховика. Пуск двигателя производится при помощи пускового двигателя 20, прикрепленного сбоку к блок-картеру. Пусковым двигателем служит карбюраторный, двухцилиндровый, четырехтактный двигатель мощностью 17 л. с. при 2 600 об/мин. Применение пускового двигателя вызвано необходимостью обеспечить надежный запуск в холодное время года, когда из-за повышенной вязкости масла для прокручивания коленчатого вала двигателя требуется значительная мощность, а для самовоспламенения топлива необходим дополнительный прогрев цилиндров. Пусковой двигатель не только провертывает коленчатый вал двигателя при пуске, но подогревает стенки цилиндра и головок теплом своей охлаждающей воды. Одновременно засасываемый воздух подогревается
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизели
275
во впускном трубопроводе отходящими газами пускового двигателя. Пусковой двигатель соединяется с двигателем через редуктор при помощи специальной муфты, которая выключается после того, как дизель запустится и обороты его достигнут 300 ч- 350 об/мин.
б) Двухтактные бескомпрессорные дизели
Большинство частей неподвижного остова и основного рабочего механизма у двухтактных двигателей похоже на соответствующие части рассмотренных ранее четырехтактных двигателей. Основное отличие у двухтактных двигателей заключается в устройстве газораспределения. (§ 2-2). Двухтактные дизели малой мощности, так же как и калоризаторные двигатели, в большинстве случаев имеют кривошипно-камерную продувку. Наиболее простой по свое’ му устройству двухтактный дизель марки Д-16,5/20 с предкамерным смесеобразованием и кривошипно-камерной продувкой подробно описан ранее’ (см. стр. 103).
,---. Очень большое распространение получили у нас
БК| двухтактные бескомпрессорные дизели марки РК-30, I---1 выпущенные в значительном количестве ,Харьков-
ским паровозостроительным заводом им. • Коминтерна и в большом количестве ленинградским заводом «Русский дизель». Эти двигатели имеют мощность 50 л_. с. в цилиндре при 300 об/мин и выпущены в двух-, трех-, четырех- и шестицилиндровом исполнении, т. е. с мощностями 100, 150, 200 и 300 л. с. в единице. Продольный разрез такого двухцилиндрового дизеля показан на фиг. 5-15, поперечный разрез — на фиг. 5-16.
Отличительной особенностью дизелей марки РК-30 является то, что каждый поршень / передает усилия шатуну не непосредственно через поршневой палец, а через шток 2 и крейцкопф 5, который насажен на шток и в который вставлен крейцкопфный п а л е ц 4. Шток проходит через сальник 5, отделяющий пространство 6 над перегородкой 7 от пространства картера 8. Благодаря этому над перегородкой 7 образуется замкнутое пространство, в которое рабочий поршень / во время своего движения вверх засасывает снаружи из.машинного зала воздух через пластинчатые клапаны /5, закрытые колпаками 16. При движении вниз (во время рабочего хода) поршень 1 сжимает в этом пространстве только что засосан-18*
276
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
ный воздух примерно до 0,3—0,4 ат сверх атмосферного давления (т. е. до 1,3—1,4 ата). Когда поршень откроет сначала выхлопные окна 9, вследствие чего давление в цилиндре упадет до атмосферного, а потом начнет открывать и продувочные окна /7, то воздух через канал
Фиг. 5-15. Продольный разрез двухцилиндрового дизеля марки 2 РК-30.
1 — рабочий поршень; 2— шток; 3 — крейцкопф; 4 — палец крейцкопфа; <5 — сальник продувочного насоса; 6 — камера продувочного насоса (продувочная камера); 7— перегородка, отделяющая продувочную камеру от пространства картера 8\ 9 — выхлопные окна; 10 — фундаментная рама; //-блок-картер; /2—вгулка рабочего цилиндра; 13— крышка рабочего цилиндра; 14 — кожух регулятора.
18 устремляется из пространства 6 в цилиндр, продувая его, вытесняя отработавшие газы в выпускные окна и заполняя пространства цилиндра. Как видно на фиг. 5-16, окна в цилиндровой втулке прорезаны косо, боковые стенки
§ 5-3 1
Бескомпрессорные дизели
277
Фиг. 5-16. Поперечный разрез двухцилиндрового дизеля м.'рки 2РК-30. Обозначения, как на фиг. 5-15, и, кроме того. /5 — всасывающий клапан продгючной камеры; 16 — колпак клапана; 17 — прода вочные окна; 18 — вс здушный канал; 19 направляющая крейцкоофа.
278
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
их идут не вертикально, а наклонно. Это сделано для того, чтобы поршневые кольца изнашивались равномерно и чтобы на них и на поршне не могло образовываться заусенцев от местного износа.
Система продувки этого двигателя по существу ничем не отличается от тон, которая была рассмотрена по схемам фиг. 1-4. Пространство 6 между поршнем и перегородкой 7 с сальником служит продувочным насосом, доставляющим воздух для продувки цилиндра. По сравнению с кривошипно-камерной продувкой это устройство имеет то преимущество, что в кривошипной камере воздух всегда загрязняется парами и капельками масла, разбрызгиваемого из шатунных и коренных подшипников, здесь же воздух поступает в цилиндры более чистым. Но другой недостаток кривошипно-камерной продувки — заниженное количество подаваемого для продувки воздуха — присущ и этой системе. В самом деле, когда поршень t идет вверх, то он освобождает позади себя пространство, даже меньшее объема хода поршня на величину объема вдвигающегося штока; количество же засасываемого воздуха оказывается, очевидно, еще меньше, так как в клапанах 15 не может не быть некоторого торможения. Значит, и вдуваемое в цилиндр количество воздуха меньше объема хода поршня и тем более оно меньше всего продуваемого и заполняемого объема цилиндра. Если же принять во внимание, что часть воздуха неизбежно вытекает через выхлопные окна, то станет ясно, что остающийся в цилиндре после продувки объем воздуха значительно меньше объема цилиндра, а следовательно, значительную часть пространства цилиндра занимают оставшиеся незамещенными воздухом продукты сгорания.
Остов двигателя РК-30 тоже имеет свои особенности. Основные части этого остова _ состоят: из фундаментной рамы /0, цел ьноотл итого блок-картера 11 (фиг. 5-16) (в который запрессованы цилиндровые втулки 12 и в котором расположены направляющие крейцкопфа 19) и крышекрабочих цилиндров 13, обычным образом укрепленных к блок-картеру на шпильках.
Никаких вспомогательных валов — ни распределительного, ни для регулятора — двигатель не имеет. Кулак для приведения в движение скалок топливных насосов и регулятор, изменяющий количество подаваемого топлива (§ 3-7) f
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизели
279
расположены прямо на коленчатом валу и закрыты кожухом 14.
Примером двухтактных дизелей большой мощности с отдельным продувочным насосом является изображенный на фиг. 5-17 и 5-18 двигатель 8ДР-43/61. Данный двигатель — восьмицилиндровый, двухтактный, однокамерный бескомпрессорный дизель. Двигатель имеет щелевую систему продувки, с двусторонним расположением продувочных окон 2. Продувочный ротативный насос (описание подобного насоса дано в § 4-1), приводящийся в действие от конца коленчатого вала, нагнетает воздух в продувочный ресивер. Отработавшие газы удаляются через выпускной коллектор.
Ввиду большого размера двигателя многие из его деталей выполнены составными. Так, фундаментная рама 4 состоит из двух половин, картер 5 — из трех частей, цилиндровый блок 6 — из двух, по четыре цилиндра в каждой половине. Составные части фундаментной рамы, картера и блока крепятся между собой болтами и связаны друг с другом анкерными болтами. Коленчатый вал состоит из двух частей. Нижняя голо-вка шатуна отъемная, из двух половинок, с баббитовой заливкой. К верхней части шатуна шпильками крепится поршневой палец, имеющий возможность вращаться в своих опорах в поршне. Поршень 11 чугунный, составной на шпильках из трех частей: головки, юбки со стаканом, образующим полость охлаждения, и внутреннего тела с опорами поршневого пальца. Вследствие большого диаметра цилиндра поршень имеет особое, масляное охлаждение. Масло для охлаждения поршня, нагнетаемое насосом, подводится и отводится при помощи специальных (телескопических) труб. Крышка данного двигателя из-за отсутствия рабочих клапанов простая. В крышке расположены форсунка 17 и пусковой клапан 16.
Впрыск топлива в цилиндр производится четырьмя двухплунжерными топливными насосами 15. Подача топлива насосами регулируется изменением момента закрытия всасывающих клапанов при нагнетательном ходе плунжера. Распределительный вал 18, который вращается с такой же скоростью, как и коленчатый, служит для привода топливных насосов и распределителей пускового воздуха.
Из быстроходных двухтактных дизелей наиболее совершенными являются двигатели ЯАЗ-2О4 (4Д-10,8/12,7) ,
230
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
Фи?. 5-17. Поперечный разрез дизеля 8ДР 43/61.
/ — выпускное окно; 2 — продувочное окно; 3 — колено вала: 4 — фундаментная рама; 5 — картер; 6 — блок цилиндров; 7 —втулка цилинлра; 8 — проставочное кольцо; 9—поршневой палец; 10— шатун; //—головка поршня; 12- юбка поршня; 13 — опора поршневого пальца; 14 — регуляторный валик; 15 — топливный насос; 16— пусковой клапан; /7—форсунка; 18 — распределительный вал.
§ 5-5]
Бескомпрессорные дизели
281
получившие большое применение в качестве транспортных двигателей и легких двигателей для стационарных и передвижных установок. Это — двухтактные, однокамерные бескомпрессорные дизели с клапанно-щелевой прямоточной системой продувки. В четырехцилиндровом исполнении двигатель имеет мощность 70 л. с. при 1 500 об/мин и может развивать до 112 л. с. при 2 000 об/мин. Поперечный и продольный разрезы дизеля типа ЯАЗ-204, но трехцилиндрового приводятся на фиг. 5-19 и 5-20. Система продувки двигателя лучше разъяснена на схеме питания дизеля возду-
Фиг. 5-18. Боковой вид дизеля 8ДР 43,61.
хом (фиг. 5-21). Нагнетателем воздуха служит ротативный трехлопастной насос 12. Роторы нагнетателя вращаются с числом оборотов, примерно в 2 раза большим, чем число оборотов коленчатого вала. При вращении роторов воздух засасывается в нагнетатель через воздухоочиститель и вытесняется через выходное окно в воздушную камеру (ресивер) дизеля, окружающую цилиндры. Из ресивера при положении поршня внизу цилиндра воздух вдувается в цилиндр через двойной ряд продувочных окон в цилиндровой втулке. Сверление продувочных окон выполнено так, что поступающий в цилиндр воздух получает вращательное движение. Продукты сгорания вытесняются из цилиндра через два выпускных клапана 8, расположенных в головке и приводимых в действие распределительным валом 10.
Остов двигателя — обычного транспортного типа. Блок-картер цельный, неразъемный, не имеет фундаментной рамы, а закрыт снизу легким поддоном 5. Коленчатый вал лежит на крышках коренных подшипников, закрепленных на щпильках к блоку. Цилиндровый блок отлит вместе
8
9
8
75
14
Фиг. 5-20. Поперечный разрез дизеля ЗД 10,8/12,7.
'Фиг. 519. Продольный разрез дизеля ЗД 10,8/12,7. 1 — блок-картер: 2 — втулка цилиндра; 3 — коленчатый вал; 4 — крышка ^коренного подшипника; 5 — поддон; 6 — масляный насос; 7 — головка цилиндров; 8 — выпускные клапаны;
ьо
n5
9 — насос-форсунка; JO— распределительный вал; 11— привод распределения; 12— продувочный насос; 13 — ресивер продувочного воздуха;
14 — продувочные окна;
15 — уравновешивающий валик; 16 — днище поршня.
Описание конструкций двигателей
СП
§ 5-3]
Бескомпрессорные дизели
283
с воздушным ресивером и рубашкой водяного охлаждения. Цилиндровые втулки (гильзы) «сухие», не омываются снаружи водой, а плотно вставляются в точно обработанные отверстия блока. Головка цилиндров, общая на весь двигатель, крепится к блоку на шпильках. В головке двигателя
Фиг. 5-21. Схема питания воздухом дизеля 4Д 10,8/12,7 (ЯАЗ-204).
на каждый цилиндр между выпускными клапанами расположена насос-форсунка 9 (§ 3-7), приводимая в действие от распределительного вала.
Форма днища поршня 16 выполнена соответствующей форме факелов топлива. В связи с тем, что поршни двухтактного двигателя сильно нагреваются при работе, днище поршня с внутренней стороны охлаждается маслом, впрыскиваемым через распылитель в верхней головке шатуна. Масло для охлаждения поршня и смазки поршневого кольца подается по отверстию в теле шатуна из циркуляционной
284
Описание конструкций двигателей
[ Гл. 5
системы смазки двигателя. Двигатель ЯАЗ-204 отличается большой уравновешенностью сил инерции. Помимо противовесов на коленчатом валу двигатель снабжен уравновешивающим валиком 15 с противовесами. Привод к распределительному валику, к уравновешивающему валу и к продувочному насосу осуществляется при помощи шестерен, расположенных со стороны маховика. В передней части вала имеются привод к масляному насосу 6 и шкив для привода вентилятора системы охлаждения.
5-4. ГАЗОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
।—। В стационарных ’и судовых газовых двигателях р преимущественно применяется генераторный газ.
'—। Лишь в очень небольшом числе установок газоперекачивающих станций газопроводов, а также на компрессорных и силовых установках газо- и нефтепромыслов применяются двигатели, работающие на естественном или промысловом газе.
Генераторы, питающие газом двигатели, выполняются, как правило, газовсасывающими, т. е. подача воздуха в газогенератор и поступление газа в рабочие цилиндры двигателя происходят в результате разрежения, создаваемого поршнями двигателя в процессе впуска. Поэтому газовые двигатели, работающие на генераторном газе, имеют внешнее смесеобразование и постороннее зажигание и в большинстве случаев делаются четырехтактными. В устройстве основных деталей остова и рабочего механизма газовые двигатели мало чем отличаются от дизелей и часто снабжаются комплектом сменных деталей, позволяющим переводить— «конвертировать» — газовый двигатель в дизель и обратно.
Основные изменения в устройстве газового двигателя по сравнению с дизелем заключаются в замене крышек цилиндров или поршней для увеличения объема камеры сгорания и снижения давления в конце сжатия, в замене топливных насосов и форсунок газосмесительным устройством, в установке распределительного вала или кулачковых шайб с фазами, соответствующими рабочему процессу газового двигателя, и, наконец, в установке приборов зажигания (магнето, свечи зажигания).
В качестве примера устройства газового двигателя на фиг, 5-22 и 5-23 представлены поперечный и продольный
§ 5-4]
Газовые двигатели
285
Фиг. 5-22. Поперечный разрез газового двигателя 4ГЧ-18/26.
/—фундаментная рама; 2 — блок-картер; 4 — распределительный вал; 5 — газосмеситель; 6 — свеча; 7—выпускной коллектор.
286
Описание конструкций двигателей
[Гл. 5
разрезы четырехтактного четырехцилиндрового газового двигателя 4ГЧ-18/26 мощностью 90 л. с. при 750 об/мин. Остов двигателя состоит из фундаментной рамы 1 и неразъемного блок-картера 2 со вставными втулками 3. Цилиндровые крышки S, отдельные на каждый цилиндр,
Фиг. 5-23. Продольный разрез газового двигателя 4ГЧ-18/26. Обозначения те же, что и на фиг. 5-22.
3 — втулка; 8 — крышка цилиндра.
имеют углубления внутрь днища для увеличения объема камеры сгорания. В крышках размещены впускной и выпускной клапаны, пусковой воздушный клапан и свеча 6 для поджигания горючей смеси. Распределительный вал 4 служит для приведения в действие клапанов, магнето (§ 4-3) регулятора и распределителя пускового воздуха. Горючая смесь из газа и воздуха приготовляется в газосме-сителе 5 и через впускной коллектор поступает в цилиндр
S 5-4]
Газовые двигатели
287
во время процесса впуска. Отработавшие газы удаляются из цилиндра через выпускной коллектор 7. Газовый смеситель 5 двигателя общий на все цилиндры. Газ и воздух (фиг. 5-23) по отдельным трубопроводам поступают к смесителю, а рабочая газовоздушная смесь, поступающая в общий впускной коллектор, распределяется патрубками по отдельным цилиндрам. На трубопроводах газа и воздуха к смесителю установлены ручные дроссели для качественного регулирования горючей смеси. Количество всасываемой смеси регулируется автоматическим дросселем за смесителем, связанным рычагами и тягой с центробежным. регулятором.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ОБСЛУЖИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ИНСТРУКЦИЯ ПО УХОДУ ЗА БЕСКОМПРЕССОРНЫЕ ДИЗЕЛЕМ И ЗА ДРУГИМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
 Знание инструкции по уходу за двигателем является безусловно обязательным для 1машини------- ста. Часто бывает, что инструкция вывешена в машинном зале на видном месте, но машинисты ее не читают и не знают. Каждый машинист должен знать эту инструкцию. В то же время машинист должен хорошо знать свою машину и все особенности ее устройства и работы, помня, что все случаи жизни не могут быть предусмотрены инструкцией.
Для этого-то кроме изучения инструкции и предпринимается изучение техминимума, т. е. изучение устройства и действия двигателя' и обслуживающих его дополнительных приспособлений и систем, ознакомление с проверкой работы двигателя по индикаторным диаграммам и др. Инструкция же содержит только те основные правила, с применением которых приходится встречаться при ежедневной нормальной работе по обслуживанию двигателей, и притом эти правила разработаны главным образом в той части, которая не касается особенностей работы двигателя какой-либо определенной марки, а является общей для всех двигателей данного класса, т. е., например, для бескомпрессорных дизелей вообще, а не для какого-либо дизеля определенного типа.
Изложенная ниже инструкция написана в основном для бескомпрессор-ного дизеля стационарного и судового типа с умеренным числом оборотов. Для машинистов же, обслуживающих компрессорные дизели и калоризаторные двига-
S 6-1 ]	, Подготовка к Пуску и пуск двигателя	2Й9
тели, указаны отличия и отклонения от этой инструкции в виде примечаний и добавочных пунктов. Правила обслуживания быстроходных дизелей существенно отличаются от изложенных и ознакомление с ними должно быть произведено по инструкции завода-строителя.
6-1. ПОДГОТОВКА к ПУСКУ и ПУСК ДВИГАТЕЛЯ
1.	Нельзя ставить двигатель в пусковое положение сейчас же после остановки с той целью, чтобы он был готов к пуску на следующий день. Перед пуском после стоянки двигатель все равно обязательно должен быть сначала про-буксован на один или два полных оборота, а потом только поставлен в пусковое положение.
2.	Все дальнейшие правила относятся к подготовке двигателя к пуску после сравнительно длительного перерыва в работе (например, после 3—4 или более часов стоянки). При случайных на короткие сроки остановках выполнение многих из этих правил может оказаться излишним, что понятно из самого содержания правил.
3.	Машинист обязан являться к двигателю за 20—30 мин. до пуска, чтобы спокойно и без спешки произвести все нужные приготовления и проверки.
4.	Если при двигателе имеется отдельный приводный компрессор, то прежде всего нужно проверить по манометру, имеется ли в пусковом баллоне достаточно воздуха, чтобы иметь время пополнить баллон, если по какой-либо случайности воздух вышел.
4а. Если двигатель калоризаторный, то развести, прочистить и отрегулировать запальную лампу (примус) и направить ее пламя на калоризатор; при нескольких цилиндрах наладить таким образом работу всех запальных ламп, чтобы нагрев всех калоризаторов производился одновременно.
5.	Проверить, взглянув на поплавки или другие указатели, есть ли топливо в расходном баке, а если вода для охлаждения подается из специально для этого приспособленного бака, то достаточно ли воды в этом баке, а также правилен ли уровень масла в регулирующем бачке или в картере при циркуляционной смазке.
19 М. В. Щуров.
290
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
5а. При газовом двигателе проверить, готов ли газ, путем зажигания пробного рожка и наблюдения за цветом пламени. Если газ подается из газогенератора, дать указание генераторщику, чтобы раздул генератор ручным вентилятором и приготовил газ, после чего проверить заполнение газом трубопровода до двигателя и качество поступающего газа. Указания п. 5 относительно воды и смазочного масла относятся и к газовому и ко всякому другому двигателю.
6.	Нажимая руками или специально приспособленным рычагом из твердого дерева или из железа, проверить, свободно ли ходят все впускные, выпускные и пусковые клапаны у четырехтактного двигателя, пусковые и наддувочные клапаны, если они есть, — у двухтактного. Если заметно заедание, то попытаться хорошенько расходить клапан с керосином, а если это не удастся, то за оставшееся до пуска время постараться успеть разобрать клапан и прочистить.
7.	Проверить щупом зазоры между кулачковыми шайбами и роликами нефтяных насосов и качанием от руки — зазоры между роликами и кулачковыми шайбами всех клапанов; если зазоры неправильны, сейчас же их отрегулировать. Правильные зазоры должны быть известны каждому машинисту на основании паспорта машины, инструкции или указаний монтера, устанавливавшего двигатель, или старшего техперсонала. Обычно у топливных насосов бескомпрессорных двигателей эти' зазоры бывают в пределах 0,1—0,2 мму у клапанов от 0,5 до 1, иногда до 2 мм.
Примечание. У компрессорных дизелей топливные насосы обычно не имеют кулачковых шайб и роликов. Зато имеются кулачковые шайбы и ролики на рычагах, поднимающие иглы форсунок. Поскольку движение к клапанам передается у компрессорных дизелей от кулачковых шайб распределительного вала прямо через рычаги, без промежуточных толкателей или штанг, зазоры между роликами и кулачковыми шайбами делаются у этих дизелей значительно меньшими чем у дизелей бескомпрессорных, а именно: под роликом рычага форсунки 0,1— 0,2 мм; под роликом рычага впускного клапана 0,3—0,5 мм и только под -роликом выпускного клапана 0,5—0,7 мм при холодном состоянии машины. Для выпускного клапана зазор делается больше потому, что шток клапана во время работы дизеля увеличивается в длине ют нагрева и зазор от этого уменьшается. У крупных дизелей зазоры больше.
Зазоры у роликов газовых и четырехтактных калоризаторных двигателей бывают различными в зависимости от устройства клапанного привода.
§ 6-1]
Подготовка к пуску и пуск двигателя
291
8.	Простучать и опробовать ключом все гайки шатунных подшипников и их стопорные болтики; в случае обнаружения слабины, немедленно се устранить.
9.	Проверить наполнение топливных трубопроводов от фильтров до топливных насосов и от насосов до форсунок, прокачивая насосом или пропуская самотеком (в зависимости от имеющегося устройства) топливо через контрольные краники, а если их нет, то разобщив трубочки от форсунок. Если будут замечены воздушные пузырьки в выпускаемом топливе, то прокачивать или пропускать топливо до тех пор, пока не будет уверенности в полном отсутствии воздуха в трубочках и в насосах.
Примечание. Это правило без изменений относится и к компрессорным дизелям и к калоризаторным двигателям. У газовых двигателей этому правилу соответствует заполнение газопроводов, о котором уже сказано в п. 5а.
110. Если есть сомнение в исправной работе топливных насосов, то проверить их действие, нажимая их скалки специально приспособленным рычагом при вынутых из крышек форсунках. После нескольких подкачек скалки должны туго продвигаться, из форсунок должно показаться мелко распыленное топливо. Если скалка *долго продолжает двигаться без достаточного сопротивления, то нужно вытащить и притереть клапаны топливного насоса, а также проверить отсутствие их заедания, в особенности заедания отсечного клапана
10а. Для компрессорного дизеля это же правило может быть применено в следующем измененном виде.
Если есть сомнения в исправной работе топливных насосов, то проверить их действие, отИяв по очереди трубочки от форсунок, плотно зажимая отверстие каждой трубки пальцем и прокачивая топливо насосом путем поворачивания его эксцентрика, нажима скалки специально приспособленным рычагом при разобранном эксцентрике и т. п. в зависимости от конструкции. Если палец выдерживает напор подаваемого топлива, не пропуская или слабо пропуская его, то надо вытащить и притереть клапаны насоса, набить заново его сальник, проверить отсутствие заедания
1 При проверке распыла не подносить руки *к отверстиям форсунки, так как струя топлива может пробить кожу и вызвать общее отравление даже со смертельным исходом.
19*
292	Инструкция по уходу за двигателями	[ Гл. 6
отсекателя или клапанов и добиться от насоса такой работы, чтобы никаким зажимом трубки пальцем не мог быть удер-жан получающийся напор топлива.
106. Для калоризаторного двигателя этот пункт заменяется следующим.
При неуверенности в работе форсунки отвернуть форсунку и, прокачивая через нее топливо, наблюдать, дает ли сна правильное распиливание. При толчках насоса топливо должно выходить в виде мелко распыленного конуса, без темной струйки в какой-либо части этого конуса и притом отрывисто, без «затухающей струи» (см. стр. 327). Если распиливание неудовлетворительно, то принять меры к немедленному устранению неисправности.
10в. Для газового или газогенераторного двигателя вместо этого пункта вводится следующий.
При неуверенности в работе электрического зажигания вынуть свечи, очистить их контакты и изоляцию под контактами от масла и нагара и проверить новообразование тем способом, какой доступен при имеющейся в каждом отдельном случае конструкции.
11.	Подлить масла во все отдельно стоящие масленки и в масляные бачки на двигателе и проверить действие всех капельниц, пропуская через них по нескольку капель масла; перед самым пуском двигателя включить все масленки в действие.
12.	Открыв вентили, запирающие воду, убедиться, что вода выходит из всех сливных трубок, т. е. что она поступает без сопротивлений и перерывов во все охлаждаемые места двигателя, после чего подачу воды закрыть, чтобы не переохладить двигатель перед пуском. При подаче воды прямо в двигатель насосом опробовать поступление воды к охлаждаемым частям иногда бывает невозможно, но нужно заполнить водой всасывающую линию насоса.
13.	Пробуксовать двигатель на один или два полных оборота, чтобы убедиться, что в какой-нибудь цилиндр не натекло воды или что нет других причин, препятствующих свободному проворачиванию двигателя.
Буксовать надо при не включенных декомпрессионных устройствах, так как если один из клапанов будет приоткрыт, то вода, натекшая в цилиндр, войдет при буксовании в корпус этого клапана; в результате мы свободно пробуксуем двигатель, ничего не заметив, а при пуске' в ход, когда
§ 6-11
Подготовка к пуску и пуск двигателя
293
декомпрессионное устройство будет выключено, вода не уместится в закрытом пространстве цилиндра и получится разрушительный удар. Индикаторные краны при буксовке нужно открыть и внимательно наблюдать при буксовке, не покажется ли из них вода. После буксования поставить двигатель в пусковое положение.
13а. Если двигатель — компрессорный дизель, то путем перепуска воздуха из одного баллона в другой или путем выпуска излишнего количества воздуха отрегулировать давления в баллонах так, чтобы в рабочем баллоне давление стало не менее 38 и не более 45 ат, а давление в том пусковом баллоне, из которого предполагается производить пуск, во всяком случае не менее 30—35 ат.
14.	Осмотреть, не забыты ли посторонние предметы (гаечные ключи, молотки, пробные рычаги и т. п.) на площадке, в картере, на цилиндровых крышках и в других местах двигателя, и все обнаруженные предметы удалить. Закрыть люки картера.
15.	Проверить, не включена,ли фрикционная муфта или вообще не соединен ли двигатель с приспособлениями и частями, передающими на сторону его работу, т. е. не окажется ли двигатель во время пуска в нагруженном состоянии.
16.	В зависимости от конструкции двигателя сделать все последние операции, необходимые для самого пуска, вставить зажженный запальный патрон, поставить рукоятку пусковых клапанов <в пусковое положение и т. п,
16а	. Если двигатель — компрессорный дизель, то открыть главные вентили на рабочем баллоне: приемный от компрессора и подающий на форсунку. Некоторые двигатели по особенностям своей конструкции требуют открытия вентиля распыливающего воздуха после того, как вал двигателя уже начал вращаться (дизель Поляр), но большинство пускается при открытых уже вентилях рабочего баллона.
166.	Если двигатель калоризаторный, то необходимо, чтобы к моменту пуска его калоризатор был уже достаточно нагрет. Ранее достаточного разогрева запального шара (калоризатора) двигатель пускать нельзя. Нагрев должен быть до вишнево-красного цвета.
17.	Дать сигнал о пуске двигателя и открыть вентиль пускового баллона. Если это возможно по конструкции дви
294
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
гателя, то лучше сначала открыть вентиль пускового баллона, а потом перевести рукоятку в пусковое положение, после чего только вал двигателя должен начать вращаться. Этим способом контролируется плотность пусковых клапанов.
Примечание. Этот и следующий пункты относятся ко всем двигателям, имеющим приводные пусковые клапаны для пуска сжатым воздухом или газом.
18.	Не давая двигателю долго работать на воздухе, но и не слишком спеша, перевести рукоятку из пускового положения в рабочее и закрыть вентиль пускового баллона.
18а. Для калоризаторных двигателей, имеющих пуск сжатым газом, подаваемым через открываемый рукой клапан, или пускаемых путем раскачивания за маховик, пп. 17 и 18 заменяются следующим пунктом:
Дать сигнал о пуске двигателя и произвести его пуск, давая в такт движения его колена толчки сжатым воздухом, подаваемым через пусковой клапан при пуске от баллона, либо раскачивая маховик от руки. При этом иметь в виду, что чрезмерная подкачка топлива при пуске может повести к разносу двигателя (§ 6-5, часть В).
19.	Как только число оборотов двигателя установилось, открыть подачу воды на охлаждение и проверить выход воды из всех охлаждаемых мест.
20.	Отрегулировать работу всех масленок в соответствии с указаниями устанавливавшего двигатель монтера или старшего технического руководителя или на основании собственного опыта, обеспечивая при этом наименьший допустимый расход смазочного масла; проверить подачу масла масляными насосами и давление масла по манометру.
21.	Пополнить воздухом пусковые баллоны и спустить из них сконденсировавшуюся воду.
22.	Проверить, не дает ли какой-нибудь из цилиндров пропусков вспышек; если будут обнаружены про-пуски, то проследить затем в работе за исправностью действия этого цилиндра.
23.	Не работать долго вхолостую, а -включать двигатель в работу под нагрузкой,
§ 6-2]
Наблюдение за двигателем в работе
295
6-2. НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ДВИГАТЕЛЕМ В РАБОТЕ И ОСТАНОВКА ДВИГАТЕЛЯ
il. Следить за давлением масла (при циркуляционной смазке) перед фильтрами и за фильтрами; в случае большой разности этих давлений записать в журнал, что тотчас после остановки дизеля на несколько часов масляные фильтры должны быть прочищены (если по конструкции двигателя нельзя или неудобно чистить фильтры во время работы машины). Давление масла перед фильтром не должно во многих двигателях превышать 2,5 ати при холодном двигателе и не должно опускаться ниже 1 ати. Однако бывают и такие конструкции фильтров, которые требуют более высоких давлений. Давление за фильтром, которое, собственно, и обеспечивает правильную смазку частей, должно быть у большинства двигателей в пределах между 0,5 и 1,5 ати, ио некоторые двигатели требуют и 2—2,5 ат. Машинист должен знать, какими должны быть нормально давления смазки перед фильтром и за фильтром — на основании заводской инструкции, указаний технических руководителей или собственного опыта с точно таким или этим же двигателем. Слишком высокие, не вызываемые необходимостью давления держать не следует, так как чем больше давление смазки, тем больше расходуется мощности на насосы и тем больше изнашиваются части маслонасосов и фильтры.
1а. В случае калоризаторного двигателя необходимо наблюдать за правильным нагревом калоризатора. Калоризатор постоянно должен иметь вишнево-красный или красный накал. При увеличении накала выше нормального открывать лючки кожуха калоризатора, открывать или увеличивать подачу воды через капельницу. При потемнении запального шара, наоборот, прикрывать лючки кожуха и прекращать подачу воды. Подача воды через капельницу регулируется также в зависимости от появления в цилиндре стуков (от преждевременных или запаздывающих вспышек).
2.	Следить за отсутствием ненормальных нагревов в доступных для ощупывания частях. В случае таких нагревов, которые угрожают расплавлением подшипников или задирами частей, немедленно по обнаружении их останавливать двигатель и устранять причину нагрева. При менее сильных нагревах добавлять свежего холодного масла к греющимся
296
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
местам, проверять на ходу поступление масла и налаживать его, если оно прервалось или слишком уменьшилось, а в холодную погоду открыть окно, чтобы воздухом несколько охладить нагревшиеся части. Записать в журнал, какие части грелись, чтобы тотчас после остановки двигателя на достаточно длительный промежуток времени эти части были осмотрены, очищены и исправлены. Нельзя охлаждать греющиеся части струе,й воды, снегом, льдом или мокрыми тряпкам и, так как в нагревшихся частях от резкого их охлаждения могут получиться трещины, а от зажима трущихся частей — задиры.
3.	Следить за уровнем масда во всех масленках, масляных бачках и резервуарах, за подачей масла капельницами в надлежаще отрегулированных по указаниям монтера или старшего техперсонала или на основании собственного опыта количествах, за отсутствием засорения трубочек, идущих от капельниц, за движением смазывающих колец в подшипниках с кольцевой смазкой, смазывать из ручной масленки места, слабо трущиеся и не имеющие своих масленок.
4.	Следить за отходящей охлаждающей водой, регулируя вентилями равномерную и надлежащую ее температуру. Обычно держат температуру отходящей воды в пределах 40—50°. В случае прекращения подачи или замеченного перегрева воды ни в коем случае не следует резко увеличивать подаваемое количество ее.
Если вода только горяча или только что перестала итти, то постепенно очень медленным увеличением ее подачи нужно довести ее температуру и количество до нормальных пределов; если же вода неизвестно когда перестала притекать и из сливной трубки уже начал появляться пар, свидетельствующий, что вода закипает, то закрыть вентиль на подводе воды и немедленно остановить двигатель и дать ему самому, без помощи охлаждающей воды, остыть. Иначе, если пустить воду, то возможно заедание поршней и появление трещин в цилиндровых втулках или поршнях, т. е. весьма существенная порча двигателя, требующая длительного и дорогого ремонта.
Примечание. Это правило относится к двигателям, у которых охлаждение производится проточной водой. Когда охлаждение циркуляционное, т. е. вода охлаждается в градирне, в. брызгальном бассейне, в радиаторе или в циркуляционных баках, то следить за постоян
§ 6-2 J
Наблюдение за двигателем в работе
297
ным поступлением и температурой воды надо в соответствии с тем устройством, какое имеется. При этом имеет -значение температура не только отходящей, но и поступающей воды. В случае повышения температуры приходящей к двигателю воды больше допустимой нормы надо разбавлять ее свежей холодной водой, а в случае ее нехватки может оказаться даже необходимым остановить двигатель из-за перегрева «воды. Обычно не допускают, чтобы температура входящей воды была выше 35—40° у больших двигателей и 40—45° у мелких.
В каждом отдельном -случае предельно допустимая температура воды указывается в инструкции по обслуживанию двигателя. При устройствах с радиаторами и передвижными градирнями, черев которые во-здух для охлаждения воды прогоняется вентилятором, нужно неослабно следить за тем, чтобы этот вентилятор всегда исправно работал. Правило относительно того, как поступать -в случае обнаружения, что вода перестала поступать к двигателю, относится и к устройствам с циркуляционным охлаждением.
5.	Пробовать, не греются ли трубки пускового воздуха около цилиндровых крышек. Их нагрев показывал бы, что пусковые клапаны пропускают, следствием чего может быть взрыв трубок и баллонов, а иногда и взрыв в цилиндре во время пуска двигателя, со значительными 'разрушениями и человеческими жертвами. Если нагрев какой-либо пусковой трубки обнаружен, то надо записать это в журнал, чтобы тотчас после остановки дизеля клапан был притерт и исправлен.
Примечание. Это правило, разумеется, касается только двигателей, пуск которых производится сжатым воздухом или газом, в том числе и компрессорных дизелей, а также и тех газовых и калоризаторных двигателей, которые имеют воздушный пуск.
5а. Если двигатель — компрессорный дизель, то следить за давлением воздуха в 'рабочем баллоне, регулируя его в соответствии с нагрузкой дизеля, т. е. увеличивая давление при увеличении нагрузки и уменьшая при уменьшении в соответствии с указаниями, полученными от установившего дизель монтера или от старшего технического руководителя, или пользуясь указаниями, содержащимися в учебнике (стр. 123—125 и 146).
6.	Следить за окраской выхлопных газов (нет ли серого или черного дыма). Для проверки работы отдельных цилиндров полезно иногда (раз в смену) открывать поочередно краники на выхлопных коленах у каждого цилиндра (если, конечно, такие краники есть) и подносить к краникам сырую бумагу. Налет масла на бумаге покажет слишком обильную смазку цилиндра; налет сажи или смолистых брызг в зави
298
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
симости от количества этого налета — несколько ухудшенное или плохое сгорание в цилиндре. Замеченное значительное ухудшение сгорания должно быть отмечено в журнале, чтобы принять соответствующие меры к исправлению после останова двигателя.
Мы уже отмечали (стр. 159), что одной из важнейших обязанностей машиниста является наблюдение за полным сгоранием топлива в цилиндрах, так как это нужно и для экономии топлива, и для бесперебойности работы двигателя, и для его сохранности.
7.	Содержать двигатель в безукоризненной чистоте и порядке, не допуская загрязнения обработанных частей, покрытия слоем масла наружных стенок картера, цилиндров, площадок и пр., оставления земли или песка на лестницах, площадках и на полу около двигателя и т. п.
8.	Не допускать длительной и слишком большой перегрузки двигателя. Если двигатель работает на электрогенератор, то машинист должен знать тот предел по амперметру или киловаттметру на распределительном щите, который соответствует полной нормальной нагрузке двигателей. Этот предел он обязан узнать у старшего технического руководителя. Перегрузка дизеля более чем на 10% против нормальной его мощности не допускается, и машинист обязан принимать меры к немедленному снятию части нагрузки двигателя, если показания приборов зайдут за этот предел перегрузки. Перегрузка до 10% допускается на срок не более 1—2 час. (в зависимости от указаний завода-изготовителя) и не более двух раз на протяжении каждых 8 час. -непрерывной работы двигателя. Более длительной непрерывной работы в перегруженном состоянии машинист не должен допускать, своевременно принимая меры к уменьшению нагрузки. При работе на трансмиссию о перегрузке можно судить по положению муфты регулятора. О последствиях перегрузки см. § 6-4, п. 20.
9.	Следить за стуками, происходящими в основном рабочем механизме двигателя и в более мелких его движущихся частях, обо всяком значительном увеличении стуков отмечать в журнале для принятия мер при стоянке двигателя. При внезапном резком появле(нии стука немедленно, не теряя секунды, выключить подачу топлива . насосами для быстрой остановки дизеля и выяснения причин появления стука. В случае такого происшествия обязателен немедлен
§ 6-2]
Наблюдение за двигателем в работе
299
ный после остановки двигателя вызов к машине старшего технического руководителя.
Примечание. Если двигатель газовый, то это правило меняется лишь в том отношении, что для остановки двигателя не выключается подача топлива, а прекращается зажигание, а затем перекрывается поступление газа. Для компрессорных дизелей и калоризаторных двигателей оно подходит без изменений.
10.	Следить за изменением числа оборотов двигателя и, в частности, за отсутствием резких его колебаний при неизменной нагрузке (работа как бы волнами), резкого падения и резкого увеличения числа оборотов при изменениях нагрузки и в особенности — чрезмерного разгона (стремления к разносу) двигателя при снятии с него нагрузки. Обнаруженные неисправности заносить в журнал для принятия мер по регулировке, а при внезапном ненормальном изменении числа оборотов остановить машину.
11.	Перед остановкой двигателя с него должна быть снята .нагрузка. Соответственно должен быть уменьшен проток воды.
12.	Для остановки дизеля достаточно выключить подачу топливными насосами. Одновременно можно остановить подачу воды, но более принятым является выключение воды через 5—10 мин.
Примечание. Это правило без изменения касается и калори-заторного двигателя.
12а	. Для остановки газового (в том числе и газогенераторного) двигателя достаточно выключить его зажигание. После этого надо сейчас же перекрыть вентиль или клапан, через который к двигателю подводится газ. Затем уже прекращается подача охлаждающей воды.
126.	Для остановки компрессорного дизеля достаточно выключить подачу топлива насосами и затем закрыть подачу воздуха к форсункам. Ни в коем случае не следует закрывать вентиль рабочего баллона (подачу воздуха к форсункам) раньше, чем выключена подача топлива, так как необходимо, чтобы форсунки были до остановки дизеля продуты воздухом. Затем, пока вал дизеля еще вращается, перед самой остановкой дизеля закрыть приемный вентиль рабочего баллона и продуть холодильники, сепараторы и компрессор.
13.	Машинисту должно быть совершенно безразлично, в каком положении остановится двигатель, так как перед
300
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
пуском его все равно нужно буксовать. Поэтому совершенно бесцельно стараться до полной остановки маховика задержать его движение, подставляя ему навстречу рычаги поворотного механизма. Кроме бесцельности такой способ ускорения остановки опасен для целости частей машины и для людей, его применяющих. Задерживание вращения маховика путем подставления поворотного механизма б е з-условнои категорически воспрещается.
14.	После остановки машины обязательно должны быть ощупаны все трущиеся части, чтобы установить наверняка, нет ли нагрева в тех частях, которые недоступны или малодоступны для ощупывания во время работы машины, как, например, в нижних и особенно в верхних подшипниках шатунов, в стенках поршней, в коренных подшипниках, если они плохо доступны (например, находятся в картере), и т. п.
15.	Подача масла капельницами должна быть выключена тотчас после выключения подачи топлива, при ощупывании же частей должны быть тщательно осмотрены также недоступные при работе маслопроводы с тем, чтобы немедленно устранить все утечки, которые будут обнаружены. Машинист должен использовать все имеющиеся возможности для экономии смазки.
16.	Недостаточно ограничиться выключением подачи топлива насосами, которое произведено для остановки дизеля. Необходимо также закрыть вентили или краны на подающих топливо трубах у расходных баков и фильтров, чтобы предотвратить протекание топлива к фильтрам и от фильтров к насосам.
Примечание. Это правило, разумеется, касается не только дизелей бескомпрессорных и компрессорных, но и калоризаторных двигателей. Не относится оно только к газовым двигателям. Для газогенераторных же двигателей вместо этого вводится правило п. 16а.
16а. В случае остановки газогенераторного двигателя на короткий срок необходимо предупредить об этом генератор-щика, чтобы он переключил генератор на вытяжцую трубу, не прекращая его работы. При остановке же на срок более 15 мин. или надолго предупредить его о приостановке работы газогенератора или о полном выводе его из работы. В последнем случае, если остановка не аварийная, генера-торщик должен быть предупрежден о времени остановки заблаговременно, чтобы он пустил генератор на прогар.
§ 6-2]
Наблюдение за двигателем в работе
301
17.	Машинист не должен уходить от двигателя раньше, чем двигатель и помещение будут приведены в полный порядок путем обтирки всего двигателя и уборки помещения. Перед уходом он должен аккуратно занести все необходимые записи в журнал.
18.	В зависимости от существующего на предприятии порядка для записанных в журнале срочных работ по устранению хотя бы даже самых мелких дефектов машинист либо должен остаться сам, немедленно после остановки двигателя приступив к этой работе, либо вызвать сменщика или ремонтных слесарей. За своевременное принятие необходимых мер по ремонту отвечает тот машинист, в смену которого замечены требующие исправления дефекты.
19.	Если после остановки двигателя потребуется какой-нибудь текущий ремонт, то машинист вместе со своим помощником или смазчиком обязан еще во время работы двигателя подготовить все необходимые для ремонта материалы, инструменты и мелкие сменные детали, не ослабляя, разумеется, надзора за двигателем. Надо всегда помнить, что всякая работа пойдет быстро, производительно и успешно, когда она предварительно хорошо подготовлена. Обеспечение же быстрого и тщательного текущего ремонта является одной из самых существенных задач эксплуатации.
20.	Если двигатель останавливается на длительное время (недели или месяцы), то перед остановкой следует увеличить подачу смазки ко всем его частям, увеличив давление масла при циркуляционной смазке, подкачав масло вручную при прессовых масленках, пустив его струйкой из капельниц, и т. п.
21.	При остановке двигателя на длительное время зимой обязательно спустить воду из всех рубашек и трубопроводов двигателя и всей системы охлаждения, а также отстоявшуюся воду из нефтяных баков, фильтров и насосов. Если в каких-либо частях двигателя или всей установки останется вода, то она может замерзнуть и совершенно привести в негодность те части, в которых она осталась, так как в них получатся трещины.
22.	Во время длительной стоянки двигателя обязательно от времени до времени (например, раз в неделю) пробуксовать его на один-два оборота, по возможности обильно смазывая его трущиеся части. Если при проверке будет замечено, что в пусковых баллонах давление падает и угрожает
302
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
опуститься ниже величины, обеспечивающей пуск, то необходимо при отсутствии отдельного приводного компрессора пускать двигатель для подкачки воздуха.
23.	Обязанностью машиниста является добиваться максимальной экономичности работы силовой станции, которую он обслуживает. Поэтому, когда на станции установлено несколько двигателей, он обязан следить за тем, чтобы в работе не находились лишние двигатели, т. е. чтобы каждый двигатель работал по возможности под нагрузкой, близкой к полной его мощности, так как работа всякого недостаточно нагруженного двигателя сопровождается излишним расходом топлива и смазки и, кроме того, уменье обходиться с меньшим количеством одновременно находящихся в работе двигателей сохраняет от излишнего износа те двигатели, которые не пущены в ход.
6-3. РАБОТА ДИЗЕЛЕЙ И КАЛОРИЗАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА УТЯЖЕЛЕННЫХ СОРТАХ ТОПЛИВА
БК, КД> КН
Прежде в качестве горючего для дизелей и калоризаторных двигателей часто применялись сырая жидкая нефть и так называемое моторное топливо, которое являлось смесью мазута с соляровым маслом и керосином. Затем стали производить опыты
с применением в качестве топлива для дизелей различных сортов мазута, т. е. остатков от перегонки нефти, обычно ранее применявшихся только в качестве горючего для паровых котлов и в качестве грубой смазки для неответственных и мало напряженных механизмов. Применение в качестве топлива для дизелей мазутов, даже самых тяжелых и густых, оказалось возможным, но состав, свойства, качество и загрязненность мазутов были слишком различны и неопределенны, так как к ним никогда не применялось жестких требований, регламентирующих их свойства или ограничивающих узкими пределами их загрязненность, примесь воды и пр.
Когда мазут применяется в качестве горючего для котлов или в качестве неответственной смазки, то ставить жесткие требования к его качеству нет необходимости. Для дизелей же всякий низкосортный мазут применять нельзя, а должны применяться только такие нефтяные продукты, которые удовлетворяют определенным установленным требованиям. Не
§ 6-3 ]	. Работа на утяжеленных сортах топлива	303
на всяком мазуте могут исправно работать и калоризатор-ные двигатели.
В настоящее время разработаны и утверждены стандарты (точные установленные законом требования), которым должны удовлетворять нефтяные продукты, применяемые в качестве топлива для двигателей. Эти продукты ihocht название моторныхтоплив.
Согласно действующему ГОСТ 1667-42 моторным топливом называются нефтепродукты, применяемые в качестве топлива для стационарных, передвижных и судовых двигателей Дизеля и калоризаторных двигателей низкого сжатия (нефтянок).
Различают три марки моторных топлив: М-3, М-4 и М-5.
Топливо М-3 примерно соответствует по своим свойствам тому горючему, которое раньше называлось моторной нефтью. Оно должно иметь вязкость по Энглеру при 50° С не более 5° * и застывать при температуре не выше —5° С. Содержание воды в топливе М-3 должно быть не более 1%, содержание золы не более 0,04%.
Моторное топливо М-4 — более вязкое (более густое). Его вязкость при 50° С по Энглеру должна быть не выше 7,5°; температура застывания — не выше — 5° С, как и для топлива М-3. Это топливо может содержать воды до 2% и золы до 0,08%.
Моторное топливо М-5 должно иметь вязкость при 50° по Энглеру не выше 9° и температуру застывания: для топлива, происходящего из Бакинского месторождения, — не выше +5° С, для Грозненского — не выше +36° С. Иными словами, это топливо при комнатной температуре может быть еще втвердом виде. Оно неможетпри-меняться без подогрева паром. Содержание воды в топливе М-5, как и в топливе М-4, должно быть не выше 2%, золы — не более 0,08%.
* Вязкость топлив, масел и других жидкостей определяется при помощи прибора, называемого вискозиметром. Сравнение вязкостей производится по времени, в течение которого определенное отмеренное количество жидкости при определенной указываемой температуре успевает вытечь через отверстие определенного диаметра. Вязкостью по Энглеру называется отношение времени, в течение которого 200 см3 жидкости вытечет через отверстие прибора Энглера, к времени, в течение которого через то же отверстие вытечет 200 см3 дистиллированной воды при 20° С.
304
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
Предписываемые стандартом условия ставят определенные требования и ограничения и для ряда других свойств моторных топлив: температур вспышки, выхода кокса, механических примесей, содержания кислот и щелочей и т. д., чем и обеспечивается пригодность этих продуктов для применения их в качестве дизельных топлив.
В стандарте указывается, что топливо М-3 предназначается по преимуществу для однокамерных бес-компрессорных дизелей с числом оборотов от 200 до 500 в минуту при мощности менее 100 л. с. в цилиндре и с числом оборотов от 300 до 500 в минуту при мощности менее 50 л. с. в цилиндре. Для остальных дизелей, т. е. для всех предкамерных и тихоходных, а также при больших мощностях, а тем более, для всех калоризаторных двигателей, рекомендуется применять более утяжеленные и вязкие сорта топлива, т. е. моторные топлива М-4 и М-5.
Применение в качестве топлива для тихоходных дизелей и для калоризаторных двигателей и моторного топлива М-3 является растратой более ценных продуктов в условиях, когда с успехом могут применяться продукты менее ценные. Поэтому одной из важных задач на силовых станциях является освоение работы на топливах М-4 и М-5, с применением моторного топлива М-3 только для пуска двигателей в ход, до достаточного прогрева машины и топлива.
Ввиду своей густоты при обычных температурах помещения моторные топлива М-4 и М-5 не могут без надлежащего разогрева применяться в качестве топлива для двигателей, в особенности для дизелей.
Топливо марки М-4 сравнительно жидко, оно не застывает при температуре помещения машинного зала; тем не менее и оно требует некоторого подогрева перед направлением его в топливные насосы двигателя, в особенности если речь идет о бескомпрессорном дизеле. Топливо же марки М-5 может оставаться-еще твердым даже при температуре 35°, и для исправной подачи его. к форсункам и хорошего распыливания необходим его разогрев по меньшей мере до 70—75° С, причем к форсункам оно должно доходить не меньше как при 65—70° С.
Для подогрева топлива М-5 необходимо устройство в баках и фильтрах змеевиков, через которые пропускается пар.
§6-3]	• Работа на утяжеленных сортах топлива	305
Трубопроводы же, подающие это топливо к насосам, обычно не нагреваются, а только покрываются изоляцией, вслед* ствие чего топливо марки М-5 может в них застыть, если после остановки двигателя это топливо не спустить или не заполнить трубки моторным топливом марки М-3. Поэтому перед остановкой двигателя свыше чем на 1 час всегда переводят его на работу на жидком моторном топливе марки М-3, вследствие чего после остановки ближайшие к двигателю фильтры и трубопроводы, а также топливные насосы и форсунки оказываются заполненными жидким топливом. При остановках свыше чем на 2 часа топливо М-5 обязательно спускается и из всех остальных трубок, чтобы оно не застыло и не образовало пробок, которые помешают после пуска вновь перевести двигатель на работу на густом топливе.
Кроме подогрева (моторные топлива М-4 и М-5 требуют особенно тщательного отстаивания и фильтрования, так как содержат много землистых примесей и воды. Содержание в чистоте фильтров и своевременный выпуск отстоя из них и из всех отстойников и баков являются основным требованием правильного обслуживания двигателей при работе на этих топливах.
При работе на топливе .марки М-5 чрезвычайно важное значение приобретает (внимательное наблюдение за температурами подогрева его во всех баках и фильтрах. Малый •подогрев делает его 'слишком густым и непригодным для сжигания в двигателе, а в особенности в дизеле. Малая температура топлив в отстойниках, ‘баках и фильтрах, кроме того, мешает достаточной очистке его от примесей. Слишком же высокая температура ведет к отделению из топлива паров, которые, выделяясь внутри трубопроводов, образуют пузырьки, прерывающие действие топливных насосов и совершенно расстраивающие работу двигателя. Правильная температура топлива марки М-5 в баках, отстойниках и фильтрах находится, таким образом, в очень узких пределах, вследствие чего за ней необходимо чрезвычайно внимательно следить, постоянно регулируя подачу обогревающего пара таким образом, чтобы в отстойниках и фильтрах температура топлива М-5 нигде не опускалась в среднем ниже 50°С, а в последних фильтрах перед машиной и при подходе к насосам двигателя не была ниже 65 или выше 75° С.
20 М. В. Щуров.
306
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
По изложенными соображениям инструкция по обслуживанию дизелей и калоризаторных двигателей при работе на густом моторном топливе марки М-5 должна быть дополнена следующими пунктами:
1.	Пуск двигателя производится на жидком моторном топливе марки М-3 или на топливе М-4 с примесью 30% керосина. Перевод на топливо марки М-5 допускается лишь после прогрева самого двигателя и лишь при том условии, если топливо в баках и фильтрах прогрето до такой степени, что обеспечен его приток к топливным насосам с температурой не ниже 65° С. Пока топливо не прогрето до такой степени, необходимо продолжать работу на жидком топливе.
2.	Машинист обязан вести тщательное наблюдение за температурой топлива в отдельных местах топливной системы, т. е. в каждом отстойнике, баке и фильтре, в соответствии с указаниями, полученными от старшего технического руководителя. Ни в коем случае не может допускаться поднятие температуры топлива марки М-5 выше 80° С.
3.	Обязателен своевременный спуск отстоя из отстойников, баков и фильтров в соответствии с точным расписанием промежутков времени для каждого места спуска, составленным по указаниям старшего технического руководителя, в зависимости от емкости баков, времени прохода через них топлива и емкости отстойных пространств. При особо загрязненном или обводненном топливе спуск делать чаще.
4.	Чистка фильтров с переводом направления топлива через сменные парные фильтры должна производиться в соответствии с временем их загрязнения с таким расчетом, чтобы никогда не могло получиться торможения фильтрации, угрожающего срывом работы двигателя.
5.	Перед остановкой двигателя, если остановка производится не по внезапным причинам, двигатель обязательно переводится на работу на жидком моторном топливе марки М-3 или на другом подобном достаточно жидком топливе.
При внезапных остановках, если только возможно, также следует несколько задержать остановку, чтобы успели заполниться более жидким топливом трубки, ближайшие к двигателю и идущие от насосов к форсункам.
6.	При остановке двигателя на срок более 2 час. необходимо спускать топливо М-5 из всех трубопроводов, в которых оно не замещено жидким топливом. При более кратковременных остановках топливо в трубках остается доста
§6-3]	. Работа на утяжеленных сортах топлива	307
точно жидким и нет опасности образования пробок. При остановках на ’/2 часа или менее (точнее это устанавливается на основании опыта в местных условиях) можно не переводить работу двигателя на более жидкое топливо, а пускать его в ход прямо на топливе М-5, если в помещении машинного зала не холодно (температура не ниже 20° С).
7.	Имея в виду, что работа на тяжелом жидком топливе марки М-5 вводится для того, чтобы, применяя менее ценное топливо, сберегать более ценную и дефицитную нефть или более легкое моторное топливо М-3, не следует в установках, оборудованных на топливо М-5, злоупотреблять применением более жидкого топлива. Иными словами, работать на жидком топливе нужно только в меру необходимости, при каждой возможности своевременно переводя двигатель на работу на топливе М-5 и не включая жидкое топливо слишком райо перед остановом.
При работе двигателей на топливе М-4 подогрев топлива и перевод двигателей перед остановом и при пуске на более жидкое горючее не являются обязательными, если температура в помещении машинного зала достаточно высока. Желательно, чтобы на уровне топливных баков температура воздуха была не ниже 35° С, что часто имеет место на силовых станциях, в особенности летом. Некоторые дизели (например, марки 4-42,5/60) имеют подогрев топлива перед направлением его в топливные насосы, что вполне достаточно для топлива М-4.
Однако для исправной и бесперебойной работы дизелей, для меньшего их износа и меньшего загрязнения подогрев моторного топлива марки М-4 при отстое, фильтрации и подводе к топливным насосам является безусловно целесообразным и желательным. Эксплуатация дизелей с подогревом топлива марки М-4 технически более совершенна, более современна. Только температура подогрева этого топлива должна быть ниже, чем топлива М-5. В отстойниках и фильтрах надо поддерживать температуру моторного топлива марки М-4 на уровне 50—55° С, а к нефтяным насосам подводить его с температурой не ниже 45° С. Подогревать топливо М-4 выше 60° С нельзя, так как при 65° С может начаться образование пузырьков испарившегося топлива. Пуск и останов дизелей желательно и в этом случае производить на жидком 20*
308	Инструкция по уходу за двигателями	[ Гл. 6
топливе марки М-3, если в помещении холодно. Опорожнения трубопроводов при длительных стоянках при работе на топливе М-4 не требуется.
6-4. НЕИСПРАВНОСТИ БЕСКОМПРЕССОРНОГО
И КОМПРЕССОРНОГО ДИЗЕЛЯ ПРИ ПУСКЕ И В РАБОТЕ
А. Неисправности при пуске
БК 1. Двигатель трогается при нейтральном положе-Kji нии рукоятки. Пусковая рукоятка дизеля или того цилиндра, с которого производится пуск, оставлена в нейтральном положении или в положении «стоп», как это было рекомендо-ва'но в § 6-1; когда же открыли вентиль пускового баллона, то вал еще до перевода рукоятки в пусковое положение тронулся с места.
Причина. Повис или неплотно прилегает к седлу пусковой клапан, вследствие чего воздух дал толчок поршню, хотя клапан не нажат рычагом. Необходимо: сейчас же прекратить пуск дизеля, вынуть пусковой клапан и устранить заедание или неплотность. Иначе может произойти взрыв, который разрушит дизель.
2. Двигатель не трогается после перевода рукоятки в пусковое положение. После открытия вентиля пускового баллона вал двигателя, как и полагается, не тронулся с места, но он н е тронулся и после того, как мы перевели рукоятку в пусковое положение.
Причины: а) колено вала поставлено в верхнюю мертвую точку или слишком мало через нее переведено; б) хотя колено и поставлено правильно, но с ошибкой на полный оборот двигателя, т. е. кулачок распределительной шайбы пускового клапана находится не под роликом рычага, а на противоположной стороне шайбы. Необходимо: закрыть вентили баллонов, спустить воздух из цилиндров и трубок, открыв индикато-рные краны и нажав от руки пусковые клапаны; затем пробуксовать машину в правильное пусковое положение и вновь пускать. Без выпуска воздуха из трубок буксовать не рекомендуется.
<5. В цилиндрах не получается вспышек. После перевода рукоятки или рукояток в рабочее положение в цилиндрах не получается вспышек.
§ 6-4 J
• Неисправности дизеля при пуске и в работе
309
Посмотреть:
а)	не забыли ли открыть кран от топливного бака к насосам;
б)	идет ли белый дым в выхлоп;
в)	не нагружен ли двигатель;
г)	если дизель компрессорный, не забыли ли открыть вентиль рабочего баллона и достаточно ли давление в этом баллоне.
Если закрыт топливный кран, скорее открыть его, может быть, двигатель еще пойдет; если нет белого дыма, значит, топливо не только не воспламеняется, но и не поступает в цилиндры; если есть густой белый дым, значит, топливо поступает, но не воспламеняется: неисправны, вероятнее всего, форсунки или сжатие, или мал разгон, данный двигателю, или же топлива поступает слишком мало; если двигатель нагружен, то можно попытаться, быстро сняв нагрузку, дать двигателю еще несколько толчков воздухом, чтобы сильнее его разогнать, тогда после перевода в рабочее положение, может быть, еще получатся вспышки.
Если давление в рабочем баллоне компрессорного дизеля упало ниже 38 ат, то немедленно прекратить пуск.
4.	Причины того, что топливо не поступает в цилиндры: а) в баке, фильтре или поплавковой камере нет топлива; б) трубки от насосов к форсункам не заполнены топливом;
в)	в насосах или трубках остался воздух или же он проникает через неплотности в трубках, насосе или соединениях;
г)	пропускает хотя бы один из клапанов топливного насоса;
д)	кто-то подкрутил тяги или болтики передачи к отсекателям насосов таким образом, что они все время держат открытыми отсечные клапаны.
Особенно частой причиной отказа насосов подавать топливо в форсунки является попадание воздуха в насос или трубки. Даже небольших пузырьков воздуха достаточно для того, чтобы прекратить или значительно уменьшить подачу топлива. Следует иметь в виду, что воздух попадает в топливо часто в неожиданных местах. Например, кажется, что через неплотности в нагнетательной линии от насоса компрессорного дизеля к форсункам воздух никак не мог бы попасть, так как внутри трубок большое давление; в дей
310
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
ствительности же, когда перед форсункой есть обратный клапан, то в нагнетательной трубке получается разрежение в момент посадки на место массивного нагнетательного клапана насоса, что делает возможным попадание воздуха.
5.	Причины того, что поступающее топливо не воспламеняется:
а)	плохое распиливание;
б)	низкое сжатие воздуха в цилиндре;
в)	слишком холодные воздух и цилиндр;
г)	несвоевременное поступление (впрыскивание) топлива;
д)	малый разгон двигателя воздухом;
е)	неисправность добавочных запальных приспособлений (пп. 6—11).
6.	Причины плохого распыливания. Плохое распиливание может быть от следующих причин:
а)	засорилось сопло форсунки;
б)	сопловые отверстия слишком малы или слишком велики, или имеют неправильную форму;
в)	у бескомпрессорного дизеля износились и потеряли правильную форму кулачки, толкающие плунжеры топливных насосов, вследствие чего давление распыла недостаточно;
г)	в топливных насосах или трубках есть пропуски;
д)	распылитель у форсунки компрессорного дизеля неправильно отрегулирован (мало или много колец, мала или велика щель) или плохо прижат к конусу корпуса форсунки (прыгает при работе);
е)	сопло у форсунки компрессорного дизеля неправильно расположено по отношению к выходному отверстию из корпуса форсунки (смещено в сторону или слишком удалено на прокладке, или слишком приближено);
ж)	мало давление распиливающего воздуха.
7.	Причины низкого сжатия воздуха в цилиндре. Низкое сжатие воздуха в цилиндре может быть:
а)	от пропуска клапанов между тарелкой и седлом;
б)	от пропуска между корпусами клапанов и их опорными поверхностями (корпус плохо притерт к крышке, плоха прокладка);
в)	от пропуска поршневых колец (кольца пригорели, кольца не пружинят, изношен цилиндр);
§ 6-4]	• Неисправности дизеля при пуске и в работе
311
г)	от неправильно установленного пространства сжатия; д) от сквозных трещин в поршневых головках.
8.	Случаи, когда причиной неполучения вспышек служит низкая температура помещения. Слишком холодные воздух и цилиндр могут повести к отказам в воспламенении в случаях:
а)	когда температура воздуха и цилиндра (температура помещения) ниже 6° С;
б)	когда в рубашки цилиндров рано пущена вода, имеющая температуру ниже 5° С;
в)	когда температура помещения или воды не столь низка (например, 8—10° С), но сжатие воздуха доходит до низшего предела нормы, допускаемой для данного типа двигателя, или же распыливание хотя и удовлетворительно, но не очень хорошо.
Во всех этих случаях обычно достаточно только прогреть помещение или воду, заполняющую рубашку, и топливопроводы, после чего дизель удастся пустить и он будет работать вполне удовлетворительно.
9.	Причины несвоевременного поступления топлива. Несвоевременное поступление топлива может происходить:
а)	при слишком большом опережении подачи топлива насосом (или форсункой у компрессорного дизеля);
б)	при запаздывании подачи;
в)	у компрессорного дизеля при наличии выработанного углубления в конусе корпуса форсунки, вследствие чего сначала поступает только ничтожная порция топлива, а потом уже с опозданием попадает все остальное.
1U. Влияние недостаточного разгона двигателя. Недостаточный разгон двигателя воздухом может быть от следующих причин:
а)	недостаточного давления пускового воздуха;
б)	слишком раннего перевода рукоятки или рукояток из пускового в рабочее положение;
в)	слишком позднего перевода рукояток, когда толчки воздуха уже стали ослабевать и двигатель стал терять обороты, а пусковой воздух, много раз попав в цилиндры, в которых он от расширения сильно охлаждается, слишкокМ охладил цилиндры;
г)	пуск происходит под нагрузкой;
312
Инструкция по уходу за двигателями
[ Гл. G
д)	коренной вал двигателя слишком сильно зажат крышками подшипников, плохо смазан или плохо уложен в подшипники.
11. Не действуют добавочные запальные приспособлен них. В многокамерных дизелях вспышки могут не начаться из-за того, что при вставлении тлеющий патрон погас (отсырел) или если электрическая свеча накаливания не действует из-за обрыва проводов или разрядки аккумуляторов и т. п.
Б. Неисправная работа двигателя
12. Число оборотов мало. Двигатель пошел в ход, вспышки получаются, но число оборотов не достигает на холостом ходу нормального.
Причины: а) количество поступающего топлива недостаточно из-за попадания воздуха в насосы или топливопроводы или из-за неправильной установки отсекателей;
б) регулятор застрял вблизи верхнего положения, почти выключив подачу топлива;
• в) в топливе много неотстоявшейся,- смешанной с ним воды;
г)	сгорание происходит очень плохо из-за совершенно неудовлетворительного распыления или низкого сжатия;
д)	что-то тормозит двигатель (туго ходят какие-либо его части, имеется большая неучитываемая нагрузка и т. п.; примером неучитываемой нагрузки может быть замыкание в ненагруженном генераторе, заедание трансмиссии и т. п.);
е)	топливо М-4 или М-5 застыло в трубках и плохо притекает к насосам.
Если причина сразу не установлена и не устранена, то дизель надо остановить и исследовать причины неправильной работы.
13.	Число оборотов колеблется. Число оборотов двигателя колеблется как бы волнами, то возрастая, то падая.
Причины-, а) нет масла или глицерина в катаракте регулятора или перепускные отверстия катаракта (масляного или воздушного • тормоза) слишком велики;
б)	топливо поступает с перебоями: попадает воздух, в топливе есть капельки воды, один из клапанов топливного насоса заедает;
в)	муфта, шарниры или ролики регулятора заедают, задерживаются при проходе через определенное положение;
§ 6-4]
Неисправности дизеля при пуске и в работе
313
г)	у компрессорного дизеля слишком велико давление распиливающего воздуха или слишком велик подъем иглы форсунки (при малой нагрузке воздух задувает пламя форсунки).
Если, после того как па двигатель дали нагрузку, колебания числа оборотов прекратились, то работать можно.
Если при каждом пуске, пока двигатель не нагружен, он работает неспокойно, хотя простейшие из указанных причин устранены, надо отремонтировать основательно, со сменой скалок и клапанов, топливные насосы и сменить шарниры, ролики и опоры роликов регулятора.
Если и это не поможет, вызвать специалиста-инженера.
14.	Двигатель не везет нагрузку. Под нагрузкой число оборотов сильно падает, появляется дым, муфта регулятора садится в самое нижнее свое положение и т. п.
Причины', а) падение числа оборотов под нагрузкой нормально, так как двигатель имеет не очень чувствительный регулятор и по самой своей конструкции он должен под полной нагрузкой иметь заметно меньшее число оборотов, чем 1та холостом ходу; в этом случае падение числа оборотов на 12—15% против числа оборотов холостого хода не показывает еще, что двигатель не везет полагающуюся ему нагрузку; вообще только двигатели со специальными изодромными регуляторами могут иметь, совершенно одинаковое число оборотов на холостом ходу и под разными нагрузками; при обычных же регуляторах, чем больше нагружен двигатель, тем меньше число его оборотов, если не подтягивать пружины регулятора ручным приспособлением (§3-10);
б)	двигатель перегружается вследствие неправильного расчета нагрузки; в этом случае с момента наступления большой перегрузки число оборотов падает резко, заметно увеличивается дым, муфта регулятора садится в самое низкое положение;
в)	насосы отрегулированы неправильно, не давая и при низшем положении муфты регулятора того количества топлива, какое нужно для полной нагрузки; явления те же, что и при перегрузке, но нет резкого увеличения дыма;
г)	недостаточна подача топлива, хотя отсекатели насосов и отрегулированы правильно (пропуск клапанов насосов, попадание в топливо воздуха или воды); явления TQ же? что и в п. «в»;
314
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
д)	клапаны рабочих цилиндров или поршневые кольца слишком сильно пропускают; в этом случае в цилиндре остается недостаточно воздуха для сгорания полного количества топлива, и при полной нагрузке или даже недогрузке получаются те же явления, что и при перегрузке п. «б»;
е)	плохое сгорание топлива вследствие плохого распыливания его, недостаточного сжатия (пп. 6—7) или неправильной установки распределительного механизма; в этом случае дым наблюдается при всех нагрузках, увеличиваясь при той нагрузке, при которой двигатель начинает более -резко терять обороты;
ж)	имеет место торможение выхлопа, т. е. выхлопные трубы малы диаметром, длинны или засорены; в этом случае в цилиндре остается слишком много продуктов сгорания и уменьшается количество всосанного воздуха, что ухудшает сгорание и уменьшает количество топлива, какое может сгореть;
з)	двигатель установлен высоко над уровнем моря, где воздух менее плотен, вследствие чего в цилиндре мало воздуха; явления как в п. «д»;
и)	из-за неправильной регулировки топливных насосов нагрузка неравномерно распределена между цилиндрами, вследствие чего некоторые цилиндры перегружаются;
к)	слишком велико трение в частях двигателя, двигатель затрачивает много мощности на себя, вследствие чего, не может отдать полную нормальную мощность на сторону; в этом случае при нормальной нагрузке или даже недогрузке получаются все явления перегрузки (п. «б»); проверку можно произвести по индикаторной мощности (§ 8-4), которая при нормальной нагрузке должна составлять примерно 5Д от нормальной эффективной мощности двигателя, если это большой бескомпрессорный дизель или газовый двигатель, или примерно 4/з, если это компрессорный дизель или небольшой и менее совершенный бескомпрессорный дизель; если же индикаторная мощность при нормальной нагрузке больше этой величины, то это доказывает, что потери в машине велики. Вообще индикаторная диаграмма дает наиболее правильные указания на причины непринятия дизелем полной нагрузки.
15.	Двигатель дымит. Причины: а) см. п. 14, «б», «е», «ж» и «и»;
§ 6-4]
Неисправности дизеля при пуске и в работе
315
б)	слишком обильна смазка цилиндров (дым' получается от выгорающего масла);
в)	выхлопные трубы и глушители загрязнены смолистыми отложениями (испарение и выгорание смолистых веществ вызывают дым, идущий совсем не из цилиндров двигателя) ;
г)	козырек всасывающего клапана установлен неправильно или происходит какое-нибудь другое нарушение в смешении распыливаемого топлива с воздухом;
д)	двигатель работает вхолостую или почти не нагружен (беловатый дым происходит от пропусков вспышек);
е)	топливо содержит воду (белый дым, т. е. пары получившейся из топлива воды);
ж)	белый дым (пар) получается во время значительного мороза и при вполне исправной работе двигателя и чистом топливе;
з)	закоксовалась предкамера;
и)	засорились или разработались отверстия форсуночных сопел;
к)	вокруг сопловых отверстий образовался нагар.
16.	При работе двигателя слышны стуки. Причины, не считая простейших и общеизвестных (стука в подшипниках шатунов, от слабины поршней в разработанных цилиндрах и т. п.) и стуков в мелких частях, могут быть следующие: а) коренной вал неодинаково плотно лежит в коренных подшипниках; в этом случае слышны глухие удары в области рамы двигателя; большей частью эти удары чувствуются наощупь в одной или нескольких крышках коренных подшипников, а иногда чувствуются и по вздрагиванию в некоторых местах пола (фундамента); при появлении такого рода ударов надо при первой же возможности остановить двигатель на капитальный ремонт и переложить вал заново, иначе произойдет поломка вала, и двигатель надолго или навсегда выйдет из строя;
б)	коренной вал погнут; признаки те же, что и в п. «а», но более резко вздрагивают крышки подшипников, иногда даже рвет их болты, меры надо принять еще более срочные, чем в случае п. «а»;
в)	слишком большое опережение подачи топлива насосами бескомпрессорного дизеля или опережение открытия иглы форсунки у дизеля компрессорного (стуки резкого тона);
316	Инструкция по уходу за двигателями	[Гл. 6
г)	запаздывание подачи топлива или открытия иглы (стуки глухого тона); у компрессорного дизеля запоздалое впрыскивание может быть также от торможения выхода топлива выработкой в конусе корпуса форсунки; если предполагается наличие такой выработки, нужно разобрать форсунку и сделать слепок, налив в корпус форсунки стеарин, парафин или гипс, чтобы обнаружить выработку, если она есть;
д)	поршневые кольца слабы в гнездах; стуки более резкого тона, чем при слабине подшипников или поршней; необходимо не откладывать надолго выемку поршня, чтобы проверить, не это ли является причиной стука;
е)	отвернулась шпилька или гайка головки поршня: стук обычно не сильный, но отличающийся от бывших до того стуков в машине; сильный стук получается, когда отвернется или оборвется несколько шпилек и головка станет отставать и прихлопывать; в последнем случае нужны срочные меры, машину нужно сейчас же остановить; при стуке же от одной шпильки или гайки при необходимости можно доработать смену, хотя иногда и случается, что гайка задерет цилиндр;
ж)	свинцовая заливка в выемке обода маховика, сделанная при его уравновешивании, разболталась в своем гнезде; в этом случае стук повторяется при каждом обороте (все предыдущие указываемые стуки у четырехтактного двигателя происходят через оборот) и слышны около маховика; упоминаем об этом потому, что иногда долго бьются, пока найдут эту пустяковую причину.
В. Внезапные происшествия
17, Двигатель пошел вразнос. Число оборотов поднялось значительно выше нормального и продолжает увеличиваться.
Причины: а) при подрегулировке подачи топлива не проверили, выключает ли регулятор подачу топлива при вполне разведенных грузах, в результате чего при максимальном допускаемом числе оборотов грузы регулятора разошлись полностью, но топливо не выключилось, и продолжающиеся вспышки разгоняют двигатель;
б)	заел регулятор в муфте или шарнирах, вследствие чего грузы не разошлись и подача топлива не прекратилась;
5 6-4] Неисправности дизеля при пуске и в работе
317
в)	засл отсекатель топливного насоса или туго зажат его сальник при пружинной передаче от регулятора или при эксцентриковом регуляторе, причем грузы регулятора либо разошлись, но не полностью переставили отсекатель, либо не были в состоянии полностью переставить эксцентрики; в обоих случаях это привело к тому, что подача топлива не прекратилась;
г)	при картерной четырехтактной или в особенности двухтактной машине с засасыванием или подачей воздуха из картера при сильно разогретом картере и обильно скопившемся в нем масле с примесью топлива двигатель иногда идет вразнос при мгновенном сбрасывании всей нагрузки; это происходит из-за того, что в цилиндры поступает из картера воздух, смешанный с парами и брызгами масла и топлива, и хотя регулятор полностью выключает подачу топлива насосами, содержащееся в воздухе масло дает вспышки, обычно не сильные, но достаточные для того, чтобы разогнать ненагруженный двигатель.
Экстренные меры. Как только замечено, что дизель увеличивает число оборотов значительно выше нормального, нужно действовать, не теряя ни секунды, в следующем порядке:
1.	Выключить топливные насосы, как при остановке двигателя, и, кроме того, обязательно закрыть кран на трубе от фильтров или поплавковой камеры к насосам.
2.	При компрессорном дизеле закрыть вентиль рабочего баллона, дающий воздух на форсунки; если есть свободные руки, то также открыть продувочный краник компрессора или сепаратора и закрыть на баллоне вентиль от компрессора, словом, поступать с воздухом так, как при обычной остановке дизеля.
3.	Если разгон двигателя сразу же после этого не прекратился, постараться немедленно дать на него как можно большую нагрузку; если же нагрузки нет или она мала, тормозить вагой (бревном) под маховик, зажав вагу между маховиком и полом или краем канавы; все это нужно проделать так быстро, чтобы еще не было опасно (из-за чрезмерно увеличившегося числа оборотов) приблизиться к маховику, причем торможение обычно является тем последним средством, которое (при выключенной подаче топлива) останавливает разнос.
318	Инструкция по уходу за двигателями	[Гл. 6
4.	Попутно можно принимать другие вспомогательные меры: открыть люки картера, индикаторные краны и т. п.
5.	Когда машина успокоилась, но еще не остановилась, не переводить ее вновь на работу, а использовать время до полной остановки для беглого осмотра подвижности муфты регулятора, отсекателей насосов и передачи от регулятора к насосам. Ни в каком случае не следует пускать вновь дизель, пока не найдена и не устранена причина разноса.
18.	Резкий удар и потом все время сильные . удары (обрыв частей двигателя). Послышался резкий удар и потом менее резкие, но не слышавшиеся до того удары при каждом обороте или через оборот двигателя.
Причины: а) оборвался шатунный болт;
б)	лопнули шпильки головки поршня;
в)	оборвалась и упала в цилиндр тарелка клапана;
г)	оборвалось ушко балансира компрессора или произошли другие поломки, каждая из которых, если двигатель не будет срочно остановлен, может повести к полному или очень значительному его разрушению.
Срочные меры: 1) не снимать с двигателя нагрузку1;
2) выключить топливо, как для обычной остановки дизеля, но только как можно быстрее; у компрессорного дизеля закрыть также вентиль рабочего баллона;
3) когда это сделано, отойти подальше от машины и; если она остановится без видимых разрушений, не пускать ее, пока не выяснены действительные причины стука.
19.	У компрессорного дизеля удары через оборот без резкого падения числа оборотов (заела игла форсунки). Послышались удары через оборот в одном из цилиндров без резкого снижения числа оборотов.
Причина: повисла игла (взглянув на иглу, убедиться, что в этом — причина стука).
Экстренные меры: 1) если давление в рабочем баллоне еще не упало ниже 40 ат, постараться осадить и расходить иглу соответствующим гаечным ключом; если застреванйе прекратится и больше не повторится, то можно доработать
1 За исключением того случая, когда двигатель приводит в действие электрический генератор переменного тока, включенный в параллель с другими генераторами. В последнем случае генератор должен быть отключен от сети.
§ 6-4]
Неисправности Дизеля при пуске и в работе
319
смену (при непрерывной же работе остановить машину сейчас же или в более удобный момент через несколько часов);
2)	для поддержания давления в баллоне полезно одновременно открыть вентиль компрессора на полное всасывание;
3)	если давление в баллоне упало до 40 ат или ниже, немедленно выключить подачу топлива, иначе может произойти взрыв форсунок;
4)	после того как машина в конце смены или немедленно остановлена, тщательно расходить иглу в сальнике или набить сальник заново.
20.	Глуховатые удары 2 раза за один оборот, иногда с падением числа оборотов (заел поршень). Послышался глуховатый, но сильный стук в одном из цилиндров, 2 раза при каждом обороте, иногда со скрипом и с заметным падением числа оборотов.
Причина: заедание поршня.
Экстренные меры: 1) сняв нагрузку, быстро выключить подачу топлива, как для обычной остановки; при компрессорном двигателе не забыть произвести все операции, какие нужны при всякой обычной остановке дизеля: выключение подачи воздуха, компрессора и пр.;
2)	если это возможно по конструкции двигателя, значительно увеличить подачу смазки на поршень;
3)	после остановки дать машине несколько остыть и, если она трудно буксуется, вынуть один из рабочих клапанов, налить на поверхность поршня побольше керосина и буксовать машину, если удастся ее сдвинуть с места;
4)	если буксовка не удается, пусть керосин на поршне простоит несколько часов, после чего вынуть поршень способом, зависящим от степени его захвата: расходить ее буксованием, либо осаживать ударами сверху, расцепив шатун, либо поднимать домкратами снизу (домкраты не опирать ни на вал, ни на днище рамы); можно прогревать рубашку цилиндра паром, одновременно охлаждая поршень льдом, и т. п.;
5)	вновь пускать двигатель после того, как получившиеся задиры на поршне и цилиндре тщательно выведены вышлифовыванием карборундовыми брусками или притиркой поршня по цилиндру с карборундовым порошком на масле.
320	Инструкция по уходу за двигателями	[ Гл. 6
Вопрос, От каких причин может получиться заедание поршня?
Ответ. Во .время работы с п е р е г р у з к,о й в цилиндре двигателя от сгорания слишком большого количества топлива выделяется значительно больше тепла, чем нормально; кроме того, работа трения поршня получается больше нормальной от большего среднего усилия его на жима на стенку цилиндра. От этих обеих причин поршень разогревается больше, чем это предусмотрено при изготовлении двигателя, и от нагрева он настолько расширяется, что зазор между телом поршня и цилиндром становится слишком малым. От этого затрудняется доступ масла на поверхность поршня, увеличивается сила трения и начинают еще более увеличиваться нагрев и расширение поршня. Если при этом поршень разогреется так сильно, что покрывающее его стенки масло станет испаряться или сгорать, то обсыхающие поршень и цилиндр начинают уже создавать столь большие силы трения, что разогрев увеличивается с катастрофической быстротой, поверхности совершенно высыхают и сухими начинают драть друг друга, так как раскаляющийся поршень, все более расширяясь от увеличивающегося нагрева, совершенно в распор зажимается в цилиндре. Из сказанного ясно, что заедание поршня получится также и в том случае, если прекратится доступ смазки на поверхности поршня и цилиндра, если значительно ухудшится охлаждение (накипь, перерыв подачи воды) и т. п.
21. Внезапное появление стука в подшипниках и их нагрев. Внезапно застучали один или два шатунных или коренных подшипника; одновременно получился ненормальный их нагрев.
Причины: а) в коренном валу появилась трещина;
б)	подплавился подшипник.
Экстренные меры: 1) немедленно машину остановить нормальным порядком, вскрыть подшипники и осмотреть вал; если предположение о появлении трещины оправдается; то на двигателе больше не работать;
2) если вал цел, то осмотром подшипников установить, надо ли какой-нибудь из них переливать или достаточно только пришабрить и подправить канавки. Если подплавлена нижняя половинка коренного подшипника, то вал обязательно заново переложить на всех под
§ 6-4]
Неисправности дизеля при пуске и в работе
321
шипниках со снятием станин и маховика; при кустарной зачистке одного подшипника или даже его перезаливке с пришабровкой путем вывертывания из-под вала и подведения под вал без полного подъема последнего мы рискуем, что рано или поздно вал получит трещину, а это почти равносильно гибели всей машины.
Г. Особенности неисправностей двухтактного дизеля
Из неисправностей и внезапных происшествий, указанных в пп. 1—21, у двухтактных дизелей с выхлопом через окна не бывает тех, которые зависят от впускных и выпускных клапанов. В п. 16 «ж» отпадает для двухтактных двигателей замечание о том, что стуки слышатся не при каждом обороте, а через оборот; в двухтактных двигателях любые стуки, разумеется, происходят при каждом обороте. Специально о двухтактных двигателях необходимо знать следующее.
22.	Неисправность продувочного насоса. Продувочный насос может подавать слишком мало воздуха, т. е. давление в ресивере будет слишком низко, от следующих причин:
а)	недостаточно притерт или заел хотя бы один из клапанов насоса;
б)	слишком сильно пропускают кольца поршня продувочного насоса;
в)	золотник продувочного насоса сильно пропускает;
г)	велики зазоры между роторами (в ротативных насосах) вследствие износа.
Последствия недостаточной подачи воздуха продувочным насосом приводят к дефектам в работе двигателя, перечисленным выше в пп. 7, 14, 15.
23.	Неплотность наддувочных или продувочных клапанов. В случае неплотности этих клапанов отработавшие газы пробиваются через них в ресивер, загрязняя там воздух. Благодаря этому загрязненный воздух оказывается и в цилиндрах, чем в значительной мере ухудшается процесс сгорания. Последствия, как в пп. 14 и 15.
24.	Загорание выхлопных окон. Если при плохом сгорании в цилиндре и слишком обильной его смазке произойдет отложение нагара на выхлопных окнах, вследствие чего» значительно уменьшится их проход, то выхлопные газы 21 м. в. щуров.
322
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. б
могут начать прорываться (при открытии продувочных окон) в ресивер, нарушая ход продувки. В результате воздух в цилиндре оказывается загрязненным. Последствия, как в пп. 14 и 15. Если загорание окон произошло не в одном, а во всех цилиндрах, то повышается давление воздуха в ресивере, что и указывает па засорение окон или выхлопных труб.
6-5. НЕИСПРАВНОСТИ ПРИ ПУСКЕ И В РАБОТЕ КАЛОРИЗАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ, ИХ ПРИЧИНЫ И УСТРАНЕНИЕ
А. Неисправности при пуске и в работе
1. Двигатель очень трудно или невозможно пу-КН стить. Многократные попытки пустить двигатель ---- в ход не удаются.
Причины: а) мало нагрет запальный шар (калоризатор) ;
б)	слишком много подкачали при пуске топлива, так что цилиндр заполнен слишком большим количеством его паров; следует продуть цилиндр, открыв продувательный краник и много раз провернув вал двигателя;
в)	форсунка плохо распиливает (причины — ниже, во второй части этого параграфа);
г)	произошла одна вспышка, которая не была достаточна для того, чтобы провернуть вал двигателя на полный оборот, но на которую ушла значительная часть бывшего в цилиндре воздуха, а мы продолжае^м раскачивать маховик, не провернув вал двигателя и не дав, таким образом, нового заряда воздуха; после каждой такой слабой вспышки обязательно нужно раза два провернуть вал двигателя на полный оборот;
д)	слишком сильно пропускают поршневые кольца или всасывающие клапаны на картере двухтактного двигателя;
е)	слишком мала степень сжатия;
ж)	топливо содержит много воды или плохо по качеству (загрязненное, не соответствующее стандарту моторное топливо);
з)	опережение впрыскивания топлива неправильно;
и)	слишком холоден цилиндр (холодно в помещении или пустили в рубашку слишком холодную воду, с температурой ниже 5° С);
§ 6-5 ]	, Неисправности калоризаторного дв-игателя
323
к)	тормозится выхлоп (забит глушитель или трубы, выхлопной трубопровод слишком длинен или имеет много колен);
л)	до пуска натекла в цилиндр вода через капельницу;
м)	калоризатор забит нагаром;
н) калоризатор перегрет.
2.	Двигатель в работе дымит и плохо везет нагрузку. Работа двигателя неудовлетворительна.
Причины: а) плохо распиливает форсунка;
б)	форсунка имеет «затухающую струю» (см. ниже);
в)	струя форсунки направлена неправильно по отношению к калоризатору;
г)	у двухтактного двигателя плохо работают всасывающие клапаны на картере;
д)	воздух из картера (кривошипной камеры) уходит через коренные подшипники (не держат уплотнительные кольца) или через другие неплотности;
е)	в калоризаторе скопилось много нагара;
ж)	вследствие пропуска поршневых колец или неправильной установки мало сжатие или сжатие слишком велико;
з)	нагрев калоризатора и подача воды через капельницу поддерживаются неправильно (слишком накален или холоден, воды слишком мало или много).
3.	Стуки резкого тона. В цилиндре непрерывно или временами слышатся стуки резкого тона, при каждом обороте у двухтактного или через оборот у четырехтактного двигателя.
Причины-, а) слишком горяч калоризатор;
б)	капельница мало открыта или засорилась;
в)	велико опережение впрыскивания топлива;
г)	велико сжатие;
д)	двигатель пошел вразнос (см. ниже).
4.	Глухой стук. В цилиндре непрерывно или временами слышатся стуки глухого тона при каждом обороте или через оборот.
Причины: а) холоден калоризатор;
б)	много воды идет через капельницу;
в)	мало опережение впрыскивания топлива;
г)	мало сжатие воздуха в цилиндре.
21*
324
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. G
Б. Причины неисправностей
1. Дефекты подачи топлива в цилиндр. Наибольшее количество случаев неисправной работы нефтяных калоризаторных двигателей зависит от неправильностей в подаче топлива в цилиндр.
Плохое распы лива ние — наиболее часто встречающийся дефект в работе калоризаторного двигателя. Если топливо не распылено в достаточной степени, то оно и не может хорошо перемешаться с воздухом и сгореть в тот весьма малый промежуток времени, какой на это отведен, тем более, что и испарение некоторой части топлива, происходящее перед его воспламенением и способствующее образованию взрывчатой, быстро вспыхивающей смеси, происходит при плохом распиливании в гораздо меньшей степени, чем при хорошем. Плохое распыливание, следовательно, ухудшает сгорание, с одной стороны, и замедляет его, — с другой.
При ухудшении сгорания крупные капли топлива коксуются, пригорают к стенкам калоризатора, другие частички затухают с выделением сажи (дыма), третьи вследствие неполного сгорания образуют окись углерода (угарный газ), четвертые образуют смолы.
Благодаря плохому сгоранию, следовательно, во-первых, покрываются нагаром калоризатор, крышка цилиндра, поршень и цилиндр; во-вторых, повышается расход горючего.
Замедленное сгорание также увеличивает расход топлива,, так как при этом поршень успевает значительно отойти от своей верхней мертвой точки, когда горение все еще продолжается, а это создает потерю той работы, которую произвело бы на протяжении начала хода тепло, выделенное теми частицами горючего, которые сгорают позже.
Под действием этих причин расход топлива калориза-торным двигателем повышается иногда в совершенно, казалось бы, невероятных пределах. Нередко можно встретить случаи, когда двигатель, который должен был бы в исправном состоянии расходовать 300—325 г топлива на 1 л. с. ч., р действительности расходует 500—550 г, т. е. на 70% больше нормы, причем оказывается иногда, что причиной такого большого расхода является исключительно плохое распыливание.
§ 6-5 ]
Неисправности калоризаторпого двигателя
325
Загорание калоризатора, т. е. заполнение его твердым осадком —коксом, которое является следствием плохого распыла, само по себе также ухудшает сгорание, так как ухудшает прогрев, распыление и частичное испарение тех капелек топлива, которые направляются форсункой на стенки калоризатора, и нарушает правильное смесеобразование. Это ведет к дальнейшему увеличению расхода топлива.
Загорание калоризатора в конце концов приводит к потере двигателем мощности, т. е. к тому, что двигатель перестает везти достаточную нагрузку, а чтобы поддерживать способность везти н.агрузку, приходится отнимать и чистить калоризатор слишком часто. Кроме увеличения расхода топлива и потери мощности плохое распыливание приводит также к тому, что пуск двигателя становится затруднительным.
Главнейшей неисправностью форсунки калоризаторпого двигателя, ухудшающей качество распыла, является неправильный, большей частью слишком большой размер отверстия сопла. Следует иметь в виду, что каждое форсуночное сопло постепенно разнашивается, так что диаметр его увеличивается. Расширение отверстия происходит быстрее или медленнее в зависимости от того, из какого материала сделано сопло, и от свойств применяемого топлива: часто топливо содержит значительное количество мельчайших песчинок и тогда оно разнашивает отверстие сопла значительно быстрее, чем то топливо, которое таких песчинок не содержит или содержит их мало.
Между тем даже очень небольшой износ соплового отверстия уже значительно ухудшает распыл.
Делать при замене сопла его отверстие меньше нормального тоже нельзя, так как тогда оно будет слишком тормозить проход топлива и топливо будет выдавливаться через сальник насоса и создавать слишком большие давления в насосе и трубках.
Когда отверстие сопла износится, то часто уменьшают его диаметр зачеканкой. Эта мера несколько улучшает распыливание, но не делает его хорошим, так как отверстие получается как бы выполненным в очень тонкой стенке, образуемой тем заусенцем, который получается при заче-канке. Кроме того, зачеканка отверстия делает его края неровными и создает неправильные направление и форму
326
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
распыленной струи. Наконец, зачеканка имеет и тот недостаток, что заусенец скоро изнашивается и отверстие вновь становится большим.
Правильной мерой, следовательно, является не зачеканка. отверстия форсунок, а смена сопла; если же сопло не сменное, то приходится делать новый корпус форсунки или срезать его конец и ставить на резьбе новое сопло.
Направление канавок распылителя, хорошее прилегание его к боковым стенкам и торцевой поверхности сверления форсунки и отсутствие слабины, дающей распылителю возможность подпрыгивать при работе, также имеют существенное значение для качества распыла.
Чтобы не делать ошибок при изготовлении сопла и распылителя форсунок, следует при установке нового, еще не изношенного двигателя изготовить образцы сопла и распылителя, в точности совпадающие с новыми, полученными от завода. По этим образцам всегда будет можно изготовлять запасные части.
Ввиду того что эти части невелики и изготовление их недорого, можно устанавливать практически наилучшие размеры и форму отверстия сопла и распылителя путем многочисленных опытов и проб с изготовляемыми образцами.
Как пробовать распыл, известно, вероятно, всем машинистам, работающим на калоризаторных двигателях. Форсунка отвертывается от своего места и вынимается из корпуса двигателя. Она соединяется с трубкой, идущей от топливного насоса таким образом, чтобы все соединения были совершенно плотны. Затем начинают толчками подавать насосом топливо на форсунку, наблюдая за видом вырывающегося из форсунки факела топлива.
Сначала надо делать легкие отрывистые толчки, ударяя, скажем, гаечным ключом по рычажку, нажимающему на скалку насоса, или отжимая ключом самую скалку; затем давать сильные, но тоже отрывистые толчки; наконец, давать плавные нажимы рукой.
В первом случае должен получаться короткий факел топлива, не отлетающий далеко от форсунки, так что если подставить лист бумаги на расстоянии 150—200 мм от сопла, то на него не попадает никаких брызг или капелек. Отлетание капелек и попадание их на бумагу показывают ужо сомнительное качество распыла.
§ 6-5]
Неисправности калоризаторного двигателя
327
Во втором случае факел должен отходить на незначительное расстояние от сопла, но весь должен состоять из капелек, так что ни в сердцевине, ни с какого-либо бока не должна получаться темная сплошная струйка, вылетающая дальше пределов, до которых распространяется факел. Бумага, подставленная на пути этого факела, должна покрываться равномерным масляным налетом, без местных очагов сплошного замасливания.
В третьем случае факел может переходить в сплошную струю только при очень медленном нажиме, которая при ускорении нажима тотчас же должна распиливаться; по той наименьшей скорости нажима, при которой сплошная струя начинает переходит в факел, опытный глаз судит о качестве работы форсунки; этим же опытом можно сравнивать между собой качество работы нескольких сопел и распылителей.
При этой пробе может также быть обнаружено явление, называемое «затухающей струей». Это явление заключается в том, что при отрывистых нажимах на скалку насоса факел, выходящий из отверстия сопла форсунки, не получается столь же отрывистым, а продолжается еще некоторое время и после того, как нажим прекращен, постепенно затухая и переходя во время затухания в сплошную струю. Под затуханием мы понимаем постепенное прекращение горения с загибом струи книзу.
После плавного нажима струя в этом случае тоже не прекращается мгновенно в тот момент, когда мы прекратим нажим, а продолжается еще некоторое время, не обрываясь, а постепенно уменьшаясь.
Затухающая струя чрезвычайно вредит работе двигателя, увеличивая нагарообразование и расход топлива в еще большей степени, чем плохой распыл от неисправностей форсунки. Эго явление происходит от попадания воздуха в топливный насос или в нагнетательный трубопровод. Воздушные пузырьки, попавшие в пространство насоса или в нагнетательную трубку, сжимаются под действием давления топлива во время его нагнетания; когда же нагнетание прекратится, эти пузырьки стремятся разжаться, расшириться и при этом выталкивают часть топлива из трубочки в отверстие форсунки, причем это выталкивание по мере расширения и, следовательно, уменьшения упругости пузырьков постепенно замедляется. Понятно, что при
328
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
этом под конец распыл ухудшается; кроме того, подача топлива оказывается при затухающей струе несвоевременной, о чем скажем дальше в своем месте.
Попадание воздуха в полость насоса может происходить через сальник его скалки или вместе с топливом, засасываемым из бака, если воздух мог попасть в него на протяжении всасывающей трубки. В нагнетательную трубку воздух может попасть или из насоса, или через неплотности в самой трубке или соединениях.
Во всасываемое топливо воздух может попасть через соединения вблизи насоса или у штуцера самого насоса вследствие того, что вязкость топлива, его инерция и торможение его на протяжении всего трубопровода от баков до насоса, в особенности в кранах и на изгибах, создают около насоса в момент быстрого всасывания весьма значительное разрежение в трубке, так что через любую малейшую неплотность должен засасываться воздух.
Не следует думать, что таким же образом не может засасываться воздух и в нагнетательную трубу. Опыт показывает, что воздух часто проникает именно через неплотности нагнетательной трубки в ее соединении с насосом или с форсункой, в самом теле трубки или в других соединениях. Объясняется это, повидимому, тем, что обратный клапанок или шарик в форсунке садится на свое гнездо раньше, чем нагнетательный клапан насоса, вследствие чего скалка насоса успевает отсосать часть топлива из нагнетательной трубки, создавая в ней в этот момент разрежение, т. е. засос воздуха через неплотности.
Проверять распыл форсунки и отсутствие затухающей струи нужно очень часто, не реже 1—2 раз в неделю, тотчас же разыскивая и устраняя неплотности, если будет обнаружена затухающая струя.
Несвоевременность подачи топлива, т. е. слишком раннее или слишком позднее начало подачи, встречается значительно реже, чем плохое распыливание или затухающая струя, и имеет много меньшее значение для калоризаторных двигателей.
В зависимости от формы пространства сжатия и калоризатора, от степени сжатия, от быстроходности и других особенностей двигателя существует некоторый наивыгод-пейший момент подачи топлива.
§ 6-5]
Неисправности калоризаторного двигателя
329
Слишком ранняя подача топлива может вызвать преждевременные вспышки или пропуски вспышек.
Слишком поздняя подача не дает возможности образоваться достаточно равномерной смеси к тому моменту, когда уже должна произойти вспышка, так что запоздалая подача топлива задерживает момент воспламенения, замедляет и ухудшает сгорание.
Перестановку момента подачи топлива обычно можно бывает сделать только путем перестановки на другое место шпонки эксцентрика, с вырубкой для нее новой канавки. Машинист сам такой перестановки делать не должен.
Слишком длительная подача топлива может быть от двух причин: 1) от наличия затухающей струи (см. выше) и 2) из-за подачи слишком большого количества топлива, т. е. неправильной отрегулировки зазора между толкателем и скалкой. О вреде длительной подачи уже говорилось.
Излишняя подача топлива в цилиндр, т. е. подача его в таком количестве, которое все равно сгореть не может из-за нехватки воздуха, представляет собой частое явление при регулировании числа оборотов пропусками вспышек (стр. 190).
При полном ходе скалки топливный насос обычно бывает в состоянии подать значительно больше топлива, чем требуется для работы двигателя под полной нагрузкой, и больше, чем может сгореть в том воздухе, который заполняет цилиндр.
Подаваемая порция уменьшается в большинстве двигателей тем, что между скалкой насоса и толкателем устанавливается достаточной величины зазор, соответственно уменьшающий ход скалки. Многие мотористы не следят за установкой этого зазора и думают, что при меньшем зазоре (при большем ходе скалки насоса) двигатель в состоянии везти большую нагрузку. В действительности же они заставляют насос подавать ненормально большие порции топлива, которые все равно не могут сгореть в цилиндре из-за нехватки там воздуха,'в результате чего излишек топлива уходит в несгоревшем состоянии в выхлоп в виде дыма, нефтяного пара и даже капель топлива.
Для экономичной, устойчивой и исправной работы двигателя необходимо держать зазор между толкателем и скалкой наивозможно большим, т. е. таким, при котором только
330
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
бы не падала мощность двигателя и при дальнейшем увеличении которого двигатель под полной нагрузкой начинал бы заметно терять обороты.
Направление выходящей из форсунки струи играет значительную роль во всяком калоризатор-ном двигателе, потому что от этого направления зависит, много или мало частиц ударяется о стенки калоризатора, в каком направлении они ударяются об эти стенки и отражаются от них и как факел топлива захватывается движением воздуха в цилиндре и смешивается с воздушными струями.
В некоторых двигателях точное направление струи из форсунки особенно важно, так как того требует специальная форма калоризатора. К таким случаям относятся конструкции, в которых факел топлива направляется в узкую горловину калоризатора, на специальный язычок, в углубление, сделанное в стенке калоризатора, или в край этого углубления и т. п.
При этом слишком узкий факел бьет в одно место, переохлаждая его и ухудшая испарение и отскакивание капель топлива, а слишком широкий выходит за пределы того места, в которое он должен попадать, и частицы топлива пролетают на охлажденные стенки крышки или цилиндра, осаждаются на этих стенках, т. е. не участвуют в сгорании.
Направление и ширину факела следует проверять, сняв калоризатор, вставив форсунку на свое место, подставив лист бумаги в то место, к которому нормально должен направляться факел, и подавая топливо насосом 2—3 раза.
След факела на бумаге покажет, попадает ли он в то место, куда нужно, и не слишком ли он широк или узок.
Если направление факела неправильно, то надо либо соответственно переместить форсунку, либо переместить ее сопло, дав отверстию сопла соответствующее направление.
Если факел слишком широк или узок, то надо соответственно изменить направление прорезов в распылителе (т. е. сделать их круче или положе) и раззенковку отверстия (сделав ее шире, если факел узок, и наоборот).
2. Недостаточное количество воздуха в цилиндре. Неисправная работа двигателя может происходить также и оттого, что либо количество воздуха, попадающее в цилиндр во время продувки или всасывания и остающееся в нем к моменту воспламенения топлива, недостаточно, либо воз
§ 6-5]
Неисправности калоризаторпого двигателя
331
дух оказывается слишком загрязненным продуктами предшествовавшего сгорания топлива, либо, наконец, он загрязнен посторонними примесями.
В первом случае — при недостаточном количестве воздуха — не может сгореть такое количество топлива, какое нужно для развития двигателем полной мощности, или сгорание будет в условиях нехватки воздуха с выделением дыма и перерасходом топлива.
Во втором случае сгорание затруднено и ухудшено загрязненным воздухом, так как многие частички топлива будут встречать на своем пути вместо воздуха продукты сгорания, не способные поддерживать горение, и поэтому либо совсем не могут сгореть, либо сгорят с опозданием, когда попадут в струю чистого воздуха.
В третьем случае примеси сами могут быть горючими (если, например, к воздуху примешаны пары смазочного масла или керосина, топлива и т. п.) или, наоборот, могут мешать сгоранию (если, например, примешано слишком много паров воды). И то и другое нарушает правильное протекание сгорания, а иногда вызывает и такие нарушения в работе двигателя, как его разнос, о чем будем говорить дальше (стр. 335).
В двухтактном двигателе недостаточное количество подаваемого в цилиндр воздуха может быть вызвано следующими причинами:
1.	Во время хода поршня вверх в картер засасывается недостаточно воздуха вследствие значительных сопротивлений, встречаемых им во всасывающем клапане или в канале, идущем снизу к всасывающему клапану. В этом случае в картере получается значительное разрежение и при следующем затем ходе поршня вниз воздух сжимается до слишком малого давления, так как сначала затрачивается значительная часть хода на доведение давления до атмосферного и только после этого воздух сжимается дополнительно. Малое давление воздуха в картере к моменту начала продувки вызывает то, что и в цилиндр воздуха втекает мало, когда открываются продувочные окна.
Повышенные сопротивления в клапане могут быть: а) от слишком тугой пружины; б) от слишком жесткой кожи, когда клапан сделан из отгибающихся кожаных пластинок; в) от прикрытой наружной крышки, которая в некоторых двигателях регулируется винтом и может быть.
332
Инструкция по уходу за двигателями
[ Гл. 6
ошибочно слишком близко поджата к фланцу клапана, и от других подобных причин. Сопротивления канала могут также увеличиться от попавшей тряпки или концов, от забивки щелей при заливке фундамента и т. п.
2.	Недостаточное сжатие воздуха в картере во время хода поршня вниз, несмотря на вполне достаточный засос, может быть во всех тех случаях, когда в том или другом месте картера имеются неплотности. В этом случае, как и в первом, в цилиндр во время продувки втекает недостаточное количество воздуха, так как давление его в картере к моменту открытия продувочных окон слишком мало.
Наиболее часто случаются неплотности в следующих местах картера: а) пропускает всасывающий клапан, т. е. часть засосанного воздуха уходит через него обратно; б) пропускают коренные подшипники и кольца, уплотняющие картер со стороны этих подшипников, так что воздух уходит из картера вдоль коренных шеек по подшипникам; в) не держит прокладка между картером и цилиндром и воздух может проходить в щель между ними.
Пропуск воздуха в подшипники вреден не только в смысле потери воздуха, но и в смысле выдувания смазки и нарушения исправной работы самих подшипников. С утечками воздуха из картера необходимо бороться самым решительным образом.
3.	Продувочные окна забиты нагаром. В этом случае хотя воздух и сжимается в картере до нормального давления, но не успевает в достаточном количестве попасть в цилиндр на протяжении продувки.
Недостаточное количество воздуха в цилиндре к концу хода сжатия может получиться также и в том случае, если во время хода сжатия значительная часть поданного во время продувки воздуха успеет вытечь через неплотности.
Неплотности могут быть: а) от плохого качества поршневых колец (кольца плохо прилегают к стенке цилиндра и к нижней плоскости канавки); б) от слишком большого износа цилиндра и поршня; в) при появлении в головке поршня сквозных трещин; г) у четырехтактного двигателя также от пропуска выпускного или впускного клапана.
Наличие пропусков между цилиндром и поршнем вызывает в двухтактном двигателе кроме нехватки воздуха
§ 6-5]
Неисправности калоризаторного Двигателя
333
также и дополнительное загрязнение его газами, прорывающимися в картер и попадающими затем с продувочным воздухом обратно в цилиндр.
Воздух получает добавочное загрязнение также и в том случае, если выхлопные окна забиты нагаром. При забитых выхлопных окнах давление в цилиндре не успевает упасть до атмосферного к тому моменту, когда поршень уже начинает открывать продувочные окна. Значит, в момент начала открытия продувочных окон давление газор в цилиндре выше, чем давление воздуха в кривошипной камере, так что не воздух пойдет в цилиндр, а наоборот, продукты сгорания выбьются из цилиндра через продувочные окна в картер, и лишь затем начнется обратный ток воздуха из картера в цилиндр, но этот воздух будет уже загрязнен газами.
Вследствие затрудненного вытекания через выхлопные окна газы во время продувки не могут быть вытеснены воздухом с такой полнотой, как это было бы при незагрязненных окнах. Следовательно, помимо того что продувочный воздух был уже загрязнен выбившимися ему навстречу отработавшими газами, в цилиндре тоже задерживается излишнее количество газов, в результате чего загрязнение воздуха еще увеличится. А так как Оставшиеся в цилиндре газы занимают место, то количество воздуха в цилиндре также будет меньше нормального. В результате мы будем иметь те же явления, как и при слишком большом пропуске поршня, но только давление, до которого будет сжиматься воздух в цилиндре, будет не меньше, а даже больше нормального.
Если принять во внимание, что при вполне исправном состоянии всех частей двигателя заполнение цилиндра воздухом и очистка его от продуктов сгорания при кривошипнокамерной продувке далеко не совершенны, то легко понять то значение, какое имеет для работы двигателя дальнейшее ухудшение очистки и заполнения.
Сгорание топлива в калоризаторных двигателях с кривошипно-камерной продувкой почти никогда не бывает бездымным, главным образом благодаря именно загрязненности того воздуха, в котором топливо должно сгорать. Когда же от одной из описанных нами неисправностей эта загрязненность еще и увеличивается, то, естественно, его-
334
Инструкция по уходу за двигателями
[ Гл. 6
рание становится еще хуже. Уменьшение же количества воздуха, заполняющего цилиндр, уменьшает и вообще то количество топлива, которое может сгорать в цилиндре. В результате этого либо приходится значительно уменьшать количество впрыскиваемого топлива, т. е. снижать развиваемую двигателем мощность, либо часть топлива должна остаться несгоревшей и выбрасываться в трубу в виде сажи, капель и паров топлива, причем способность двигателя везти нагрузку все-таки снижается.
Воздух может быть загрязнен в картере также брызгами, каплями и парами той жидкости, которая скопляется в нижней части (в корыте) картера, если ее не спускать во-время. Эта жидкость может содержать в себе: а) смазочное масло, стекающее со стенок цилиндра и из всех подшипников; б) топливо, стекающее тоже по стенкам, в особенности во время пуска двигателя и при плохом сгорании в цилиндре; в) керосин, оставшийся после промывки частей двигателя; г) воду, которая стекает по стенкам цилиндра, когда подача ее через капельницу слишком обильна; д) грязь, состоящую из нагара, смолистых отложений, пыли и пр., натекающих в картер из цилиндра, в особенности при плохом его состоянии и при плохом сгорании топлива. Больше всего в этой жидкости обычно бывает смазочного масла.
Если уровень жидкости поднимается настолько, что шатун и колено вала начинают за него задевать, то картер (кривошипная камера) сейчас же заполняется брызгами и мелкими каплями, а если картер горячий, то и парами этой грязной жидкости. Чем выше поднимается ее уровень, тем гуще становится этот заполняющий картер дождь, туман и пар, пронизывающие, пропитывающие, весь находящийся еще в картере воздух.
Ясно, что этот же загрязненный воздух будет поступать и в цилиндр во время продувки. Горючие частицы, содержащиеся в нем (масло, топливо, смолистые вещества), будут в цилиндре гореть, но они будут образовывать нагар и дым; негорючие же частицы (вода) могут затруднять и ухудшать сгорание.
Но главная опасность, которая угрожает при таком скоплении жидкости в картере, заключается в возможном разносе двигателя (см. ниже).
§6-5]	. Неисправности калоризаторного двигателя
335
В. Внезапные происшествия с калоризаторным двигателем
1.	Разнос двигателя. Если случится так, что во время разбрызгивания жидкости в картере шатуном со шкива двигателя слетит ремень или вообще двигатель будет внезапно разгружен, то он может начать безгранично увеличивать свое число оборотов из-за того, что будут происходить вспышки тех горючих брызг, капелек и паров жидкости, которые поступают с воздухом из картера. Хотя с увеличением выше нормы числа оборотов регулятор’и выключит полностью подачу топлива, но вспышки горючих частиц, поступающих из картера, будут продолжать давать толчки на поршень, все больше и больше разгоняя ненагруженный и ничем нетормозимый двигатель, т. е. двигатель пойдет вразнос.
Разнос двигателя при скоплении жидкости в картере бывает не всегда. Для получения разноса должно быть такое стечение обстоятельств, которое способствовало бы длительному и неизменному получению вспышек в цилиндре, т. е. образованию из воздуха с брызгами и парами горючей смеси, легко и быстро воспламеняющейся. Этому способствует: а) разогрев картера предшествовавшей длительной работой двигателя под большой нагрузкой, в особенности в жаркое летнее время; б) скопление в картере не только масла и грязи, но и топлива или керосина; в) смазка двигателя не моторным маслом, а более легко воспламеняющимся машинным, а иногда и мазутом или нефтью; г) случайно малое содержание в скопляющейся жидкости воды. Поэтому разнос подобного рода бывает не так уже часто, и это именно обстоятельство усыпляет внимание машинистов и приводит к тому, что от времени до времени разносы двигателей случаются, иногда кончаясь большой аварией.
Что нужно для того, чтобы таких аварий не было? Нужно только своевременно спускать скопляющуюся жидкость из картера, не допуская захвата ее шатуном. При этом, чтобы иметь уверенность в том, что жидкость перестает стекать из картера не по причине засорения краника, нужно каждый раз добиваться того, чтобы краник после спуска начинал продуваться воздухом, выходящим из картера и засасываемым в него. Для прочистки краника всегда надо иметь специальную прочищалку из проволоки, не слишком
336
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
тонкой, чтобы она не гнулась, и не слишком толстой, чтобы она свободно проходила сквозь краник. Машинист должен отвечать за допущенное скопление жидкости в картере.
Если разнос двигателя начался, то машинист обязан суметь его остановить и предотвратить аварию, т, е. разрушение частей двигателя. При этом надо иметь в виду, что разнос может получаться и от других причин.
Во время работы двигателя после сброса с него нагрузки разнос может получиться из-за того, что регулятор по какой-либо причине не уменьшил в достаточной степени подачу топлива, тогда как он должен был бы при увеличении числа оборотов свыше нормы полностью выключить эту подачу.
Например, маятниковый ударник застрял в таком положении, что уже не задевает о выступ, не отскакивает от него и каждый раз ударяет в скалку насоса, постоянно подавая топливо в форсунку, несмотря на увеличивающееся число оборотов.
Следовательно, если двигатель пошел вразнос, то прежде всего нужно выключить подачу топлива в форсунку, прекратив движение скалки насоса при помощи соответствующего рычага, в то же время закрыв и кран на трубе от бака к насосу. Тогда мы будем иметь уверенность, что если двигатель продолжает увеличивать свое число оборотов, то это происходит не от вспышек подаваемого топлива, а от сгорания масла или топлива, примешивающегося к воздуху в кривошипной камере.
Для уменьшения силы вспышек полезно открыть продувательный краник на крышке цилиндра, а также, если есть такое приспособление, наглухо завинтить крышку всасывающего воздушного клапана на картере или, наоборот, задержать этот клапан в открытом состоянии, чтобы тем самым прекратить продувку цилиндра воздухом с брызгами горючих материалов.
Эти меры, однако, надо принимать лишь в том случае, если для них еще есть время и свободные руки. Главной же мерой при разносе калоризаторпого двигателя после надежного выключения подачи топлива является торможение двигателя. Надо иметь в виду, что вспышкщ получающиеся в цилиндре из-за продувки его загрязненным воздухом, бывают очень небольшой силы, так что двигатель увеличивает свое число оборотов только потому, что нет
§ 6-5]
* Неисправности калоризаторного двигателя
337
никакого сопротивления вращению его вала, кроме трения в частях самого двигателя. Но если дать на двигатель хотя бы небольшую нагрузку, то силы вспышек уже не будет хватать для преодоления этого сопротивления, и число оборотов начнет снижаться.
Если есть возможность дать на двигатель обычную нагрузку путем, например, перевода ремня с холостого на рабочий шкив, включения муфты или включения нагрузки на динамомашину, вращаемую двигателем, то нужно это немедленно сделать. Если же такого естественного торможения сделать нельзя, то необходимо затормозить двигатель каким-либо внешним усилием, например, подставить под маховик бревно или толстую доску и нажимать с большой силой на обод маховика, чтобы вызвать торможение трением.
Прибегать к такому способу можно, разумеется, только в тот момент, когда число оборотов еще не достигло опасных пределов, т. е. нет опасности, что маховик разорвется и осколки его могут попасть в тормозящего. Именно поэтому все действия во время появления разноса должны быть чрезвычайно быстры и решительны, чтобы не упустить момент, когда еще можно спасти положение. Потеря лишних 10 сек. может уже сделать аварию неотвратимой.
Случается иногда также разнос двигателя во время пуска. В этом случае причина- разноса лежит в том, что машинист накачал в цилиндр такое количество топлива, что им покрылись стенки цилиндра, головка поршня, крышка цилиндра вокруг калоризатора и даже, может быть, продувочные окна и ведущий к ним канал.
После первых происшедших в цилиндре вспышек стенки камеры сгорания, головка поршня, крышка и часть стенок цилиндра нагреваются этими вспышками, и топливо с них начинает быстро испаряться. Благодаря этому при каждом сжатии воздуха в цилиндре к этому воздуху примешивается небольшая порция только что испарившегося топлива, которое и дает вспышку при каждом обороте двигателя, хотя насос и не подает в это время топлива через форсунку, так как регулятор выключает его из действия.
Чем дальше, тем стенки нагреваются все больше, что способствует испарению топлива со стенок цилиндра, из продувочных окон и т. д. Непрекращающиеся вспышки разгоняют двигатель иногда до числа оборотов, вдвое или 22 м в Щуров
338
Инструкция по уходу за двигателями
[Гл. 6
втрое превышающего нормальное, и доводят его до опасных для целости двигателя пределов раньше, чем выгорит все топливо со стенок; после этого, если маховик не разорвется и не произойдет других поломок в двигателе, число оборотов довольно быстро начинает уменьшаться и входит в норму, но дело далеко не всегда кончается именно так благополучно.
Предотвратить такого рода разнос легко, не надо только подкачивать много топлива перед пуском и во время пуска. Если двигатель несколько раз не пошел в ход и можно предположить, что в цилиндре уже скопилось много топлива, то нужно открыть продувательный краник цилиндра и вращать двигатель руками до тех пор, пока из краника не перестанут обильно выходить пары топлива, и только после такой тщательной продувки снова приступать к пуску.
Если разнос начался, то меры надо принимать те же, какие были указаны выше. В данном случае быстрое нагружение двигателя или торможение его бревном под маховик даст еще более решительные и быстрые результаты,, чем при разносе от скопления горючей жидкости в картере. Надо только помнить, что двигатель никогда не следует тормозить бревном, если нет уверенности в полном прекращении подачи топлива насосом, потому что если топливо продолжает поступать через форсунку, то таким торможением разноса не остановишь.
2.	Другие происшествия. Другие происшествия при работе калоризаторного двигателя случаются в большинстве те же, что и происшествия при работе дизелей, описанные в § 6-4, В, пп. 18 (обрыв частей), 20 (заедание поршня) и 21 (расплавление подшипников или поломка вала). Меры предупреждения и экстренные мероприятия — те же, какие были описаны.
Вопросы для повторения и проверки
1. Для чего изучается техминимум, если есть хорошо разработанная инструкция по уходу за двигателями, по их неисправностям и по бывающим с Ними внезапным происшествиям?
Вс
2.	Почему не следует ставить двигатель в пусковое положение накануне того дня, когда предполагается произвести пуск?
3.	Что может получиться, если машинист перед пуском не проверил размер зазора между роликом и кулачковой шайбой какого-нибудь из клапанных приводов, а в действительности не только не было ника
§ 6-5 ]	_
Вопросы для повторения
339
кого зазора, но даже был значительный нажим кулачковой шайбы в ровной цилиндрической ее части на ролик?
4.	Что может случиться, если машинист забыл перед пуском нажать пружины .всех клапанов и убедиться, что все клапаны свободно открываются и закрываются?
5.	Что может получиться, если машинист перед пуском не проверил, заполнены ли топливом трубки к форсункам, и в них остались пузырьки воздуха?
6	Что получится, если машинист не проверил перед пуско-м газового двигателя качество газа в трубопроводе около двигателя и заполнение трубопровода газом?
7.	Что получится, если перед пуском компрессорного дизеля машинист не проверил давление в баллонах и не перепустил воздух из запасного баллона в рабочий, а в рабочем баллоне давление было только 20 ат?
8.	Почему нельзя допускать длительную работу с перегрузкой?
9.	Почему нельзя допускать работу двигателя под слишком большой (свыше 20%) хотя бы и кратковременной перегрузкой?
10.	Почему не следует тормозить двигатель для скорейшей его остановки или для остановки в пусковом положении, в особенности же нельзя подставлять для этого рычаг поворотного механизма?
11.	Для чего при остановке двигателя на сравнительно долгий срок надо не только выключить подачу топлива насосами, но и перекрыть кран или вентиль от бака к фильтрам и насосу?
12.	Какие правила нужно выполнить при остановке двигателя на длительную стоянку (на дни, недели, месяцы), а в особенности зимой?
13.	Что нужно соблюдать при выборе, какие из дизелей пустить и какие остановить?
14.	Почему при работе двигателей на топливе марки М-5, а отчасти и на топливе М-4 надо постоянно и внимательно наблюдать за температурой топлива в баках, отстойниках, фильтрах и других точках системы топливоснабжения?
15.	Для чего перед остановкой двигатель, работавший на моторном топливе марки М-5, переводится на работу на топливе М-3?
16.	Для чего топливо марки М-5 спускается из трубопроводов при остановке двигателя на несколько часов или на еще более долгий срок?
17.	От каких причин может быть недостаточное сжатие воздуха в цилиндре и какие могут быть от этого последствия?
18.	От каких причин дизель, калоризаторный или газовый двигатель может дымить?
19.	Почему торможение выхлопа в двигателе, т. е. затрудненный выход выхлопных газов, резко ухудшает его работу?
20.	От каких причин может происходить разнос дизеля или газового двигателя?
21	От каких причин происходит заедание поршня?
22.	От каких причин не удается пустить калоризаторный двигатель?
23.	Что такое «затухающая струя» при пробе форсунки калори-ааторного двигателя, каковы ее причины и каков от нее вред?
22*
340	Содержание частей двигателей в исправности [ Гл. 7
24.	От каких причин в цилиндре калоризаторпого двигателя в конце хода сжатия может оказываться недостаточное количество воздуха?
25	От каких причин происходит разнос калоризаторпого двигателя при сбросе с него нагрузки?
26.	От каких причин происходит разнос калоризаторпого двигателя при пуске?
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
СОДЕРЖАНИЕ ЧАСТЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ В ИСПРАВНОСТИ
7-1. НАИБОЛЕЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ МЕСТА ДВИГАТЕЛЕЙ
Самым чувствительным к правильному и непра-БК вильному уходу местом в бескомпрессорном дизеле  является его форсунка. Малые размеры отверстий форсунки, необходимая постоянная плотность ее иглы, значение, какое имеет для работы двигателя не только тонкость распыла, но и направление струй и глубина их проникновения в сжатый воздух камеры сгорания, — все это делает вопросы содержания в исправности форсунки и особенно трудными и особенно важными.
Если отверстия форсуночных сопел разработались, расширились, то не может не ухудшиться распыл; если эти отверстия закоксовались, то образовавшиеся выступы из кокса могут отклонять направление факелов топлива; если одно отверстие засорилось, а остальные нет, то топливо совершенно неправильно распределяется по пространству камеры сгорания; засорение отверстий также уменьшает дальность проникновения факелов в пространство цилиндра и отклоняет их направление; если при прочистке отверстий сопла несколько нарушены форма и направление этих отверстий, то это тоже служит причиной нарушения правильного распыла и правильного распределения факелов.
Износ и засорение сопловых отверстий происходят от присутствия в топливе мельчайших песчинок, из которых наиболее мелкие, проходя через отверстия и задевая за их края, изнашивают, расширяют отверстия, а более крупные засоряют их; износ отверстий, кроме того, происходит от слишком частой и неосторожной их прочистки.
Отсюда становится понятным, насколько важны самое тщательное фильтрование топлива и аккуратное обращение с форсункой.
§ 7-1]
Наиболее чувствительные места двигателей
341
Между расходным баком и топливным насосом беском-прессорного дизеля обычно устанавливаются два фильтра, через которые топливо идет последовательно: из расходного бака — в один фильтр, потом — во второй, а потом уже — к насосу. От исправного состояния фильтров, как мы видим, зависит значительная доля исправности работы дизеля, вследствие чего первейшей заботой и стремлением машиниста должно быть исправное состояние фильтров.
Только аккуратная, заботливая и тщательная очистка фильтров без причинения каких-либо, хотя бы и мельчайших, повреждений фильтрующим сеткам, сукну и прочим задерживающим грязь элементам может обеспечить долговечность работы самых фильтров и надежность фильтрации.
Кроме фильтрации имеет большое значение также отстой топлива. Аккуратное и своевременное удаление отстоя способствует лучшему очищению топлива и значительно помогает его фильтрации.
Тщательная очистка топлива способствует также увеличению долговечности другого чувствительного места беском-прессорного дизеля, а именно его топливных насосов.
Отчего могут изнашиваться плунжеры (скалки) топливных насосов?
Бокового давления они никакого не испытывают, т. е. не прижимаются туго, с большим усилием, к втулкам, в которых они ходят, так как все боковые давления воспринимаются не плунжером, а толкателем или ползушкой насоса. Поэтому от нажима плунжера на втулку никакого износа получаться не может, если только плунжер почему-либо не установлен с перекосом.
Но мельчайшие песчинки, входящие в насосы неотфиль-трованными вместе с топливом, попадают между плунжерами насосов и их втулками и производят такое же действие, как стеклянный ил.и наждачный порошок, т. е. рас-шлифовывают втулки, постепенно увеличивая зазор между плунжерами и втулками и доводя его до недопустимых размеров, т. е. до такой величины, при которой топливо слишком обильно начинает протекать вдоль плунжера, выжимается из насоса. Чем хуже очистка топлива, тем, следовательно, быстрее будет износ насосов.
Еще более ответственным и важным становится дело очистки топлива от примесей тогда, когда в качестве горю
342
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
чего применяется топливо марки М-4 или М-5. Его вязкость и значительно большая загрязненность заставляют обращать особое внимание на длительное поддержание топлива в подогретом состоянии для наилучшего его отстаивания, на многократную фильтрацию и на аккуратное и своевременное удаление отстоя из баков и фильтров и чистку всех сеток и других фильтрующих элементов.
Компрессорный дизель и калоризаторный двига-КД тель далеко не так чувствительны к чистоте топли- ва. Для этих двигателей чистота топлива тоже имеет значение, фильтрация его необходима, но не такая тщательная, как для бескомпрессорных дизелей.
У компрессорного дизеля, как и у бескомпрессорного, важнейшее значение имеет состояние форсунок, а в частности, плотность притирки форсуночных игл и отсутствие пропуска и заедания их сальников. Пропуск иглы может вызвать аварию из-за преждевременной вспышки, заедание (повисание) иглы в сальнике — вынужденную остановку двигателя, а иногда и взрыв форсунки.
Имеет также значение состояние клапанов компрессора, плотность вентилей баллонов.
У калоризаторпого двигателя кроме форсунки КН и насоса чувствительным местом является калори- затор. Скопление в нем нагара, которое нередко происходит довольно быстро, ухудшает работу двигателя, так что требуется постоянное наблюдение за тем, чтобы калоризатор внутри был чист.
У газового двигателя наиболее чувствительным Г местом, требующим неослабного наблюдения и содержания в порядке, является электрическое зажигание.
У всех вообще двигателей исправная работа мо-Вс жет нарушаться пригоранием поршневых колец, из-лишним скоплением нагара на днищах поршней, крышках и стенках цилиндров, у четырехтактных двигателей работа ухудшается при появлении пропусков рабочих клапанов, у двухтактных — при загорании продувочных и выхлопных окон.
Части двигателя претерпевают износ, а многие также засоряются и загрязняются; это загрязнение само по себе ухудшает работу частей и ускоряет их износ.
§ 7-2 ] .Сроки периодических осмотров и чисток частей 343
Для содержания двигателя в порядке совершенно необходимо производить чистку его частей, и притом не случайно, когда вздумается или когда уже работать станет невозможно, а периодически, в заранее по плану намеченные сроки, располагаемые в такой последовательности и через такие промежутки времени, чтобы более быстро загрязняющиеся или изнашиваемые части подвергались чистке чаще, менее загрязняемые — реже и чтобы никакая ответственная загрязняющаяся часть не была в этом плане забыта.
Примерные сроки, через которые должна производиться чистка отдельных частей, и примерная форма календарного плана разборок .и чисток частей дизеля приводятся в следующем параграфе. Каждый машинист должен уметь составить такой же список сроков и подобный же календарный план для обслуживаемого им двигателя и, имея такой план, соблюдать его с наибольшей возможной аккуратностью.
Тщательная проработка и соблюдение планово-предупредительных чисток и ремонтов являются одним из важнейших признаков подлинно передовой работы на дизельной станции.
7-2. СРОКИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ОСМОТРОВ И ЧИСТОК ЧАСТЕЙ И ПРИМЕРНЫЙ КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
НА ЭТИ РАБОТЫ
Примерные сроки, указываемые далее, относятся к тихоходным двигателям и не являются обязательными для всех систем двигателей. В зависимости от сложности или простоты некоторых их деталей для них могут требоваться более короткие или более длинные сроки между отдельными чистками. Но приблизительно придерживаться этих сроков можно почти при каждой системе. Отступления от них в зависимости от особенностей системы и от условий эксплуатации могут намечаться машинистом или старшими техническими руководителями. Важно не в точности придерживаться указываемых здесь сроков, а назначать хотя бы и другие, но совершенно определенные сроки и на основании этих сроков составлять календарные планы и их придерживаться. Для проверки плана нужно к нему составить контрольную ведомость, как указано далее.
344
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
Ориентировочные примерные сроки периодических осмотров и чисток частей (при работе двигателя до 16 час. в день) могут приниматься следующие:
а)	полная разборка и чистка форсунок бескомпрессорных и компрессорных дизелей и калоризаторных двигателей и тщательная притирка игл — 4 раза в месяц; прочистка их отверстий и притирка игл — по мере надобности;
б)	полная разборка, чистка и притирка, а если нужно, и проточка с последующей притиркой выпускных клапанов всех четырехтактных двигателей и очистка через клапанное отверстие камеры сжатия каждого рабочего цилиндра — 1—2 раза в месяц;
в)	полная разборка, чистка и притирка (или проточка с последующей притиркой) впускных клапанов — раз в 2 — 3 мес.;
г)	то Же пусковых клапанов — раз в 6 мес.;
д)	полная разборка, промывка, притирка клапанов и проверка действия топливных насосов — раз в 6 мес. для компрессорных дизелей и раз в месяц для бескомпрессорных;
е)	полная смена масла .и промывка керосином коренных и шатунных подшипников, масленок, моллерупов, трубочек и самих подшипников и днища фундаментной рамы — раз в 6 мес.;
ж)	то же остальных подшипников и трущихся частей (распределительный вал, компрессор, регулятор, рычаги) — раз в год;
з)	чистка масляных фильтров — в зависимости от конструкции и загрязнения, но не реже 4 раз в месяц;
и)	полная промывка и чистка масляных и топливных баков и трубопроводов, подводящих топливо и смазку, — в зависимости от загрязнения, но не реже 3 раз в год;
к)	полная чистка топливных фильтров — в зависимости от загрязнения, примерно раз в месяц (кроме поочередной промывки, которая делается ежедневно);
л)	очистка глушителя и выхлопных труб — раз в год;
м)	обтирка спиц маховика и уборка маховиковой канавы, а также чистка приводного шкива, в особенности ручьев при канатном приводе, — раз в месяц;
н)	чистка и притирка клапанов компрессора — 2 раза в год у бескомпрессорного дизеля и газового двигателя и 4 раза в год у компрессорного дизеля;
§ 7-2]
Сроки периодических осмотров и чисток частей
345
о)	разборка всего компрессора, очистка его поршня и цилиндра — раз в год у компрессорного дизеля и раз в 2 года — у остальных;
п) выемка каждого из поршней рабочих цилиндров, очистка колец, днища, стенок цилиндра, днища крышки цилиндра, проверка отсутствия трещин, поломок колец и пр. — раз в 6 мес.;
р)	промывка с протравлением кислотой и тщательная чистка водяных пространств рубашек цилиндров, крышек, компрессоров, холодильников, охлаждаемых выхлопных труб, выпускных клапанов и пр. — в зависимости от жесткости и загрязненности воды, но не реже 2 раз в год;
с) промывка и тщательная очистка воздушных баллонов — раз в 2 года;
т) промывка колец центробежной смазки шатунов и каналов в коленах вала — 4 раза в год.
Эти чистки и осмотры обеспечивают исправное состояние машины, а вместе с тем экономию топлива и смазки и сокращение простоев. В зависимости от числа цилиндров двигателя следует составить календарный план всех чисток и осмотров с таким расчетом, чтобы, скажем, выпускные клапаны разбирать не все сразу, а по очереди, но так, чтобы каждый из них разбирался раз в месяц; выемку поршней делать по одному, но так, чтобы каждый был вынут раз в 6 мес., и т. д.
На стр. 346—349 приведен календарный план, составленный для четырехцилиндрового четырехтактного бескомпрессорного однокамерного дизеля. План составлен в предположении, что ежедневно дизель может быть по условиям производства остановлен только на 1—2 часа, так что могут производиться только мелкие разборки и чистки. По в ы-ходным дням дизель останавливается на 8—10 час., и этого срока достаточно для такой работы, как, например, выемка одного поршня. В общеустановленные праздники дизель останавливается на 48—72 часа, так что могут быть произведены более полные разборки. В л е т-ний останов могут производиться самые длительные разборки.
Когда подобного рода календарный план и контрольная ведомость (стр. 350) составлены, то можно иметь уверенность в планомерности чисток и осмотров частей. Разумеется, наличие плана не исключает необходимости работ,
346
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
Календарный план периодических осмотров и чисток частей
Январь
2	6	8	12	14	18	20	22	23	30
а)	Форсунки 	 б)	Выпускные клапаны . в) Впускные клапаны . . г) Пусковые клапаны . .	№ 1,2 № 2	№3,4	№ 1,2	№ 1,2 № 1	№3,4	№ 1,2 № 1	№3,4 № 3	№2,3	№ 1.2 № 4	№3,4 № 4
д) Топливные насосы . .								№ 1,2	№3,4	
е) Масляные фильтры . .				*				♦		♦
ж) Баки и трубопроводы		*							*	
з) Топливные фильтры .		№ 1				№ 2			№ 3	№ 4
и) Маховик							*				
к) Рабочие поршни ....								№ 1	№ 2	
л). Смазочные кольца и										
каналы 									№ 1	№ 2	
м). Текущий ремонт . . .								*		
Февраль		2	6	8	12	14	18	20	24	26	-
а)	Форсунки 	 б)	Выпускные клапаны в) Топливные насосы . г) Масляные фильтры . д) Топливные фильтры е) Маховик . .	. . . ж) Текущий ремонт . .		№ 1,2 № 2	№3,4 * № 1	№ 1.2 № 1	№3,4 * № 2	№ 1,2 № 1	№2,3 * № 3 *	№3,4 № 3	№ 1,2 № 4 * № 4 *	№3,4 № 4	
Март	1	3	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а)	Форсунки 	 б)	Выпускные клапаны . в)	Впускные клапаны . . г) Топливные насосы . . д) Масляные фильтры . . е) Топливные фильтры . ж) Маховик ... з) Клапаны компрессора . и) Рабочие поршни . . . к) Смазочные кольца и каналы 	 л) Текущий ремонт . . .	№ 3 № 3	№ 1,2 № 2 *	№3,4 № 1	№ 1,2	№ 3 № 1,2 * № 2	№ 3,4	№ 1,2 № 1 * *	№3,4 № 3	№ 1,2 №3,4 № 3	№ 4	№3,4 № 4 * № 4
§17-2]
Сроки периодических осмотров и чисток частей
347
Продолжение
Апрель	2	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а)	Форсунки 	 б)	Выпускные клапаны . в) Впускные клапаны . . г) Топливные насосы . . д) Смена масла основная е) Масляные фильтры . . ж) Топливные фильтры . з) Обтирка маховика . . . и) Рабочие поршни .... к) Смазочные кольца и каналы 	 л) Текущий ремонт . . .	№ 1,2 № 2	№3,4 * № 1	№ 1,2	№ 1 * № 2	№3,4	№ 1,2 № 1 № 1,2 № 3 •	№3,4 № 3 № 2	№ 1,2 №3,4 • № 4	№3,4	№ 4 * * * № 4 № 4 *
Май	1	2	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а) Форсунки 				№ 1 2	№3,4	№ 1,2	№3,4	№ 1,2	№3,4	№ 1,2		№3,4
б) Выпускные клапаны . в) Впускные клапаны . .			№ 2		№ 3		№ 1	№ 3		№ 4	№ 4
г) Топливные насосы . .							№ 1,2		№3,4		
д) Смена масла основная е) Масляные фильтры . .	•				♦				♦		♦
ж) Баки и трубы	 8) Топливные фильтры .	*	•	№ 1		№ 2				№ 3		№ 4
и) Маховик	 к) Протравление рубашек	*	*					•				
л) Смазочные кольца и											
каналы			№ 1	№ 2									
м) Текущий ремонт , . .											•
Июнь	2	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а} Форсунки 	 б) Выпускные клапаны . в) Топливные насосы . . г) Масляные фильтры. . д) Топливные фильтры . е) Маховик	 ж) Смазочные кольца и каналы	 в) Текущий ремонт . . .	№ 1,2 № 2	№3,4 № 1	№ 1,2 *	№ 1,2 № 2 * №3,4	№3,4	№ 1,2 № 1 *	№3.4 № 3	№ 1,2 № 3,4 * № 3		№3,4 № 4 • № 4 ♦
348
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
Продолжение
Июль	2	6	8	12	14	Отпуск
а)	Форсунки 	 6)	Выпускные клапаны . в) Впускные клапаны . . г) Пусковые клапаны . . д) Топливные насосы . . е) Масляные фильтры , . ж) Баки и трубы	 з)	Топливные фильтры и)	Глушитель и выхлопные трубы	 к)	Маховик	 л)	Клапаны компрессора . м) Весь компрессор (через год)	 н) Рабочие поршни .... о) Баллоны (раз в 3 года) п) Текущий ремонт . . .	№ 1,2	№ 3,4 * № 1	№ 1,2	№ 3,4 * № 2		№ 1, 2, 3, 4 № 1, 2, 3, 4 № 1, 2, 3, 4 ’ № 1,2.3, 4 № 1, 2, 3. 4 * * № 1, 2, 3, 4 * * * * №1,2 В будущем году *
Август	2	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а)	Форсунки 	 б)	Выпускные клапаны . в) Топливные насосы . . г) Масляные фильтры . . д) Топливные фильтры . е) Маховик	 ж) Текущий ремонт . . .		№ 1,2	№ 3,4	№ 1,2 № 2 * *	№3,4	№ 1,2 № 1 * № 2	№ 3,4 № 3	№ 1,2 № 1,2 * № 3 *		№3,4 № 4 №3,4 * № 4
Сентябрь	2	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а)	Форсунки 	 б)	Выпускные клапаны . в) Топливные насосы . . г) Масляные фильтры . . д) Топливные фильтры . е) Маховик	 ж) Рабочие поршни . . . з) Смазочные кольца и каналы	 и) Текущий ремонт . . .	№ 1,2 № 2	№3,4 * № 1	№ 1,2	* * № 3 № 3	№3,4	№ 1,2 № 1 * № 2	№3,4 № 3	№ 1,2 № 1,2 № 3 *		№3,4 № 4 №3,4 * № 4
§ 7-2 ] Сроки периодических осмотров и чисток частей
349
Продолжение
Октябрь	2	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а)	Форсунки	 б)	Выпускные клапаны . в)	Впускные клапаны . . г) Топливные насосы . . д) Масляные фильтры . . е) Топливные фильтры ж) Маховик	 з)	Рабочие поршни .... и)	Смазочные кольца и каналы		 к)	Текущий ремонт . . .	№ 1,2 № 2	№3,4 * № 1	№ 12	№ 1 ♦ № 4 № 4	№ 3,4	№ 1,2 № 1 * № 2 *	№3,4 № 3	№ 1,2 № 1,2 № 3 ♦	№ 2	№3,4 № 4 №3.4 * № 4
Ноябрь	2	6	7	8	12	14	18	20	24	26	30
а) Форсунки 		№ 1,2	№3,4		№ 1,2	№ 3,4		№ 1,2	№3,4	№ 1,2		№3,4
б) Выпускные клапаны . в) Впускные клапаны . .	№ 2						№ 1	№ 3	№ 3	№ 4	№ 4
г) Топливные насосы . . д) Смена масла основная е) Смена масла в прочих		♦	*						№ 1,2		№3,4
											
частях 					•							
ж) Масляные фильтры . .				*					*		*
з) Баки и трубы				*	ж							
и) Топливные фильтры . к) Маховик				№ 1,2				*		№ 3		№ 4
л) Протравление рубашек м) Смазочные кольца и		*	*	*							
каналы 								№ 1,2				
н) Текущий ремонт . . .		*									
Декабрь	2	6	8	12	14	18	20	24	26	30
а)	Форсунки 	 б)	Выпускные клапаны . в) Топливные насосы . . г) Масляные фильтры . . д) Топливные фильтры . е) Маховик	 ж) Смазочные кольца и каналы	 з) Текущий ремонт . . .	№ 1,2 № 2	№3,4 № 1 *	№ 1,2	* * № 3	№3.4	№ 1,2 № 1 • № 2	№3,4 № 3	№ 1,2 № 1,2 № 3		№3,4 № 4 №3,4 * № 4
350	Содержание частей двигателей й исправности [ Гл. 7
Контрольная ведомость к плану периодических осмотров и чисток частей
Работы, повторяемые не каждый месяц.	Сколько раз в год	На какое число назначены
в)	Впускной клапан № 1 .	.	№	2 *	.	№	3 .	.	№	4 г)	Пусковой клапан № 1	4 раза	12 января, 12 апреля, отпуск, 12 октября 12 января, 20 апреля, отпуск, 26 октября 12 февраля, 12 мая, отпуск, 24 ноября 26 февраля, 26 мая, отпуск, 26 ноября 12 января, отпуск
. № 2 .	. № 3 .	. № 4	2 раза	22 22 23
е) Смена масла основная	2 раза	30 апреля—2 мая, 6—8 ноября
ж)	» в прочих	1 раз	6—8 ноября
частях 			
и) Баки и трубы ....	4 раза	22—23 января, 1—2 мая, отпуск, 6—8 ноября
л) Глушитель и выхлоп-	1 раз	
ные трубы			Отпуск
н) Клапаны компрессора	2 раза	30 марта, отпуск
о) Весь компрессор . . п) Рабочий поршень № 1	1 раз в 2 года	Отпуск (в следующем году не делать) 22—23 января, отпуск
„ №2 ,	. №3 .	. №4 р) Протравление руба-	2 раза	22—23 1 марта, 12 сентября, 30 апреля, 12 октября
шек 		2 раза	1—2 мая, 6—8 ноября
с) Воздушные баллоны . т) Смазочные кольца и каналы № 1	.... №2 .... № 3 .... № 4 ....	1 раз в 3 года 4 раза в од	Отпуск (в текущем году не назначено) 22 января, 1—2 мая, отпуск, 18 ноября 23 января, 1—2 мая, отпуск, 18 ноября 1 марта, 12 июня, 12 сентября, 12 декабря 22 января, 30 апреля, 12 июня, 12 октября
§ 7-3)
Паспорт Двигателя
351
вызываемых обстоятельствами (чистка форсунки, когда она засорилась, притирка впускного клапана, если обнаружилось, что он пропускает, выемка поршня, когда есть опасения, что сломалось одно из колец, и т. д.). Но регулярные разборки и чистки частей по плану, не дожидаясь, когда каждая из частей сама заставит произвести ее чистку или осмотр, обеспечивают бесперебойную работу машины и редкие ее остановы в неназначенное время.
Машинист должен уметь составить такой план для обслуживаемой им машины и должен его выполнять.
7-3. ПАСПОРТ ДВИГАТЕЛЯ
При ремонтах, чистках и регулировках каждого двигателя важно знать правильные, установленные заводом, зазоры во многих его частях, правильные моменты газораспределения, правильные размеры сопловых отверстий и ряд других данных, которые нельзя помнить, а надо иметь в записанном виде. Между тем на многих станциях, пожалуй даже на большинстве станций, нет таких систематизированных, хранящихся в определенном месте, паспортовдви-гателей, в которые были бы занесены и раз навсегда зафиксированы все такие данные. Бывают даже и такие станции, на которых неизвестны действительная нормальная мощность некоторых двигателей, завод-изготовитель, год выпуска и т. д.
В настоящее время многие дизелестроительные заводы снабжают каждый выпускаемый двигатель паспортом. Однако эти паспорта не всегда достаточно полны, а многие из работающих двигателей и вообще их не имеют. Нужно, чтобы машинисты сами заботились о том, чтобы на все установленные двигатели паспорта были заведены и чтобы содержание паспортов было достаточно полным и постоянно пополнялось.
С течением времени зазоры и другие данные двигателя меняются; после ремонтов со сменой частей также получается изменение ряда данных. Следовательно, и данные, содержащиеся в паспорте двигателя, могут меняться. В соответствии с этим надо различать: 1) первоначальный паспорт, составленный при установке двигателя; 2) проверочный паспорт, фиксирующий данные, отмечаемые при проверке состояния частей двигателя после
352 Содержание частей двигателей в исправности [ Гл. 7
ПАСПОРТ
бескомпрессорного дизеля №--------------------
Мощность дизеля---------л. с., число оборотов-------------об мин,
число цилиндров-----------
Завод-изготовитель -------------- год выпуска-------------------
Марка двигателя---------номинальный диаметр цилиндров---------мм
ход поршней---------------мм Номера цилиндров-------------------
/. Газораспределение (при холодной машине)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Начало открытия впускного клапана . . Конец закрытия впускного клапана . . Начало открытия выпускного клапана . Конец закрытия выпускного клапана Начало открытия пускового клапана . . Конец закрытия пускового клапана . . Зазор под роликом впускного клапана при холодной машине ... десятых мм
То же под роликом выпускного клапана То же под роликом пускового клапана
2.	Топливоподача и регулирование
Начало подачи топлива насосом при холодной машине.........................
Зазор под роликом топливного насоса ............................десятых	мм
Длина тяги от регуляторного валика до поводка эксцентрика отсекателя ... мм
Зазор между отсечным рычагом и отсечным клапаном при вполне разведенных грузах регулятора и перед началом нагнетательного хода плунжера .......................десятых	мм
То же при опускании муфты регулятора на 5 мм от верхнего своего положения .......................десятых	мм
Et X S

о.	о.	о.
Е*	Е(	EI
X	X	X
X	X	X
5 °*	5 со	е; тг
S	X	X
32		
		
§ 7-3 ]
Паспорт двигателя
353
Продолжение
5g
ж ж Ч со Si
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
23
То же при нижнем положении муфты регулятора......................мм
Подача топлива за 10 оборотов вала при нижнем положении муфты регулятора ........................см3
Давление впрыскиваемого топлива во время работы двигателя под нагрузкой, близкой к полной, по максиметру ........................ ...	ат
Диаметр отверстий форсунки • . . . . ...............десятых мм ....
Подъем иглы форсунки при работе (зазор под ограничителем хода). . .
.....................десятых мм
Длина тяги от рычага регулятора до поводка валика ................ мм
Толщина прокладок под пружинами регулятора ...................... мм
Число поворотов гаек при затяжке пружины регулятора ...................
Сжатие пружин регулятора при загрузке 20 /с? ......................мм
Число оборотов двигателя на холостом ходу при наименьшей затяжке вспомогательной пружины................
.............об/мин.............
То же, при наибольшей затяжке . . . ........................об/мин	. . .
3.	Сжатие
Высота пространства сжатия по оттиску на свинце.......................мм
Давление сжатия при горячей машине при выключенной подаче топлива . .
..........................ат	• -
Толщина прокладок в шатунах . . мм
4.	Зазоры в трущихся частях и другие размеры
Зазор между поршнем и цилиндром, в направляющей части.................
.... десятых мм.................
То же у торца поршня (в.конце конуса) |	.............................мм
М. В. Щуров.
354
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. ?
Продолжение
	Цилиндр № 1	Цилиндр № 2	я я Ч СО
я S
я
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Зазор по диаметру в головном подшипнике шатуна по оттиску на свинце ........................................ десятых мм Боковой зазор между головным подшипником и проушинами поршня (боковой разбег шатуна по пальцу), по щупу................мм
Зазор по диаметру в мотылевом подшипнике шатуна, по оттиску на свинце ....................десятых мм
Боковой зазор между мотылевым подшипником и щеками (боковой разбег шатуна по шейке), по щупу . . . мм
Суммарная толщина прокладок в головном подшипнике: левые.......................... мм
правые .......................мм
Суммарная толщина прокладок в мотылевом подшипнике: левые...........................мм
правые........................мм
Полная длина шатунного болта: левого..........................мм
правого.......................мм
Диаметр*рабэчего цилиндра на уровне верхнего положения верхнего поршневого кольца:
по валу........................мм
по ходу........................мм
Диаметр рабочего цилиндра на расстоянии 100 мм от нижнего края гильзы:
по валу.........мм
по ходу.........мм
Зазор под верхними половинками вкладышей коренных подшипников (в среднем).................десятых	мм
Толщина прокладок	во вкладышах	ко-
ренных подшипников:
выносной................мм
1-й от маховика.........мм
2-й	„	,,	 мм
3-й	,,	„	 мм
4-й	,,	„	 мм
5-й	„	„	 мм
§ 7-3]
Паспорт двигателя
355
Продолжение
		Цилиндр № 1	Цилиндр № 2	Цилиндр № 3	
Цилиндр № 4
42
43
44
45
46
47
48
Толщина прокладок во вкладышах в упорном подшипнике (котором) . . .
Зазоры между торцами коренных подшипников и щеками колен (по щупу): 1-й от маховика — к маховику ................................мм дальняя от маховика .... мм 2-й от маховика — к маховику ................................мм дальняя.........................мм
3-й от маховика — к маховику ..........................мм дальняя...................мм
4-й от маховика — к маховику ..........................мм дальняя...................мм
5-й от маховика — к маховику ..........................мм
Осевой разбег коренного вала (по валовому индикатору во время работы машины).........................мм
Расхождение щек колен коренного вала: верхнее положение . . сотые мм нижнее положение . . сотые мм
Эллипсы поршневых пальцев: посредине.................сотые	мм
ближе к маховику . . . сотые мм дальше от маховика . . сотые мм
Эллипсы мотылевых шеек: посредине.................сотые	мм
ближе к маховику .... сотые мм дальше от маховика . . сотые мм
Эллипсы коренных шеек: выносная..................сотые	мм
1-я х>т	маховика	....	сотые	мм
2-я от	маховика	....	сотые	мм
3-я от	маховика	....	сотые	мм
4-я от	маховика	....	сотые	мм
5-я от	маховика	....	сотые	мм
23*
356
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
Окончание
5: s 3$
49
Наибольший зазор (по щупу) между зубьями шестерен: коренного вала и промежуточной .................................мм' промежуточной и распределительного вала..............................мм
промежуточной и регуляторной ................................мм
конических регуляторного вала ................................мм
валика топливного насоса . . . . мм масляных насосов................мм
50
51
52
53
54
55
56
б. Нормативы
Нормальный удельный расход топлива:
при полной нагрузке..........кг/э.	с. ч.
при нагрузке 3/4	от	полной	...
»	„	72	»>	»»	• • •	«
”	„	V4	»	”	. . .	*	»
на холостом ходу................кг/час
Нормальный расход масла моторного на весь двигатель ..............................кг/час
Нормальный расход густой смазки (тавота) на весь двигатель.......................кг!час
Удельный расход масла моторного при полной нагрузке............................г/э.	с. ч.
Подача смазки механической масленкой: на каждый мотылевый подшипник—капель1мин на мотылевый подшипник компрессора	„
на смазку каждого цилиндра	»>
на смазку цилиндра компрессора	»
на регулятор	»»
Давление масла от маслонасоса: перед фильтром..........................ати
за фильтром............................ати
Нормальное давление вспышки по индикаторной диаграмме................................ати
§ 7-3]
Паспорт двигателя
357
значительного срока его работы; 3) текущий паспорт, составляемый после среднего или капитального ремонта и /Характеризующий состояние двигателя, признаваемое нормальным, но отличающееся от первоначального его состояния.
Форма паспорта во всех трех случаях может быть оставлена одна и та же. Примерная форма паспорта для четырехтактного четырехцилиндрового бескомпрессорнэго дизеля приведена на стр. 352—356.
Не на каждой силовой станции можно полностью такой паспорт составить, так как многие данные требуют для своего определения соответствующих точных приборов. Ряд данных должен быть занесен при монтаже двигателя, а иначе нельзя добраться к тем частям, которые нужно измерить. Надо стремиться к тому, чтобы паспорт был как можно более полным. Можно добавить и ряд таких данных, которые в предложенной нами форме не упомянуты. Кроме того, при паспорте следует делать вкладные листы, характеризующие основные моменты из жизни двигателя.
Сделаем пояснения к тому, как определять некоторые из перечисленных в паспорте данных.
Открытие и закрытие клапанов (пп. 1—6) определяются при окончательно отрегулированных зазорах под роликами (пп. 7—9). Градусы поворота вала определяются либо по ватерпасу с угломером, либо по разметке градусов на маховике. В последнем случае или измеряют длину окружности маховика рулеткой, или измеряют диаметр маховика и вычисляют длину окружности маховика, умножая число тс = 3,14 на величину диаметра, и находят, скольким миллиметрам и десятым долям миллиметра соответствует один градус. Для этого длину окружности делят на 360.
Пример. Диаметр маховика 1 800 мм. Длина окружности 3,14* 1 800 = = 5 652 мм. Один градус соответствует 5 652:360 = 15,7 мм.
Затем где-либо против обода маховика закрепляют накрепко стрелку или линейку и отмечают на ободе те места, против которых находится стрелка при положении вала в каждой из мертвых точек. После этого по каждому моменту газораспределения определяют, на сколько градусов отстоит этот момент от соответствующей мертвой точки.
Пример. Провертывая коренной вал и ощупывая, при каком по ложении ролик впускного клапана перестает провертываться, когда
358
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
мы пробуем его повернуть рукой, нашли положение начала открытия впускного клапана.
Измерив по ободу маховика, установили, что место, которым маховик остановился против стрелки, отстоит от метки, соответствующей верхней мертвой точке данного цилиндра, на 307 мм. Зная, что каждый градус соответствует 15,7 мм, вычисляем, что опережение начала впуска составляет 307 : 15,7 = 19,5°.
Зазоры под роликами (пп. 7—9 и И) определяются щупом.
Начало подачи топлива насосом (п. 10) определяется путем наблюдения начала движения плунжера топливного насоса, на который, если это доступно, ставится для большей точности наблюдения валовой индикатор.
Валовым индикатором, о котором будем упоминать и дальше, называется такой прибор, который своим штифтом приставляется к какой-нибудь проверяемой поверхности, например к поверхности шейки медленно проворачиваемого вала, а стрелка циферблата его или длинный конец указательного стержня показывает в многократно увеличенном масштабе неровности проверяемой поверхности или ее движение в направлении к штифту и от штифта.
Способ, каким определено начало впрыскивания, должен быть упомянут в тексте паспорта.
Длина различного рода тяг и других деталей (пп. 12, 20, 37) определяется либо штангенциркулем по концам деталей, либо нанесением двух маленьких керновых углублений и измерения расстояния между ними с помощью стальной линейки или метра. В последнем случае в паспорте отмечается, что длина — между кернами.
Зазоры по пп. 13, 14, 15, 32, 34, 43, 49 определяются по щупу.
Подача топлива по п. 16 определяется путем буксования двигателя на определенное число полных оборотов вала при подставленных под вынутые форсунки или под отнятые от форсунок трубкй банках и путем измерения мензуркой (склянкой с делениями) количества поданного топлива.
Давление впрыскивания (п. 17) измеряется прибором, называемым максиметром, или (манометром, перед которым ставится обратный шариковый клапан.
Диаметр отверстий форсунок (п. 18) измеряется набором проволочек разных диаметров, закрепленных в пластинках, на которых выбит диаметр проволочки. К сожалению, такие сопловые щупы не продаются, но домашним способом их сделать не так трудно.
§ 7-3]
Паспорт двигателя
359
Толщина прокладок по пп. 21, 28, 35, 36, 41 определяется с помощью микрометрической скобы, причем набранные из нескольких пластинок прокладки должны быть плотно сжаты в тисках и измерение должно производиться непосредственно около сжатого места.
По п. 22 повороты гаек считают с момента начала их зацепления с резьбой, если они надеваются с натягом, или с момента начала нажима на пружину, если сначала гайка повертывается свободно; повороты записываются с точностью до 7б полного поворота.
Для измерения по п. 23 пружина ставится на доску с отверстием, через которое проходит стержень с крючком внизу и с тарелкой, нажимающей на пружину вверху. Измеряется стальной линейкой или метром длина пружины в свободном состоянии, после чего на крюк вешается груз, который вместе со стержнем и тарелкой составляет 20 кг (или 5—10 кг при более слабых пружинах), и измеряется длина пружины, сжатой этим грузом. Разность между первым и вторым замерами составляет сжатие пружины. Его важно знать, чтобы в случае поломки пружины и изготовления новой проверить и добиться, чтобы новая пружина имела такое же сжатие или мало от него отличающееся (и свыше 10%).
Число оборотов по пп. 24 и 25 определяется отсчетом по часам при тихоходных двигателях или счетчиком оборотов и секундомером — при более быстроходных.
Способ определения высоты пространства сжатия (п. 26) общеизвестен. Вынимают из крышки цилиндра один из клапанов, закладывают через отверстие в крышке два куска свинца на край поршня, прямо по диаметру друг против друга, и пробуксовывают машину так, чтобы поршень, пройдя через верхнюю мертвую точку, сжал свинец. Затем толщина получившихся оттисков измеряется микрометром. Если толщина с двух сторон оказывается разная, то записываются или обе величины, или эти величины складываются и делятся пополам. Куски свинца следует сохранять для последующих замеров.
Давление сжатия (п. 27) определяется машинным индикатором, которым снимаются индикаторные диаграммы (ом. далее § 8-2) при выключенной подаче топлива в данный цилиндр.
Зазор между поршнем и цилиндром (п. 29) измеряется либо длинным ленточным щупом, либо набором самодель-
360
Содержание частей двигателей в исправности,
[Гл. 7
них длинных пластин из тонкой латуни или жести, толщина которых проверена микрометром; зазор в верхней части (п. 30) можно мерить простым щупом.
Зазоры по диаметру в подшипниках (пп. 31, 33 и 40) определяются путем закладки в разобранный подшипник тонкой свинцовой проволоки и затяжки его до отказа на тех прокладках, которые будут затем оставлены в работе;
после разборки подшипника измеряется толщина сплющенной проволоки.
Диаметр рабочего цилиндра (пп. 38 и 39) измеряется микрометрическим штихмасом. Если такого прибора нет, то можно приготовить и точно пригнать штихмас (стер-
Фиг. 7-1. Измерение расхождения щек.
жень с заостренными концами) из стальной проволоки диаметром 6 или 8 мм, после чего длину его измерить большой микрометрической скобой или штангелем.
Упорным подшипником (п. 42) называется тот, у которого галтели (закругленные торцы) плотно, с зазором только на масло, пригнаны по вырезам шейки вала. Такой подшипник бывает только один, у всех остальных шеек обязательно должны быть оставлены значительные зазоры в галтелях, чтобы вал мог свободно расширяться в длину при нагреве в работе.
Осевой разбег вала (п. 44) определяется при работе двигателя путем постановки валового индикатора с упором его штифта в торец вала.
Расхождение щек вала (п. 45) измеряется следующим образом. На одной щеке, близко к ее внешнему краю (подальше от шейки) ставится кернером небольшое углубление. Из’стальной проволоки изготовляется штихмас с одним заостренным и одним плоским концом такой длины, чтобы когда острый конец поставлен в углубление, сделанное кернером, то другой конец (фиг. 7-1) как раз, слегка касаясь, проходил по противоположной щеке. При этом колено должно находиться либо в верхней, либо в нижней мертвой точке, Когда, штихмас пригнан, скажем, при нижнем поло
§ 7-4] Инструкция по смазке и охлаждению двигателя
361
жении колена, то вал поворачивают на полоборота, снова ставят острие штихмаса в то же углубление, сделанное кернером, и смотрят, как он проходит. Если штихмас не проходит или проходит очень туго, то его опиливают, доводя до нормального прохождения; если, наоборот, он проходит свободно, то измеряют щупом, насколько разошлись щеки. Если во втором положении колена пришлось штихмас опилить, то вновь ставят колено в первое положение и измеряют расхождение щупом, В паспорт записывают расхождение, получившееся при верхнем положении колена, в строку «верхнее положение»; если же щуп пришлось подкладывать не при верхнем, а при нижнем положении, то в строку «нижнее положение». Для различных колен может потребоваться изготовление различных штихмасов. Если на силовой станции имеется соответствующий по длине микрометрический штихмас, то вполне целесообразно измерять расхождение этим прибором. Ставить углубление кернером обязательно, чтобы промер всегда производить в одном и том же месте.
Эллипсы (пп. 46, 47 и 48) определяются микрометрической скобой; в случае ее отсутствия можно воспользоваться для этой же цели валовым индикатором, но при этом измерение может показать не только эллипс, но и прогиб вала, и надо разобраться, что же следует из показаний индикатора.
Замеры по пп. 50—56 производятся при испытаниях двигателя и особых разъяснений не требуют.
7-4. ИНСТРУКЦИЯ ПО СМАЗКЕ И ПО ОХЛАЖДЕНИЮ ДВИГАТЕЛЯ
1.	Смазка частей двигателя допускается только маслом тех марок, которые предназначены для такого рода двигателей. Для двигателей тяжелых, тихоходных, при мощности примерно 100 л, с. в цилиндре и выше, а при значительной разработке частей также и для двигателей более быстроходных и меньшей мощности применяется масло моторное Т. Для мало напряженных и мало разработанных применяется масло моторноеМ1,
1 Для смазки дизелей с подшипниками из свинцовистой бронзы допускаются только специальные сорта масел с особыми присадками (ГОСТ 5304.-50).
352
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
Свойства этих масел определяются стандартом ГОСТ 1519-42. Важнейшие из этих свойств: температура вспышки, определяемая в аппарате Бренкена, не ниже 205° С для масла моторного Т и 195° С для масла М; вязкость по Энглеру при 50° С от 8,2 до 9,0 для масла моторного Т и от 6 до 6,5° С для масла М. Неработавшее масло должно быть совершенно чисто от примесей грязи или песчинок, почти прозрачно, желтого или зеленоватого цвета на просвет, маслянисто на ощупь.
Для большинства двигателей стационарного типа может применяться также масло автол 10.
При отсутствии указанных MiapoK масла переходить на масло другой марки можно только в том случае, если известно, что новое масло по свойствам близко подходит к указанным сортам, а в особенности, что оно имеет н е меньшую температуру вспышки, незначительно большую вязкость и не содержит вредныхпримесей: кислот, серы и т п.
Для смазки только холодных движущихся частей (коренных и мотылевых подшипников, органов распределения и пр.), но не рабочих цилиндров и цилиндров компрессора, может применяться масло машинное СУ. Согласно ГОСТ 1707-42 это масло должно иметь вязкость при 50° С от 6 до 7,5° Э.
2.	Нельзя заливать масло в бачки, масленки, подшипники и прочие части двигателя или его масляной системы, предварительно не пропустив его через масляный фильтр.
3.	Отработанное масло нельзя выбрасывать или сжигать, а обязательно следует отфильтровывать и вновь пускать в дело. Только многократно прошедшее фильтрацию масло можно отдавать для смазки станков, трансмиссий и прочих частей оборудования предприятия за пределы станции. В частности отдается все масло, спущенное из смазочной системы двигателя во время ее промывки (2 раза в год), а также излишки, получающиеся от добавления в систему свежего масла (пп. 4 и 5).
4.	При циркуляционной (насосной) смазке коренных и мотылевых подшипников свежее масло добавляется по мере убывания его в системе; если же уровень масла в системе, наоборот, повышается, то избыток масла сливается из системы, отстаивается, фильтруется и применяется для заливки отдельных масленок, смазывающих неответственные дета
§ 7-4 ] Инструкция по смазке и охлаждению двигателя
363
ли, с добавлением одной части свежего масла на четыре части отработанного.
5.	При кольцевой смазке коренных и центробежной смазке шатунных подшипников масло, собираемое из корыта рамы, отстаивается и фильтруется, и все масленки и подшипники заливаются им вновь с добавлением свежего масла в количестве, необходимом для пополнения убыли, но не менее одной части свежего масла на восемь — десять частей отработанного в первые дни после смены масла в системе, постепенно увеличивая добавку до одной части на четыре части отработанного — в последние дни перед сменой всего масла.
6.	Рабочие цилиндры и цилиндры компрессора смазываются чистым неработавшим маслом. При нехватке масла допускается прибавление к свежему маслу отработанного в пропорции не более как половину на половину и лишь при условии, если подшипники смазываются не машинным, а моторным маслом. При смазке подшипников или других частей двигателя машинным маслом или другим каким-либо маслом, по качеству отступающим от моторного масла, в особенности в отношении температуры вспышки, коксования и зольности, д о-бавление отработанного масла к смазке цилиндров не допускается.
7.	При смазке масленками-капельницами следует для каждого места смазки установить по указаниям монтера, собиравшего двигатель, или старшего технического руководителя определенное число капель в минуту, на которое следует регулировать подачу масла. Опытный машинист может и сам путем внимательного наблюдения за состоянием и нагревом частей устанавливать ту наименьшую подачу масла, которая необходима и достаточна для каждого места смазки. Должно быть категорически осуждено стремление многих машинистов застраховать себя от неприятностей тем, что давать побольше масла на ответственные трущиеся части. Наоборот, машинист должен стремиться найти тот низший предел, то наименьшее количество масла, которое обеспечивает исправную работу и меньше которого опускаться уже нельзя, так как части начинают греться, и устанавливать подачу близко от этого предела.
8.	При кольцевой смазке подшипников обязательно часто проверять, в особенности вскоре после пуска двигателя,
364
Содержание частей двигателей в исправности
[ Гл. 7
не остановились ли кольца. Остановка смазочного кольца нередко ведет к расплавлению коренного подшипника, т. е. к значительным ремонтным работам.
9.	Давление смазки, подаваемой насосом, держать в соответствии с указаниями, данными монтировавшим двигатель монтером. Обычно давление за масляным фильтром устанавливается в пределах 1 —1,5 ати, а перед масляным фильтром больше на 0,5—1,0 ат. Если разность между давлениями перед фильтром и за фильтром превышает установленную норму, то фильтр необходимо разобрать и прочистить.
10.	Температура смазки, подаваемой насосом, не должна перед поступлением к смазываемым частям превышать 35° С. У некоторых машин этот предел допускается выше, тогда надо следовать в отношении приемлемой температуры указаниям монтера, устанавливавшего двигатель, или заводской инструкции, или данным приемно-сдаточных испытаний. Если температура (масла повышается далее этого предела, то необходимо тщательно очистить от накипи маслоохладитель, а если и это не снизит температуры масла, то причина его перегрева должна лежать в ненормально повышенном трении каких-либо частей. В этом случае машинист должен срочно разыскать то место, в котором трение повышено, и исправить дефект, так как иначе может получиться расплавление баббита или другая порча в частях машины.
11.	Нужно тщательно следить за плотностью смазочной системы, нельзя допускать, чтобы по станинам, картеру, площадкам текло масло. Наружные части двигателя должны быть сухи и чисты. Из масленок, трубок, корыт, кожухов нигде не должно быть течи. Всякая такая утечка ведет к излишнему расходу масла и загрязняет машину и помещение.
12.	Температура охлаждающей воды при выходе из крышек цилиндров ни в коем случае не должна превышать 70° С. Обычно держат температуру отходящей воды в пределах 40—50° С. Хотя более высокая температура отходящей воды дает значительную экономию в расходовании самой воды, а также делает немного экономичнее и работу самого двигателя, но все же без особых к тому причин не следует допускать температуру воды при выходе из крышек цилиндров выше указанных 40—50° С, так как при более
§ 7-5]
Аварии и способы их предупреждения '
365
низкой температуре в рубашках отлагается значительно меньше накипи, чем при более высоких.
Соображениями, по которым может быть допускаема более высокая температура, могут являться дороговизна или нехватка в данной местности воды, употребление отходящей воды на нагревательные цели (отопление, баня, сушилка), высокая температура воды, поступающей к двигателю (когда вода подается с градирни), и т. п.
В особенности следует избегать высоких температур отходящей воды в тех случаях, когда вода жесткая, так как тогда выделение накипи происходит при высокой температуре особенно быстро.
13.	Нельзя допускать большого скопления отложившейся накипи в рубашках цилиндров и крышек двигателя. Толстый слой накипи в крышках цилиндров вызывает появление трещин в их днищах, а накипь в рубашках цилиндров — трещин в головках поршней. Скопление накипи па наружных стенках втулок рабочих цилиндров может также повести к заеданию поршней при малейшей перегрузке, а иногда и просто при значительной нагрузке. Водяные пространства следует не реже раза в 3—4 мес. осматривать через соответствующие люки, а при обнаружении значительного (свыше 1,5 мм толщиной) слоя накипи протравлять эти пространства раствором соляной кислоты (одна часть крепкой дымящейся кислоты на три-четыре части воды), наливая кислоту и давая ей стоять в течение суток, и затем промывать сильной струей воды (лучше, если теплой или горячей)), в течение 1—2 час., помогая скребками и длинными стержнями из толстой проволоки отделению и удалению накипи.
14.	При охлаждении поршней водой не следует допускать, чтобы выходящая из поршней вода была значительно горячее воды, выходящей из крышек цилиндра, так как излишнее по сравнению с цилиндрами расширение поршней от нагрева может вызвать заедание поршней.
7-5. АВАРИИ И СПОСОБЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
Аварией называется, как известно, такая внезапная порча или поломка частей машины, при которой машина на некоторое время, надолго или навсегда становится неспособной работать. Естественная порча частей, вызываемая
366	Содержание частей двигателей в исправности [ Гл. 7
их износом, не может быть названа аварией, так как происходит не внезапно, а постепенно, может быть заблаговременно замечена, испортившиеся изношенные части могут быть заменены при нормальной стоянке двигателя ранее, чем окончательная поломка этих частей вызовет вынужденную его остановку, и такого рода замена или ремонт не являются в эксплуатации машины ненормальными.
Аварии с двигателями могут быть очень различны. Некоторые из них случаются от какого-нибудь редкого стечения обстоятельств или явного недосмотра. Такого рода аварии мы рассматривать не будем, так как предвидеть, какое может быть стечение обстоятельств или какой недосмотр может быть допущен одним или другим машинистом, никак нельзя. Но некоторые аварии повторяются на сравнительно многих силовых станциях и зависят от причин, которые не так легко сразу понять, предусмотреть и предупредить. Несколько таких типичных аварий, причины, последствия и меры предупреждения которых должны быть известны всем машинистам, мы здесь и приводим.
1. Обрыв шатунного болта. Обрыв шатунного болта большей частью приводит к чрезвычайно разрушительным последствиям. Авария обычно проходит в следующем порядке:
1)	оборвался шатунный болт;
2)	при продолжающейся работе двигателя шатунный подшипник раскрывается, изгибая второй болт, вследствие чего шатун начинает отставать от шейки вала, подпрыгивая на ней;
3)	шатунный подшипник открылся полностью, половинки вкладышей от ударов раскалываются и вываливаются в корыто рамы двигателя, изогнутый болт обламывается, и крышка шатунного подшипника также падает в картер;
4)	шатун, отстав от шейки вала при ходе ее вниз, попадает на нее при ходе шейки вверх не серединой, а краем, вследствие чего шейка толкает шатун и поршень вверх не до нормального верхнего положения, а значительно выше; если в это время открыт выпускной клапан (ход выпуска), то поршень ударяется сначала в его тарелку, разбивая ее, а потом в крышку цилиндра, выбивая ее днище или обрывая шпильки, крепящие крышку к цилиндру;
5)	шатун совсем соскакивает с шейки колена вала и вместе с поршнем проваливается, оседая до упора шатуна
§ 7-5 ]	. Аварии и способы их предупреждения	367
в корыто рамы, а шейка коренного вала в дальнейшем своем вращении ударяет по боку шатуна, изгибая шатун и проламывая им бок поршня, станины и рамы;
6)	вследствие мгновенного застопоривания коренного вала, упершегося в бок шатуна, а через него и в станину и раму, инерцией маховика скручивается коренной вал, а инерцией обода маховика обламываются его спицы, причем и сам обод маховика иногда разлетается на несколько кусков.
В результате от всей машины остаются одни развалины. Большей частью наступают не все эти разрушения, а только часть из них, но все же разрушения всегда велики.
Меры предупреждения: а) после того как двигатель проработал число часов из расчета, что болты выдержали около 400 млн. оборотов вала, заменять шатунные болты новыми, изготовленными из вполне надежного предварительно испытанного в лаборатории материала;
б)	внимательно, основательно и правильно закреплять замки гаек шатунных болтов (нажимные болтики с контргайками и т. п.);
в)	не работать со стуком в шатунных подшипниках;
г)	после значительного заедания поршня, когда вследствие его захвата могло получиться сильное натяжение шатунных болтов и даже появление в них трещин, заменять болты новыми, изготовленными из испытанного материала;
д)	при каждой разборке шатунных подшипников тщательно осматривать, нет ли трещин в болтах, намазав болты меловой водой; при малейшем подозрении о ненадежности болта или его резьбы заменять болт новым; •
е)	проверять при разборках, не увеличилась ли длина болта;
ж)	не перетягивать свыше меры шатунные болты при их креплении; крепить не ударом кувалды по ключу, а ключом с силой, указанной в инструкции по уходу за двигателем.
2. Авария от неисправности пускового клапана. Авария от неисправности пускового клапана причиняет часто разрушения, почти столь же тяжелые, как и обрыв шатунного болта. Когда пусковой клапан сильно пропускает или повис, пусковой воздух натекает в цилиндр в течение значительной части хода сжатия; эта добавочная весьма значительная порция воздуха сжимается вместе со всосанным в цилиндр
368
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
воздухом до давления, в несколько раз превышающего нормальное давление сжатия. К этому еще иногда добавляется вспышка топлива, ранее скопившегося на поршне, причем эта вспышка может быть весьма большой силы.
В результате непомерно большое давление в цилиндре изгибает шатун, проламывает и срывает со шпилек крышку цилиндра, прорвавшимся в трещины крышки воздухом создает удар по охлаждающей воде, которая гидравлическим ударом разрывает крышки и рубашки всех остальных цилиндров двигателя.
При такой аварии на одной из установок силой давления воздуха и взрыва оторвало цилиндр от картера; цилиндр вылетел вверх, пробив крышу электростанции, сверху вновь обрушился на крышу и пробил ее; все остальные крышки и рубашки цилиндров получили трещины.
Вследствие неплотности пускового клапана возможен также взрыв внутри клапана при первой вспышке топлива в цилиндре с разрывом крышки цилиндра, воздушной трубки, головки пускового баллона и с передачей гидравлического удара водой в рубашки и крышки других цилиндров и их поломкой.
Меры предупреждения', а) содержать пусковые клапаны в безукоризненном порядке;
б) проверять, не греется ли во время работы двигателя воздушная труба у какого-либо клапана, что указывало бы на его неплотность, и обязательно тотчас исправлять клапан, как только обнаружен подобный нагрев.
3. Обрыв тарелки клапана. Обрыв тарелки клапана рабочего цилиндра или компрессора ведет к тому, что осколок попадает между поршнем и крышкой, проламывая крышку и изгибая шатун.
Меры предупреждения', а) в компрессорах избегать висячей конструкции клапанов, а там, где она есть, по возможности переделывать;
б)	не делать излишне большого зазора между роликами клапанных рычагов и кулачковыми шайбами, так как это ведет к резким ударам клапанов об их седла;
в)	при чистках клапанов осматривать, нет ли трещин в их стержнях;
г)	не работать со сломанными клапанными пружинами.
§ 7-5]
Аварии и способы их предупреждения
369
4.	Гидравлический удар. Иногда случается, что через масляные штуцеры, недостаточное уплотнение крышки цилиндра или через трещины в ней в цилиндр натекает во время стоянки двигателя столько воды, что при верхнем мертвом положении эта вода не может уместиться в пространстве сжатия. Если двигатель начать пускать, не пробуксовав его кругом, то ударом воды о крышку цилиндра разбивает крышку, а иногда и днище поршня, изгибает шатун, а передачей удара по воде через образовавшиеся трещины в крышке разбивает также крышки и рубашки остальных цилиндров. Случается также искривление коренного вала или появление в нем трещин.
Меры предупреоюдения: а) не пускать машину, не пробуксовав ее перед пуском на два полных оборота (стр. 292, п. 13);
б)	не допускать натекания в цилиндр воды.
5.	Пуск кислородом. Бывали случаи, когда из-за израсходования всего имевшегося воздуха при неудачных пусках на силовую станцию привозили в баллонах не углекислоту, а кислород. Наполнив этим кислородОхМ пусковой баллон двигателя, начинали обычным порядком пуск. Но при первых же оборотах двигателя, как только включали подачу топлива, получался страшный взрыв от бурного сгорания топлива и смазки в кислороде.
Меры предупреждения: никогда не пускать двигатель кислородом; если приходится для пуска пользоваться привозным газом, то проверять, не кислород ли это. Если чуть приоткрыть вентиль кислородного баллона и к выходящей от него струйке поднести тлеющую лучинку, то лучинка ярко вспыхнет, если же это углекислота, то лучинка погаснет. Нельзя применять для пуска газ, в котором тлеющая лучинка вспыхивает.
6.	Взрыв форсунок компрессорного дизеля. Взрыв КД форсунок компрессорного дизеля бывает главным  образом от низкого давления распыливающего воздуха, причем взрыв одной форсунки передается воздухом через трубки во все остальные форсунки, которые нередко при этом также взрываются; возможен взрыв форсунки также от преждевременной вспышки топлива, оставшегося в цилиндре от закачки, и от чрезмерного опережения подачи горючего.
24 М В Щуров
370
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
Меры предупреждения: а) не пускать машину при давлении в форсуночном баллоне ниже 38 ат\ б) не подкачивать в форсунки много топлива перед пуском дизеля; в) не работать с чрезмерным опережением подачи топлива; г) не работать с пропускающими конусами игл.
7-6. ПОДГОТОВКА К РЕМОНТАМ
ВС
гатель
Всякий двигатель от (Времени до времени приходится останавливать на более или менее длительный ремонт. Никогда не следует доводить дви-до такого состояния, чтобы он остановился, что-то
в нем сломалось, и двигатель больше не может работать, так что уже никак нельзя его не ремонтировать. Наоборот,
надо, чтобы всякий ремонт двигателя был планово-предупредительным, т. е. чтобы намечался заранее, на определенный день и час, более удобный по условиям эксплуатации, и чтобы этим ремонтом предупреждались какие бы то ни было неожиданности, поломки частей и вынужденные остановки двигателя. Помимо того, что при такой системе планомерной
работы ремонт всегда производится в наиболее удобное время, может быть наилучшим образом подготовлен и сам по себе занимает меньше времени и вызывает меньшие потери, надо еще иметь в виду, что непредвиденная поломка какой-нибудь мелкой детали нередко влечет 3ia собой значительно большие повреждения, поломку более крупных и ответственных деталей и длительный простой двигателя в сложном
ремонте.
Различают три основных типа ремонта: 1) текущий; 2) средний; 3) капитальный.
Под текущим ремонтом подразумевается тот мелкий ремонт, который производится на основании ежедневных записей машинистов в журнале, заносимых по их наблюдениям за работой двигателя. Этот ремонт большей частью проводится во время нормальных остановок двигателя, более сложные работы по такому ремонту приурочиваются к более
длительным остановкам, например к выходным дням.
Периодические чистки, о которых говорилось в § 7-2, также могут рассматриваться, как часть текущего ремонта, тем более, что они часто и сопровождаются исправлением или заменой мелких частей. Всякая ремонтная работа, проводимая без одновременной разборки всех цилиндров, без
§ 7-6]
Подготовка к ремонтам
371
снятия таких крупных деталей, как блок цилиндров, цилиндры, картер, станина, распределительный или регуляторный вал и вызываемая главным образом требующимися по ходу дела мелкими исправлениями, относится к разряду текущего ремонта. По длительности текущий ремонт обычно не требует непрерывного простоя двигателя более суток; иногда он проводится .в несколько приемов, с пусками двигателя после проведения части намеченной работы и с продолжением ее при следующих остановах.
Средним ремонтом называется большая разборка двигателя с планомерньш исправлением и заменой многих его частей, производимая по преимуществу во время летних отпусков предприятий или во время летней малой загрузки станции, или вообще в такой период, когда удобно остановить двигатель на 15—20 дней. К этому времени приурочиваются и все те работы, необходимость которых выявлялась во время эксплуатации и которые нельзя произвести без длительного простоя машины. В случае надобности при среднем ремонте производится даже такая работа, как переукладка заново коренного вала, с частичной перезаливкой подшипников. Все части двигателя обязательно просматриваются при среднем ремонте, зачищаются неровности, заусенцы, могут быть заменены даже некоторые крупные детали, как, например, некоторые крышки цилиндров, поршни или поршневые головки, клапаны, форсунки, части нефтяных насосов, поршневые кольца, те или другие из шестерен, но все это делается только в меру текущей необходимости, если без замены части можно думать, что двигатель не сможет проработать год, т. е. если старые части уже ненадежны в работе.
Капитальным ремонтом называется такой полный ремонт двигателя, который приводит его к полному обновлению, т. е. в такой вид, когда каждая его часть либо заменена новой, либо приведена в состояние, по существу, по работе ничем не отличающее ее от новой. При капитальном ремонте, проводимом в зависимости от напряженности работы машины раз в 5—8 лет, заблаговременно подготовляемом и требующем остановки двигателя обычно на месяц или месяцы, обязательно производится опиловка, проточка или шлифовка шеек коренного вала, большей частью перезаливка всех или большинства подшипников, расточка или замена втулок рабочих цилиндров, замена или прошлифовка 24*
372
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
рабочих поршней, прошлифовка поршневых пальцев, замена всех или части поршней, замена или тщательный ремонт всех клапанов, замена (у бескомпрессорных дизелей) плунжеров топливных насосов и отсечных клапанов с их втулками, замена игл форсунок с их направляющими (а у компрессорных дизелей— ремонт корпусов форсунок), замена или опиловка кулачковых шайб, ремонт всех шарнирных соединений рычагов, передач регулирования, регулятора, масло-насосов и т. п., большей частью смена всех или большинства шестерен (обязательно смена внутренних шестерен масло-насосов), замена или ремонт всех контрольных приборов: манометров, тахометра, термометров. Иногда капитальный ремонт сопровождается даже снятием фундаментальной рамы и установкой ее заново, если она расшаталась на фундаменте или если получилась односторонняя осадка фундамента и двигателя или если рама протекает. Назначение срока капитального ремонта зависит от состояния основных частей двигателя. Иногда этот срок назначается раньше, чем было бы вообще необходимо по состоянию главных частей, если одна или некоторые из частей уже настоятельно требуют такого ремонта, например, если отстала от фундамента piaMa или образовались большие эллипсы или прогибы коренного вала. Часто же, наоборот, капитальный ремонт слишком долго откладывают, так как затруднительно, во-первых, остановить двигатель на необходимый срок и, во-вторых, подготовить все необходимые части и материалы. Как ранний, так и поздний ремонты ненормальны. Если какие-то части требуют обязательно исправления, когда остальные основные детали еще могут работать, то надо провести те работы, которые необходимы, в порядке среднего ремонта; если же по состоянию всех или большинства основных частей надо уже делать капитальный ремонт, то, наоборот, не следует останавливаться на полумерах, надо подготовиться должным образом и сделать такой ремонт, который действительно полностью обновит машину и даст возможность с уверенностью работать на ней на протяжении ряда лет.
Какой бы ремонт ни производился, текущий, средний или капитальный, всегда основными требованиями, которые к нему предъявляются, должны быть: 1) достижение наибольшей возможной полноты и наилучшего качества ремонта; 2) выполнение его в возможно короткий срок; 3) затрата
§ 7-6]
Подготовка к ремонтам
373
на него наименьшего количества сил и материалов, т. е. выполнение ремонта с наивысшей производительностью труда и всей возможной экономией в расходовании средств.
Подлинным бичом каждого ремонта, в корне подрывающим его полноту и качество, затягивающим его и удорожающим, является его неподготовленность. Хотя необходимость самой тщательной предварительной подготовки ко всякому ремонту и была всегда всем ясна, а тем более ясна теперь, когда движение новаторов показало нам, что любая работа протекает во много раз лучше и скорее, если она предварительно хорошо подготовлена, но все-таки очень много ремонтов производилось и производится совершенно без подготовки.
Весьма нередко поиски необходимых материалов и инструментов, изготовление приспособлений, установка грузоподъемных средств, получение запасных частей начинаются тогда, когда ремонт уже идет. В результате, начав ремонт, приходится из-за недостатка материалов или аменных частей отказываться от некоторых из ранее намеченных необходимых для приведения двигателя в порядок работ, затягивать длительность ремонта, простаивать в ожидании снабжения и т. д.
Теперь, когда мы все учимся работать наиболее производительно, не может быть места для таких неподготовленных ремонтов.
Чем проще ремонт, тем меньшей он требует подготовки; чем ремонт крупнее, тем сложнее подготовка к нему Но зато крупные ремонтные работы почти всегда можно предвидеть заблаговременно, заранее назначить для них срок и вести всю подготовку к этому сроку. Если, например, предвидится переукладка коленчатого вала с опиловкой его шеек и перезаливкой подшипников, то нечего этот ремонт и начинать, пока не приобретен еще баббит, пока нет горна, угля, ковша, нет напильников необходимых типов и размеров и не налажены подъемные приспособления. Если износились шестерни передач распределения, которые удобно и целесообразно сменить во время переукладки вала, то не следует начинать ремонта, если еще не получены и шестерни.
Не следует начинать ремонта, рассчитывая по срокам, что в середине ремонта подоспеют такие-то части или материалы. Поставка может задержаться, и ремонт затянется или будет выполнен в недостаточном объеме. Поэтому круп
374
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
ный ремонт только тогда можно считать подготовленным, когда все необходимые материалы, части и инструменты уже лежат на силовой станции или на складе при ней.
О подготовке мелкого текущего ремонта мы уже говорили: его должны подготовлять машинисты той смены, которая дежурит перед производством этого ремонта, припасая, подбирая и складывая в определенном месте те материалы, инструменты, приспособления и мелкие части, которые могут понадобиться при предстоящем ремонте.
Подготовка к средним ремонтам должна производиться всей силовой станцией, ее администрацией, старшим техперсоналом, машинистами, слесарями и другими рабочими. От машинистов многое зависит в деле организации внутренних ресурсов, т. е. подбора имеющихся материалов, инструментов и частей, изготовления приспособлений, облегчающих демонтаж, монтаж и ремонтные работы, предварительного подготовительного ремонта некоторых частей, имеющихся в запасе, и т. д.
Подготовка к капитальным ремонтам, требующим остановки дизеля на месяц или даже месяцы, должна быть, разумеется, еще более тщательной. Капитальный ремонт вообще можно начинать только тогда, когда составлен подробный его план, учтены все необходимые для его производства предметы оборудования и материалы и тщательно проверено, что все необходимое действительно имеется уже на месте, подготовлено, просмотрено и обеспечивает полностью весь намеченный ремонт. Должны быть заранее на все время тщательно распределены обязанности между всеми участниками ремонта, а также продумана и организована такая оплата их труда, которая побуждала бы всех к наиболее упорной и весьма тщательной работе.
Организация ремонта без такой предварительной подготовки равносильна преступной растрате государственных средств. Подготовленная же должным образом работа всегда может быть проведена образцово. Машинисты должны не отстать от всей страны в деле организации передовых методов работы.
7-7. ОСНОВНЫЕ РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ
На крупных силовых станциях средние и капитальные ремонты обычно производятся специальными бригадами ремонтных слесарей под руководством старших машинистов,
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
375
механиков или монтеров. Однако и на этих станциях (машинисты должны обязательно участвовать в ремонтах и знать, как выполняются основные ремонтные работы. Отстранение машинистов от ремонта безусловно неправильно. Только участвуя в средних и капитальных ремонтах, машинист может и окончательно изучить устройство и работу своего двигателя и знать состояние всех его частей и отвечать вместе с бригадой ремонтных слесарей за качество ремонта и за дальнейшую работу двигателя.
На небольших силовых станциях машинист нередко является сам и выполнителем, а иногда и руководителем ремонта. В этом случае он тем более должен знать, как производятся ремонтные работы.
Чтобы описать те весьма многие ремонтные и монтажные работы, которые производятся при ремонтах двигателей, надо написать целую книгу. В данном же руководстве мы можем только коротко дать понятие о важнейших приемах основных и наиболее ответственных ремонтных работ. IK таким работам мы относим: 1) заливку подшипников; 2) опиловку шеек коренного вала; 3) укладку коренного вала; 4) привалку шатунов по валу и поршням; 5) выемку и постановку цилиндровых втулок; 6) ремонт клапанов; 7) пригонку поршневых колец.
Заливка подшипников баббитом является одной •из наиболее ответственных работ. Пережог баббита, заливка с пустотами, раковинами и шлаковинами и главное — отставание баббитового слоя от вкладышей, которое может произойти уже после пуска двигателя, сводят на нет проведенную работу по заливке, а в последнем случае — и весь произведенный ремонт двигателя. В особенности ответственной становится заливка, когда применяется баббит марки Б-16 или марки БН (бондрат), так как эти сплавы более капризны в заливке, легче дают трещины и отставание слоя, чем баббит ранее бывшей общепринятой марки Б-83 (§ ьз).
Для успешности заливки надо прежде всего применять надлежащий сплав. Нельзя смешивать друг с другом баббиты разных марок или добавлять в баббит на глазок олова для его улучшения. Выплавленный из подшипников баббит лучше всего сдавать в соответствующие организации Цвет-метсбыта, а для заливки применять свежий, надлежащим образом маркированный баббит, удовлетворяющий требо
376
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
ваниям ГОСТ 1320-41. Если же старый баббит применить необходимо, то лучше залить, скажем, мотылевые подшипники целиком старым баббитом, а коренные — новым, допуская смешение старого с новым только в том случае, если известно, что это — баббиты одной и той же марки или если анализом установлен точный состав старого баббита и смесь составляется уже на основании того рецепта, который известен, как вполне удовлетворительный, с добавлением в смесь всех необходимых частей для получения желаемого состава.
Для того чтобы баббит после не отстал, необходимо особенно тщательно очистить, протравить и облудить заливаемые вкладыши.
Если вкладыш после выплавки из него старого баббита уже долго пролежал и загрязнился, то надо его сначала тщательно очистить стальной щеткой; если поверхность вкладыша чиста и даже может быть осталась старая полуда, то можно сразу приступить сначала к обезжирению, потом к травлению и лужению.
Для обезжирения нужно опустить вкладыш в кипящий раствор каустической соды (пропорция 1 кг каустической соды на 10—15 л воды). Разумеется, вкладыш брать клещами: в кипящем растворе держать 10 мин., после чего вынуть и тщательно промыть водой, лучше горячей.
Затем следует протравление. Для этого вкладыш целиком опускается на 10 мин. в десятипроцентный раствор соляной или серной кислоты и затем промывается в проточной воде, лучше горячей. После промывки вкладыш высушивается, лучше, если на теплой (не горячей) плите. После этого можно промазать поверхность вкладыша травленой кислотой и нашатырем и облудить ее при помощи паяльника, но более надежен следующий способ полуды.
Половинки просушенного вкладыша стягиваются хомутом, причем между ними нужно проложить прокладки из асбеста такой толщины, какой будут прокладки при постановке вкладыша на место. Прокладки должны немного не доходить до внутренней поверхности вкладыша, чтобы потом так и растачивать подшипник, не разбирая, а затем уже стык разрезать.
Стянутый вкладыш снаружи промазывается меловой водой, состоящей из одной части мела в порошке, трех частей воды и с добавлением небольшого количества
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
377
третник (сплав из одной части * Сердечник
Фиг. 7’2. Сборка подшипника под заливку.
столярного клея, распущенного в теплой воде. Затем он прогревается на плите или паяльной лампой до 150—200° С, т. е. до такой температуры, до какой греют утюги, и внутренняя заливаемая его поверхность смазывается составом из травленой соляной кислоты (или насыщенного раствора хлористого цинка) с 5% нашатыря (хлористого аммония).
Перед этим в сосуде, достаточном для погружения в него вкладыша, расплавляется олова и двух частей свинца) в таком количестве, чтобы вкладыш можно было в него полностью погрузить. Температура сплава должна быть 270— 300° С, т. е. он должен быть жидким, но не перегретым. В этот сплав вкладыш опускается целиком, держится в нем 3 — 5 мин., после чего вынимается и тотчас же ставится под заливку, пока
не остыл. Чем скорее собрать форму и залить, тем лучше. Баббит к этому времени должен быть уже расплавлен. Расплавление ведется под слоем древесного угля толщиной 30—50 мм. Древесный уголь должен быть измельчен (кусочки размером 5—10 мм), но не превращен в пыль. Температура расплавленного баббита должна быть доведена до 480—500° С, не выше. Желательно проверять эту температуру при помощи пирометра, так как перегрев баббита ведет к выгоранию составных частей, а недогрев ухудшает заливку.
Сборка формы заключается в том, что на доску, обмазанную глиной, просушенную и нагретую до 100—150° С, прибивается деревянный сердечник, тоже хорошо обмазанный, просушенный и прогретый; вынутый из полуды стянутый хомутом вкладыш ставится на доску, выверяется расположение его по отношению к стержню, и он закрепляется по бокам тремя гвоздями или другим каким-нибудь способом (фиг. 7-2). По верхнему краю вкладыша прокладывается валик из глины. Затем заливают в образовавшуюся щель баббит, почти до верхнего уровня валика, и все время ме
378
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
шают, шуруют его куском толстой проволоки, доходящим до дна, пока он не начнет застывать. При шуровке надо не задеть за глину сердечника, чтобы не осыпать ее в баббит.
При заливке, разумеется, сгребают уголь и окислы с поверхности баббита к одной стороне, а еще лучше, если из ковша, в котором он расплавлен, черпать его мерной ложкой, объем которой соответствует объему заливки во вкладыше, так, чтобы за одну заливку вылить весь или почти весь баббит, не перелив его через край формы.
За последнее время распространяется способ центробежной заливки, дающей несравненно более надежное приставание слоя к поверхности вкладыша и значительную экономию баббита. Хотя этот способ и требует наличия токарного станка с достаточной скоростью вращения шпинделя и довольно дорогих приспособлений, но всюду, где имеется возможность его применить, следует всемерно его рекомендовать. Все расходы по приспособлению безусловно окупаются надежным высоким качеством заливки и экономией дефицитного металла.
При центробежной заливке вся подготовка вкладыша, т. е. его обезжирение, протравление, просушка, стягивание хомутом, промазка хлористым цинком с нашатырем и опускание в ванну с полудой, проводится точно так же, как и при заливке в форму. Но после выемки из ванны, в которой проводилась полуда, вкладыш тотчас ставится на станок в приспособление, приблизительное устройство которого видно из фиг. 7-3.
На шпиндель токарного станка 1 навернута планшайба 2, к которой привертывается сменный упорный диск 5, диаметр и выточка которого соответствуют диаметру заливаемого подшипника; для разных подшипников эти диски ставятся разные. В заднюю бабку станка вставляется коническим хвостом шпиндель 4, на котором закреплена жестяная воронка 5; на шпиндель 4 плотно надеты шарикоподшипник 6 и упорный шарикоподшипник (подпятник) 7. К внешнему концу шарикоподшипника 6 дисковой гайкой 8 притянута планшайба Р, к которой привертывается сменный диск 10, совершенно одинаковый с диском 3. Заливаемый вкладыш //, стянутый хомутом 12, зажимается между дисками 3 и 10 путем передвижения задней бабки 13 и крепкого нажима ею. При этом подпятник 7 обеспечивает достаточный нажим и в то же время вместе с подшипником 6 он
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
379
обеспечивает свободное вращение планшайбы 9 и диска 10 вокруг шпинделя 4. После установки вкладыша И шпиндель станка /, а вместе с ним и вкладыш, приводится в быстрое вращение и сейчас же через воронку 5 заливается точно отмеренное количество баббита, рассчитанное на создание требуемой толщины слоя заливки.
Под действием центробежной силы баббит совершенно равномерно распределяется по поверхности вкладыша и
Фиг. 7-3. Приспособление для центробежной заливки подшипников.
1— шпиндель станка; 2—планшайба приспособления; 3 — передний сменный упорный диск; 4—полый шпиндель приспособления; 5 — воронка; 6— шарикоподшипник; 7— упорный шарикоподшипник; 8- зажимная гайка; Р —задняя планшайба приспособления; 10—задний сменный упорный диск; //—заливаемый подшипник; 12—хомут; 13 — задняя бабка станка.
плотно к ней прижимается. Вращение вкладыша должно продолжаться до полного застывания баббита. Для ускорения застывания можно обдувать вкладыш струей воздуха, подаваемого пусковым компрессором или из пускового баллона. Приспособление, сделанное в таком виде, дает возможность так быстро установить вкладыш, что он не успевает остыть после лудильной ванны. Холодный вкладыш заливать не следует. Чтобы замедлить остывание вкладыша, полезно перед его установкой прогреть диски 3 и 10 до 200—300° С. Число оборотов шпинделя должно быть по следующей таблице:
Внутренний диаметр вкладыша, мм 80 100 125 150 175 200 250 300
Число оборотов шпинделя в минуту 810 720 645 590 545 510 450 415
380
Содержание частей двигателей в исправности
[ Гл. 7
Кто умеет извлекать корни, тот может подсчитать число оборотов по формуле
7 200
П =
Vd
где п—число оборотов;
d — диаметр заливки, мм.
Точно соблюдать это число оборотов необязательно, можно иметь отклонения до 10% в ту или другую сторону.
Опиловка и шлифовка шеек коренного вала производятся при капитальном ремонте вследствие образования на шейках эллипсов, а также вследствие неровностей, образующихся под влиянием канавок, имеющихся во вкладышах. Эта работа требует большой осторожности, внимательности и сообразительности, так как ошибки, допущенные при опиловке, могут нарушить линию оси вала, нарушить параллельность шеек колен по отношению к этой оси, увеличить, а не уменьшить эллипсы и вообще основательно испортить вал. Опиловку ведут в коренных подшипниках до их переливки.
Начинают работу с того, что внимательно исследуют вал, с обязательной записью всех произведенных наблюдений.
Все шейки в трех местах по длине проверяют микрометрической скобой, находя наибольший и наименьший диаметры и записывая величину и расположение этих диаметров, например, по отношению к расположению радиуса первого колена. Затем, положив вал в подшипники, определяют по краске, как вал лежит в каждом из подшипников, и каждую шейку в двух-трех местах проверяют валовым индикатором, записывая отклонения стрелки в каждом положении.
Когда все эти измерения сделаны, то, сопоставляя данные, стараются вывести заключение, нет ли прогиба вала, какие подшипники лежат выше, а какие ниже и какие два подшипника наиболее выгодно выбрать для того, чтобы по ним выверить ось вала.
Эти подшипники не должны быть крайними, чтобы вал между ними не слишком прогибался; желательно, чтобы они приходились под шейками, имеющими меньшие эллипсы, а если вал имеет прогиб, то чтобы подшипники лежали под теми шейками, которые должны лежать на будущей выверенной оси вала. Желательно также, чтобы это были те подшипники, которые расположены ниже других.
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
381
Шейки, ложащиеся на выбранные два подшипника, опиливаются в первую очередь. При этом выводятся эллипсы и конусность с постоянной проверкой микрометрической скобой и . по очень тонко намазанной краске в подшипниках. Все вкладыши, кроме выбранных двух, должны быть при этом вынуты. Подшипники аккуратно пришабриваются, с обязательной проверкой расположения вала по точному ватерпасу. Эти шейки должны быть опилены окончательно, раньше чем перейти к опиловке остальных шеек. После этого ставят на место один или два вкладыша, соседние с теми, которые были выбраны в качестве основных. Если основные подшипники настолько низки, что вал слишком крепко ложится на соседние вкладыши, то сначала под основные вкладыши нужно подложить жестяные или латунные подкладки такой толщины, чтобы следующие подшипники только слегка снимали краску, тонко намазанную на шейки, и начинать пилить те места, с которых краска начинает сниматься прежде всего. Потом прокладки вынуть. Далее опиловку вести, постоянно проверяя и микрометрической скобой и точным металлическим валовым ватерпасом, а потом и по расхождению щек (§ 7-3). Опиловка коренных шеек может считаться законченной только тогда, когда эллипсы уменьшены настолько, что ни на одной шейке разность диаметров нигде не превышает 0,05 мм*, когда вал ровно лежит во всех подшипниках, совершенно горизонтально по ватерпасу, причем краска снимается со всех шеек ровно по всей окружности, и когда расхождение щек ни в одном колене не превышает 0,05 мм**. После этого подшипники переливаются и растачиваются в соответствии с новым, несколько уменьшившимся, диаметром вала.
Мотылевые шейки опиливаются при уложенном уже горизонтально вале с проверкой по скобе, туго стянутому мотылевому подшипнику и обязательно по точному ватерпасу при четырех положениях колена, чем обеспечивается параллельность шейки по отношению к оси вала. Правильность опиловки мотылевых шеек проверяется окончательно при привалке шатунов, о чем будет сказано далее.
* Здесь речь идет о средних машинах с диаметром цилиндров 400—500 мм. У машин меньших размеров эллипс и конус допускаются меньшие. В общем разность диаметров должна быть не больше 2 юо% от диаметра шейки.
** То же у средних машин.
382
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
Укладка коренного вала в подшипники—одна из наиболее ответственных работ при монтаже и ремонте двигателя. Если вал уложен неправильно, т. е. неравномерно лежит в подшипниках, то после некоторого периода работы в нем могут появиться трещины, что заставит остановить двигатель до получения нового вала; изготовление же нового вала столь трудно и дорого, что нередко из-за поломки вала двигатель выходит из работы на целые годы, а иногда и навсегда.
Современные коленчатые валы нередко бывают настолько гибки, что шейки их прилегают к подшипникам, даже и несколько заниженным по сравнению с другими, потому что вал прогибается. Поэтому укладка вала только по краске недостаточна. Обязательно при укладке коленчатого вала: 1) проверять горизонтальность всех шеек точным металлическим валовым ватерпасом и 2) проверять расхождение щек штихмасом.
При шабровке подшипников следует опасаться слишком развалить их бока. Надо добиваться, чтобы краска ложилась мелкими пятнышками по всей поверхности нижней половины вкладыша. Краску (лучше всего берлинскую лазурь) не разводить слишком жидко, чтобы она не текла, а была в виде густой мази, и наносить на шейки очень тонким слоем, равномерно без полос.
Укладку можно считать законченной только тогда, когда все шейки вала совершенно горизонтальны по ватерпасу, расхождения щек всех колен, проверенные, по способу, указанному в § 7-3, фиг. 7-1, должны быть у всех колен менее 0,05 мм (т. е. щуп толщиной 0,05 мм не должен проходить) и насухо вытертые шейки вала (без краски) оставляют на насухо вытертых нижних вкладышах следы, мелкими (до 110 мм в поперечнике) пятнами рассеянные по всей поверхности баббита. Перед окончанием укладки из боков вкладышей выбираются так называемые холодильники, т. е. баббит снимается на глубину около 0,5 мм полоской шириной 25—30 мм от края. До торцов подшипника холодильники должны не доходить на 10—15 мм. Затем выбираются канавки, зачищаются заусенцы и подшипники окончательно дошабриваются. Пригонка верхних половинок вкладышей не представляет затруднений. Они тоже должны быть тщательно пришабрены по всей поверхности, в них тоже перед окончанием шабровки выбираются зубилом и канавочником
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
383
холодильники и.канавки. Шабровка заканчивается при положенном между вкладышами наборе прокладок, на 0,2 мм более тонком по сравнению с тем, какой будет при работе машины, с накрытыми крышками подшипников и с затяжкой их болтами до тугого проворачивания вала.
При пригонке торцевых закруглений вкладышей (галтелей) к соответствующим закругленным местам шеек надо иметь в виду, что только у одного подшипника, называемого упорным, обе галтели плотно пригоняются по выкружкам шейки вала (дается только зазор на масло 0,15—0,2 мм). Во всех остальных галтелях баббит должен быть снят настолько, чтобы получались значительные зазоры между каждой галтелью и выкружкой вала. Иначе вал не будет иметь возможности расширяться при разогреве и уменьшаться в длину при холодном состоянии машины, что привело бы к заклиниванию его между галтелями и к выплавлению галтелей. Колебания температуры вала между холодным его состоянием при температуре помещения +5° С и наиболее горячим состоянием в. работе +80° С может составлять 75°. Известно, что при нагреве на ГС стальной пруток длиной в 1 м увеличивается в длине на 0,012 мм. Следовательно, на каждый 1 м длины вал может от самого холодного до самого горячего своего состояния увеличиться в длину на 0,012'75 = 0,8 мм. Если предположить, что укладка велась при 4-25° С, то при охлаждении до +5° С сокращение длины составит около 0,2 мм на 1 м длины; с другой стороны, укладка может иногда вестись и в холодном помещении, вследствие чего расширение возможно на все 0,8 мм на 1 м. При наибольшем расширении или сокращении длины надо, чтобы на масло еще оставался в галтелях зазор порядка 0,2 мм. Из этих соображений выводится следующее правило для зазоров в галтелях: «зазор в галтели, находящийся с той стороны подшипника, которая обращена к упорному подшипнику, должен быть не менее 0,8 мм, умноженных на расстояние в метрах галтели от середины упорного подшипника, плюс 0,2 мм\ зазор в галтели, находящейся с противоположной стороны подшипника, не менее 0,2 мм, умноженных на расстояние от середины упорного подшипника, плюс 0,2 мм».
Пример. У третьего подшипника, расположенного справа от упорного, левая галтель отстоит от середины упорного подшипника на 1 835 мм, правая галтель на 1 835 + 245 = 2 080 мм. Зазор в левой
384
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
галтели должен быть не менее 1,835’0,8 + 0,2= 1,468 + 0,2= 1,668, или округленно 1,7 мм; зазор в правой галтели не менее 2,08 • 0,2 + + 0,2 = 0,416 + 0,2 = 0 616, или округленно 0,65 мм (о-круглять в сторону уменьшения нельзя).
Значительно увеличить зазоры по сравнению с расчетными можно, но лучше приблизительно придерживаться
Фиг. 7-4. Проверка вертикальности шатуна и отсутствия перекоса мотылевой шейки.
указанных расчетных зазоров, так как при износе галтелей упорного подшипника остальные галтели могут все же им помогать.
Привалка шатунов по шейкам колен и по поршневым пальцам имеет целью обеспечить безусловную перпендикулярность оси тела шатуна к шейке вала и к пальцу поршня и тем самым — безусловную параллельность пальца по отношению к шейке колена. Это в свою очередь дает гарантию отсутствия перекоса поршня, если, как это всегда бывает при правильном изготовлении, палец безусловно перпендикулярен к оси поршня. Когда коленчатый вал правильно горизонтально уложен, то шатуны будут перпендикулярны оси шеек, если они будут располагаться строго вертикально по отвесу. После предварительной пришабровки мотылевого подшипника каждый шатун собирают на соответствующей мотылевой шейке таким образом, чтобы он
довольно туго зажал шейку, и качать его приходилось с некоторым усилием Затем в верхнюю головку шатуна кладут линейку, на которую вешают отвес (фиг. 7-4). При этом шатун должен быть несколько наклонен, чтобы отвес проходил мимо колена. Затем измеряют кронциркулем или еще лучше подгоняют по специально изготовленному небольшо-
му штихмасу расстояние от отвеса до плоских строганых поверхностей шатуна. Обычно обе эти плоскости (верхняя
§ 7-7 ]
Основные ремонтные работы
385
и нижняя) строгаются за один установ, т. е. имеют одинаковое расстояние от оси шатуна. Если шатун качается в плоскости, перпендикулярной к оси шейки колена, а эта шейка горизонтальна, то расстояния а и b отвеса от верхней и нижней плоскостей должны оказаться равны; если же шатун наклонен вправо или влево, то расстояния а и Ь
окажутся неодинаковыми, и надо пере-шабривать мотылевый подшипник таким образом, чтобы перевалить шатун и выравнять эти расстояния.
Измерения надо производить при четырех положениях колена: верхнем, нижнем и двух боковых. Если шейка колена правильно опилена, то во всех четырех положениях расстояния а и Ь не будут меняться; если же наклон шатуна при разных положениях колена оказывается неодинаковым, то это значит, что шейка вала имеет косину; в этом случае необходимо исправить шейку дополнительной опиловкой таким образом, чтобы после выверки шатуна расстояния а и b были равны при всех четырех положениях колена. Для проверки положения поршневого пальца в верхней головке шатуна лучше всего применить крючок с хомутом, закрепляемым на пальце (фиг. 7-5). Палец вставляется в головной подшипник; на один конец
Фиг. 7-5. Проверка головного подшипника.
его надевается упорное кольцо, за-
крепляемое стяжным болтом, на другой — хомут крючка. При прижатом к вкладышу упорном кольце штифт 1 отрсгулировывается таким образом, чтобы он как раз касался плоскости нижней головки шатуна. Затем штифтом / проверяют сначала, не отклонен ли палец в бок по отношению к оси нижнего подшипника шатуна или к плоскости нижней головки. Для этого проводят штифт / от одного края плоскости до другого и смотрят, не меняется ли расстояние штифта от плоскости. Для уточ
нения этого измерения можно приложить к плоскости нижней головки, поперек шатуна, точную линейку, подвести
25 М. В. Щуров.
386
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
штифт к краю линейки по одну и другую сторону от средней линии шатуна и проверить, не меняется ли совпадение конца штифта с этим краем.
После промера бокового отклонения пальца (скручивания одной оси по отношению к другой) надо проверить, нет ли наклона оси пальца по отношению к оси нижнего подшипника. Для этого протягивают струну так, чтобы она лежала точно по плоскости нижней и верхней головок шатуна (показано на фиг. 7-5), проверяют, касается ли штифт 1 этой струны в одинаковой степени как на плоскости нижней головки, так и у другого конца струны, после поворота пальца, хомута и крючка на 180°.
Если палец имеет перекос, то надо перешабрить подшипник таким образом, чтобы ни бокового отклонения, ни наклона пальца не осталось.
После этого собирают шатун с поршнем и, прикладывая к боку поршня линейку или протягивая по нему струну, убеждаются в том, что шатун не перекошен, по отношению к боковой поверхности поршня. При этом, так как шатун имеет на пальце боковой разбег, его прижимают к тому боку поршня, по которому приложена линейка, и измеряют расстояние от линейки до плоскости нижней головки шатуна; затем отжимают верхнюю головку шатуна к другому боку поршня, прикладывают линейку тоже к этому боку и вновь измеряют расстояние. Если нет перекоса, то расстояния должны оказаться равными. Если окажется, что расстояния не равны, надо тщательно исследовать, где же получается перекос, и его устранить.
Когда все эти проверки сделаны и никаких перекосов не оставлено, то после постановки поршня на место не может получиться его перекоса. Все же, когда поршень вставлен в цилиндр, еще раз проверяют, не жмет ли его к одной стороне и не стоит ли он косо. Если бы перекос все же обнаружился, то надо было бы все снова разобрать и искать, где же допущена неточность. Иногда бывает, что цилиндры располагаются не точно над серединами шеек колен, т. е. смещены на 2—3 мм по отношению к этим серединам. В этом случае надо обеспечить большой боковой разбег шатуна (боковые зазоры) как у головного, так и у моты-левого подшипника (до 3 мм на две стороны). Когда же цилиндры правильно расположены, то боковые зазоры в го-
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
387
работы применяется
ловном подшипнике делают небольшими (0,3—0,5 мм на обе стороны), а в мотылевом — значительными (порядка 1,5—2 мм на две стороны).
Выемка втулок рабочих цилиндров встречает нередко большие затруднения. Она производится как для замены втулок, так иногда и для лучшей очистки водяных пространств от накипи. Для этой специальное приспособление (фиг. 7-6). Это приспособление состоит из прочного чугунного или стального диска /, приточенного к нижнему торцу втулки, одного, двух или трех болтов 2, бало-чек 3, опертых на бруски 4, поперечины 5, опертой на эти балочки, в которую упираются гайки болтов 6. Натягивая пайками болты, создают усилие, которым шайба / выжимает втулку цилиндра из рубашки. Однако часто оказывается не так легко сдвинуть ее с места, и затяжка гаек до отказа все еще не вызывает смещения втулки. В таком случае, затянув болт или болты, насыпают во втулку снега или льда, а рубашку греют, либо пропуская через нее пар, либо устраивая кругом рубашки на уровне поясов, в которых держится втулка, карманы 7 из кровельного железа или жести и насыпая в эти карманы горячего песку или горящего
древесного угля (в этом случае карманы должны быть продырявлены). Перед выемкой втулки всегда надо протравить водяное пространство в течение нескольких часов раствором одной части крепкой дымящейся соляной кислоты в трех частях воды. Охлаждение втулки заставляет ее уменьшаться в диаметре, а нагрев рубашки расширяет ее пояса. Кроме того, болт или болты от охлаждения сокращаются по длине и от этого еще сильнее натягиваются. Все это приводит к тому, что втулка страгивается с места, после чего дальнейшая выемка обычно уже не вызывает затруднений.
Обратная запрессовка старой или новой втулки производится тем же приспособлением, что и выемка, но 25*
О 5	3
Фиг.7-6.Выемка втулки рабочего цилиндра. / — диск: 2— вытяжной болт; 3—балочки; 4 — бруски; 5—поперечина; 6— гайка; 7—карманы.
388	Содержание частей двигателей в исправности [ Гл. 7
перевернутыми вниз гайками. Опора для балок 3 устраивается в зависимости от местных условий.
Некоторые особенности представляет запрессовка втулок, имеющих уплотнительные резиновые и медные кольца. Надо иметь в виду, что резиновое кольцо, после того как оно полностью заполнит паз, в который оно вставлено, становится далее несжимаемым, и если резина толстая, то либо втулку не удастся запрессовать, либо резина срежется краем пояса, в который она запрессовывается, и тогда ее уплотняющее действие расстроится. Поэтому важно брать толщину резины как раз такой, на какую рассчитаны пазы втулки. Кольца из красной меди тоже требуют, чтобы очень точно соблюсти припуск на диаметр, достаточный для уплотнения, но не настолько большой, чтобы мешать запрессовке. Для более легкой пригонки можно красномедные кольца закменять баббитовыми. В этом случае припуск делать более значительным (до 0,5 мм); при запрессовке баббит сжимается и частью срезается, хорошо уплотняя пространство.
Обратимся теперь к ремонту клапанов. Типичный клапан четырехтактного двигателя показан в разрезе на фиг. 7-7. Если тарелка клапана еще имеет достаточную толщину, то ее вместе со шпинделем можно оставить, только проточив ее конус 1 и проверив на станке шпиндель 2. Так как при проверке шпинделя, сколь бы малую стружку мы с него ни сняли, уменьшается его диаметр, а направляющая шпинделя и без того была изношена, необходимо в эту направляющую вставить на резьбе две втулки 3 и 4, сделав их из бронзы или стали. Если изношена и расшатана ползушка 5, то следует ее заменить новой, выточив ее из чугуна. Гайку, нажимную чашечку и другие детали на конце шпинделя тоже большей частью целесообразно сделать новыми.
Наконец, обратим внимание на важнейшие моменты работ по пригонке поршневых колец. От хорошей работы колец, т. е. от их непроницаемости для газов, в значительной степени зависит исправная работа двигателя. Поэтому при постановке новых колец всегда следует выбирать и пригонять их весьма тщательно. Прежде всего надо убедиться, что кольцо само по себе обладает достаточными пружинящими свойствами. Для этого надо растягивать и сжимать замок кольца руками и смотреть, в какой степени меняется расстояние между концами кольца з замке. Если
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
389
Фиг. 7-7. Ремонт рабочего клапана. / — конус седла; 2— Шпиндель клапана; 3 и 4—гтулочки. вставляемые при ремонте; 5 — ползушка клапана;
6— нажимная чашка.
390
Содержание частей двигателей в исправности
[Гл. 7
после сведения концов расстояние между ними сразу же значительно уменьшается, а после их разведения увеличивается, то такое кольцо мало пригодно для работы. Кольцо должно пружинить хорошо, чтобы от сжатия и растяжения его остающееся расстояние между концами изменялось лишь в малых пределах. Далее, вставив одно кольцо в цилиндр, надо просветить лампочкой или свечой щель, которая получается в некоторых местах между кольцом и цилиндром; опиливая и шабря поверхность кольца, надо добиться того, чтобы оно по всей поверхности плотно прилегало. После этого надо тщательно вышабрить и притереть с наждачным порошком по плите ту плоскость кольца, которая в работе будет обращена книзу. Вставив кольцо в канавку, надо затем по краске прошабрить нижнюю плоскость канавки, к которой будеть прилегать вышабренная плоскость кольца. Желательно, чтобы каждое кольцо всегда работало в одной и той же канавке. Поэтому следует канавки и кольца переметить клеймами. На кольце клеймо выбивать на верхней плоскости, у канавки — на теле поршня над каждой канавкой. Показателем износа поршневого кольца является величина зазора в замке. Этот зазор проверяется щупом, вставив кольцо в цилиндр и выравняв его горизонтально. Если величина зазора в замке превышает предельную, указанную в инструкции по уходу за двигателем, кольцо должно быть заменено новым.
Вопросы для повторения и проверки
1.	Для чего требуется тщательная фильтрация топлива, направляемого в форсунки б ее ком прессорного дизеля?
2.	Для чего нужен плано-во-предупредительный ремонт двигателя?
3.	По какому плану производятся чистка и ремонт частей обслуживаемых ва.ми двигателей?
4.	Сколько раз в году осматриваются и чистятся поршни обслуживаемых вами двигателей и когда намечаются очередные чиртки каждого из поршней?
5.	Что такое паспорт двигателя и для чего он нужен?
6.	Какие пункты паспорта двигателя вы помните?
7.	Как измеряется сжатие пружины регулятора под действием определенного груза?
8.	Как определяется высота -пространства сжатия?
9.	Как определяется расхождение щек коленчатого вала?
10.	Каким маслом следует смазывать части обслуживаемого вамй двигателя?
11.	Как организовать у вас правильную очистку и дальнейшее применение отработанного масла? Не применяется ли у вас недо*
§ 7-7]
Основные ремонтные работы
391
статочно очищенное масло и не применяется ли отработанное масло там. где .этого делать не следует?
12.	Давно ли у вас производилась очистка водяных пространств от накипи и когда нужно делать следующую очистку?
13.	Что должен сделать машинист, если увидит, что вода перестала стекать из трубок охлаждения в воронку, т. е. что поступление воды прекратилось, и если он не знает, давно ли перестала поступать вода?
14.	Что нужно делать для предупреждения обрыва шатунного болта?
15.	Какие причины способствуют обрыву тарелок клапанов и какие могут быть последствия от такого обрыва?
16.	Какие виды ремонта следует различать и в чем сущность каждого вида ремонта?
17.	Почему и как надо подготовлять ремонты?
18.	Расскажите, как надо подготовлять подшипник к заливке баббитом.
19.	В чем заключаются сущность и преимущества центробежной заливки?
20.	На что надо особенно обращать внимание при опиловке шеек коленчатого вала?
21	Что надо проверять во время укладки вала?
22.	Какие правила существуют относительно зазоров в галтелях коренных подшипников?
23.	Как приваливаются шатуны по валу и поршням?
24	В чем состоит ремонт рабочих клапанов?
25.	Как пригоняются поршневые кольца?
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ЭКОНОМИКА И НАГРУЗКА ДВИГАТЕЛЯ
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
МОЩНОСТЬ И НАГРУЗКА ДВИГАТЕЛЯ
8-1. РАБОТА ГАЗОВ И ИЗОБРАЖЕНИЕ ЕЕ В ВИДЕ ДИАГРАММЫ
В каждом цилиндре четырехтактного двига-
Вс теля 1 раз за два оборота коренного валя происхо------дит воспламенение топлива. В двухтактном двигателе в каждом цилиндре вспышка происходит по одному разу при каждом обороте коренного вала. Воспламенение горючего происходит в каждом цилиндре, как мы знаем, каждый раз при окончании хода сжатия, когда по-ршень проходит через верхнюю мертвую точку, а в пространстве между поршнем и крышкой цилиндра находится сжатый и раскалившийся от сжатия воздух или сжатая смесь горючего газа с воздухом. Давление в цилиндре в конце сжатия зависит от типа двигателя. У большинства бескомпрессорных дизелей оно бывает нормально около 30 аг. у некоторых несколько меньше (до 25 от), у других несколько больше (до 35 ат). У компрессорных дизелей это давление должно быть около 31—33 от; у калоризаторных двигателей в зависимости от конструкции 6—11 ат\ у газовых и газогенераторных двигателей 6—9 ат.
Опишем далее, как идут процессы в цилиндре бескомпрессорного дизеля.
Когда после конца сжатия поршень в каком-нибудь из цилиндров двигателя переваливает через верхнюю мертвую точку и начинает свой ход книзу, то давление в цилиндре вследствие вспышки впрыснутого и воспламенившегося в нем топлива сразу поднимается еще на 10—15 ат, достигая 40—50 от, когда поршень не успеет еще пройти и пятидесятой части всего своего хода. Так как сгорание сначала замедляется, а потом тотчас же и заканчивается, то давле-
§ 8-1 ] Работа газов а изображение ее в виде диаграммы
393
ние на (мгновение перестает повышаться, оставаясь на небольшой доле хода поршня почти неизменным, а потом давление начинает быстро падать, вследствие того, что поршень продолжает отходить от верхней мертвой точки, увеличивая пространство в цилиндре, а тепло от сгорания более не выделяется. Когда поршень подходит к нижней мертвой точке, то давление в цилиндре при работе дизеля под полной нагрузкой составляет уже только 3—4 ата, а при малой нагрузке и того меньше.
Изменение давлений в каком-нибудь цилиндре бескомпрессорного дизеля во время его рабочего хода можно наглядно изобразить кривой, показанной на фиг, 8-1. На этой диаграмме по горизонтальной линии отложены равные отрезки, изображающие проценты хода поршня, начиная от верхней его мертвой точки, а над горизонтальной линией начерчена кривая таким образом, что расстояния этой кривой от горизонтальной линии в каждой точке пропорциональны давлениям, которые действуют в цилиндре при соответствующих положениях поршня.
Например, когда поршень отойдет на 20% от верхней мертвой точки (это положение поршня соответствует точке в на диаграмме), то давление в цилиндре будет равно 18 ат (расстояние кривой от горизонтали в этом месте ав по масштабу соответствует 18 ат). По кривой мы можем проследить все изменения давления в цилиндре на протяжении рабочего хода. Когда поршень находится в верхней мертвой точке (самая левая точка диаграммы), то давление в цилиндре равно 30 ат. Затем, как только поршень начал чуть отходить от верхней мертвой точки, давление сразу возросло до 46 ат, немного продержалось на этой высоте, и когда поршень прошел лишь 3% своего хода, оно уже стало падать. Когда поршень прошел 20% своего хода, давление уже упало до 18 ат, когда он прошел 40% хода, давление стало равно 10 ат и т. д., а когда поршень стал подходить к нижней мертвой точке, то давление уже равно только 3,5 ат (точка е соответствует моменту начала выхлопа).
Если мы знаем диаметр цилиндра и, следовательно, площадь его поршня, то мы по диаграмме фиг. 8-1 можем подсчитать силу, действующую на поршень при любом его положении. Например, решим такую задачу:
Задача. Диаметр цилиндра равен 350 мм. Пользуясь кривой фиг. 8-1, определить, какой величины сила -гонит вниз поршень при
394
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
его положениях: 1) в -верхней мертвой точке; 2) пр.и наибольшем давлении в цилиндре; 3) когда поршень пройдет 20% своего хода; 4) когда он пройдет 40% хода; 5) в момент начала «выхлопа.
Решение: 1. Площадь поршня надо вычислить в квадратных сантиметрах, так как мы знаем, что каждая атмосфера давления действует на каждый квадратный сантиметр с силой 1 кг. Значит, при вычислении площади поршня по известной формуле диаметр поршня надо брать в сантиметрах (35 см). Площадь поршня
Фиг. 8-1. Кривая изменения давлений в цилиндре бескомпрессорного дизеля на протяжении рабочего хода поршня.
давление в цилиндре равно 30 ат, т. е. на каждый квадратный сантиметр площади поршня дазит сила 30 кг, а на весь поршень сила
Р = 30-960 = 28 800 кг.
3. При остальных заданных положениях поршня сила соответственно будет равна:
При наибольшем давлении............. 46-950 = (округленно) 44 200 кг
„ проходе поршнем 20% п>ти . . 18-960 =	„	17 200 я
,	„	л 40% „	. . 10-960 =	„	9 600 „
Перед началом выхлопа.............. 3,5-960	=	„	3 360 я
Как видим, сила, действующая на поршень на протяжении его рабочего хода, весьма быстро меняется в широких пределах. Если бы эта сила не менялась, то можно было бы очень легко вычислить ту работу, которую производят газы, толкая поршень на протяжении всего рабочего хода.
Например, если бы эта сила все время была равна 17 200 кг и если бы нам было известно, что ход поршня составляет 500 мм, или 0,5 м, то мы вычислили бы, что работа за один рабочий ход равна
17 200*0,5 = 8 600 кгм.
§ 8-1 ] Работа газов и изображение ее в виде диаграммы
395
Если бы сила, действующая на поршень, оставалась неизменной, скажем, только на протяжении хотя бы 4% хода поршня, начиная от прохода им 20% от верхней мертвой точки до 24% от верхней мертвой точки, то работа газов только на этой маленькой доле хода поршня была бы равна силе 17 200 /<г, умноженной на путь 0,04 • 0,5 = 0,02 м. Перемножив, мы вычислили бы величину этой работы: 17 200 -0,02=344 кгм.
Таким же образом, если бы давление оставалось неизменным только на протяжении 4% хода от 40%, то работа на этом участке хода поршня была бы равна 9 600 кг • 0,02 м = = 192 кгм. Беря так любую точку кривой, мы можем вычислить ту работу, какую производили бы газы, если бы, начиная от этой точки, давление оставалось хотя на маленьком участке хода поршня неизменным.
Если хорошенько разобраться, то можно убедиться, что работа на каждом таком маленьком участке была бы пропорциональна давлению, умноженному на 4% хода поршня. А так как на диаграмме фиг. 8-1 отрезки ав и а'в' пропорциональны давлениям, а отрезки вг и в'г' — процентам хода поршня, то работа на каждом участке хода поршня пропорциональна заштрихованным площадям абвг и а'б'в'г'. Первая из этих площадок по величине равна ав • вг, вторая равна а'в' • в'г'.
В действительности работа, производимая газами на участке хода поршня 20—24%, будет меньше чем 344 кгмг а на участке 40—44% —меньше чем 192 кгм, потому что давление на протяжении этих участков не остается неизменным, равным 18 и 10 ат, а постепенно падает. Если бы мы положили давление неизменным не на протяжении 4% хода поршня, а на протяжении 2%, то ошибка по сравнению с действительностью была бы меньше; .работа на этом меньшем участке тогда тоже была бы пропорциональна площадке, высота которой была бы равна ав или а'в', но нижняя сторона соответствовала бы не 4%, а 2% хода.
Разбив всю кривую с гем на очень маленькие участки, мы под каждым ее участком имели бы площадь, пропорциональную той работе, которая происходит на этом участке. Сложив все эти узкие площади, расположенные каждая между кривой и нижней горизонталью, мы получили бы в сумме как раз всю ту площадь, которая расположена между кривой и прямой.
396
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
В то же время, если каждая узкая площадка пропорциональна работе, производимой газами на том очень маленьком участке хода поршня, который соответствует ширине этой площадки, то сумма этих площадок пропорциональна всей работе, производимой газами на протяжении целого хода поршня. Таким образом, вся работа за весь ход поршня пропорциональна площади, заключенной между кривой схем и прямо й кл.
Если кривая, приведенная на фиг. 8-2, изображает изменение давлений в цилиндре во время хода сжатия, то заштрихованная площадь, заключенная между этой кривой
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
В МТ	°/q°/q хода поршня	НМТ
Фиг. 8-2. Кривая изменения давлений во время хода сжатия.
и нижней горизонталью, будет, как это должно быть понятно из предыдущих пояснений, пропорциональна той работе, которую затрачивает двигатель на сжатие воздуха в цилиндре во время хода сжатия. Кривая показывает, что давление при положении поршня в нижней мертвой точке равно 1 ата и постепенно увеличивается, доходя до 30 ата при конце сжимающего хода, когда поршень приходит в верхнюю мертвую точку.
Работа, затрачиваемая двигателем на преодоление небольшого разрежения при всасывании воздуха в цилиндр и на очень небольшое противодавление при выхлопном ходе, весьма невелика по сравнению с той работой, какая получается во время рабочего хода, вследствие чего при определении всей работы, производимой газами в одном цилиндре двигателя, работой на протяжении ходов всасывания и выхлопа большей частью можно пренебречь.
В таком случае мы можем считать, что работа, отдаваемая газами в одном рабочем цилиндре двигателя, равна работе, получаемой на протяжении рабочего ходаа за вы
§ 8-1 ] Работа газов и изображение ее в виде диаграммы
397
Четом той работы, какую двигатель перед тем затрачивает на сжатие воздуха в цилиндре.
Если мы соединим на одном чертеже кривые, изображенные на фиг. 8-1 и 8-2, то у нас получится фиг. 8-3. Поскольку мы установили, что работа, производимая газами на протяжении рабочего хода, пропорциональна площади, заключенной между верхней кривой и горизонталью (площадь ксгеалк), а работа, затрачиваемая на сжатие воздуха, пропорциональна площади между нижней кривой и горизонталью (площадь ксалк), то вся отдаваемая газами двигателю работа за
о а
10	20 30 40	50 60 70 80	90 100
В МТ	% % хода поршня	НМТ
Фиг. 8-3. Соединенная диаграмма хода сжатия и рабочего хода для бескомпрессорного дизеля.
вычетом работы сжатия пропорциональна разности этих площадей. Разность площадей составляет заштрихованная на фиг. 8-3 площадь czeac.
Работу газов в каждохМ цилиндре двигателя за один рабочий цикл можно, следовательно, определить, если каким-либо способом вычертить кривые изменения давлений в цилиндре на протяжении ходов сжатия и рабочего и если измерить площадь, заключенную между этими кривыми.
Площадь, очерченную кривыми линиями, можно измерить прибором, который называется планиметром, или же можно приблизительно ее вычислить, разбив всю площадь на много участков и вычислив площадь каждого участка, считая его за трапецию.
Когда площадь определена, то мы можем подсчитать среднюю высоту, соответствующую этой площади.
Средней высотой называется такая высота, которую нужно помножить на всю длину диаграммы, чтобы получить площадь, равную площади диаграммы. Если на уровне средней высоты провести прямую ко, то площадь кнол
39$
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
между этой прямой и горизонталью равновелика площади диаграммы схеас.
Если площадь диаграммы равна, скажем, 840 мм2, а длина ее 108 мм, то средняя высота вычисляется путем деления площади на длину 840: 108 = (округленно) 7,2 мм.
Давление, равное в масштабе диаграммы средней ее высоте, называется средним индикаторным давлением. Если кривые вычерчены в таком масштабе, что каждый миллиметр по высоте соответствует 1 ат, то среднее индикаторное давление будет в данном случае 7,2 ат. Если же масштаб равен, скажем, 1 ат= 1,2 мм, то среднее индикаторное давление составит при такой средней высоте диаграммы уже 7,2 : 1,2 = 6 ат.
Площадь диаграммы пропорциональна работе, производимой газами на протяжении одного рабочего цикла в каком-нибудь из цилиндров двигателя. Площадь, высота которой равна средней высоте диаграммы, а длина — всей длине диаграммы, равна площади диаграммы, т. е. тоже пропорциональна той же работе газов. Из этого получается такое заключение, что если бы на поршень на протяжении одноготолько его хода действовало давление, равное среднему индикаторному давлению, то работа газов на протяжении этого хода как раз равнялась бы той, какую в действительности производят газы в одном цилиндре на протяжении одного цикла, т. е. четырех ходов поршня четырехтактного или двух ходов двухтактного двигателя.
Задача. По кривым изменения давлений определили, что среднее индикаторное давление в цилиндре равно 7,2 ат. Какова работа, производимая газами в цилиндре на протяжении одного полного рабочего цикла (четырех ходов), если размеры цилиндра те же, что и в предыдущей задаче, т. е. диаметр 350 мм и ход поршня 500 мм?
Решение: 1. Площадь поршня, как мы выше вычислили, равна 960 см2. Следовательно, средняя сила, действующая на поршень, равна:
7,2 • 960 = (округленно) 6 800 кг.
2. Путь, на котором действует эта сила, т. е. 1 ход поршня, равен 0,5 м. Следовательно, производимая за один цикл работа равна:
6 800 кг • 0,5 м --= 3 400 кгм\.
КД
В компрессорном дизеле процесс сгорания топлива и расширения газов протекает несколько ина-
§ 8-1 ] Работа газов и изображение ее © виде диаграммы 399
че, чем в бескомпрессорном, Разница заключается в том, что после сжатия в цилиндре воздуха приблизительно до 32 ат, когда в цилиндр впрыскивается топливо и это топливо вос-
пламеняется от соприкосновения с горячим воздухом, давление более не возрастает или почти не возрастает. Вследствие более медленного, чем в бескомпрессорном дизеле, впрыска и сгорания топлива давление на протяжении сгорания остается
ат
34 л 32-
30-
28-
26-
24-22-
20-
18-
16-14-12-Ю-
8-
6-
4-
2~
0s
почти неизменным, т. е. таким, каким оно было в момент окончания сжатия воздуха, лишь незначительно повышаясь или понижаясь. Поршень идет книзу, пространство в цилиндре увеличивается, а давление не падает до тех пор, пока не закончится или не замедлится сгорание. Только к самому кон-
С
к
«?•//—
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100°/о
Фиг. 8-4. Соединенная диаграмма хода сжатия (нас) и рабочего хода (сггемн) для компрессорного дизеля.
цу сгорания давление начинает все быстрее падать, а когда сгорание закончится, то дальнейшее расширение газов сопровождается уже быстрым падением давления.
На фиг. 8-4 изображена соединенная диаграмма изменения давлений на протяжении хода сжатия (нпс) и хода сгорания и расширения (схгемн) в цилиндре компрессорного дизеля. Прямая рт соответствует среднему индикаторному давлению.
Сравнивая эту диаграмму с подобной диаграммой фиг. 8-3, вычерченной для бескомпрессорного дизеля, мы наглядно уясним указанную выше разницу:, на фиг. 8-3 линия сгорания идет с быстрым и значительным повышением, соответствующим повышению давления при сгорании, а на фиг. 8-4 она идет почти горизонтально, понижаясь к концу (к точке г), что и означает сгорание при почти неизменном давлении.
400	Мощность и нагрузка двигателя	[ Гл. 8
Диаграмма изменения давлений в цилиндре газово-Г го двигателя значительно отличается от диаграмм,  вычерченных для дизелей. Мы уже указывали, что в газовых двигателях делается значительно меньшая степень сжатия, т. е. смесь воздуха с горючим газом сжимается в цилиндре
газового двигателя до значительно (втрое или вчетверо) меньшего давления, чем воздух в цилиндре дизеля. Зато воспламенение этой смеси от электрической искры и ее сгорание происходят значительно быстрее. Смесь успевает почти вся сгореть, когда поршень еще почти совсем не успеет отойти от своей верхней мертвой точ
20
15-
10-
С
Р
5-
ат
25-
'®^SS^S8&SSSBS88SSSBgSS$BS&
н
о 10 го 30	40	50	50	70	80	90 100am
Фиг. 8-5. Соединенная диаграмма давлений хода сжатия (нпс) и рабочего хода (ехгемн) газового двигателя.
ки, вследствие чего давление в цилиндре мгновенно и резко повышается, а после конца сгорания быстро падает на протяжении всего рабочего хода поршня.
Объединенные на одной диаграмме кривые сжатия, сгорания и рабочего хода газового двигателя изображены на фиг. 8-5, имеющей то же значение и те же буквенные обозначения, что и фиг. 8-3 и 8-4.
После того как давление в цилиндре вследствие сжатия смеси поднимается до 9 ат (точка с диаграммы), проскакивает искра, и давление от вспышки смеси резко возрастает до 26 ат (точка г), после чего на всем протяжении рабочего хода поршня падает (линия ггем).
Сравнивая эту диаграмму с диаграммами фиг. 8-3 и 8-4, мы видим, что она больше от них отличается, чем отличаются они друг от друга. Газовые двигатели относятся к разряду двигателей низкого сжатия, а все дизели — к раз
§ 8-2 ] .Индикаторы и индикаторные диаграммы	401
ряду двигателей высокого сжатия. Диаграммы давлений двигателей этих двух разрядов резко разнятся друг от друга.
Нередко бывает, что вследствие бедности смеси или не-
достаточно хорошего смешения газа с воздухом сгорание, ат	быстро начавшись, под конец замед-
ляется. В этом случае конец сгорания растягивается на тот период, когда поршень начнет уже значительно отходить от верхней мертвой точки, и давление на некоторый момент перестает возрастать. Тогда диаграмма принимает вид, пока-
25-
20-
15-
10-
5-
с
к
и н
-л
О 10	20	30	40	50	60	70	80	90	100 %
Фиг. 8-6. Диаграмма давлений газового двигателя с закругленным верхним конном.
занный на фиг. 8-G. Эта диаграмма хотя и имеет закругленный верх, но все же значительно ближе по форме к диаграмме фиг. 8-5, чем к диаграмме фиг. 8-3 и 8-4.
Калоризаторные двигатели имеют диаграммы, КН сходные с диаграммами газовых двигателей, т. е. с фиг. 8-5 и 8-6.
8 2. ИНДИКАТОРЫ И ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ
Кривые изменения давлений, в действительности происходящего в любом цилиндре любого двигателя во время его работы, практически получаются
Вс
при помощи прибора, называемого индикатором. Если на силовой станции, на* которой работает машинист, имеется индикатор, то машинист обязан знать его устройство и
уметь снимать индикаторные диаграммы.
Принцип действия индикатора основан на том, что давление газов в цилиндре двигателя, полость которого соеди
нена с индикатором через посредство имеющегося у двигателя индикаторного крана, передается полностью и в каждый момент на маленький поршенек индикатора, удержи-
26 М. В Щуров
402
Мощность и нагрузка двигатели
[Гл. 8
ваемый тугой пружиной. Чем это давление выше, тем сильнее поршенек сжимает свою пружину, вследствие чего каждой величине давления соответствует определенное положение поршенька.
С поршеньком через передаточный механизм соединен карандаш. Каждому положению карандаша соответствует определенное давление в цилиндре, а следовательно, и наоборот, каждому давлению в цилиндре соответствует свое положение карандаша.
Карандаш может быть прижат к листу бумаги, надетому на барабанчик. Барабанчик при помощи шнура соединяется с индикаторным приводом, который устроен так, что сообщает барабанчику движение, пропорциональное ходу поршня. Иными словами, когда поршень пройдет, скажем, 10% своего хода, то и барабанчик повернется тоже на 10% полного своего поворота, происходящего от одного до другого крайнего положения привода; когда поршень пройдет 23% хода, то и барабанчик повернется на 23% и т. д.
При таком устройстве, понятно, что если мы приложим к барабанчику с бумагой карандаш индикатора, то он начертит на бумажке как раз все кривые изменения давлений в рабочем цилиндре.
При испытании стационарных и судовых двигателей внутреннего сгорания чаще всего применяются пружинные индикаторы. Пружинные индикаторы бывают двух типов: индикаторы с винтовой пружиной для индицирования двигателей, имеющих не более 400 об/мин, и индикаторы со стержневой пружиной, позволяющие снимать индикаторные диаграммы двигателей, делающих до 2 000 об/мин.
На фиг. 8-7 показан разрез, а на фиг. 8-8 — внешний вид индикатора с винтовой пружиной. В корпусе индикатора ввернута втулка 9, в которой перемещается плотно притертый поршенек 5. Полость цилиндровой втулки 9 при помощи соединительной гайки 8 через трехходовой индикаторный кран сообщается с полостью цилиндра двигателя. Поршенек 5 укреплен на штоке //, который проходит через головку индикатора <?, прикрепленную к корпусу накидной гайкой. Шток И в верхней части имеет вырез, в который входит поперечина верхнего витка двухзаходной индикаторной пружины 4, навернутой цоколем на головку 3. При помощи стопорного колпачка 10 поперечина верхнего витка пружины зажимается в прорези штока. При повышении
S‘S-2] ’Индикаторы «и йнД-икатортые ДиаГраКшы	403
Фиг. 8-7. Индикатор с винтовой пружиной.
/—корпус индикатора; 2—барабан индикатора; 3 — головка индика тора; 4 — пружина индикатора; 5— поршенек индикатора; 6— регулирующий винт; 7 —пишущий рычажок. 8— соединительная гайка; Р—втулка индикатора; /0—колпачок пружины индикатора, 11— шток;
12— ось барабана; 13 — пружина барабана, 14 — колпачок пружины барабана; 15 — гайка барабана.
26*
давления в цилиндре двигателя поршенек перемещается вместе со штоком, растягивая при этом пружину. При помощи соединительной оси шток связан с системой шарнирно соединенных рычажков пишущего механизма, установленного на вращающемся кольце головки 3.
§ 8-2]
Индикаторы и индикаторные диаграммы
405
Система шарнирных рычажков перемещает в увеличенном масштабе по сравнению с перемещением поршенька вильчатый рычажок 7 с закрепленным на конце карандашом или штифтом и обеспечивает вертикальное его перемещение, строго параллельное оси барабана 2. При помощи ручки 6 можно поворачивать кольцо головки вместе с пишущим механизмом и прижимать карандаш к барабану. Барабан 2 индикатора надет на неподвижную ось 12, укрепленную на корпусе. Барабан состоит из верхней части, которая устанавливается на оси посредством гайки 15 и соединяется с нижней частью барабана при помощи штифта. При навинчивании верхней части барабана необходимо проследить за тем, чтобы штифт нижней части барабана вошел в соответствующее гнездо. Внутри барабана установлена пружина 13, которая одним концом крепится к неподвижной оси посредством колпачка 14, а другим концом — к нижней части барабана.
Бумага, на которой записывается индикаторная диаграмма, надевается на поверхность барабана и удерживается двумя стальными пластинками. Вращение барабана осуществляется при помощи шнура, одним концом обернутого и закрепленного в нижней его части, а другим концом соединенного с индикаторным приводом. Рычажный индикаторный привод от коленчатого вала или от поршня двигателя представляет собой систему рычагов, подобную кривошипному механизму двигателя, но уменьшенному таким образом, что при полном ходе поршня двигателя барабан индикатора от привода поворачивается на 300—340°, причем угол поворота барабана вокруг оси строго соответствует перемещению поршня. Индикаторный привод поворачивает барабан лишь в одну сторону при натяжении шнура. Обратный поворот барабана при ослаблении шнура происходит под действием пружины, помещенной внутри барабана.
Индикаторы с винтовой пружиной изготовляются трех моделей, различающихся между собой только размерами. Выбор размера индикатора зависит от числа оборотов вала двигателя. Так, большая модель № 1 служит для индициро-вания двигателей с числом оборотов до 200 в минуту, средняя (нормальная) модель № 2 —для двигателей с числом оборотов до 300 и малая модель № 3 — для двигателей с числом оборотов до 400 в минуту.
406
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
Для быстроходных двигателей, имеющих число оборотов в минуту более 400, применяется индикатор со стержневой пружиной. Устройство индикатора показано на фиг. 8-9.
Фиг. 8-9. Индикатор со стержневой пружиной.
/— корпус; 2—индикаторный кран; 3 — втулка; 4— головка; 5 — поршенек со штоком; 6—стержневая пружина индикатора; 7—пишущий рычажок; д — барабан; 9—кронштейн ролика; 10 — пружина барабана; // — стопор стержневой пружины; /2—шестеренчатая гайка.
Барабан 8 индикатора расположен в средине корпуса 1 на неподвижно укрепленной оси. На левом конце корпуса расположены: втулка <3, поршенек со штоком 5 и головка 4У на которой крепятся система передаточных рычагов и пишущий рычаг 7. На правом конце в
корпусе укреплена с помощью конуса и гайки стержневая пружина 6. Стержневая пружина свободно проходит через отверстие в неподвижной стойке барабана и входит своим левым концом,. имеющим форму шарика, в отвер* стие поршневого штока 5. Шарик пружины пришлифо
ван в этом отверстии без зазора. Сни-
зу к корпусу, ПОД втулкой при ПОМОЩИ шестеренчатой гайки крепится ин-
дикаторный кран 2.
При повышенном давлении в цилиндре поршенек со
штоком будет перемещаться кверху, изгибая при этом стержневую пружину 6 и поднимая пишущий рычаг 7. Обратное
§ 8-2]
‘ Индикаторы и индикаторные диаграммы
407
движение происходит под действием пружины. Индикатор снабжается комплектом пружин, имеющих клеймо, указывающее масштаб пружины. При закреплении пружины в корпус необходимо следить за тем, чтобы конец направляющего стопора 11 вошел в канавку на конусе пружины и чтобы шарик на другом конце легко вошел в отверстие поршневого штока. Для осмотра или замены втулки с поршневым штоком естественно прежде всего нужно снять пружину.
Индикаторы всегда имеют несколько пружин и часто — несколько поршеньков различного диаметра с соответствующими сменными цилиндриками. Чем мягче пружина, тем больше она сожмется под действием поршенька при определенном давлении в цилиндре, тем больше, следовательно, будет тот масштаб, в котором давление изобразится на диаграмме (каждой атмосфере давления будет соответствовать больше миллиметров по высоте диаграммы). Чем больше диаметр поршенька, тем с большей силой он сожмет пружину при том же давлении в цилиндре и потому тем больший опять-таки получится масштаб.
Для двигателей внутреннего сгорания обычно применяется самый маленький поршенек.
На каждой пружине есть клеймо, указывающее, каков ее масштаб. Например, клеймо «1 кг/см2 = 6 мм» означает, что каждая атмосфера давления (1 кг/см2, или 1 ат) изображается расстоянием в 6 мм. Но надо знать, какой из имеющихся поршеньков является основным, т. е. для какого из них указан этот масштаб. Для этого на пружинах имеется клеймо: например, «0 20,27», которое показывает, что масштаб относится к поршню диаметром 20,27 мм.
Чтобы определить, какой масштаб диаграммы даст та же пружина при другом поршеньке, надо измерить диаметры обоих поршеньков, умножить каждый диаметр сам на себя и разделить полученный квадрат большего диаметра на квадрат меньшего. На полученное от этого деления число нужно умножить или разделить обозначенный на пружине масштаб в зависимости от того, на больший или меньший поршенек мы переходим.
Пример. Основной поршенек имеет диаметр 20 мм. Мы хотим поставить поршенек диаметром 9 мм. Клеймо на пружине «1 кг/см2 = 6 мм» • 20 • 20 = 400; 9*9 = 81; 400 : 81 = = около 5; 6:5= 1,2.
408
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
Масштаб при малом поршеньке будет, следовательно,
1 ат = 1,2 мм.
Для снятия индикаторных диаграмм двигателей внутреннего сгорания пружинными индикаторами чаще всего употребляют масштаб 1 ат = 1 мм\ можно взять и другой масштаб, например 1 ат = 0,8 мм, 1 ат = 1,2 мм, 1 ат = 0,6 мм (часто применяется для двигателей с повышенным числом оборотов). Слабые пружины (например, 1 ат =10 мм) и большой поршенек применяют иногда для снятия диаграммы давления в продувочном насосе, для точного определения давлений во время всасывания и выхлопа и т. д.
8-3. ПРАВИЛА УСТАНОВКИ ИНДИКАТОРОВ
При пользовании индикатором нужно строго придерживаться следующих правил:
а)	индикаторный шнур должен быть гладкий, прочный, без узлов;
б)	длина шнура должна быть отрегулирована так, чтобы диаграмма получалась примерно на середине листка бумаги, надетой на барабанчик, т. е. не слишком близко к левому или правому ее краю;
в)	шнур должен проходить только по роликам и нигде не касаться ни частей машины, ни индикатора и должен везде проходить от них на таком расстоянии, чтобы во время возможных колебаний он не мог их задевать;
г)	ролики, по которым проходит шнур, должны свободно вращаться, не иметь качки или эксцентричного положения на своих осях;
д)	все ролики должны иметь такое направление, чтобы шнур нигде не подходил к ним наискось, т. е. желобок ролика должен быть направлен по шнуру;
е)	индикаторный привод не должен иметь никакой качки в шарнирах; если же качка в шарнирах имеется, то для получения более правильной диаграммы следует (если число оборотов двигателя невелико) во время ее снятия сильно ..нажать рукой конец приводного рачага или пальца в направлении его хода;
§ 8-3]
Правила установки индикаторов
409
искаженная, не точная;
<popj
Торец коренного бала
Фиг. 8-10. Направление шнура индикатора должно при положении колена в верхней мертвой точке проходить через ось вала.
Колено бала В Верхней мертвой точке
ж)	индикаторный привод, как правило, не должен получать движение от пальца или оси балансира компрессора, установленного на боку картера или станины рабочего цилиндра, так как движение балансира и поршня компрессора не соответствует полностью движению рабочего поршня и диаграмма получается несколько
з)	искаженная диаграмма получается и в том случае, если вместо отдельного привода применяется палец, ввернутый в торец коренного вала; чтобы искажение было как можно меньше, необходимо в этом случае передаточные ролики установить та-.ким образом, чтобы при положении поршня точно в мертвой точке направление шнура в точности проходило через ось коренного вала (фиг. 8-10);
и)	индикаторный кран перед установкой на него индикатора нужно продуть;
к)	резьба па индикаторном кране должна соответствовать резьбе в гайке индикатора настолько, чтобы гайка навертывалась на 3—4 оборота, плотно прижимая к крану конус индикатора; если конус прижимается уже после одного оборота гайки,
то индикатор во время работы может оторвать; если гайка навинчивается до конца нарезки, все еще не прижав конуса, то под гайку будут продувать газы; в обоих случаях кран нужно исправить или заменить;
л)	перед снятием и после снятия диаграмм поршенек индикатора следует вынуть, протереть его и внутренность цилиндрика, промазать костяным маслом и, сняв пружину, убедиться, что поршенек ходит свободно;
м)	строго следить за тем, чтобы гайка, укрепляющая на место поршенек индикатора с приводом карандаша, была плотно завернута и чтобы пружина индикатора была привернута до конца нарезки;
410
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
н) следить за тем, чтобы шнур не был слишком коротко
или слишком длинно отрегулирован; когда шнур отрегули
рован коротко, то он свертывает с места индикатор или сам обрывается, или по меньшей мере дергает в конце хода за дошедший до упора барабанчик, давая искаженные диаграм
Фиг. 8-11. Индикаторные диаграммы, искаженные неправильной съемкой.
/ — заедает поршенек; /Z — велик индикатор;
III— шнур задевает; IV — длинен шнур;
У —короток шнур; VI — слаба пружина.
задевание шнура индикатора машины, большие колебания в шарнирах индикаторного
мы; когда же он длинен, то при каждом обратном ходе барабанчика шнур ослабевает, а барабанчик, доходя до упора, останавливается; диаграмма при этом также искажается.
На фиг. 8-11 показаны неправильные диаграммы бескомпрессорного дизеля, получающиеся от неправильного применения индикатора или неправильного с ним обращения.
Диаграмма / характеризует заедание поршенька индикатора (ломаная линия сжатия и расширения, угловатые линии). Диаграмма // — слишком большая модель индикатора, пригодная только для паровых машин или для более тихоходных двигателей (высокие волны на линии расширения). Диаграмма III— за какую-нибудь часть шнура или разработка привода (неправильные
изменения в направлении линии сжатия или линии рабочего хода). Диаграммы IV и V — слишком длинно или слишком коротко отрегулированный шнур (обрезанный правый или левый конец диаграммы). Диаграмма // — слишком слабая пружина индикатора (обрезанный верхний конец диаграммы, которая вся слишком высока).
§8-4]	' Индикаторная мощность двигателя	41 1
8-4. ИНДИКАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ ПО ИНДИКАТОРНЫМ ДИАГРАММАМ
По индикаторным диаграммам, снятым со всех цилиндров двигателя одновременно, можно определить, какую работу производят газы во всех цилиндрах за один полный цикл, т. е. за два оборота вала четырехтактного двигателя или за один оборот двухтактного. Зная число оборотов двигателя в минуту, можно вычислить после этого работу газов в цилиндрах, происходящую на протяжении минуты, часа или любого другого промежутка времени. Работа газов, производимая в цилиндрах двигателя в 1 сек., называется индикаторной мощностью двигателя.
Для определения индикаторной мощности, развиваемой одним цилиндром двигателя, с которого снята индикаторная диаграмма, нужно прежде всего найти среднюю высоту диаграммы.
Проще всего среднюю высоту найти, если измерить площадь диаграммы планиметром. В этом случае достаточно полученную измерением площадь, исчисленную в квадратных миллиметрах, разделить на длину диаграммы в миллиметрах. Полученное частное даст среднюю высоту диаграммы в миллиметрах.
Если же планиметра не имеется, то средняя высота индикаторной диаграммы двигателя находится достаточно точно, если длину диаграммы разбить на 20 равных частей, измерить высоту диаграммы (расстояние между ее верхней и нижней кривыми) в середине каждой части, все эти высоты сложить и разделить на 20 (фиг. 8-12).
На фиг. 8-12 между точками а и б помещается ’/ю длины диаграммы. Расстояние между а и б разделено черточкой пополам, т. е. на двадцатые доли длины диаграммы, а в середине каждой двадцатой доли находятся черточки д и е, прямо на продолжении которых приходятся вертикали 1 и 2, пересекающие верхнюю и нижнюю кривые диаграммы. На серединах следующих по порядку двадцатых долей длины приходятся вертикали 4, 5, 6, 7 и т. д.» кончая вертикалями 19 и 20, ж и з. Непосредственным промером находим, что вертикаль 1 имеет между верхней и нижней кривыми диаграммы длину 28,6 мм, 2—28,5 мм, 3—22,6 мм и т. д.; измерим и запишем все 20 высот;
412
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
Подсчитаем сумму этих высот. Допустим, что сумма всех 20 высот оказалась равной 156,2 мм. Разделив эту сумму на 20, определим, что средняя высота диаграммы равна 7,8 мм.
Некоторые определяют среднюю высоту диаграммы, разделив ее только на 10 частей и проведя вертикаль в середине каждой десятой доли. Этот способ, однако, недостаточно
Фиг. 8-12. Нахождение средней высоты диаграммы.
точен; следует определять среднюю высоту по 20 вертикалям.
Для деления длины диаграммы на 10 частей при индикаторе часто бывает приложена шарнирная решетка, вид которой и устройство ясны из фиг. 8-13. При помощи этой решетки легко получить требующиеся нам 20 вертикалей.
Прежде всего решетку кладут на диаграмму так, как изображено в верхней части фиг. 8-13. Чтобы не положить ее косо, нужно сначала по угольнику провести вертикальную линию, касательную к левому закруглению диаграммы (КМ на фиг. 8-13 вверху и внизу), и другую вертикальную линию, точно касательную к правому закругленному хвосту диаграммы (ЛО на фиг. 8-13). Затем решетку кладут так, чтобы правый край 1-й ее пластинки лег по линии /<М, а правый край последней, 11-й пластинки —по линии ЛО. Проведя после этого черточки по правому краю 1-й и 2-й пластинок и 10-й и 11-й пластинок, получим те точки,
§ 8-4 ]
Индикаторная мощность двигателя
413
которые на фиг. 8-12 обозначены буквами ау бу в, г, причем аб и вг равны по 71э длины диаграммы. Сняв после этого
решетку, нужно на глаз, но как можно аккуратнее и точнее
(карандаш должен быть очень остро очинен), разделить от-
резки аб и вг черточками пополам, а потом каждую половину — опять пополам, причем мы получим черточки ду еу ж и з (фиг. 8-12). Первые две из этих черточек приходятся, в серединах 1-й и 2-й двадцатых долей длины диаграммы, а черточки ж и з — в серединах 19-й и 20-й из этих долей. По угольнику проведем 1, 2, 19 и 20-ю вертикали (проходящие, следовательно, через черточки ду еу ж и з).
Положим теперь решетку, так, как изображено на фиг. 8-13 внизу, а именно: правую сторону 1-й пластинки как раз на точку е и по вертикали 2, а правую сторону 10-й (не 11-й) пластинки на точку з и по вертикали 20. По правым сторонам всех 10 пересекающих теперь диаграмму пластинок проведем прямые так, чтобы они несколько выступали и сверху и снизу кривых диаграммы. Так получим вертикали, которые на фиг. 8-12 имеют обозначения 2, 4У 6У 8 и т. д. по 18 и 20 включительно. Такую же опе-
рацию повторим, положив решет- фиг. 8-13. Проведение ку 1-й пластинкой через точку	средних высот.
д и по вертикали /, а 10-й пла-
стинкой — через точку ж и по вертикали 19. Проведенные по правым сторонам пластинок вертикали будут соответствовать /, 3, 5, 7 и т. д. до 17 и 19 включительно.
Таким образом, не деля всю длину диаграммы на десятые и двадцатые доли, мы получим все те 20 вертикалей, которые нужно измерить для определения средней высоты диаграммы.
414
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
Этот способ сравнительно трудно усвоить и запомнить, Читая по книжке, но если 1—2 раза проделать разбивку диаграмм решеткой, в точности выполняя последовательно все описанные операции, то никаких трудностей не останется, и весь способ определения средней высоты диаграммы хорошо запомнится и будет совершенно понятен.
Для определения по вычисленной средней высоте диаграммы среднего индикаторного давления необходимо знать масштаб пружины индикатора, которым пользовались при снятии диаграммы.
Для определения среднего индикаторного давления нужно среднюю высоту диаграммы разделить на масштаб пружины.
Для фиг. 8-12 этот подсчет даст: 7,8: 1,2 = 6,5 кг/см1.
В тех случаях, когда при снятии индикаторных диаграмм двигателей применяют пружины с масштабом 1 кг/см2 = = 1 мм, средняя высота диаграммы в миллиметрах равна как раз среднему индикаторному давлению.
Если индикаторные диаграммы и сняты со всех цилиндров точно по сигналу в один и тот же момент, все-таки почти никогда не случается так, чтобы средние индикаторные давления во всех цилиндрах были совершенно одинаковы. Они должны, однако, отличаться друг от друга лишь незначительно, в противном случае необходимо произвести регулировку подачи топлива в цилиндры таким образом, чтобы нагрузка распределялась между цилиндрами более равномерно.
Для определения индикаторной нагрузки всего двигателя нужно либо вычислить нагрузку каждого цилиндра в отдельности по найденному для него по диаграмме среднему индикаторному давлению и затем нагрузки всех цилиндров сложить, либо сначала найти среднее для всего двигателя индикаторное давление, по которому затем вычисляется мощность, отдаваемая всем двигателем.
Среднее для всего двигателя индикаторное давление находится путем сложения индикаторных давлений всех цилиндров и деления полученной суммы на число цилиндров. Например, если по диаграммам, снятым в один и тот же момент со всех цилиндров четырехцилиндрового дизеля, найдены средние давления: цилиндр № 1—6,6 кг/см2, цилиндр № 2 — 6,45 кг/см2, цилиндр № 3 —6,65 кг/см2 и цилиндр № 4 — 6,5 кг/см2, то среднее для всего двигателя
5 8-4 ]
Индикаторная мощность Двигателя
415
индикаторное давление равно (6,64-6,454-6,65-4-6,5) : 4 = =26,2 : 4 = 6,55 кг/см?.
Если индикаторные диаграммы снимаются с целью определения индикаторной мощности, развиваемой отдельными цилиндрами или всем двигателем, то во время инди-цирования нужно обязательно либо просчитать по часам, либо определить при помощи тахометра точное число оборотов двигателя. Кроме того, для определения индикаторной нагрузки двигателя необходимо знать диаметр его цилиндров и ход поршней.
При подсчете индикаторной мощности нужно прежде всего определить «постоянную двигателя», т. е. неизменное для всех нагрузок двигателя число, зависящее только от размеров двигателя.
«Постоянная цилиндра» определяется по следующим правилам:
1.	Измеряют диаметр цилиндра в сантиметрах и полученное число сантиметров умножают само на себя (это называется вычислить квадрат диаметра).
2	Измеряют ход поршня в сантиметрах и на это число умножают полученный квадрат диаметра (это называется квадрат диаметра умножить на ход поршня).
3.	То, что получилось, делят на 1 146, если двигатель четырехтактный, или на 573, если он двухтактный Ч
Постоянная для всего двигателя получается путем умножения постоянной одного цилиндра на число цилиндров.
1	Формула для вычисления индикаторной мощности пишется для четырехтактного двигателя так:
— -S-prn N‘ = 75-60-2-100 ’
есои D и S выражены в сантиметрах. Выделим числовые множители
ТС
Ni = Г'75-60-2-100 ‘D"' ‘’ Pt ’ "•
Если перемножить все числа знаменателя и разделить полученное число на к = 3,14, то получится 1146*1 000. Следовательно, если D'^S'Pfn разделить на 1 146, то получится число, в 1000 раз большее N;. Для двухтактного двигателя делитель, очевидно, вдвое меньше, так как в знаменателе выпадает цифра 2. Следовательно, вместо 1 145 имеем 1 146:2 = 573.
416
Мощность и нагрузка двигателя
[ Гл. 8
Отдаваемая одним цилиндром двигателя в момент снятия индикаторных диаграмм индикаторная мощность (индикаторная нагрузка цилиндра) определяется путем умножения найденного по снятой диаграмме среднего индикаторного давления на сосчитанное число оборотов и на постоянную одного цилиндра и деления на 1 000.
Индикаторная нагрузка всего двигателя находится путем умножения среднего для всего двигателя индикаторного давления на сосчитанное число оборотов и на постоянную всего двигателя и деления на 1 000.
Задача. Четырехцилиндровый четырехтактный дизель имеет диаметр цилиндров 420 мм, ход поршней 630 мм. По снятым ® один и тот же момент индикаторным диаграммам высчитано среднее индикаторное давление: для цилиндра № 1—£/=5,58 кг/см2\ № 2 — pi>= 5,64 кг/см2\ № 3 —pz = 5,62 кг/см2-, № 4 — pz = 5,59 кг/см2. Число оборотов во время снятия диаграмм было равно 169. Определить индикаторную нагрузку каждого цилиндра в отдельности и всего дизеля в целом.
Решение: 1. Определим постоянную одного цилиндра:
42 - 42 = 1 764; 1 764 * 63 = 111 132; 111 132 : 1 146 = 96,9
2.	Определим постоянную всего дизеля:
96,9 * 4 = 387,6.
3.	Определим среднее для всего дизеля индикаторное давление:
5,58 + 5,64 + 5,62 + 5,59 = 22,43; 22,43 : 4 = 5,608.
4.	Вычислим индикаторную нагрузку каждого цилиндра: Для цилиндра № 1 — 5.58 * 169 = 943 ; 943 • 96,9 = 91 377;
91 377 : 1 000 = 91,38 и. л. с.
Для цилиндра № 2 — 5,64*169 = 953,2; 953,2*96,9 = 92 365;
92 365 : 1 000 = 92,36 и. л. с.
Для цилиндра № 3 — 5,62*169 = 949,8; 949,8*96,9 = 92036;
92 036 : 1 000 = 92,04 и. л. с.
Для цилиндра № 4 — 5,59 * 169 = 944,7; 944,7 * 96,9 = 91 541;
91 541 : 1 000 = 91,54 и. л. с.
5.	Вычислим индикаторную нагрузку ©сего дизеля:
5,608 ‘ 169 = 947,75; 947,75 * 387,6 = 367 348; 367 348 : 1 000 = • = 367,35 и. л. с.
Можмъ было бы делить «все вычисления и с меньшей точностью, так как десятые и сотые доли лошадиной силы нас интересовать не могут.
Если мы сложим индикаторные мощности, развиваемые всеми цилиндрами, то получим: 91,38 + 92,36 + 92,04 + 91,54 = 367,32 и. л. с., т. е. приблизительно столько же, сколько мы-вычислили выше. Разница объясняется только неточностью подсчетов.
§8-5] Правильные и неправильные Индикаторные диаграммы 417
8-5. ПРАВИЛЬНЫЕ И НЕПРАВИЛЬНЫЕ ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ
По виду индикаторных диаграмм часто можно судить о расстройствах в работе двигателя, а в частности, о непра^ вильности сжатия, об излишнем или недостаточном опережении подачи горючего у дизеля или зажигания у газового двигателя и пр.
По обычной индикаторной диаграмме трудно точно судить, где кончается линия сжатия и где может быть уже идет повышение давления от начавшегося сгорания. Чтобы
Фиг. 814. Индикаторная диаграмма, снятая при выключенной подаче топлива (проверка давления сжатия).
Фиг. 8-15. Гребенка, снятая для проверки давления сжатия.
определить точно высоту сжатия, нужно снять диаграмму при выключенной подаче топлива (или при выключенном зажигании у газового двигателя) в данном цилиндре. Тогда вспышки в цилиндре не происходит, и высота диаграммы показывает только высоту сжатия. Вид диаграммы компрессорного или бескомпрессорного дизеля, снятой при выключенной подаче топлива, показан на фиг. 8-14.
Для определения высоты сжатия можно и не включать привод (шнур) индикатора. Приложив карандаш к бумажке барабана и поворачивая барабанчик путем оттягивания шнура рукой, получают ряд вертикальных черточек, как показано на фиг. 8-15.
Примерный вид нормальных индикаторных диаграмм при работе бескомпрессорных дизелей указан на фиг. 8-16, компрессорных дизелей — на фиг. 8-17 и газовых двигателей — на фиг. 8-18.
27 м В Щуров.
418
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
Фиг. 8-16. Нормальные индикаторные диаграммы бескомпрессорного дизеля.
Фиг. 8-17. Нормальные индикаторные диаграммы компрессорного дизеля.
§8-5] Правильные и неправильные индикаторные диаграммы 419
Бескомпрессорные дизели разнотипны и по спо-БК собам введения, распиливания и смешения с воз-духом горючего (ч. 1, гл. 3, § 3-5, 3-6) и по другим особенностям конструкции, вследствие чего и нормальные индикаторные диаграммы их в своих отдельных элементах различны. Поэтому общих, одинаковых для всех бескомпрессорных дизелей норм индикаторных диаграмм указать нельзя.
Характерной особенностью диаграмм всех бескомпрессорных дизелей является значительное повышение линии сгорания над концом линии сжатия.
I	Я	Ш
Фиг. 8-18. Нормальные индикаторные диаграммы газового двигателя.
У —нормальная нагрузка; II — малая нагрузка при качественном регулирзвании; III — малая нагрузка ври количественном регулировании.
Высота конца линии сжатия над атмосферной линией
при нормальной отрегулировке бывает у некоторых бескомпрессорных дизелей 25 «г, у других 30 ат, у третьих 35 ат; наибольшая высота диаграммы при нормальной регулировке и полной нагрузке бывает выше конца линии сжатия на 10—15—20 и даже более атмосфер. Желательно, чтобы
верхняя часть диаграммы все же не была совершенно острой, а имела хотя бы небольшое закругление. Конец
линии расширения над атмосферной линией, как правило, не должен быть выше 3 ат при полной нагрузке.
О
Нормальные диаграммы компрессорных дизелей более однотипны, так как все компрессорные дизели имеют весьма сходные друг с другом по принципу
работы органы распиливания топлива, мало разнящиеся
друг от друга степени сжатия и т. п.
Линия сжатия на диаграмме компрессорного дизеля поднимается до высоты приблизительно 32 ат, лишь немного уходя от этой величины в ту или другую сторону. Сжатие ниже 30 ат и выше 34 ат считается уже ненормальным, и в случае обнаружения по диаграмме такой величины сжатия необходимо путем регулировки пространства сжатия
27*
420
Мощность и па Грузка двигателя
[ Гл. 8
(подкладками в шатуне и т. п.) добиться, чтобы давление сжатия вошло в нормальные пределы.
Во время сгорания топлива давление в цилиндре компрессорного дизеля не должно ни заметно увеличиваться, ни падать, вследствие чего диаграмма должна иметь почти горизонтально идущий участок cz, соответствующий движению поршня на протяжении сгорания. Участок cz на линии рабочего хода диаграммы называется линией сгорания. Линия сгорания далее плавно переходит в линию расширения ze. От точки е начинается загиб линий расширения вниз, вызываемый падением давления с начала выхлопа. Это падение давления идет быстрее в двухтактном дизеле, у которого сразу открывается большая площадь выхлопных окон. Это быстрое понижение давления от точки е видно на фиг. 8-17 на диаграмме II, относящейся к двухтактному дизелю.
Линия оа (диаграмма /) проходит на уровне атмосферной линии, т. е. линии, которую чертит индикатор, когда его поршенек находится под действием атмосферного давления. Эту линию индикатор чертит во время всасывающего хода поршня, так как при всасывании давление в цилиндре очень мало отличается от атмосферного.
Такую же линию мы видели и на индикаторных диаграммах других четырехтактных двигателей (фиг. 8-15, 8-16 и 8-18).
Линия выхлопа, начинающаяся от точки е и идущая к точке о, тоже сливается с атмосферной линией, потому что давление в цилиндре на протяжении выталкивающего хода поршня тоже мало отличается от атмосферного.
На диаграмме двухтактного дизеля (диаграмма // на фиг. 8-17) линия ххл не составляет части диаграммы. Это — атмосферная линия, которая чертится перед снятием диаграммы, когда цилиндрик индикатора сообщен с атмосферным воздухом. Проведение этой линии нужно для того, чтобы от нее потом отмеривать высоту диаграммы.
Продувка, во время которой, как мы знаем, давление в цилиндре тоже почти не отличается от атмосферного, отмечается на диаграмме линией or I до хх и от хх до а.
Левая из диаграмм, указанных на фиг. 8-16, БК тоже имеет особенность, характерную для двухтакт-_____ ных двигателей: на нижнем конце диаграммы, как и на диаграмме II фиг. 8-17, виден ус, получающийся во
§ 8-5] Правильные и неправильные индикаторные диаграммы 421
время выхлопа и продувки. По этому усу всегда можно узнать диаграмму двухтактного двигателя.
Нормальные индикаторные диаграммы газовых Г двигателей, показанные на фиг. 8-18, значительно ____отличаются от диаграмм дизелей по причинам, о которых уже говорилось (см. стр. 400).
Нормальное давление сжатия бывает у них различно и зависит не столько от системы двигателя, сколько от свойств применяемого газа. Чем при меньшей температуре самовоспламеняется газ, тем ниже должно быть давление сжатия. В частности, при применении природного и коксового газов приходится давление сжатия снижать, при применении генераторного и доменного газов оно может быть повышено.
Различают газовые двигатели с качественным и с количественным регулированием. При качественном регулировании меняется качество, т. е. состав, смеси. С уменьшением нагрузки двигателя уменьшается подача только горючего газа, а количество всасываемого воздуха не меняется. Веледе 1вие этого не меняется и давление в цилиндре в конце всасывания, вместе с чем остается неизменным и давление сжатия. Диаграмма II на фиг. 8-18 характеризует такое именно положение. Эта диаграмма соответствует малой нагрузке двигателя с качественной регулировкой. Высота давления сжатия на этой диаграмме такая же, как и на диаграмме /, соответствующей полной нагрузке. Меняется только высота давления вспышки, и верх диаграммы закругляется.
При количественном регулировании состав, т. е. пропорция смеси, не меняется, а с уменьшением нагрузки уменьшается (дросселируется) общее количество засасываемой в цилиндры смеси. В этом случае меняется давление в цилиндре в конце хода всасывания, а вместе с этим меняется и давление сжатия (поскольку смесь начинает сжиматься при более низком или более высоком давлении). Диаграмма /// соответствует малой нагрузке при количественном регулировании. Давление сжатия меньше, чем при полной нагрузке, высота давления вспышки тоже меньше, но верх диаграммы острее, чем при качественном регулировании (вследствие более быстрого сгорания, смеси нормального состава),
422
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
Бывает также смешанное регулирование, при котором сначала в цилиндр засасывается смесь нормального состава, а следом за ней — воздух, по возможности с ней не перемешивающийся. При таком регулировании давление сжатия с изменением нагрузки не меняется, а верх диаграммы меньше закругляется с уменьшением нагрузки, чем при
Фиг. 8-19. Индикаторная диаграмма двухтактного кало-ризаторного двигателя.
Фиг. 8-20. Неправильные индикаторные диаграммы бескомпрессорного дизеля.
I—	опережение впрыскивания велико;
II—	опережение мало.
Фиг. 8-19 показывает нормальную диаграмму КН при полной нагрузке двухтактного калоризаторного  двигателя. Верхняя ее часть сходна с диаграммой газового двигателя, нижняя же имеет ус, характерный для диаграммы каждого двухтактного двигателя (см. соответствующие диаграммы фиг. 8-16—8-17).
На фиг. 8-20 показаны неправильные индикатор-БК ные диаграммы бескомпрессорного дизеля.
 Первая из них характеризует слишком большое опережение подачи горючего в цилиндр, вторая — слишком малое опережение. При слишком ранней подаче возраста-
ние давления во время вспышки получается слишком резкое, верх диаграммы — слишком острый; при недостаточном опережении верх диаграммы слишком мало вырастает над давлением конца сжатия и слишком закругляется. При этом двигатель обычно дымит.
Характерные неправильные диаграммы компрес-Кд сорного дизеля показаны на фиг. 8-21. Первая из _____диаграмм показывает слишком раннее впрыскивание топлива (чрезмерное опережение открытия иглы форсунки). Вследствие преждевременной вспышки, т. е. воспламенения топлива в то время, когда поршень еще идет к верхней
§ 8-5] Правильные и неправильные индикаторные диаграммы 423
мертвой точке, давление в цилиндре резко возрастает, что и вызывает повышение давления по сравнению с концом сжатия (эта вспышка на диаграмме отражается участком ст), а постепенное сгорание во время отхода поршня от верхней мертвой точки уже не получается, вследствие чего диаграмма и становится острой. Эта диаграмма сходна с нормальной диаграммой бескомпрессорного дизеля. Для компрессорного дизеля она не годится.
Вторая диаграмма показывает, наоборот, запаздывание впрыскивания топлива. После конца ежа-
Фиг. 8-21. Неправильные диаграммы компрессорного дизеля.
/ — опережение впрыскивания велико; // — опережение мало.
тия давление сейчас же начинает падать, так как поршень уже начинает отходить от верхней мертвой точки, ia сгорание не началось, и только позже уже при начавшемся сгорании падение давления задерживается. Диаграмма на линии сгорания cz получается с уступом, точка конца сжатия с является наивысшей точкой диаграммы.
Указанные неправильности в диаграммах приведены только для примера. Бывает очень много и других неправильностей. Каждый раз, получая неправильную диаграмму, надо прежде всего проверить, не получились ли искажения от неправильной съемки, т. е. от дефектов в индикаторе, в его установке, в приводе и т. п., и если с этой стороны все в порядке, то по форме диаграммы, следя за изменениями давлений, часто удается установить, отчего могли получиться отклонения от нормального протекания процесса.
424
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
8-6. ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И НАГРУЗКА ДВИГАТЕЛЯ
Мощность, развиваемая газами в цилиндрах Вс двигателя, больше той мощности, которую двига- тель отдает потребителям, т. е. электрогенератору, трансмиссии или другим устройствам, которые двигатель приводит в действие. Мы уже упоминали об этом не один раз, и легко понять куда девается часть мощности: она уходит на преодоление трения в частях самого двигателя. D отличие от индикаторной мощности отдаваемая потребителям мощность носит название эффективной.
Нормальной длительной эффективной мощностью двигателя называется та наибольшая мощность, какую он в состоянии сколь угодно долго отдавать потребителям без угрозы порчи его частей.
Мощность, которую двигатель в каждый данный момент в действительности отдает потребителям, т. е. действительно совершаемая двигателем в каждую секунду работа, зависит не от самого двигателя, а от потребителей мощности.
В самом деле, если электрогенератор или трансмиссия, приводимые двигателем в действие, не нагружены теми станками, элеваторами, электролампами, моторами и т. п., к которым они должны передавать работу, то они не требуют большого усилия для своего вращения, так что работа, отдаваемая им двигателем за каждую секунду времени, невелика; когда же включаются станки, электромоторы и пр., то работа двигателя становится все тяжелее, т. е. он отдает потребителям все большую мощность.
Мощность, которую потребители в данный момент требуют от двигателя, называется его нагрузкой.
Нагрузка двигателя может быть и больше его нормальной эффективной мощности. Двигатель до некоторых пределов может увеличивать свою мощность выше нормального предела, и только уже при слишком большой перегрузке он оказывается не в состоянии преодолеть оказываемое потребителями сопротивление, число его оборотов резко снижается, а если нагрузку не снять, то он совсем остановится.
Когда нагрузка двигателя превышает его нормальную эффективную мощность, то говорят, что он перегружен. При перегрузке двигатель не может без ущерба для своей исправности работать непрерывно неограниченное время. Перегрузка на 5—10% допускается обычно только не бол^е
§ 8-6]
•Эффективная мощность н нагрузка двигателя
425
как на 1 или 2 часа, после чего двигатель нужно несколько разгрузить, дав ему поработать несколько часов без перегрузки, и только после этого можно снова дать перегрузку. Перегрузка на 15—20% допускается лишь не более как на 5 мин., иначе может получиться заедание поршней (см. стр. 319).
При нагрузке меньше нормальной его мощности двигатель может работать без каких-либо расстройств неограниченное время, но работа его становится менее экономичной, т. е. на каждую развиваемую лошадиную силу он расходует в течение каждой минуты, часа или дня больше топлива, чем при работе под полной нормальной нагрузкой.
Например, если при полной нагрузке бескомпрессорный дизель расходует 170 г на вырабатываемую эффективную лошадиную силу в час (коротко это обозначается 170 г/э. л, с. </.), то при нагрузке 75% от полной он уже будет расходовать 175 г/э. л. с. ч., при 50% — 195 г/э. л. с. ч., а при меньшей нагрузке еще больше.
Это, разумеется, не значит, что с уменьшением нагрузки часовой расход топлива увеличивается. Расход топлива с уменьшением нагрузки уменьшается, но только не во столько же раз. Мощность двигателя падает быстрее, чем расход топлива.
Работа двигателя совершенно без всякой нагрузки называется холостым ходом. На холостом ходу, следовательно, вся мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, уходит исключительно на преодоление трения в его частях. Длительной работы двигателя без нагрузки следует избегать, так как при этом вследствие неполного сгорания топлива загрязняются цилиндры и клапаны.
Если эффективную мощность нельзя измерить, то о нагрузке двигателя можно судить по индикаторной мощности. Таким образом, определение индикаторных мощностей отдельных цилиндров и всего двигателя важно для двух целей: 1) чтобы узнать, равномерно ли распределяется нагрузка между отдельными цилиндрами, и 2) чтобы убедиться в том, не работает ли весь двигатель с перегрузкой.
Первое важно потому, что неравномерное распределение нагрузки между цилиндрами ведет к перегрузке одних цилиндров в т о в р е м я, к о г д а другие недогружены. Это чрезвычайно вредно для двигателя,
426
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
так как в перегруженном цилиндре может получиться задир поршня, и если по снятым диаграммам убедились в неравномерности распределения нагрузок, то следует тотчас же увеличить подачу топлива насосами тех цилиндров, которые менее нагружены, и уменьшить у тех, которые нагружены больше (или соответственно увеличить и уменьшить поступление горючего газа в цилиндры газового двигателя).
Второе же важно для сохранности всего двигателя, так как длительная значительная перегрузка может, как мы знаем, расстроить его работу (задир поршней и т. п.). Если индикаторные диаграммы показали, что двигатель перегружен, то надо принять меры к тому, чтобы подобная перегрузка на долгое время не допускалась, т. е. отключить от двигателя каких-нибудь потребителей мощности.
Здесь кстати необходимо отметить, что косвенное определение равномерности или неравномерности распределения нагрузки по цилиндрам, а также и перегрузки двигателя можно произвести по температуре выхлопных газов. Дело в том, что с увеличением нагрузки температура выхлопных газов быстро повышается. Поэтому если все цилиндры двигателя нагружены одинаково, то и температуры выхлопных газов, измеренные в выхлопном колене каждого цилиндра, будут мало отличаться, друг от друга. Наибольшая разность температур не должна превышать 20—25°, иначе мы должны вывести заключение, что распределение нагрузки неудовлетворительно, и путем подрегулировки подачи топлива добиться уменьшения этой разности до допустимых пределов.
Об общей перегрузке двигателя можно судить по температуре выхлопных газов, если нам известна эта температура при нормальной (полной) нагрузке (эту температуру полезно записать в паспорт двигателя). Как только мы видим, что температура выхлопных газов начинает расти выше этого предела, так и можем из этого заключить, что двигатель начинает перегружаться.
При полной нормальной нагрузке бескомпрессорных и компрессорных дизелей температура выхлопных газов бывает обычно р<двна: у четырехтактных 400—480° С, у двухтактных 250—350° С. У газовых и калоризаторных двигателей она соответственно на 70—80э выше. Но бывают и отличия, надо для каждого двигателя найти эту температуру путем измерения при испытании.
§ 8-7]
Определение нагрузки двигателя
427
8-7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ ДВИГАТЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
Для определения нагрузки, которую дает на двигатель генератор постоянного тока, нужно прежде всего подсчитать, какую мощность отдает потребителям электроэнергии сам генератор.
Чтобы определить эту мощность в киловаттах, нужно точно заметить по приборам распределительного щита, сколько они показывают на главной линии вольт и ампер, число вольт умножить на число ампер и разделить на 1 000. Чтобы вычислить, сколько это составляет лошадиных сил, нужно то, что получится, умножить на 1,36 или разделить на 0,736 (результат получится одинаковый как в случае умножения, так и в случае деления).
На вращение генератора постоянного тока приходится затрачивать большую мощность, чем отдает он сам, так как часть мощности затрачивается на трение и другие потери в самом генераторе.
Если мощность, которую отдает потребителям генератор, разделить на мощность, которую он сам требует от двигателя, то получившееся от такого деления дробное число называется к. п. д. (коэффициентом полезного действия) генератора. Когда генератор постоянного тока нагружен близко к своей нормальной мощности, то его к. п. д. бывает: у крупных — около 0,93, у средних — около 0,90, у малых — примерно от 0,85 до 0,87; у сильно изношенных генераторов он уменьшается на несколько сотых. Крупными машинами можно считать машины мощностью свыше ООО л. с. (400 кет), средними от 200 до 600 л. с. (150— 400 кет) и малыми до 200 л. с.
Следовательно, от того количества лошадиных сил, которое генератор получает от двигателя, он отдает своим потребителям соответственно
93	90	85	87
Тбб ’ 100 или от ТОО до 100-
Наоборот, если мы знаем, сколько лошадиных сил генератор отдает своим потребителям, то для определения, сколько при этом сил он требует от приводящего его в действие двигателя, нужно отдаваемое число лошадиных сил разделить на к. п. д., т. е. в данном случае на 0,93; 0,90; 0?87 или 0,85, в зависимости от мощности генератора.
428
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
При неполной нагрузке генератора его к. п. д. уменьшается, что также надо иметь в виду при подсчете нагрузки, в особенности в тех случаях, когда двигатель соединен с генератором не соответствующим ему по мощности (большей, чем нужно). При нагрузке на 50% от полной мощности генератора его к. п. д. падает до 0,8—0,9, а при нагрузке на 25% —до 0,7—0,8.
Деля мощность, отдаваемую генератором постоянного тока своим потребителям, на его к. п. д., мы находим мощность, которую сам генератор получает от двигателя. Но это будет именно та мощность, на которую нагружен сам двигатель, только в том случае, если генератор, находится в непосредственном соединении на одном валу с двигателем. Если же генератор приводится от двигателя через ременную или канатную передачу, то двигатель отдает мощность, несколько бблыпую, чем ее получает генератор, так как часть мощности тратится на трение ремня или канатов. Коэффициент полезного действия передачи равен при хорошем натяжении и хорошей сшивке ремня при ременной передаче от 0,96 до 0,97, при облежавшихся мягких канатах при канатной передаче — от 0,95 до 0,96. При плохой сшивке и при новых жестких канатах этот к. п. д. меньше и может опускаться до 0,93.
Теперь понятно, что действительную нагрузку двигателя мы узнаем только тогда, когда мощность, требуемую от двигателя генератором, разделим еще на к. п. д. передачи.
Все сказанное дает нам следующие правила для определения нагрузки двигателя, работающего на генератор постоянного тока:
1.	Определить мощность, отдаваемую генератором потребителям электроэнергии, в киловаттах и в лошадиных силах.
Для этого замеченное по приборам распределительного щита число вольт умножить на число ампер и разделить па 1000 — получим киловатты, затем помножить на 1,36 — получим лошадиные силы.
2.	Зная нормальную мощность генерадора в киловаттах, подсчитать, на сколько процентов он нагружен.
Для этого вычисленную нагрузку генератора в киловаттах умножить на 100 и разделить на нормальную его мощность.
§ 8-7 ]	Определение нагрузки двига!еля	420
3.	Определить мощность, получаемую генератором от двигателя.
Для этого мощность в лошадиных силах, отдаваемую генератором, разделить на его к. п. д., определенный по сделанным нами указаниям в зависимости от величины генератора и от его нагрузки.
4.	Определить нагрузку двигателя.
Для этого мощность, получаемую генератором от двигателя, разделить на к. п. д. передачи.
Если двигатель непосредственно соединен с генератором, то к. п. д. передачи равен единице, или, иными словами, нагрузка двигателя равна той мощности, которую генератор от него получает.
Порядок расчета не изменится, если двигатель работает не на генератор постоянного тока, а на генератор трехфазного тока. В этом случае только может несколько усложниться подсчет мощности, отдаваемой электрогенератором потребителям электроэнергии.
Отдаваемую генератором мощность мы можем всегда учитывать достаточно точно и достаточно просто, если на распределительном щите имеется киловаттметр. Тогда отдаваемую мощность в киловаттах мы получаем прямо по показаниям прибора, отдаваемую мощность в лошадиных силах вычисляем, умножив число киловатт на 1,36, все же остальные расчеты сделаем на основании точно тех же правил, которые указаны выше для генератора постоянного тока.
Труднее делать вычисления, если киловаттметра на щите нет. В этом случае на щите обыкновенно бывают вольтметр и амперметр постоянного тока для возбудителя, показания которых для вычисления мощности значения не имеют, и вольтметр и один, два или три амперметра на главной линии трехфазного тока. По показаниям этих приборов отдаваемая мощность может быть вычислена лишь приближенно, так как при этом приходится делать ряд предположений.
Более точное вычисление отдаваемой мощности получается лишь в том случае, если генератор работает только на освещение или на испытательный водяной реостат, но и в этом случае могут быть значительные ошибки, когда на щите имеется амперметр только на одном из идущих от генератора проводов, потому что все три провода могут
430
Мощность и нагрузка двигателя
[Гл. 8
быть по-разному нагружены, а амперметр показывает нагрузку только одного из них. Для приблизительного определения отдаваемой мощности в киловаттах нужно в этом случае число ампер умножить на число вольт, то, что получится, умножить на 173 и разделить на 100 000.
Подсчет указанным способом отдаваемой мощности оказывается преувеличенным, если электроэнергия подается не только на освещение или испытательный реостат, но и на электродвигатели или на трансформаторы. В этом случае, чтобы не впасть в слишком большое преувеличение отдаваемой мощности, нужно то, что получится от указанного подсчета, умножить еще на так называемый коэффициент мощности (cos ф— косинус фи), приблизительную величину которого можно найти в зависимости от характера нагрузки по следующей таблице.
Приблизительная оценка величины коэффициента мощности
Си
Е
Использование энергии, отдаваемой электрогенератором
Величина коэффициента мощности
1
2
3
4
5
6
Почти вся электроэнергия идет на мелкие (до 20 л. с.) электродвигатели, освещение же составляет лишь малую долю всей нагрузки.........................
То же, но электродвигатели главным образом крупные (в среднем 50 л. с.) и нагружены близко к полной своей мощности............................
Двигатели, как и в первом случае, но осветительная нагрузка составляет примерно половину всей нагрузки ........................................
Двигатели, как во втором случае, при осветительной нагрузке, приблизительно одинаковой с моторной .............................................
Главную часть нагрузки составляет освещение, а двигатели отнимают значительно меньше половины всей отпускаемой мощности...................
Генератор работает только на освещение и в сети нет трансформаторов .............................
0,65—0,7
0,75—0,8
0,75—0,8
0,85—0,9
0,9—0,95
1
Задача. Генератор трехфазного тока непосредственно соединен на одном валу с двигателем. На фирменной табличке генератора написано: в 230, а 1 250, кет 400, cos - = 0,8. Ток от генератора отдается главным образом на мелкие электродвигатели, осветительная же нагрузка составляет лишь малую часть всей нагрузки. Киловаттметра на распределительном щите нет, а имеется только один вольтметр переменного тока и один амперметр переменного тока (не считая вольт
5 8-7 ]
Определение нагрузки двигателя
431
метра и амперметра возбудителя, показания которых, как мы уже указывали, значения для определения отдаваемой мощности не имеют). Взглянув на главные вольтметр и амперметр, записали их показания: 222 в, 700 а. На сколько лошадиных сил в этот момент нагружен генератор?
Решение. Чтобы узнать нагрузку' в киловаттах, нужно вольты умножить на амперы, умножить на 173, умножить на коэффициент мощности и разделить на 100 000 Коэффициент мощности по таблице (строка 1) оцениваем в 0,68 (среднее между наибольшим и наименьшим значениями по таблице). Следов-ательно, нагрузка в киловаттах равна:
222.700-173-0,68	222-700-173-68
100 000	=	10 000 000
Перемно-жив все цифры числителя друг на друга и разделив результат на 10 000 000, получим 183 кет. Это составит:
183-1,36 = 183-136 = 249 л. с.
100
Что же касается нагрузки двигателя, то для ее определения достаточно нагрузку генератора, вычисленную вышеуказанным способом, разделить на к. п. д. генератора, как в случае с генератором постоянного тока, и на к. п. д. передачи.
Вс
Вопросы для повторения и проверки
1.	До какого давления доходит сжатие воздуха в цилиндрах бескомпрессорных дизелей? Компрессорных дизелей? Газовых двигателей?
2.	Как изменяется давление в цилиндре бескомпрессорного дизеля во время впрыскивания и сгорания топлива? Компрессорного дизеля? Газового двигателя?
3.	Почему во время конца сгорания и в особенности, после окончания сгорания всей впрыснутой порции топлива давление в цилиндре двигателя на протяжении всей остальной части хода падает?
4.	Покажите на фиг. 8-3 — 8-6, от какого до какого места кривые изображают изменение давлений на протяжении хода сжатия и ог какого до какого — на протяжении рабочего хода.
5.	Для чего служит индикатор?
6.	Почему индикаторная диаграмма получается искаженной, если неправильно устроен привод индикатора, шнур задевает за части машины, длина шнура неправильна, разболтаны шарниры привода и т. п.?
7.	Почему, если не меняя пружины, заменить поршенек в индикаторе на больший, то и масштаб получаемой диаграммы становится больше?
8.	Как определить точно, какого давления достигает сжатие воздуха в цилиндрах дизеля?
9	Как определить, какого давления достигает сжатие смеси в цилиндре газового двигателя?
10.	Каким признакам должна удовлетворять правильная индикаторная диаграмма бескомпрессорного дизеля (при полной нагрузке)?
432	Мощность и нагрузка двигателя	[ Гл. 8
11.	Каким признакам должна удовлетворять при нормальной нагрузке индикаторная диаграмма компрессорного дизеля?
12.	Каковы признаки нормальной диаграммы при полной нагрузке газового двигателя?
13.	В чем заключаются различия между индикаторными диаграммами при малой нагрузке газового двигателя при качественном и при количественном регулировании?
14.	Какую характерную особенность носит индикаторная диаграмма всякого двухтактного двигателя?
15.	Для чего на диаграмме двухтактного двигателя проводится атмосфепная линия?
16.	Меняется ли площадь индикаторной диаграммы, если снятие диаграммы происходит при разных нагрузках двигателя?
17.	Мы теперь знаем, что по площади индикаторной диаграммы можно вычислить, какую работу производят газы в цилиндре двигателя на протяжении одного полного цикла (процесса), происходящего в цилиндре. Должна ли иметь какую-нибудь площадь диаграмма, снятая при холостом ходе двигателя, т. е. производят ли газы какую-нибудь работу при работе его вхолостую?
18.	Почему необходимо, чтобы средние индикаторные давления по диаграммам, снятым в один и тот же момент со всех цилиндров двигателя, были как можно более одинаковы?
19.	Почему в предыдущем вопросе мы указали, что речь идет о диаграммах, снятых в один и тот же момент? Разве не безразлично, если диаграммы будут сниматься по очереди или в разное время?
20.	Какое условие надо соблюсти в отношении нагрузки двигателя, чтобы по диаграммам, снятым не в один и тот же момент, а по очереди, можно было с достаточной степенью точности судить о распределении нагрузки между цилиндрами?
21.	Как по температурам выхлопных газов судить о равномерности распределения нагрузок между цилиндрами?
22.	В чем заключается разница между индикаторной и эффективной мощностями двигателя?
23.	Какая разница между работой двигателя и его мощностью?
24.	Какая разница между нормальной мощностью двигателя и его нагрузкой?
25.	Что такое перегрузка двигателя, до каких пределов и на сколько времени она может быть допущена?
26.	Почему выгоднее работать на двигателе, нагруженном близко к полной его мощности, чем на сильно недогруженном двигателе?
27.	Если двигатель работает на генератор постоянного тока, то на одинаковую ли мощность нагружены и двигатель и генератор или большую нагрузку преодолевает двигатель или же генератор.
28.	Как вычислить мощность, развиваемую генератором постоянного тока, когда известны показания амперметра и вольтметра? В каких единицах может быть выражена эта мощность и как подсчитать ее в лошадиных силах?
29.	Сколько примерно составляет к. п. д. электрогенератора?
30.	Каков примерно к. п. д. ременной передачи?
31.	Какие коэффициенты необходимо принимать во внимание при вычислении по показаниям амперметра нагрузки двигателя, работающего па генератор трехфазного (переменного) тока?
§ 8-7]
Задачи
433
ЗАДАЧИ
№ 20. При измерении планиметром площади снятой при работе дизеля индикаторной диаграммы оказалось, что эта площадь равна 461 мм2. Измерение длины диаграммы показало, что она равна 72 мм. Пружина и поршенек индикатора подобраны таким образом, что давления на диаграмме изображаются в масштабе 1 кг/см2 = 1 мм. Определить среднее индикаторное давление.
№ 21. Площадь -индикаторной диаграммы 555 мм2, длина ее 68лглг, масштаб 1 кг/см2 = 1,2 мм. Диаметр цилиндра дизеля 400 мм, ход поршня 600 мм.
Вычислить среднее индикаторное давление, по нему найти среднюю силу, действующую на всю площадь поршня, по ней определить работу в килограммометрах, производимую газами за один цикл (два оборота вала) дизеля.
№ 22. Среднее индикаторное давление равно 5,9 кг/см2. Дизель четырехтактный, диаметр цилиндра 425 мм, ход поршня 600 мм, число оборотов 187 в минуту.
Вычислить, как в задаче 21, работу газов, производимую на протяжении одного полного цикла, а затем работу, производимую газами в этом цилиндре (если не меняется среднее индикаторное давление) в минуту, в секунду и, наконец, мощность в лошадиных силах, какую развивают при этом газы.
№ 23. Дизель имеет четыре цилиндра; диаметр цилиндров 425 мм, ход поршней 600 мм. Нормальная индикаторная мощность дизеля 488 л. с. при 187 об/мин. Подсчитать, какое среднее индикаторное давление является для этого дизеля нормальным, т. е. при каком среднем индикаторном давлении индикаторная мощность его становится равной 488 л. с.
№ 24. Нормальный поршень индикатора, по которому размечены клейма на пружинах, имеет диаметр 20 мм, меньший же поршенек, с которым мы хотим снимать диаграммы при испытании дизеля, имеет диаметр 10 мм. С каким клеймом надо взять пружину, чтобы диаграммы получились в масштабе 1 кг]см2 = 1 мм?
№ 25. Двигатель работает на генератор постоянного тока через передачу из хорошо обтянувшегося ремня. Мощность генератора 400 кет. Амперметр показывает 3 550 а, вольтметр показывает 112 в. Вычислить, на сколько лошадиных сил нагружен дизель, выбрав по сделанным на стр. 427 указаниям к. п. д. генератора постоянного тока и ременной передачи.
№ 26. Двигатель мощностью 600 л. с. работает в непосредственном соединении на одном с ним валу с генератором постоянного тока 220 в, 400 кет. Вычислить, сколько ампер должен показывать амперметр при полной нагрузке двигателя, полагая, что к. п. д. генератора равен 0,91.
№ 27. Двигатель мощностью 800 л. с. работает на электрогенератор трехфазного тока, сидящий на одном с ним валу и имеющий мощность 550 кет. Имеющийся на распределительном щите киловаттметр показывает нагрузку генератора, равную в данный момент 480 кет. На сколько лошадиных сил нагружен двигатель, если положить, что к. п. д. генератора при этой нагрузке равен 0,92?
№ 28. Дизель 150 л. с. работает через передачу верблюжьим хорошо обтянутым ремнем на электрогенератор трехфазного перемен-
28 М. В Щуров.
434
Экономичность работы двигателя
[Гл. 9
ного тока, имеющий мощность 100 кет. Киловаттметра на щите нет, вследствие чего нагрузку дизеля можно вычислить только приближенно по показаниям амперметра и вольтметра и по предположительной оценке коэффициента мощности и к. п. д. генератора и ременной передачи, Амперметр показывает 430 а, вольтметр 225 в. Нагрузку дизеля составляют большей частью крупные, хорошо нагруженные электромоторы и лишь в небольшой части — освещение, вследствие чего оцениваем коэффициент мощности в 0,8. Оценив остальные необходимые коэффициенты по сделанным в § 8-7 указаниям, вычислить нагрузку дизеля в лошадиных силах.
№ 29. Двигатель 500 л. с. работает непосредственно на электрогенератор трехфазного тока, имеющий мощность 340 кет и напряжение 3 300 в. Вычислить, сколько ампер должен показывать амперметр при нормальной нагрузке двигателя при коэффициенте мощности, равном 0,75, и принимая к. п. д. генератора равным 0,92.
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
ЭКОНОМИЧНОСТЬ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ И СТОИМОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ 9-1 ПРЕВРАЩЕНИЕ ТЕПЛА В РАБОТУ
Касаясь вопросов, относящихся к трению, к работе, затрачиваемой на трение, и к выделяющемуся при трении теплу (§ 4-4), мы отметили существующий замечательный закон природы, по которому работа, затрачиваемая на трение, вызывает обязательное выделение совершенно определенного количества тепла, строго пропорционального количеству затраченной работы. Иными словами, этот закон можно выразить так: «механическая работа может превращаться в тепло, причем при затрате каждых 427 кгм работы получается 1 кал тепл а».
Дальнейшее более глубокое изучение этого вопроса показывает, что механическая работа может превращаться также в электроэнергию (электрогенератор), электроэнергия—в механическую работу (электродвигатель), электроэнергия — в теплоту (электрические кипятильники, электросварка), электроэнергия — в свет (электролампы), механическая работа — в свет (например, искры из-под молота); можно и свет превратить в небольшие количества механической работы при помощи особых физических приборов; наконец, что особенно касается нашего предмета, теплота может превращаться в механйческую работу.
§ 9-1]
Превращение тепла в работу
435
Теплота, механическая работа, электричество, свет и некоторые другие явления все оказываются различными видами энергии. Тепловая энергия, механическая энергия, электроэнергия, световая энергия, химическая энергия вещества могут при создании некоторых необходимых для того условий переходить, превращаться одна в другую. В некоторых случаях это происходит наглядно и легко, в других случаях требует сложного создания специальных условий.
Например, как мы видели, путем простого трения можно превращать механическую энергию в тепловую. Электроэнергия превращается в световую путем простого пропускания тока через волосок лампочки. Превратить же тепловую энергию непосредственно в электрическую в сколько-нибудь заметных количествах не удается. Приходится сначала превращать тепловую энергию в механическую, а потом уже механическую в электрическую.
Но, каковы бы ни были способы превращения энергии, остается всегда нерушимым законсохранения энергии. Этот закон природы, из которого не бывает никаких исключений в нашей практической жизни, заключается в том, что никакая энергия не может быть создана и не может исчезнуть, и всякое получение энергии сопровождается обязательно затратой каког о-л ибо другого вида энергии, всякое исчезновение (затрата) энергии обязательно сопровождается возникновением другого вида энергии. При этом между количествами исчезающей одной энергии и возникающей при этом другой всегда сохраняется постоянное, твердо установленное соотношение, вследствие чего мы можем говорить, какое количество одной энергии равняется (эквивалентно, равноценно) какому количеству другой.
Например, мы уже указывали, что 427 кгм механической энергии равны (равноценны) 1 кал тепловой энергии. Количество механической энергии получается при работе двигателя мощностью в одну лошадиную силу в течение часа (1 л. с. ч.)) равно (равноценно) приблизительно 632 кал; электроэнергия, получаемая при работе каждого киловатта нагрузки в течение часа (1 квтч), равна (эквивалентна) приблизительно 1,36 л. с. ч. механической работы; 1 квтч электроэнергии эквивалентен приблизительно 860 кал и т. д.» так что между любой мерой одного вида энергии и любой мерой любого другого 28*
436
Экономичность работы двигателя
[ Гл. 9
вида энергии имеется строго определенное соотношение, причем это соотношение строго сохраняется всегда независимо от того, один ли вид энергии переходит в другой или, наоборот, второй переходит в пер-в ы й.
Следствием закона сохранения энергии является прежде всего то, что совершенно бесполезно пытаться осуществить так называемое «вечное движение» (перпетуум мобиле), т. е. создать такой двигатель, который,, не потребляя никакого вида энергии, сам создавал бы механическую работу.
Вторым следствием этого закона является то, что мы можем всегда совершенно точно подсчитать, сколько и куда уходит энергии одного вида при создании энергии другого вида, т. е. составить баланс энергии по такому равенству: было такой-то энергии столько-то, получилось такой-то энергии столько-то, такой-то столько-то и такой-то столько-то; если все эти величины перевести по эквивалентам в единицы одного вида энергии, то должно получиться полное равенство (баланс) того, что было, и того, что получилось.
Двигатель внутреннего сгорания, как и всякий тепловой двигатель, превращает в механическую энергию ту тепловую энергию, которая выделяется при сжигании топлива. Но при этом не вся выделившаяся из топлива тепловая энергия целиком превращается в полезную работу, т. е. в механическую энергию, а только часть; остальная же часть тепла уходит из двигателя, оставаясь в виде тепловой энергии, не превращенной в механическую.
Целиком всю тепловую энергию, которой мы располагаем, превратить в механическую энергию невозможно, мы на это не имеем способов. При всяком таком превращении приходится мириться с потерями энергии.
Потеря тепловой энергии не обозначает ее исчезновения, но та теплота, которая имеется хотя бы и й громадном количестве, но заключена в веществах, имеющих недостаточно высокую температуру, становится для нас бесполезной.
Например, 1 к,г водяного пара содержит в себе примерно 600 кал тепла; расширяясь и теряя при этом часть тепла, он может произвести некоторую механическую работу. Но если те же 600 кал заключить в 100 кг волы, то это количество тепла повысит температуру воды только на 600: 100 = 6°, и никакой работы от такой нагретой воды на практике получить нельзя.
§ 9-2]
Баланс тепла
437
9-2 БАЛАНС ТЕПЛА
Количество тепла, выделяющегося из топлива при его сгорании в цилиндрах двигателя, подсчитать очень нетрудно. Для каждого топлива известно, сколько калорий тепла выделяется при сгорании 1 /сг. Это количество тепла называется теплотворной способностью или теплотворностью топлива.
Например, при сгорании 1 кг нефти или любых тяжелых продуктов ее перегонки выделяется приблизительно 10 000 кал тепла, т. е. теплотворность нефти и моторных топлив равна приблизительно 10 000 кал/кг.
Сколько топлива расходуется двигателем определяется простым измерением, а отсюда, следовательно, просто вычислить и количество тепла, получающегося от сгорания этого топлива в двигателе.
Задача. Бескомпрессорный дизель 300 л. с., работая под полной нагрузкой, расходует в час 51 кг топлива. Теплотворная способность этого топлива — 10 050 кал/кг. Сколько тепла выделяется в двигателе от сгорания в нем топлива в течение часа и сколько калорий полученного тепла приходится на каждую выработанную двигателем эффективную лошадиную силу час (э. л. с. ч.)?
Решение: 1. Всего в час выделится тепла
51 • 10 050 = 512 550 кал.
2. На каждую лошадиную силу в час это составит:
512 550 : 300 = 1 708,5 кал/э.л.с.ч.
Как же расходуется то тепло, которое выделилось из топлива, каким превращениям подвергается эта тепловая энергия?
Сразу же после сгорания часть выделившегося тепла превратится в индикаторную работу. Но все тепло не окажется перешедшим в эту работу, потому что в это же самое время теплом, выделившимся из топлива, будет нагреваться охлаждающая цилиндры двигателя вода, а значительная часть тепла будет уходить с горячими выхлопными газами. Часть тепла уйдет также на обогрев окружающего двигатель воздуха, на поднятие температуры в машинном зале.
Если часть тепла передается воде, то это тепло, следовательно, в механическую энергию не перешло, оно осталось в виде тепла, но только более низкой температуры.
438
Экономичность работы двигателя
Г Гл. 9
Так же дело обстоит и с теплом, ушедшим с выхлопными газами: газы хотя и горячи, но это тепло в механическую энергию, очевидно, не перешло, раз оно осталось в виде тепловой энергии. Тепло, ушедшее в окружающую среду (на обогрев воздуха машинного зала), тоже для двигателя оказывается потерянным.
В механическую энергию, в работу газов в двигателе, т. е. в индикаторную его работу, переходит в наиболее экономичном двигателе — бескомпрессорном дизеле — только 45—47% той тепловой энергии, которая получается при сгорании топлива; в компрессорном дизеле в индикаторную работу переходит только 42—44% тепла топлива, в газовом двигателе 27—34% и в калоризаторном 22—26%. Вся остальная тепловая энергия, т. е. соответственно 53—55% от выделившегося из топлива тепла для бескомпрессорного дизеля, 56—58% для компрессорного, 66—73% для газового двигателя и 74 — 78% для калоризаторного — обогревает воду, отходящие газы и помещение.
Но и часть уже получившейся механической энергии сейчас же расходуется на трение в частях двигателя, и двигатель не может уже эту часть передать в виде полезной энергии потребителям его мощности.
Куда же девается механическая энергия, которая уходит на работу трения?
Мы уже указывали, что вся работа трения превращается в тепло. Следовательно, та часть механической энергии, отдаваемой газами в цилиндре, которая переходит в работу трения, весьма недолго остается в виде механической энергии, сейчас же снова превращаясь в тепловую.
Выделяющееся от трения тепло частью переходит также в охлаждающую двигатель воду, небольшая доля этого тепла, например, получающегося при трении поршня о стенки цилиндра, переходит и к выхлопным газам, но наиболее значительное количество его уходит в окружающую среду: все трущиеся части охлаждаются главным образом от соприкосновения с воздухом машинного зала.
В результате всех происходящих в двигателе превращений энергии все тепло, выделившееся из топлива при сгорании его в бескомпрессорном дизеле, оказывается разбившимся на следующие части: 1) некоторая его часть обычно 33—38%, оказывается превращенной в механиче
§ 9-2]
Баланс тепла
439
скую энергию и дает ту полезную работу, которую производит двигатель; 2) часть тепла, обычно 27—31%, оказывается заключенной в охлаждающей двигатель воде, вместе с которой эго тепло и уходит из двигателя; 3) еще часть в количестве 25—28% уходит в выхлопную трубу с горячими отходящими газами; 4) остальное тепло, составляющее обычно от 7 до 10%, уходит на обогрев воздуха машинного зала (в окружающую среду).
Уменьшить потери тепла по сравнению с теми процентами, которые здесь указаны, при современных наших знаниях не удается. Попытки уменьшить их простыми, бросающимися в глаза способами бесполезны; если, например, уменьшить охлаждение водой, то больше тепла будет уходить с газами; если часть двигателя заизолировать, чтобы уменьшить потери в окружающую среду, то больше тепла будет уходить в охлаждающей воде и т. д.
Однако постепенное усовершенствование двигателей, улучшение происходящих в них процессов, уменьшение потерь на трение, улучшение сгорания приводят к тому, что по мере прогресса мы получаем все более экономичные двигатели.
Например, в наиболее устарелых, весьма несовершенных калоризаторных двигателях значительная часть тепла топлива теряется на неполноту сгорания, т. е. просто не выделяется из топлива, которое уходит в выхлоп в виде несгоревших или неполностью сгоревших частиц; потери на трение в этих двигателях тоже значительны (25—30% от индикаторной работы). В результате в этих двигателях переходит в полезную работу только 16—18%, а иногда и меньше, от той тепловой энергии, которая могла бы выделиться при полном сгорании израсходованного топлива.
В газовых двигателях вследствие менее совершенного, чем в дизелях, теплового процесса, обусловленного низким сжатием, в полезную работу переходит 22—27% от тепла, содержащегося в горючем газе, несмотря на полное сгорание и не чрезмерно большие потери на трение.
В компрессорном дизеле тепловые процессы значительно более совершенны (это обусловлено высоким сжатием), сгорание тоже совершенное, но потери на трение и на работу компрессора отнимают 24—26% индикаторной работы. В полезную работу в этих двигателях превращается 32—33% тепла, содержащегося в топливе.
440
Экономичность работы двигателя
[Гл. 9
Таким образом, на теперешнем этапе развития мировой техники наиболее совершенными с точки зрения превращения тепла в работу являются бескомпрессорные дизели. Имея не менее, а даже несколько более совершенный тепловой процесс, чем компрессорный дизель, т. е. превращая несколько больше тепла в индикаторную работу, они затрачивают и меньше мощности на собственные потери вследствие отсутствия постоянно работающего компрессора.
Наиболее совершенный из построенных до сего времени бескомпрессорных дизелей показал при парадных испытаниях расход топлива 150 г/э. л. с. ч. (грамм на эффективную силу в час), что соответствует превращению в полезную работу 42,1% тепла, выделяющегося при сгорании топлива. В практической работе, однако, расход топлива бескомпрессорными дизелями обычно не опускается ниже 170 г/э. л. с. ч., что соответствует превращению в полезную работу 37% тепла топлива.
Задача. О двигателе, о котором шла речь в задаче на стр. 437, кроме тех сведений, которые были даны и подсчитаны, известно, также, что если при полной нагрузке держать температуру уходящей охлаждающей воды все время 47°, а при входе в дизель эта вода имеет 13°, то в течение часа расходуется на охлаждение 4 250 л воды. Подсчитать: 1) сколько тепла в час превращается двигателем в полезную работу; 2) сколько тепла в час уносится в охлаждающей воде; 3) сколько тепла в час уходит с выхлопными газами и в окружающую среду.
Решение: 1. Мы указывали, что каждый силочас (л. с. ч.) работы равноценен (эквивалентен) 632 кал тепловой энергии. Будучи нагружен на 300 л. с. в течение часа, двигатель отдает в час 300 э. л. с. ч. работы, а следовательно, в механическую энергию полезно превращается в час
632 • 300= 189 600 кал.
2. Каждый литр воды можно считать весящим 1 кг. На нагрев 1 кг воды на 1° уходит 1 кал тепла. Вся проходящая в течение часа в количестве 4 250 л, т. е. в количестве 4 250 кг, вода нагревается на 47 — 13 = 34°. Следовательно, на нагрев воды уходит в течение часа
34 • 4 250 = 144 500 кал.
3. Остальное выделившееся из топлива тепло уходит в выхлоп и окружающую среду, так как больше оно никуда не тратится, если нет потерь от неполноты сгорания. Всего в час выделяется, как мы подсчитала на стр. 437 округленно 512 500 кал тепла, из которых в полезную работу и в воду, как мы только что подсчитали, переходит 189 600 + 144 500 = 334 100 кал\ в выхлоп и окружающую среду, следовательно, переходит в течение часа
512 500— 334 100 =178 400 кал.
§ 9-3] Коэффициенты полезного действия и расход топлива 441
Равенство между количеством тепла, пришедшим в двигатель с топливом, и суммой количества тепла, превращенного двигателем в работу и ушедшего из него, называется балансом тепла.
Часовой баланс тепла рассмотренного двигателя выразится равенством
512 500 кал = 189 600 кал 144 500 кал 4“ 178 400 кал
пришедшее тепло тепло, использован-ное в виде работы
тепло, ушедшее тепло, ушедшее с от-с водой ходящими газами и в окружающую среду
Баланс тепла можно также выразить в количествах его, приходящихся на каждый вырабатываемый силочас работы, или в процентах тепла, пришедшего в двигатель с топливом.
В том примере, который просчитан, всего за час двигатель производит 300 э. л. с. ч. работы, и на каждый э. л. с. ч. приходится (делим на 300 приведенные выше цифры баланса) :
1 708,5 кал/э. л. с. ч. =	632 кал/э. л. с. ч. -|”
пришедшее тепло	преобразованное в работу
-(-481,7 кал!э. л. с. ч. 4 ушедшее в воду		594,8 кал!э. л. с. ч. ушедшее в газы и окружающую		
Принимая	пришедшее в	среду двигатель с топливом		тепло за
100%, будем член множим	иметь баланс тепла в процентах на 100 и делим на 1 708,5):			(каждый
100%	=	37%	4"	28,2%		34,8%
пришедшее	превращен-	ушедшее	ушедшее в газы	
тепло	ное в работу	в воду	и	окружающую среду
Баланс тепла изменяется		: с изменением	нагрузки двига-	
теля. При холостом ходе все тепло, выделяющееся при сгорании топлива, расходуется на преодоление трения в двигателе и нагрев газов, а затем уносится охлаждающей водой и газами и частично уходит в окружающую среду.
9-3. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И РАСХОД ТОПЛИВА
Коэффициентом полезного действия любой машины, любого механизма и устройства называется то число, меньшее единицы и выраженное в долях единицы, на которое
442
Экономичность работы двигателя
[Гл 9
нужно помножить количество вводимой в эту машину энергии, чтобы вычислить, сколько энергии превращается в полезный для нас вид и используется в тех целях, для которых предназначена машина. Часто коэффициенты полезного действия (к. п. д.) выражаются не в долях единицы, а в процентах.
Эффективным к. п. д. двигателя называется коэффициент, характеризующий использование тепла топлива при превращении его в полезную эффективную работу. Если мы по балансу тепла видим, что в полезную эффективную работу превращается 37 или 38% тепла, выделяющегося при сгорании в двигателе топлива, то это значит, что эффективный к. п. д. такого двигателя равен 0,37 или 0,38.
Бескомпрессорные дизели больших мощностей (300 и выше лошадиных сил) имеют обычно эффективный к. п. д. при работе под полной нагрузкой не ниже 0,36 и не выше 0,38 (последняя цифра встречается редко, обычно только при парадных испытаниях). Малые дизели тоже иногда имеют в исправном состоянии эффективный к. п. д., доходящий до 0,38, но чаще он опускается до 0,30—0,35. У двухтактных двигателей он несколько ниже, чем у четырехтактных. При нагрузках, отличающихся от полной, в особенности при малых нагрузках, эффективный к. п. д. уменьшается.
Компрессорные дизели , больших мощностей имеют при полной нагрузке и вполне исправном состоянии эффективный к. п. д. до 0,34; при малых мощностях (50— 200 л. с.)—до 0,32. В обычных рабочих условиях этот к. п. д. падает до 0,30—0,31, а при плохом состоянии дизеля может упасть и ниже. С уменьшением нагрузки эффективный к. п. д. падает.
Эффективный к. п. д. газовых двигателей, взятый по отношению к теплу, содержащемуся в подводимом к двигателю газе, бывает в пределах от 0,21 у небольших и менее совершенных из них и до 0,27 у наиболее крупных и совершенных. Если же двигатель работает на генераторном газе и эффективный к. п. д. всей установки в целом относить к твердому топливу, загруженному в газогенератор, то, принимая во внимание потери в газогенераторе и трубопроводах, этот к. п. д. всей установки может быть при полной нагрузке от 0,16 у небольших и менее Совершенных двигателей до 0,23 у наиболее совершенных, при хорошем газо
§ 9-3 ] Коэффициенты полезного действия и расход топлива
443
генераторе и применении в качестве топлива кокса, антрацита или древесного угля. С изменением нагрузки эффективный к. п. д. газовых двигателей падает в большей степени, чем у дизелей.
Наконец, калоризаторные двигатели имеют во вполне исправном состоянии эффективный к. п. д. в пределах 0,16—0,23, а с ухудшением их работы он падает до 0,14 и даже ниже.
Задача. Дизель при полной нагрузке расходует 183 г/э. л. с. ч. топлива, теплотворная способность которого равна 10 100 кал]кг. Определить эффективный к. п. д. этого дизеля.
Решение: 1. Сжигая 183 г, получаем в двигателе тепла
10 100 • 0,183, = округленно 1 850 кал.
2. В полезную же работу из этих 1 850 кал переходит только 632 кал (мы уже не раз объясняли, что 1 э. л. с. ч. работы равноценна 632 кал,). Следовательно, эффективный к. п. д. равен:
632 :1850 = 0,342.
Мы отмечали не раз, что газы производят в цилиндрах двигателя большую работу, чем двигатель отдает на сторону потребителям, так как часть работы газов тратится на преодоление трения в частях дизеля.
Коэффициент, характеризующий степень использования двигателем для отдачи потребителям той работы, какую он получает .от газов, называется механическим к. п. д.
Следовательно, механический к. п. д. — это такое число, меньшее единицы, на которое нужно помножить даваемую газами индикаторную работу, чтобы узнать, как велика при этом его эффективная, отдаваемая на сторону работа. Механический к. п. д. бывает у бескомпрессорных дизелей большой мощности от 0,78 до 0,82; малой мощности от 0,75 до 0,80. У двухтактных дизелей благодаря затрате работы на продувочные насосы он несколько ниже, чем у четырехтактных.
Механический к. п. д. компрессорных дизелей бывает в пределах 0,73—0,76 газовых двигателей 0,78—0,82, калоризаторных 0,70—0,77. В отдельных случаях бывают и отступления от этих цифр.
Все эти данные указаны для работы двигателей под полной нагрузкой. С уменьшением нагрузки потери на трение почти не меняются, вследствие чего они составляют все больший процент от мощности, развиваемой (отдаваемой)
444
Экономичность работы двигателя
[Гл. 9
двигателем. Следовательно, суменьшением нагрузки механический к. п. д. каждого двигателя внутреннего сгорания падает, в особенности сильно при падении нагрузки ниже половины мощности двигателя.
Это надо иметь в виду в особенности в тех случаях, когда хотят по индикаторной нагрузке, вычисленной по снятым диаграммам, вычислить эффективную нагрузку двигателя. Многие впадают в ошибку, применяя при этом вычисления, когда двигатель нагружен далеко не полностью, механический к. п. д., соответствующий полной нагрузке.
Задача. Двигатель, эффективная мощность которого равна 200 э. л. с., тратит на трение в своих частях при полной нагрузке 50 л. с.; когда же он нагружен на 120 э. л. с., то на трение в нем трагится 48 л. с., а при нагрузке на 80 э. л. с., тратится 46 л. с. Определить механический к. п. д. в этих трех случаях.
Решение: 1. Согласно заданию индикаторная мощность, развиваемая дизелем при полной нагрузке, равняется 200 + 50= 250 и. л. с. Механический к. п. д. при этом будет:
200 : 250 = 0,8.
2. При нагрузке 120 э. л. с: развиваемая индикаторная мощность должна быть 120 + 48 = 168 и. л. с. Тогда механический к. п. д. будет равен:
120: 168 =0,715..
3. При нагрузке 80 э. л. с. индикаторная мощность 80 + 46 = = 126 и. л. с. Механический к. п. д. равен:
80 : 126 = 0,635.
Уменьшение механического к. п. д. при уменьшении нагрузки ясно видно из этого примера.
Как эффективный, так и механический к. п. д. зависят в значительной мере от состояния двигателя. Плохое сгорание, неправильное протекание процессов в цилиндрах двигателя и увеличенное трение из-за неправильной сборки его частей снижают эффективный к. п. д.; механический же к. п. д. уменьшается только от увеличения трения.
Расход двигателем топлива находится в непосредственной зависимости от его эффективного к. п. д. На примере (стр. 443) мы убедились, что по расходу на 1 э. л. с. ч., зная теплотворную способность топлива, можнс весьма просто вычислить эффективный к. п. д. Ввиду того, что теплотворная способность моторного топлива лишь немного
§ 9-3] Коэффициенты полезного действия и расход топлива
445
отличается от 10 000 кал/кг, обычно считают, что теплотворность этого топлива вообще равна этой именно величине.
Если принять это допущение, то, посмотрев на решение задачи (стр. 443), можно вывести( следующее простое правило для определения эффективного к. п. д.: для вычисления эффективного к. п. д. дизеля или калоризаторного двигателя, работающего на нефтяном моторном топливе, достаточно число 63,2 разделить на число граммов расхода топлива на 1 э. л. с. ч.
В рассмотренном случае, такое решение дало бы 63,2 : 183 = 0,345, что весьма близко подходит к цифре, полученной при более точном вычислении.
Если, наоборот, известен эффективный к. п. д. двигателя, работающего на нефтяном моторном топливе, и надо определить его расход топлива на 1 э. л. с. ч. при полной нагрузке в граммах, то следует число 63,2 разделить на эффективный к. п. д.
В соответствии с данными об эффективных к. п. д. разной величины бескомпрессорных дизелей, указанными нами выше, расход топлива на 1 э. л. с. ч. при нормальных нагрузках обычно при достаточно исправном состоянии этих двигателей не должен выходить из пределов:
а)	для крупных дизелей (300 э. л. с. и выше) — от 164 до 176 г/э. л. с. ч.;
б)	для малых дизелей — от 181 до 210 г/э. л, с. ч. и в некоторых случаях — от 167 г/э. л. с. ч.
Для компрессорных дизелей соответствующие цифры будут: 185 г/э. л. с. ч. для крупных машин во вполне исправном состоянии, 195 г/э. л. с, ч., а для более мелких 195—205 г/э. л. с. ч. в средних условиях работы.
Для калоризаторных двигателей нормальный расход топлива составляет для некоторых систем 275 г/э. л. с. ч., для других 300, а некоторые расходуют даже в исправном состоянии до 400 г/э. л. с. ч, (вдвое больше, чем дизели).
В отношении газовых двигателей, работающих на естественном газе, газе доменных печей и т. п., подсчет расхода топлива значительно сложнее; сложнее и наблюдение за действительным расходом газа. Теплотворная способность газа различного происхождения бывает весьма различна. Она относится всегда не к 1 кг газа, а к 1 м3 при
446
Экономичность работы двигателя
[Гл. 9
0° и давлении 760 мм рт. ст. (нормальном атмосферном давлении).
Естественный газ имеет теплотворную способность до 8 000 и больше кал/м3. Доменный газ при сжигании 1 м3 дает только 1 000 кал и даже меньше. Коксовый газ 3 000—4 000 кал.
По указанным выше эффективным к. п. д., и зная теплотворную способность применяемого газа, можно подсчитать, каким должен быть нормальный расход газа тем или другим двигателем.
Для газогенераторного двигателя существенным является не расход газа, а расход первичного топлива, загруженного в газогенератор. Подсчет нормального расхода топлива для такого двигателя проведен в виде решения следующей задачи.
Задача. Газогенераторный двигатель мощностью 120 л. с. работает на антраците, имеющем теплотворную способность 6 900 кал1 кг. Эффективный к. п. д. всей установки при полной нагрузке оценивается в 0,18. Определить расход топлива на 1 э. л. 6. ч. и на весь двигатель в час при полной нагрузке.
Решение: 1. При выработке 1 э. л. с. ч. в полезную работу переходит 632 кал, которые составляют 0,18 от всего израсходованного 1	•	,	632
на 1 э. л. с. ч. тепла. Значит, на 1 э. л. с. ч. расходуется g-jg- = 3 500 кал тепла.
п н	3500
2. Чтобы выделилось 3 500 кал тепла, надо истратить g-= 0,507 кг антрацита. Следовательно, расход антрацита будет 507 г'э. л. с. ч.
3. На весь двигатель расход антрацита в час оставит 120*0,507 = = около 61 кг)час.
Машинист должен знать нормальный расход топлива для обслуживаемого им двигателя и бороться за сохранение и сокращение этого расхода. О мерах, этой борьбы уже говорилось (§ 3-5) и будет еще говориться далее (§ 9-4).
9-4. РАСХОДЫ СИЛОВОЙ СТАНЦИИ И СТОИМОСТЬ ОТПУСКАЕМОЙ ЭНЕРГИИ
О результатах выполнения программы какого-нибудь завода, например тракторного, судят по тому, сколько он выпустит за год продукции, т. е. готовых тракторов, а о правильной организации производства — по тому, в какую сумму обходится себестоимость единицы продукции, т. е.
§ 9-4] Расходы силовой станции и стоимость отпускаемой энергии 447
в данном случае каждого изготовляемого трактора. Завод должен работать рентабельно, т. е. так, чтобы самому заводу каждый выпускаемый -трактор обходился дешевле, чем отпускная его цена. Рентабельность производства трактора зависит от многих статей расходов, от многих условий производства и от организации управления предприятием, но одним из наиболее существенных факторов рентабельности является производительность труда рабочих.
То же можно сказать и о дизельном заводе, о себестоимости изготовления дизелей и о рентабельности этого производства; о заводе, изготовляющем, скажем, бумагу, цемент или мазь для ботинок.
Всякая силовая станция — это тоже производственное предприятие, имеющее свою вырабатываемую продукцию. Продукцией силовой станции являются вырабатываемые ею силочасы механической энергии или киловаттчасы энергии электрической. Чем больше силочасов или киловаттча-сов отпустит силовая станция за год обслуживаемым ею потребителям, тем в большей степени будет выполнена или перевыполнена ее производственная программа; чем дешевле обойдется каждый отпущенный потребителям силочас, тем рентабельнее станция работает.
Машинист должен иметь представление о том, какие расходы по силовой станции входят в стоимость той энергии, которую станция отпускает потребителям. Некоторые из этих расходов совершенно явны, видны на каждом шагу, а другие имеют более скрытый характер, и многие не учитывают, что они тоже ложатся на стоимость отдаваемой энергии.
Есть группа расходов, которая зависит почти прямо от количества энергии, вырабатываемого станцией, т. е. ложится на каждый силочас или киловаттчас определенным расходом.
Вторая группа расходов зависит от числа смен работы силовой станции, т. е. она возрастает с увеличением числа смен или числа часов работы станции в году. Эти расходы также ложатся на силочас довольно определенным расходом, так как чем больше часов работает станция, тем больше будет и отпущено силочасов энергии, но они зависят в значительной степени от средней за
448
Экономичность работы двигателя
[Гл. 9
груженности станции, т. е. от того, много ли ки-ловаттчасов или силочасов отпускается в среднем в час.
Третья группа расходов почти совершенно не зависит ни от длительности ежедневной работы, ни от количества отпускаемой энергии, и вследствие этого чем больше в течение года отпускается силочасов, тем меньшим бременем эти расходы ложатся на каждый силочас, тем дешевле получается стоимость энергии, и наоборот, с уменьшением количества электроэнергии возрастает относительное значение этих расходов.
К первой группе расходов относятся расходы на топливо. Хотя расход топлива на силочас и зависит в довольно значительной степени от нагрузки каждого двигателя, но в среднем он составляет некоторую определенную величину, вследствие чего и расходы на топливо можно считать прямо пропорциональными числу отпускаемых станцией силочасов.
Для дизелей как машин наиболее экономичных в смысле расхода топлива из всех существующих тепловых двигателей стоимость горючего обычно составляет относительно небольшую часть расходов, ложащихся на каждый отпускаемый силочас или киловаттчас.
Для станций с другими двигателями внутреннего сгорания расходы на топливо имеют несколько большее значение. Но вообще двигатели внутреннего сгорания более экономичны в расходовании топлива, чем другие тепловые двигатели, в особенности чем паровые машины, так что расходы на топливо никогда не являются для них главным расходом, но все же вследствие дороговизны топлива составляют около 7з стоимости выработанной энергии.
Ко второй группе относятся расходы на смазочные и обтирочные материалы, на ремонт двигателей и на содержание дежурного персонала станции: машинистов, их помощников, дежурных у щита, дежурных теплотехников и пр.
Чем больше число часов работы станции и отдельных ее двигателей в году, тем выше эти расходы, но некоторые из них изменяются не постепенно с увеличением числа рабочих часов, а ступенями: при односменной работе они одни, при переходе на двухсменную сразу же удваиваются, при трех сменах — утраиваются. Поскольку, однако, дополнительные смены, очевидно, не вводятся зря, а с их введением увеличивается соответственно и количество отпускав-
§ 9-4 } Расходы силовой станции и стоимость отпускаемой энергии 449
мой энергии, то величина этих расходов, приходящихся на каждый отпускаемый силочас, не сильно зависит от суммарной величины этих расходов и с увеличением сменности относительно не возрастает.
Значительная часть этих расходов не зависит от размеров двигателей, составляющих мощность станции, так как машинист нужен и тогда, когда двигатель маленький, и тогда, когда двигатель очень велик, но содержание машиниста в первом случае раскладывается на небольшое число отпущенных силочасов, во втором случае — на большое. Эта группа расходов во всяком случае должна всегда рассчитываться на основании особенностей каждой установки.
Третью группу расходов, не зависящую от количества вырабатываемой станцией энергии, составляют: а) содержание постоянного общего для всей станции штата — заведующего, конторщика, сторожей и т. п.; б) страхование имущества, которое будет одинаково независимо от числа часов работы станции, от нагрузки ее и от количества отпускаемой ею энергии; в) амортизация оборудования и строений, т. е. списание в расход стоимости имущества, соответствующей потере стоимости из-за износа и устарения. Эти расходы чрезвычайно различно отражаются на себестоимости каждого отпускаемого силочаса энергии в зависимости от количества силочасов, резко увеличивая себестоимость при малой загруженности станции и резко уменьшая при хорошей ее загрузке.
Калькуляция себестоимости отпускаемой станцией энергии ведется путем сложения трех групп расходов, производимых за целый год, и деления их на число силочасов или киловаттчасов, отпускаемое за год.
Какие из расходов, входящих во все три группы, находятся в зависимости от машиниста? На какие расходы машинист может непосредственно влиять своей сознательной работой, уменьшая себестоимость отпускаемого потребителям силочаса?
По первой группе — расход топлива. Расход топлива на каждый силочас зависит в основном от двух обстоятельств: а) от исправности двигателя и хорошей его отре-гулировки и б) от загруженности двигателя, так как при меньшей нагрузке расход топлива на силочас больше. Оба обстоятельства находятся в руках машиниста: исправность и хорошая регулировка находятся в прямой зависимости 29 М. В. Щуров.
450
Экономичность работы двигателя
[Гл. 9
от хорошего и умелого ухода; загруженность двигателей зависит от внимательного отношения к тому, чтобы в работе всегда были наиболее экономичные двигатели и только такое их количество, при котором каждый из них нагружен как можно ближе к полной его мощности.
По второй группе расходов от машиниста зависят расходы по ремонту, на смазочные и обтирочные материалы. Об экономии смазки, о снижении норм ее расхода, о фильтрации ее и регенерации уже говорилось; экономия обтирочных материалов тоже имеет значение, так как стоимость их довольно высока. У хорошего машиниста и сказка и обтирка хранятся и расходуются аккуратно и ремонта, кроме планового, почти не бывает.
По третьей группе, казалось бы, машинисту и экономить нечего. В действительности же расходы этой группы, ложащиеся на каждый отпускаемый станцией силочас, в неменьшей степени зависят от машиниста, чем и расходы по другим группам, так как от машиниста в значительной степени зависит количество вырабатываемых станцией силочасов. Каждый простой машины, вызванный ее неисправностью, снижает количество отпущенных станцией силочасов и тем удорожает расходы третьей группы, ложащиеся на каждый силочас. Отсутствие простоев в чрезвычайно заметной степени удешевляет энергию.
Производительность машин, т. е. количество отпущенных за месяц, за квартал, за год силочасов, наилучшим образом характеризует работу станции и работу ее машинистов. Поэтому точный учет производительности и ее быстрое и значительное увеличение является одной из основных задач машинистов-новаторов. Вместе же с повышением производительности труда машинистов увеличится и количество вырабатываемой каждой станцией энергии (силочасов), упадет себестоимость силочаса и повысится рентабель'ность каждой станции. На себестоимости и рентабельности отразится и та экономия топлива, смазки и других материалов, которая будет достигнута машинистами-новаторами.
Вопросы для повторения и проверки
1.	Один изобретатель предложил построить такой двигатель, который походит на дизель, но только должен работать совершенно без расхода топлива. От тепла, развивающегося во время высокого сжатия
§ 9-4] Расходы силовой станции и стоимость отпускаемой энергии 451
воздуха в цилиндре, должна по его предположению сильно нагреваться вода в рубашке цилиндра. Эту доведенную почти до кипения воду он предлагает впрыскивать в цилиндр через форсунку. В цилиндре в горячем сжатом воздухе вода мгновенно -будет испаряться, и пар, как в паровой машине, будет гнать поршень, производя работу. Затем следует выхлоп, всасывание, сжатие и снова впрыскивание горячей воды и т. п. Почему такой двигатель заведомо не может работать?
2.	Скольким калориям тепла эквивалентна (равноценна) работа одной лошадиной силы мощности, развиваемой дизелем в течение 1 часа?
3.	Нет ли противоречия между тем, что мы, с одной стороны, утверждаем, что при работе двигателя теряется значительная часть тепла, получаемого из топлива при его сгорании, а с другой стороны, говорим, что никакая энергия, в том числе и тепловая, не может исчезнуть?
4.	В чем заключается закон сохранения энергии?
5.	Во время испытания двигателя, соединенного с электрогенератором, часто нагружают его тем, что весь электрический ток берут от генератора путем включения в его провода водяного реостата. Многие из машинистов видели такое испытание. Электрогенератор при этом не отдает своей энергии ни на работу каких-либо электродвигателей, ни на освещение, ни на другие нужды. Не исчезает ли в этом случае развиваемая двигателем механическая энергия бесследно, и если нет, то куда она девается, где и в какой вид энергии переходит?
6.	Что называется балансом тепла?
7.	Из каких членов состоит баланс тепла двигателя?
8.	Работа, затрачиваемая на трение в.частях двигателя, теряется бесполезно. Куда девается работа?
9.	Что такое эффективный к. п. д. двигателя и каковы примерно его величины при исправной работе под полной нагрузкой: а) бескомпрессорного дизеля; б) компрессорного дизеля; в) газового двигателя (по отношению к количеству тепла, могущего выделиться при полном сгорании газа); г) газогенераторного двигателя (по отношению к количеству тепла, могущего выделиться при полном сгорании применяемого твердого топлива); д) калоризаторного двигателя?
10.	Что такое механический к. п. д. и какая бывает его величина: а) для беокомпрессорного дизеля; б) для компрессорного дизеля; в) для газового или газогенераторного двигателя; г) для калоризаторного двигателя?
11.	Какая существует зависимость между эффективным к. п. д. всякого дизеля и калоризаторного двигателя и количеством топлива, расходуемым на силочас?
12.	Как по эффективному к. п. д. двигателя и теплотворной способности горючего газа или твердого топлива подсчитать расход этого газа или топлива на силочас, вырабатываемый газовым или газогенераторным двигателем?
13.	Увеличивается или уменьшается эффективный к. п. д. всякого двигателя при значительном уменьшении его нагрузки?
14.	Увеличивается или уменьшается эффективный к. п. д. всякого двигателя при перегрузке?
29*
452
Экономичность работы-двигателя
[Гл. 9
15.	Какой расход топлива на силочас нормален: а) для бескомпрессорных дизелей; б) для компрессорных дизелей; в) для калоризаторных двигателей?
16.	Увеличивается или уменьшается расход топлива на силочас при уменьшении нагрузки двигателя?
17.	Увеличивается или уменьшается весь расход топлива в минуту, в час или за другой промежуток времени, если нагрузка двигателя уменьшается?
18.	Каким образом простои двигателя влияют на себестоимость каждого отпускаемого киловаттчаса энергии?
19.	Каким образом машинист может повысить количество отпускаемых станцией киловаттчасов энергии, т. е. увеличить производительность своего труда?
20.	Почему расход топлива на каждый отпускаемый станцией силочас уменьшается, если машинист при пусках и остановках двигателей постоянно руководствуется тем правилом, чтобы каждый из двигателей по возможности не работал в сильно недогруженном состоянии, а был нагружен ближе к полной мощности?
21.	Каким образом еще машинист может влиять на уменьшение расхода топлива; как он может влиять на уменьшение расхода смазки?
22.	Отражается ли хорошая подготовка ремонта двигателей на количестве отпускаемой станцией за год силовой энергии, а также и на себестоимости, и если отражается, то каким образом и почему?
ЗАДАЧИ
№ 30. Каждый киловаттчас электрической энергии эквивалентен (равноценен) 1,36 л. с. ч. Каждый силочас эквивалентен, как мы видели, 632 кал. Если мы пропускаем электроэнергию (электрический ток) через воду с растворенной в ней содой или другой примесью, то вся электроэнергия превращается в тепло. Подсчитать, сколько тепла выделится в воде при пропускании через нее 1 кет электроэнергии в течение часа?
№ 31. Через хорошо заизолированный от потерь тепла бачок, в который налито 50 л (считать за 50 кг) подкисленной воды, пропускается электрический ток, причем по показаниям приборов вычислено, что мощность затрачиваемой электроэнергии равна 35 кет. Сколько времени надо пропускать этот ток для того, чтобы вода в бачке нагрелась с 10 до 95° С, если принять, что тепло совершенно не уходит из бачка в окружающий воздух?
Указание. Если бы ток указанной мощности пропускался через воду в течение часа, то количество перешедшей в тепло и нагревшей воду электроэнергии составило бы 35 квтч. Если же на нагрев воды надо затратить меньше или больше чем 35 квтч, то надо, следовательно, пропускать этот ток меньшее или большее время. Количество тепла, эквивалентное 1 квтч, найдено в предыдущей задаче.
№ 32. При нагрузке на 1 л. с. двигатель производит, как известно, 75 кгм работы в секунду. Каждые 427 кгм работы эквивалентны, как известно, 1 кал тепла. Скольким калориям эквивалентна работа, производимая 1 л. с. в течение часа?
Указание. Очевидно, что из этого расчета должна получиться цифра, которую мы уже знаем, т. е. скольким калориям эквивалентен
Задачи
453
I л. с. ч., но только мы даем округленную цифру, а здесь из расчета получится более точная цифра,
№ 33. Во время испытания двигателя, соединенного на одном валу с электрогенератором на водяной реостат, вычислено по показаниям приборов, что нагрузка двигателя составляет 432 л. с. и постоянно поддерживается на этой высоте. Часть этой мощности теряется на трение и другие потери в электрогенераторе и проводах, а остальная механическая энергия, развиваемая двигателем, превращается в электрическую, электрическая же энергия целиком переходит в реостате в тепло. Сколько калорий тепла выделяется в час в реостате, если мы знаем, что к. п. д. генератора с учетом также и потерь в проводах составляет 0,9?
№ 34. Сколько тепла переходит в час в охлаждающую двигатель воду, если расход топлива составляет 20 кг/час, теплотворная способность топлива 10 000 кал/кг, а в охлаждающую воду переходит 31% тепла, содержащегося в топливе?
№ 35. Сколько воды надо тратить в час на охлаждение двигателя, указанного в задаче № 34, если мы поставим условием, чтобы входящая вода, имеющая температуру 14° С уходила из двигателя с температурой 44° С?
№ 36. Эффективный к. п. д. дизеля равен 0,36. Сколько топлива с теплотворной способностью 10 000 кал/кг расходует этот дизель на 1 л, е. ч.7 Сколько калорий тепла содержится в этом топливе?
№ 37. В дизеле, указанном в задаче № 36, в охлаждающую воду уходит 29% из того тепла, которое выделилось при сгорании топлива. Сколько воды надо тратить на охлаждение этого дизеля на 1 л. с. ч., если требуется, чтобы вода с температурой 16° С нагревалась в дизеле до 45° С?
№ 38. Газовый двигатель мощностью 600 л. с. имеет следующий баланс тепла; 100% тепла, выделившегося при сгорании топлива, равно 26% этого тепла в виде полезной работы +31% того же тепла в виде тепла, перешедшего в охлаждающую воду, +30% в виде тепла, заключенного в выхлопных газах, +13% в виде тепла, ушедшего в окружающий воздух, в машинное помещение. Вычислить: а) скольким калориям тепла эквивалентна работа двигателя в течение 1 часа под полной нагрузкой, т. е. 600 силочасов? б) сколько калорий должно всего выделиться в час из израсходованного топлива? в) сколько калорий этого тепла перейдет в охлаждающую воду, сколько уйдет с газами и сколько в окружающую среду? г) сколько кубических метров газа расходует этот двигатель на силочас, если теплотворная способность применяемого газа равна 1 140 кал/м3?
№ 39. Двигатель, о котором шла речь в предыдущей задаче работает на генераторном газе. Топливо, загружаемое в газогенератор — торф с теплотворной способностью 3 400 кал/кг; к. п. д. газогенератора равен 0,81. Подсчитать: а) сколько торфа расходует этот двигатель на силочас при полной нагрузке? б) сколько калорий в час переходит при этой нагрузке в охлаждающую воду.
Указание. Если к. п. д. газогенератора равен 0,81, то это значит, что до двигателя в горючем газе при сжигании 1 кг топливо доходит не 3 400 кал, а только 3 400 • 0,81 кал; из этого тепла 26% переходит в полезную работу. Из этих соображений мы вычислим, сколько же килограммов торфа надо затратить на 1 силочас, т. е. на превраще
454
Экономичность работы двигателя
[Гл. 9
ние в полезную работу 632 кал, сколько торфа будет расходоваться в час и сколько тепла будет содержаться в сжигаемом за час газе. Из этого тепла 31% переходит в воду.
№ 40. При испытании бескомпрессорного дизеля было установлено, что расход воды на его охлаждение составлял 3 500 л/час, причем вода нагревалась с 14 до 47° С. По индикаторным диаграммам было найдено, чА индикаторная мощность, развиваемая дизелем, составляла в среднем 250 и. л. с. По расходу топлива подсчитали, что на каждую индикаторную лошадиную силу затрачивается 146 г топлива, имеющего теплотворную способность 10 000 кал/кг. Механический к. п. д. двигателя оценен в 0,81. Подсчитать: а) расход топлива на эффективную лошадиную силу в час; б) эффективный к. п. д. двигателя при этой нагрузке; в) сколько процентов тепла переходит в охлаждающую воду?
№ 41. Калоризаторный двигатель мощностью 70 л. с. расходовал в среднем 385 г/э. л. с. ч. тяжелого моторного топлива. Средняя его нагрузка за год составила 62 л. с. Всего в году он работал 5 700 час. Этот двигатель решили заменить бескомпрессорным дизелем, эффективный к. п. д. которого при той же средней нагрузке будет равен 0,31. Сколько топлива будет сэкономлено за год при том же числе часов работы и той же средней нагрузке?
№ 42 Силовая станция отпустила за год 1 200 000 квтч электроэнергии. Топливо и смазка на 1 квтч обходятся по 1,8 коп. Всему штату за год выдано зарплаты, считая со всеми начислениями, 25 200 руб. Амортизация, страховка и другие неизменные расходы обошлись в 68 900 руб. Материалы для текущего ремонта и дополнительная выплата рабочим за ремонт 2 500 руб. Почем обошелся каждый отпущенный киловаттчас энергии?
№ 43. Та же силовая станция в следующем году благодаря принятым организационным мероприятиям и более четкой работе персонала отпустила 2 000 000 квтч электроэнергии. При этом стоимость топлива и смазки составила благодаря лучшей работе 1,5 коп. на каждый киловаттчас. Зарплата машинистов была повышена, вследствие чего зарплата за год составила 30 000 руб. Амортизация и другие неизменные расходы составили попрежнему 68 900 руб. На текущий ремонт благодаря лучшей его организации истрачено 2 000 руб. Почем обошелся каждый киловаттчас в этом случае?
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И РАБОЧЕГО МЕСТА
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА
10-1, ПЕРЕДОВЫЕ МЕТОДЫ ТРУДА
Вс
Передовые Методы труда, вкратце могут быть сведены к следующему:
1.	Место, где производится работа, должно
быть так приспособлено, чтобы все содействовало наиболее
успешному выполнению работы. В частности, вся обстановка работы должна способствовать повышению ее качества,
инструменты должны быть под руками, для них должны быть отведены удобные места; все рабочие приспособления должны быть в исправности и в достаточном количестве: для материалов тоже должны быть отведены соответствующие места, в которых эти материалы не приходилось бы
разыскивать; помещение должно во всем соответствовать условиям работы в смысле освещения, температуры, влаж
ности и т. п.
2.	Всякая производимая работа должна быть предварительно подготовлена, т. е. снабжена всем необходимым для бесперебойного ее протекания. В частности, к началу работы должны быть подготовлены вполне соответствующие ей и вполне исправные инструменты; должны быть доставлены к месту работ все материалы и части, которые понадобятся при ее выполнении; если требуются чертежи или инструкции, они должны быть готовы и выданы работающему; специальные приспособления (см. п. 3) также должны быть готовы и подобраны в соответствии с начинаемой работой.
3.	Работа должна быть весьма внимательно и всесторонне продумана и должны быть, если окажется возможным, намечены такие специальные приспособления, которые были бы доступны для изготовления без особых
456
Организация рабочего места
[Гл. 10
затруднений и крупных затрат, но могли бы значительно способствовать облегчению и ускорению работы.
4.	Могут быть в корне изменены некоторые общепринятые способы работы с получением тех же, что и обычно, результатов, но другими, более скорыми и легкими способами. Инициатива и изобретательность отдельных рабочих могут сыграть здесь и во множестве случаев уже сыграли выдающуюся и решающую роль.
5.	Интенсивность труда каждого рабочего должна быть такой, чтобы в условиях хорошей подготовленности всего необходимого (пп. 1, 2, 3) работа велась без всяких перерывов, без ослабления темпов.
6.	Наконец, одним из основных условий отличной работы являются четкое разделение .труда и организация рабочей силы в соответствии с квалификацией и способностями таким образом, чтобы высококвалифицированный рабочий производил только высококвалифицированную работу, соответствующую его специальности, а всю подсобную работу, не требующую квалификации, выполняли вспомогательные рабочие.
7.	Работа новатора помимо высоких достижений в отношении повышения производительности труда, т. е. экономии рабочей силы, должна сопровождаться и экономией материалов. Ведь всякий материал тоже является результатом производительности чьего-то труда. Если бы мы повышали производительность труда у себя, но излишне расходовали продукты труда других, то такое достижение было бы вообще сомнительным. Следовательно, экономия материалов является тоже одним из условий работы новатора.
8.	Результат повышения производительности труда был бы сомнителен также и в том случае, если бы одновременно с ростом выпуска продукции снизилось ее качество .или повышался выход брака. Поэтому высокое качество выполняемой работы также является неотъемлемым условием и признаком работы новатора.
9.	Использование полной максимальной •мощности оборудования является обязательным.
Из восьми пунктов, выявляющих основные условия, обеспечивающие и характеризующие передовые методы
§ 10-2] Содержание в порядке помещения и инструмента
457
труда, первых три относятся главным образом к соответствующей организации рабочего места, пп. 4, 5 и 6 — к организации труда, пп. 7 и 8—к качественным показателям работы, которые зависят и от организации места, и от организации труда.
10-2. СОДЕРЖАНИЕ В ПОРЯДКЕ ПОМЕЩЕНИЯ И ИНСТРУМЕНТА
Порядок, чистота и опрятность в машинном зале — это вовсе не праздное стремление к порядку ради порядка, а насущная необходимость для правильной эксплуатации двигателей, для обеспечения их постоянной бесперебойной работы.
Самая вредная вещь для двигателя — это грязь. Песчинки, попавшие в масло, иногда могут вызвать выплавку подшипника и простой двигателя, а иногда только задерут несколько шейку и подшипник, не вызвав простоя, но испортив хорошее прилегание и вызвав на будущее время частые случаи нагревов, ненормально беспокойную работу подшипников. Песчинки, попавшие в топливо, засоряют форсуночные сопла и распылители дизелей и калоризаторных двигателей, портят поверхность клапанов и изнашивают их отверстия. Песок, попавший на кулачковые шайбы или шестерни, не вызывает разогрева, но ускоряет их износ. Грязь, свалившаяся в смазочное центробежное кольцо, не сразу даст о себе знать, но позже может засорить проход масла в мотылевый подшипник, разогреть его. Кусочек бумажных концов, попавший во время разборки при мелком ремонте в открытое гнездо клапана компрессора, даст просос воздуха между гнездом и клапаном или между гнездом и корпусом.
Нельзя перечислить даже малой доли всех тех случаев, когда грязь, песок, кусочки кожи, тряпок и другой мелкий сор могут либо привести к остановкам двигателя, либо постепенно от случая к случаю, то подогревая, то задирая, то подплавляя, то изнашивая его части, медленно, но верно расстроить исправное его состояние.
Поэтому самое щепетильное, самое любовное отношение машиниста к чистоте вокруг двигателя и на всех доступных наружных его частях является одной из главнейших обязанностей машиниста.
458
Организация рабочего места
[ Гл. 10
Машинисты-новаторы, которые отчетливо ставят перед собой задачу решительно поднять производительность своего труда, т. е. добиться совершенно бесперебойной работы машин, обеспечивающей наибольшую выработку силочасов отпускаемой энергии, должны максимально использовать все имеющиеся у них для этого условия.
Рабочее место должно быть в таком состоянии, чтобы ни одна песчинка и ни один кусочек грязи не мог оказаться на каких-либо частях двигателя, на площадках и лестницах около него. Вместе с этим нужно обеспечить такие условия, чтобы ни одна песчинка, ни один кусочек грязи, никакие обрезки, лохмотья, волокна и т. п. не могли оказаться на обтирочном материале, применяемом при уходе за двигателем и его ремонте, и на инструментах.
Части двигателя и его площадки не могут быть обеспечены от попадания на них песчинок, грязи, кусочков, обрезков, лохмотьев и пр., если где-либо в помещении машинного зала, куда может стать нога машиниста или масленщика, или на столе, на окне, на масляном баке, откуда они могут упасть, в подвале машинного зала имеются эти самые песчинки, грязь, кусочки, обрезки или лохмотья.
Следовательно, нигде в машинном зале не должно быть даже следов грязи.
Грязь будет и на полу, и около двигателя, и на его площадке, если она будет ежедневно заноситься с улицы, даже и в том случае, если ноги очень старательно вытирать. Единственный способ предупреждения заноса в помещение песка и грязи — это иметь отдельную обувь, надеваемую только при входе в машинный зал и снимаемую при выходе из него.
Соседние помещения, в которых персоналу станции часто приходится бывать — уборная, мастерская, должны быть так же чисты, как и машинный зал.
Двигатели должны быть до такой степени вытерты, вычищены, вымыты керосином, отполированы по обработанным местам, чтобы ни об одно место машины нельзя было выпачкать руки. Площадки и лестницы должны быть так чисты, чтобы ни масла, ни песчинок совершенно не было ни на ступенях, ни на рифленой площадке, ни на поручнях.
§ 10-2] Содержание в порядке помещения и инструмента
459
В машинном зале не должно быть верстаков, набитых разным хламом. Грязный инструмент, находящийся в верстаке, не может быть терпим на силовой станции.
Это не значит, что нигде не могут храниться обрезки прокладочных материалов, кусочки проволоки, мел, канифоль и пр. Все эти мелочи бывают нужны в работе, они должны быть под руками. Но именно тогда только их и можно будет легко и быстро отыскать и использовать, когда для каждой такой мелочи будет свое место. В шкафу с небольшими выдвижными ящичками могут храниться в порядке и полной чистоте и мел, и наждак, и канифоль, и обрезки кожи, но все это не вместе С молотками и напильниками, а каждая нужная вещь в отдельности.
Обтирочные материалы должны прежде всего сами по себе быть должного качества. Нередко концы, тряпки, мешки и другие обтирочные материалы, доставляемые на силовую станцию, содержат в себе песок, пыль, порошок соды, осевший на них при стирке, разные кусочки, обрезки и пр. Такого рода обтирочный материал, могущий не обтирать, а засорять наши двигатели, совершенно не может допускаться на силовую станцию. Если другого нельзя достать, нужно организовать тщательную его стирку, промывку, совершенно освобождая его от вредных примесей, и только после этого допускать его в помещение станции.
Весьма важным является состояние- пола в помещении силовой станции. Цементный, не покрытый плитками и не закрашенный пол сам по себе является .источником тех песчинок, с которыми мы так старательно хотим бороться. Тем более недопустим земляной или деревянный пол, который приходится встречать в некоторых временных, но годами работающих силовых станциях. Достаточно гладким и не дающим отложений получается цементный пол, закрашенный (затертый) суриком.
В некоторых местностях весьма трудной является борьба с пылью, в особенности летом. Нередко бывает необходимо даже отказываться вообще от открывания окон, обеспечивая вытяжную вентиляцию, и чрезвычайно усиливать работу по поддержанию чистоты в помещении (мытье пола и обтирка машин 2—3 раза в смену). Особое внимание при этом должно быть уделено хранению смазочного масла и обтирочных материалов. Все масленки должны стоять в закрытых шкафах, масляные баки должны иметь
460
Организация рабочего места
[Гл. 10
вполне закрытую конструкцию, ящики для обтирочных материалов должны быть недоступны проникновению пыли. Шкафы и ящики с инструментами также должны в таких местностях особенно плотно закрываться.
Относительно хранения инструментов можно говорить меньше, чем о чистоте помещения, так как у большинства машинистов имеются более определенные представления О том, как надо хранить инструменты в порядке, хотя это и не значит, что все они, зная, как надо делать, так именно и делают. На большинстве силовых станций имеются доски для хранения на них гаечных и специальных ключей, но в некоторых местах на этих досках висят три-четыре ключа совсем не там, где полагается, и совсем не те, которые должны были бы висеть, а в других местах, и самая доска лежит в подвале, повернутая к стене и, разумеется, без ключей, а те ключи, которые еще не растеряны, лежат в том верстаке, где наждак, мел и клингерит.
Теперь даже в самых спокойных, размеренно идущих производствах придают исключительно важное значение хранению инструментов в порядке, в надлежащих местах. Работа передовиков труда доказала, насколько это важно для каждого производства. Тем более важно хранение на своих местах инструмента на силовой станции.
Любой из имеющихся инструментов может в самый неожиданный момент в самом срочном порядке потребоваться для предотвращения или сокращения простоя двигателя. В этот момент он должен быть, во-первых, моментально найден, во-вторых, быть в полной пригодности для работы, и, в-третьих, быть совершенно чист. Выполнение всех этих требований возможно только в том случае, если весь инструмент всегда содержится в порядке, а пришедший в негодность или неисправность — немедленно заменяется и ремонтируется.
Все гаечные и специальные ключи, имеющиеся на силовой станции, должны быть повешены на досках на строго определенных для каждого ключа местах и ни один ключ не должен лежать в шкафу или верстаке. Все драчевые напильники должны быть сложены в один ящик, личные — В другой, бархатные—в третий. Раздвижные небольшие ключи, клещи, плоскогубцы и т. п. должны иметь свой ящик. Для кувалд, больших цепных ключей и другого крупного инструмента должно быть свое помещение в шкафу.
§ 10-31
Специальный инструмент
461
Молотки, зубила, крейцмейсели, шаберы должны иметь свой ящик; молотки предпочтительно вешать, как ключи.
Вообще развешивать всякий инструмент, который для этого подходит, удобнее, чем складывать, так как он тогда виднее и его легче найти.
Разного рода вспомогательные материалы также должны быть подобраны по родственным признакам и сосредоточены на отдельных полках, в отдельных ящиках и т. п. Чистые обтирочные материалы должны храниться в металлическом ящике с крышкой, грязная использованная обтирка должна иметь свой, тоже металлический, закрытый ящик. В первом случае металлический ящик применяется для чистоты (деревянный ящик может в некоторых случаях отщепляться), во втором—для обеспечения от пожара, так как промасленный обтирочный материал легко воспламеняется.
Песок, который обязательно должен находиться в значительном количестве и притом в нескольких местах на силовой станции, служа противопожарным средством на случай воспламенения где-либо горючего, должен быть безусловно обеспечен от малейшего рассыпания, для чего совершенно достаточно его держать в плотных железных ящиках без малейших щелей, закрытых крышками.
10-3. СПЕЦИАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
На многих силовых станциях придают слишком малое значение специальным инструментам, приспособлениям и ключам, служащим для облегчения работы и удобства при обслуживании двигателей. Между тем о значении таких приспособлений, о громадной их пользе и необходимости можно было бы и не говорить, так как их необходимо было бы ввести теперь даже в том случае, если бы никто раньше о них и не знал, если бы ими никто не пользовался.
Многие приспособления делаются во время капитальных ремонтов, делаются недостаточно хорошо, наспех, а потом теряются, так что при вновь встретившейся надобности либо обходятся без них, либо вновь делают подобные.
На каждом производстве всегда имелось немало аккуратных, хозяйственных и сознательных машинистов, которые заводили на силовой станции и поддерживали в порядке большой ассортимент таких специальных инструментов, собирая от случая к случаю приспособления, которые дела
462
Организация рабочего места
[ Гл. 10
лись при тех или других ремонтах, и заготовляя другие на случай очередных ремонтных работ. Но таких станций, где были бы в этом отношении исчерпаны все возможности, почти не было.
Перечислим для примера некоторые специальные инструменты и приспособления, которые должны находиться при четырехтактном бескомпрессорном дизеле:
Скоба на клапанные шпильки цилиндровой крышки для задевания прямо крюком при ее подъеме, причем расположение и форма скобы должны соответствовать расположению центра тяжести крышки. При крупных клапанах — хомут в форме щипцов для захвата за буртик верха корпуса клапана и надевания на крюк. Рым или специальный ключ для притирки игл форсунок. Торцевой ключ (вилка) и пружина для притирки клапанов (пружина отжимает клапан при притирке кверху, чтобы не тратить силы при пристукивании). Скамейка, тумбы или табуретки с дырами для вставки корпусов клапанов во время притирки. Хомут из стальной ленты, барабан или другое приспособление для удерживания поршневых колец во время вставки поршней в цилиндры. Рымы и кривой стержень для захвата крюком при выемке поршня. Длинный и прочный торцевой ключ для стопорных болтов поршневого пальца. Набор специальных кривых'ключей для болтов нижней головки шатуна. Выколотка для пальца. Скоба-калибр для промера диаметра пальца. Планка на шатунные болты для удержания крышки шатунного подшипника. Деревянная или железная подставка под крышку шатунного подшипника. Подставка под вынутый поршень с шатуном. Скоба для промера шеек колен. Шаблоны по длине шатунных болтов. Ключ-скоба для вывертывания коренных подшипников. Рымы и кривые стержни для выемки крышек коренных подшипников. Штихмасы для промера расхождения щек коленчатого вала. Штихмасы до струны, провешиваемой через ось рабочего цилиндра. Штихмас от стенки упорного подшипника до щеки колена вала. Штихмас для привалки шатунов по моты-левым шейкам. Крюк со скобой для проверки головного подшипника. Шаблоны для вырубания различных прокладок. Винтовой пресс для выемки шпонок маховика и других крупных шпонок. Шаблон профиля кулака шайбы нефтяного насоса и т. д,
§ 10-4]
Гигиена помещения и труда
463
Здесь мы отмечаем только самые обычные, наиболее распространенные, у многих имеющиеся приспособления. Но на каждой силовой станции при небольшой инициативе можно завести еще много таких новых инструментов, которые, создавая все большие удобства при обслуживании двигателей, будут с каждым днем увеличивать бесперебойность их работы, ускоряя и улучшая ремонты и исправления. К этому делу должно быть привлечено внимание всех машинистов.
Разумеется, ко всем специальным инструментам и приспособлениям в еще большей мере, чем к обычному инструменту, относятся все замечания, касающиеся хранения их в порядке, на виду, на определенных местах, всегда под рукой. Без этого они останутся мертвым капиталом, приобретенным, но не используемым.
10-4. ГИГИЕНА ПОМЕЩЕНИЯ И ТРУДА
Двигатель находится на силовой станции в центре внимания. Однако центральной фигурой в машинном зале является человек, который обслуживает двигатель. И устройство станции, и введенные на ней порядки, и поведение обслуживающего персонала должны быть таковы, чтобы обеспечивались здоровые гигиенические условия работы.
Об одном из основных условий гигиены — о чистоте— мы уже говорили. В этом отношении машина потребовала для себя в первую очередь то, что необходимо и для здоровья обслуживающих ее работников. Для работников нужен чистый воздух.
Двигатели всегда испаряют в воздух машинного зала масло, через направляющие клапанов и через неплотности поршневых колец прорываются продукты сгорания. Эти испарения и газы загрязняют воздух, и для обеспечения здоровья персонала необходима хорошая вентиляция машинного зала.
Летом вентиляция большей частью осуществляется открытием окон, зимой — открытием форточек и вытяжными вентиляторами.
Окна решают вопрос вентиляции большей частью вполне удовлетворительно, но во многих случаях создают сквозняки, которые не меньше угрожают здоровью персонала, чем и загрязненный воздух. Форточки же и вытяжные вен
464
Организация труда и рабочего места
[Гл. 10
тиляторы зимой весьма часто плохо справляются с задачей, и для улучшения вентиляции машинистам нередко и з и м о й приходится открывать окна. Это тоже опасно для здоровья. Помощь вентиляции оказывает устройство открывающихся фрамуг во всех окнах с отражением входящего воздуха кверху. Летом в этом случае достаточно открывать окна в одной стене и фрамуги над окнами в другой. Тогда прямого сквозняка нет, а тяга воздуха получается хорошей. Зимой же большие фрамуги в окнах одной стены обычно достаточно вентилируют воздух и не угрожают простудой машинистам.
Гигиена машиниста зависит в значительной степени и от его одежды. Мы уже указывали на необходимость из соображений производственного характера менять обувь при входе в машинный зал. Из условий гигиены обслуживающий двигатели персонал должен менять при приходе на дежурство и при уходе с него также и свою верхнюю одежду, а еще лучше — и белье. Если при силовой станции, как это часто бывает, имеется душ, что самое правильное — после каждого дежурства принять душ и надеть домашнее белье, а при приходе на дежурство—переменить белье на специально взятое для работы, надеть спецодежду и дежурную обувь.
Машинист, являясь квалифицированным работником социалистического хозяйства, обязан заботиться о состоянии своего здоровья и относиться сознательно к распределению своего бюджета времени, не допуская утомления, вредного для общего состояния здоровья и для самой работы. Поэтому являются совершенно недопустимыми применяемые в некоторых силовых установках суточные дежурства, при которых смена дежурит сутки, чтобы потом иметь двое или трое суток свободных. Недопустимы также систематические сверхурочные работы, применяемые на некоторых предприятиях вследствие нехватки персонала и в то же время необходимости в работе станции и ремонтах сверх нормального рабочего времени. Со всеми случаями подобного рода каждый машинист должен бороться.
Отличительной чертой работы новатора является то, что она выполняется в урочное время.
Безусловная трезвость на работе и в быту — основное качество, требуемое от исправного машиниста.
§ Ю-5]
Оформление наглядности действия
465
1Э-5. ОФОРМЛЕНИЕ НАГЛЯДНОСТИ ДЕЙСТВИЯ УСТАНОВКИ
Для сознательного обслуживания двигателей и всех связанных с ними вспомогательных устройств большое значение имеет внимательное отношение к оформлению наглядности действия всех их частей. В особенности это касается всякого рода трубопроводов, кранов, клапанов и т. п.
Всякая силовая станция должна стремиться стать образцовой. На образцовой станции должны быть выполнены следующие минимальные требования по оформлению наглядности:
1.	Все трубопроводы должны быть окрашены и цвет окраски должен указывать назначение трубопровода. Например, на станции с дизелями, работающими на моторном топливе марки М-4 или М-5, трубопроводы для этого топлива должны быть окрашены в один цвет, топливопроводы пускового топлива М-3— в другой, маслопроводы — в третий, водопроводы — в четвертый, воздухопроводы — в пятый, изолированные паропроводы — в шестой, сливные трубы — в седьмой и т. д. Горячие трубопроводы окрашивать не следует, так как на них краска все равно не держится.
2.	Все краны, имеющие съемные рукоятки, должны иметь на квадратном хвостовике точные и глубоко вырезанные указатели направления прохода в пробке; предпочтительно, чтобы рукоятки были несъемные и чтобы направление каждой рукоятки соответствовало направлению прохода крана. У трехходовых кранов целесообразно устраивать рукоятки с приливами, указывающими направления проходов (фиг. 10-1). Этот эскиз рукоятки приводится здесь только для примера, чтобы показать, как просто бывает обеспечить наглядность. Подобного рода простые приспособления могут быть придуманы в большом количестве и разнообразии.
3.	На трубопроводах должны быть поставлены стрелки, указывающие направление движения по ним жидкости или газов, причем предпочтительно не накрашивать стрелки, а прикреплять указатели, выштампованные из какого-либо металла. Укрепление производится хомутиками.
4.	Противопожарные приспособления (огнетушители, ящики с песком) должны быть на видных местах, а в более отдаленных от них местах должны быть указатели. 30 М. В. Щуров.
465
Организация рабочего места
[Гл. 10
обращающие внимание на местонахождение противопожарных приспособлений.
5,	Плакаты, обращающие внимание на важнейшие правила по технике безопасности, должны висеть в соответствующих местах.
Фиг. 10-1. Рукоятка трехходового крана, наглядно показывающая направление проходов.
6.	Полезно иметь плакаты, наглядно показывающие разрезы двигателей, установленных на силовой станции, и важнейшие детали их устройства.
7.	Специальные доски должны наглядно изображать показатели, достигнутые отдельными сменами и работниками.
8.	На видном и удобном для чтения месте должны быть вывешены инструкции, как касающиеся обслуживания двигателей, так и по технике безопасности и мерам пожарной охраны.
По поводу инструкций следует заметить, что простое их наличие на стенке машинного зала не означает еще, что машинисты и весь обслуживающий персонал их знают. Инструкция в рамке под стеклом или без рамки и стекла висит годами, часто она уже выцвела, не всю ее можно прочесть, машинисты уже давно забыли, когда ее и читали, а вновь принятые машинисты даже и не удосужились ее прочесть.
Между тем знание инструкции — одно из важнейших условий правильного обслуживания установки. Поэтому метод формального подхода к инструкции, простое ее вывешивание не должны практиковаться.
Должно быть принято за правило во всех силовых установках, что 1 или 2 раза в год инструкция снимается со стены и прочитывается вслух во всех сменах, после чего она должна обсуждаться, должны высказываться пожелания об ее изменениях и дополнениях, и только после необходимых каждый раз коррективов инструкция
J 11-1J
Распределение обязанностей и Записи
467
вновь должна получать свое место на стене машинного зала.
В особенности важен этот коллективный пересмотр инструкций при пересмотре всех методов работы в связи с движением новаторов.
Вопросы для повторения и проверки
1.	В чем заключаются передовые методы труда?
2.	Для чего нужна чистота на силовой станции?
3.	Как надо поддерживать чистоту?
4.	Как надо хранить инструменты и материалы?
5.	Какое значение имеют изготовление и хранение специальных инструментов и приспособлений?
6.	Перечислите специальные инструменты и приспособления, имеющиеся на вашей силовой станции.
7.	Как бороться со сквозняками?
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА
11-1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЯЗАННОСТЕЙ И ЗАПИСИ
Одним из основных признаков передовых методов труда является такое распределение обязанностей между занятыми на работе людьми, чтобы: 1) высококвалифицированные рабочие были максимально заняты такими обязанностями, которые не могут быть выполнены рабочими малоквалифицированными, а все менее ответственные работы выполнялись подсобными рабочими и 2) вся работа выполнялась с наименьшим количеством занятого высококвалифицированного персонала и наиболее высокой производительностью труда его. Такая организация труда возможна лишь при очень четком распределении обязанностей между всеми занятыми на данном участке рабочими.
На силовой станции, кроме лиц административного и административно-технического персонала, большей частью имеются: старший машинист, машинисты, помощники машинистов или масленщики, дежурные у щита, разнорабочие и уборщицы; при газогенераторных двигателях — генератор-щики или кочегары; на более крупных станциях — также ремонтные слесари, старший электрик и др.
Центральной фигурой на силовой станции бесспорно является сменный (дежурный) машинист. Именно от его внимания, добросовестности, сообразительности и квалификации главным образом зависят постоянная исправная разе*
468
Организация труда
[Гл. 11
бота двигателей, малый их износ, экономия топлива и других материалов и высокая производительность станции в целом. Во время работы двигателя основной обязанностью машиниста являются внимательное наблюдение за работой двигателя и всех его частей, быстрое обнаружение каждой, даже самой мелкой ненормальности или неисправности и определение ее источника, причин, возможных последствий и — если нужно — срочных мероприятий. Правильный пуск и останов двигателя также лежат на ответственности дежурного машиниста, так как от ошибок или невнимательности при пуске и останове получается наибольшее количество всякого рода поломок, аварий или чрезмерных износов частей двигателя. Машинист отвечает за то, чтобы двигатель никогда не работал под длительной или недопустимой по величине перегрузкой. Далее, машинист должен всегда наблюдать за работой своих помощников, но без подмены их и снятия ответственности с них за ту работу, которая им поручена. При обнаружении неисправностей, требующих каких-либо ремонтных работ или чисток частей после останова двигателя, хотя бы и в следующую смену, а также вообще в случае назначенных после ближайшего останова ремонтных работ машинист обязан обеспечить подготовку для этого ремонта необходимых инструментов, приспособлений и материалов. Он должен выписать необходимое требование, послать подсобного рабочего за получением всего того, чего нет в распоряжении машинистов на самой силовой станции, поручить кому-либо из помощников подобрать точно указанные ему ключи, приспособления, материалы и т. п. Когда на станции дежурит старший машинист, а также когда предполагается сравнительно сложный ремонт, соответствующей подготовкой должен руководить старший машинист. Старший же машинист указывает, кому из персонала следует после своей смены остаться для проведения ремонта, кого из других смен вызвать, а также следует ли вызвать ремонтных слесарей, подсобных рабочих и т. п. Мелкие ремонты, которые под силу дежурному персоналу, безусловно, должны проводиться дежурными машинистами и их помощниками той смены, на которую приходится очередной останов двигателя, на протяжении которого намеченная, а тем более срочная, работа может быть проведена.
Во время текущих, средних и капитальных ремонтов сменные машинисты должны выполнять все работы, посиль
§ 11-1j
Распределение обязанностей и записи
469
ные рядовым слесарям, а старший машинист — работы наиболее высокой квалификации. Лишь на более крупных станциях, имеющих штат высококвалифицированных ремонтных слесарей, специализировавшихся на работах по монтажу и ремонту двигателей, можно не требовать от машинистов и старшего машиниста выполнения более сложных участков среднего и капитального ремонтов. Но участвовать в этих ремонтах, хотя бы в роли слесарей менее высокой квалификации, они безусловно должны. Может быть и такая постановка дела, когда для проведения средних и капитальных ремонтов приглашают бригады специальных монтажно-ремонтных контор под руководством их же монтеров и инженеров. В этом случае машинисты тоже должны принимать непосредственное участие в ремонтах на правах слесарей в соответствии с их квалификацией.
Машинист ведет все записи в журнале дежурств.
Нет необходимости, в особенности при небольших мощностях машин (до 600—800 л. с.), чтобы при каждом двигателе обязательно был свой дежурный машинист. Наоборот, при современных передовых методах труда целесообразно, чтобы вполне квалифицированный машинист дежурил одновременно при двух-трех двигателях, но при каждом двигателе должен быть свой помощник машиниста или масленщик, который должен быть хорошо проинструктирован о своем узко ограниченном круге обязанностей. Возможно, что и не на каждый двигатель нужен свой помощник машиниста, в особенности при наличии некоторых автоматических приборов, сигнализирующих о неполадках в работе двигателя.
На обязанности помощника машиниста лежит в первую очередь наблюдение за всей смазкой двигателя, за нагревом его частей, за температурой отходящей воды, за дымностью и появлением каких-либо ненормальных звуков. Далее, он обязан, если заметит какие бы то ни было ненормальности, немедленно привлекать к ним внимание машиниста. На обязанности же помощника машиниста лежат обтирка двигателя, поддержание чистоты на двигателе и около него, а на многих станциях, где нет постоянных уборщиков, — также и уборка помещения. Помощник машиниста должен знать местонахождение всех инструментов, приспособлений и материалов и подготовлять их по указаниям машиниста для ремонтов. Он наблюдает за наличием топлива в расходных
470
Организация труда
[Гл. 11
баках, воды в водопроводе, за фильтрацией, отстоем и регенерацией масла. При ремонтах он работает в качестве подручного. На малых электростанциях помощники машинистов могут принять на себя также обязанности дежурных у щита.
Распределительный щит на электростанции, имеющей несколько двигателей, не может быть оставлен без постоянного отдельного дежурного у щита. На обязанности этого дежурного при параллельной работе двигателей лежат синхронизация их и включение на общие шины, наблюдение за распределением между ними нагрузки, включение и выключение линий в соответствии с назначенным графиком или в зависимости от нагрузки и перегрузки двигателей, наблюдение за исправной работой электрогенераторов и их смазка, смена предохранителей за щитом, вызов электриков в случае коротких замыканий в сети и каких-либо неисправностей в электрической части станции. Одной из важных обязанностей дежурного у щита является ведение щитового журнала, в котором аккуратно и своевременно каждые !/4 или у2 часа записываются показания основных приборов щита, а также точно заносятся все моменты пуска и останова каждого двигателя и основные причины несвоевременных, не по плану или графику, их пусков и остановов. .Дежурные у щита должны быть проинструктированы относительно того, как подсчитать нагрузку каждого двигателя и, в частности, как оцепить коэффициент мощности в зависимости от того, какие из линий включены, -и должны по каждому двигателю выводить в конце каждого дежурства, на сколько сил в какие часы был нагружен каждый из двигателей, и передавать эти сведения машинистам для записи в журнале дежурств.
Журнал дежурств, который должны вести машинисты, следует иметь по каждому двигателю в отдельности.- В него должны заноситься: часы принятия и сдачи дежурств, число часов работы двигателя, пуски и остановы за данное дежурство, средняя нагрузка за время каждого периода безостановочной работы двигателя, расход топлива за каждый период или за дежурство, если двигатель работал безостановочно, расход смазки на данный двигатель за время дежурства, количество полученных обтирочных материалов и — главное — должны подробно записываться все замеченные дефекты в работе двигателя, все требующиеся
§ 11-1]
Распределение обязанностей и записи
471
работы по ремонту и чистке, все уже выполненные работы, причины всех вынужденных простоев двигателя, распоряжения старшего машиниста, механика или главного инженера о назначаемых работах, результаты индицирования двигателя (нередко наклеивают в журнал снятые диаграммы), результаты контрольных замеров всякого рода: расхождения щек колен коренного вала, температур выхлопа в период наибольшей нагрузки, давлений впрыскивания топлива и сжатия, наибольших давлений во время вспышек и т. п. Ввиду большого количества и разнообразия записей нельзя охватить эти записи какой-нибудь формой с занесением данных в разграфленные страницы. Поэтому часто ведут журнал просто в неразграфленной книге, записывая в нее подряд все необходимые сведения и данные. Однако следует предпочесть введение небольшого числа граф для ежедневных обязательных записей, оставляя большое место для прочих заметок. Примерная форма такого журнала приведена ниже.
Журнал дзжурств при дизелз №---------
Только аккуратные и полные записи в журнале дают возможность организовать правильную и планомерную работу персонала станции и должным образом проконтролировать эту работу, а главное эти записи дают возможность даже через несколько лет разбираться в причинах разного рода неполадок, изучать слабые места двигателя, намечать работы по планово-предупредительному ремонту и вообще четко руководить работой станции.
11-2. СОЦСОРЕВНОВАНИЕ И ДВИЖЕНИЕ НОВАТОРОВ НА СИЛОВОЙ СТАНЦИИ
Силовая станция является сердцем предприятия или ряда предприятий, иногда она дает свет и энергию целому району. Остановка работы силовой станции или хотя бы одного
472
Организация труда
[Гл. 11
из ее двигателей заставляет прекращать или сокращать отпуск энергии, т. е. останавливать полностью или частично производство, выключать освещение и пр.
Выход какого-нибудь из двигателей на время из работы сокращает количество отпускаемой энергии, снижает производительность труда машинистов и удорожает себестоимость силочаса или киловаттчаса.
Таким образом, кроме того, что в руках персонала силовой станции находится по существу нормальная жизнь целого предприятия или ряда предприятий, или целого города, или района, от качества и организованности работы персонала зависят и выполнение станцией ее производственной программы по выработке энергии, и рентабельность ее как предприятия.
Машинисты, дежурные, старший техперсонал станции не могут не понимать этого значения своей работы. Социалистические формы труда, соцсоревнование, передовые методы труда должны находить широкое применение среди работников теплосилового хозяйства. Каждый работник силовой станции должен понимать, что дело его чести — бесперебойная, своевременная, безотказная и полная в соответствии с потребностью подача энергии потребителям, а простои, неполная мощность, временные выключения отдельных потребителей и всякого рода другие перебои — это позорное пятно, которое не может не страшить каждого честного и преданного делу социализма рабочего, каждого трудящегося, работающего в социалистической промышленности.
Просто работа, хотя бы и достаточно добросовестная, хотя бы и до известной степени самоотверженная, недостаточна в наших условиях бурного социалистического строительства. Социалистические формы труда требуют, чтобы каждый работник сформулировал перед собой определенные, совершенно конкретные задачи, выполнение которых повышало бы интенсивность и качество его труда и которые он поставил бы своей целью, своим обязательством. Именно поэтому постановка перед собой конкретных задач, сформулированных, и заявленных перед всем коллективом, и соцсоревнование, т. е. сравнение степени выполнения общих и взаимных индивидуальных или коллективных обязательств, являются высшими социалистическими формами труда.
Именно поэтому движение передовиков труда зародилось и выросло на наших предприятиях и поставило перед каж
§ 11-2 ] Соцсоревнование и движение новаторов на станции 473
дым работником задачу — перейти на более высокую ступень соревнования, переделав самые методы работы, сделав работу точно продуманной и организованной.
В деле организации соцсоревнования самое трудное — это оформление конкретных, а не расплывчато-туманных обязательств, и нахождение и учет тех показателей, которые характеризуют большее или меньшее выполнение взятых обязательств. В движении за передовые методы труда самое важное —осознать корни высокой производительности труда и четко подготовить и организовать каждый участок работы.
Основными показателями работы силовой станции являются количество отпущенной за месяц, квартал, год энергии и себестоимость единицы продукции силовой станции, т. е. одного силочаса или киловаттчаса. В тех случаях, когда отпускаемая энергия не учитывается, соответствующим показателем могут быть машино-силочасы, т. е. полная мощность каждой машины, умноженная на число часов работы этой машины.
Промфинпланом предприятия, в котором работает силовая станция, должны быть предусмотрены и число назначаемых к производству силочасов или машино-силочасов, и себестоимость каждой единицы отпускаемой энергии.. Коллектив работников станции должен знать этот план, должен его обсудить, должен выдвинуть свои встречные цифры, направленные к увеличению выработки, к удешевлению продукции.
Далее, в поле нашего внимания вступают посменное соревнование. Обязательствами и показателями этого соревнования могут быть следующие пункты:
1.	Аккуратность записей в журнале сведений о работе, и состоянии каждого двигателя. Всякая мелкая замеченная и устраненная на протяжении дежурства неисправность в работе двигателя должна быть записана в журнал; всякая замеченная, но неустраненная ненормальность должна тоже найти в нем свое отражение; должен точно записываться расход каждой сменой всех материалов; текущие разборки и ремонты должны сжато и толково записываться тем машинистом, в смену которого эти работы производились; аналогично должны аккуратно вестись запись време-. ни сдачи и приемки дежурства и другие записи, установленные на данном предприятии.
474
Организация труда
[Гл. 11
От четкости записей зависит и четкость организации всех ремонтных работ. В этих записях должно отмечаться и качество подготовки всего необходимого, что предыдущая смена произвела для работы смены, приступающей к ремонту.
2.	Наибольший процент загруженности мощности находящихся в работе машин за время дежурства каждой смены. Этот показатель может совершенно точно учитываться, если на распределительном щите ведется запись моментов пуска и останова каждого агрегата и через каждые 74—7г часа — их нагрузки. Победительницей соревнования по этому пункту окажется та смена, которая сумеет комбинировать одновременно работающие двигатели (останавливая ненужные и вводя, например, в работу менее мощные) таким образом, чтобы каждый из них был загружен с возможно большей полнотой.
Этот пункт должен быть одним из основных при учете показателей работы машинистов. Он годен, однако, только для тех станций, где возможен перевод нагрузки с одних двигателей на другие и где количество двигателей допускает возможность разных комбинаций.
3.	Наименьшее число машино-силочасов вынужденного простоя без пополнения недодачи энергии в дежурство каждой смены. Поскольку возможно, что удачной комбинацией работающих двигателей смена может покрыть недодачу энергии, угрожавшую вследствие вынужденного простоя одной из машин, простой, не вызвавший недодачи, по этому пункту не учитывается.
4.	Наименьшее число машино-силочасов вынужденного простоя, хотя бы и с пополнением недодачи энергии. Этот пункт даст характеристику простоя вообще в ремонте двигателей, а следовательно, отчасти и стоимости ремонта. Простой в ремонте, вообще говоря, должен ставиться в минус той смене, на протяжении работы которой он происходит, но если сама причина простоя будет в недосмотре или вообще по вине одной только из смен, то весь простой на протяжении хотя бы и всех смен должен ставиться в вину одной только смене, виновнице простоя.
5.	Наименьший расход смазочного масла и обтирочных материалов на каждый машино-силочас работы на протяжении дежурства каждой смены. Этот пункт соцсоревнования очень важен, но он может быть принят только при
§ 11-3] Хозрасчет и .производственные совещания	475
условии действительного контроля и сознательного отношения к экономии в расходе материалов.
6.	Полное отсутствие остановок двигателей из-за подплавки или разогрева подшипников, заедания поршней и подобных происшествий.
7.	Безусловное исправление или выявление причин тех дефектов, которые записаны в журнал, но не устранены предыдущей сменой, если их устранение возможно на протяжении данной смены.
Разумеется, по местным условиям может быть разработан и ряд других пунктов соревнования: каждая из смен может взять шефство над одной из машин и смены могут соревноваться по состоянию и работе этих машин и т. п.
Поскольку фактический отпуск энергии станцией зависит не только от работоспособного состояния двигателей, но и от нагрузки, меняющейся по часам дня, количество отпущенной энергии, приходящееся на каждое дежурство, не может служить для оценки производительности т^уда каждого новатора. Но если все же каждому дежурному записывать ежедневно, сколько киловаттчасов выработано в его смену, то в годовом разрезе, а может быть и квартальном, могут выявиться показательные результаты. Выполнение и перевыполнение программы всей станцией должно быть основным признаком для суждения о работе ее персонала.
В деле соцсоревнования наиболее важными являются два момента: 1) точное, в письменном виде и в официальной форме установление обязательств и показателей и 2) периодическая, в строго установленные сроки проверка выполнения этих обязательств с широким оповещением и участием всех соревнующихся. Если эти два момента не выполнены, то это значит, что соцсоревнования фактически нет. Таких позорных фактов отсутствия социалистических форм труда на столь важном участке промышленности, как силовые станции, быть не должно и не может. Не может быть и нерешительности в развитии передовых методов труда, основания и показатели которых мы достаточно наглядно осветили во многих разделах этого учебника.
1ЬЗ. ХОЗРАСЧЕТ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СОВЕЩАНИЯ
Хозрасчет на силовой станции возможен только в том случае, если па ней правильно поставлена отчетность, если ведется подробная калькуляция сметной и фактической
476
Организация труда
(Гл. 11
себестоимости энергии и, в особенности, если силовая станция на все свои расходы получает средства только в соответствии с количеством отпускаемой ею энергии, оплачиваемой по сметной стоимости. В этом случае точно учитываемое снижение (против сметной калькуляции) себестоимости электроэнергии освобождает средства, которые могут быть обращены на премирование работников, что является, несомненно, значительным побудительным средством для повышения интереса работников к экономичности работы станции, уменьшению простоев и пр.
Выделение силовых станций на хозрасчет сделано далеко не во всех предприятиях, а там, где оно проведено, учет фактических расходов и фактического отпуска энергии часто ведется лишь формально и весьма примитивно, вследствие чего и обстоятельства, которые могут действительно снижать себестоимость, остаются в тени. Между тем хозрасчет, несомненно, может быть мощным орудием для коренного улучшения работы многих станций, если его должным образом поставить и провести, т. е. организовать учет и постоянное доведение сменных предложений и результатов учета до сведения всех работников каждой данной станции.
Вместе с организацией соцсоревнования правильная организация хозрасчета является таким рычагом, который в состоянии самые отсталые предприятия вывести на первые места.
В особенности следует указать, что в условиях многосменной работы силовых станций вполне возможно проведение учета ряда показателей по отдельным бригадам (сменам), так как по каждой смене могут быть учтены и количество отданной потребителям энергии, и индивидуализированные расходы (расход топлива, смазки, обтирки и пр.), а общие расходы, разделенные между сменами только пропорционально времени дежурства каждой смены, дадут удешевление или удорожание энергии, выработанной каждой из смен в зависимости от количества этой энергии.
При проведении хозрасчета, а также для развития соцсоревнования и движения новаторов особо важное значение имеют производственные совещания. Детальное рассмотрение на этих совещаниях промфинпланов как годовых, так й, квартальных, выдвижение встречных цифр по некоторым показателям, а в особенности по количеству и стоимости
§ 11-3]
Хозрасчет и производственные совещания
477
намечаемой к отпуску энергии, обсуждение мероприятий по методам работы новаторов — все это, увеличивая сознательность участия в работе машинистов и прочего персонала станции, является единственно испытанным средством для выполнения предложенных и встречных цифр промфинплана и обеспечения хозрасчета.
Машинист стоит на одном из самых ответственных постов социалистической промышленности. Активным, постоянным участием в производственных совещаниях и отличной работой он добьется и внедрения подлинного хозрасчета на каждой маленькой и крупной силовой станции в Советском Союзе, и стопроцентного участия всех работников силовых станций в соцсоревновании, и снижения себестоимости вырабатываемой станциями энергии, и ликвидации простоев оборудования, и роста отпуска станциями энергии.
Вопросы для повторения и проверки
1.	Почему недопустимы суточные дежурства?
2.	Что сделано у вас для оформления наглядности действия установки?
3.	Перечислите обязанности машиниста и помощника машиниста?
4.	Что надо записывать в журналах дежурств?
5.	Какие показатели соцсоревнования можно наметить для всего коллектива, для смены и для каждого работника силовой станции?
6.	Имеется ли на вашей станции промфинплан и известен ли он машинистам?
7.	Что нужно, чтобы осуществить хозрасчет на силовой станции?
478
Алфавитный указатель
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абсолютное давление 43
Авария 365
Автол 362
Автоматическое регулирование смеси
195
Антифрикционный сплав 51
Атмосфера 42
Атмосферное давление 39
Баббит 51, 77, 375
Баланс тепла 437
Бескомпрессорный двухтактный дизель
103, 275
Блок-картер 80
Богатая смесь 195
Бондрат 51
Бронза 52
Буксовка двигателя 289
Верхняя головка шатуна 87
Взрыв компрессора 144
__ форсунок компрессорного двигателя 124
Винт 32
Вискозиметр 303
Вихревая камера 157
Вихрекамерные бескомпрессорные дизели 157
Вода, проверка подачи 292
Водяная рубашка 75
Воздух, влияние на работу топливного насоса 149, 327
Воздух, регулирование подачи 297
Воздуха недостаток в калоризаторном двигателе 332
Впрыскивание топлива 147
Всасывание 39
Вспышки, отсутствие при пуске 308
Втулки рабочих цилиндров 79
-----выемка 387
Выпуск 60
Выпускные окна 65
----- загорание 333
Вязкость жидкостей 303
Газ, проверка подачи при пуске 290
Газовые двигатели 27, 284
— — газораспределение 102
-----диаграмма 419
Газогенераторные двигатели 284
Газораспределение 93
—	двухтактного двигателя 102
—	система 68
Гидравлический удар 369
Гильза рабочего цилиндра 79
Горизонтальный топливный насос 138
Градус 98
Давление впрыскивания в бескомпрессорных дизелях 148, 156
—	распыливающего воздуха 146
Двигатели внутреннего сгорания 22
—	назначение 22
—	содержание в порядке 343
Двухтактные бескомпрессорные дизели 275
Декомпрессионные устройства 271
Деформация материала 29
Диаграмма индикаторная двигателя
Диаграмма распределения двухтактного дизеля ПО
---четырехтактного двигателя 98
Дизели 26
Динамометр 31
Добавочные запальные приспособления, отказ в работе 312
Домкрат 32
Железо 45
Жесткая вода 241
Журнал дежурств 471
Завихривание воздуха в камере сгорания 151
Загорание калоризатора 325
Загрязнение воздуха в картере 334
Задачи машиниста 19
Заедание поршня 320
Зажигание в газовых и генераторных двигателях 223
Зазоры, определение 358
Закалка стали 45
Закон сохранения энергии 434
Закрытые форсунки бескомпрессорного дизеля 160
Заливка подшипников баббитом 375
Замедленное сгорание в калоризаторном двигателе 324
Запаздывание закрытия впускного клапана 100
Запрессовка втулки 387
«Затухающая струя» 327
Золотниковый топливный насос 178
Избыточное давление 43
Индикатор 401
—	правила пользования 408
Индикаторная мощность двигателя 411
Индикаторные диаграммы 401
Индуктор 225
Инструкция по уходу за двигателем 288
Инструмент, хранение 456
Использование отходящего от двигателей тепла 242
Калоризатор, наблюдение за нагревом 295
—	подогрев при пуске 289
Калоризаторные двигатели 27, 249
—	— неисправности 322
--- проверка топливоподачи 326
Калоризаторные двигатели, сгорание топлива 324
--- стуки 323
Калория 234
Калькуляция себестоимости энергии
449
Камера сжатия, форма 117, 150
Картер 78
Киловаттметр 429
Килограммометр 38
Клапанный топливный насос 165
Клапаны, материал 96
—	проверка при пуске 290
—	ремонт 388
Клин 32
Коленчатый вал 88
Коловратные продувочные насосы 214
Ко'льневая смазка подшипников 238
Компрессор 141
Алфавитный указатель
479
Компрессор, проверка при пуске 2S9
Компрессорные дизели 22, 256
--диаграмма 418
Контрольная ведомость осмотров и чисток частей 350
Коренные подшипники 76
Корыто распределительного вала 75
Коэффициент полезного действия двигателя 441
—-----передачи 33
—	трения 233
Краны, указатели 466
Красноломкая сталь 46
Кривошипно-камерная продувка 62,
249
—	шатунный механизм 83
Крышки рабочих цилиндров 80
Латунь 52
Легированная сталь 47
Линия сгорания диаграммы 420
Лошадиная сила 39
Магнето 227
Мазут 302
Манометр 43
Масленки-капельницы 238
Масло машинное 362
—	моторное 361
Масляный насос 239
—	фильтр 239
Маховик 68
—	аварии 367
Маятниковый регулятор 190
Медь 51
Мелкость распыла 148
Мертвая точка 28
Механический к. п. д. двигателя 443
Моторное топливо 303
Мотылевый подшипник 86
Мощность индикаторная 411
—	эффективная 424
Муфта 71
—	регулятора 200
Нагрев подшипников 320
—	— контроль 295
Нагрузка двигателей, влияние неисправностей 313
— двигателя, работающего на динамомашину или электрогенератор 427
Наддувочные клапаны, неплотность 321
—	окна 108
Накипь 240
—	в рубашках цилиндров 365
Неисправность пускового клапана 367
Неполное сгорание 113
Нефть 302
Нефтяные двигатели 23
Низкая температура помещения, влияние на вспышки 311
Низкое сжатие воздуха в цилиндре 310
Нормальная длительная эффективная мощность двигателя 424
Обратные клапаны 220
Обрыв тарелки клапана 368
—	частей двигателя, причины 318
—	шатунного болча 366
Однокамерные бескомпрессорные дизели 147
Окись углерода 114
Окраска выхлопных газов 297
Олово 51
Опережение открытия клапана 99 Опиловка шеек коренного вала 380 Органы смешения 195 Осевой разбег вала 360
Осмотр частей двигателя, сроки 343
Основной рабочий механизм двигателя 83
Остановка двигателя 299
Остов двигателя 71
Отбеленный чугун 48
Открытая форсунка бескомпрессорного дизеля 161
Отработанное масло 362
Отсечка подачи топлива 166
Отстой топлива 341
Охлаждающая вода, использование 242 --- контроль температуры 296
Охлаждение двигателей 239
—	компрессора 144
—	поршня 86
—	циркуляционное, контроль температуры воды 296
Очистка топлива 340
—	тяжелого топлива 342
Паспорт двигателя 351
Первоначальный паспорт двигателя 351 Перегрузка двигателя 298
Передача мощности от двигателя 241 Плакаты по технике безопасности 466 Планиметры 411
Плохое распыливание в калоризатор-ном двигателе 325
—	— топлива 114
Подача воздуха к цилиндрам двигателя 211
—	топлива в калоризаторном двигателе, неисправности 324
--- у двигателей 54
Подготовка двигателя к пуску 289 Подогрев моторного топлива 304 — тяжелого топлива 245
Подшипники распределительного вала 76
Показатели работы силовой станции 473
Полное сгорание 113
Поперечная продувка 65
Поршень 84
—	компрессора 144
Поршневой палец 84
Поршневые кольца 85
«Постоянная цилиндраэ 415 Правило параллелограмма 34 Предкамера 153 Предкамерный дизель 272, 275 Прерыватель 225
Пригонка поршневых колец 388
Присос 42
Проверочный паспорт двигателя 351 Продувка цилиндра воздухом 62 Продувочные насосы 212 — окна 64
Продувочный насос, неисправность 321 Пропуски подачи топлива 190
Пространство сжатия в цилиндре бескомпрессорного дизеля 150
Противовес 36
Противопожарные приспособления, хранение 466
480
Алфавитный указатель
Процессы в цилиндре двигателя 54
Прямоточная продувка 65
Пуск двигателя 218
—	дизеля 289
—	кислородом 369
Пусковой клапан, неисправности 221
—	компрессор 142
Пусковые клапаны 220
Пыль, влияние на работу 459
Работа 36
Рабочий цилиндр двигателя 54, 79
Разгон (недостаточный) двигателя
при пуске 311
Разложение сил 34
Разнос двигателя 316, 335
Разрежение 42
Распределение нагрузки между цилиндрами 425
Распределитель 225
Распыл, опробование 326
Распыливание топлива 113
Расход смазки 231
Расходы по силовой станции 446
Расхождение щек вала 360
Регулирование двигателей 198
—	пропусками вспышек 190
Ресивер 212
Ротативные продувочные насосы 214
Рубашки цилиндра 75
Сажа 114
Свинцовистая бронза 52
Сгорание 113
Сера в стали 46
Сила 29
—	инерции 28
—	трения 232
Сложение сил 34
Смазка двигателя 228
Смазочная система 69
Смесительные органы 196
Смесь 195
Сопло форсунки 119, 160
Специальный инструмент 461
Среднее индикаторное давление 398
Средняя высота диаграммы 397
Сроки периодических осмотров частей двигателя 343
Сталь 45
Станина 78
Станинные дизели 259
Стационарные двигатели 26
Стук в подшипниках, причины 320
Стуки в двигателе 298
— при работе двигателя, причины 315
Стяжные болты 82
Сурьма 51
Такт 57
Текущий ремонт 370
Тело шатуна 86
Температуры выхлопных газов 426
—	охлаждающей воды 364
—	смазки 364
Тепловой эквивалент работы 234
Тепловые двигатели 22
Теплоиспользование 70
—	двигателя 242
Теплота сгорания 437
Топливные насосы 126, 163
—	— износ плунжера 341
--- проверка зазоров 290
—	— — заполнение 291
Топливный насос бескомпрессорного дизеля РК-30 175 — — золотниковый 177
—	— калоризаторного двигателя 188
--- 4-42,5/60 165
Топливо, несвоевременное поступление 315, 328
— причины невоспламенения 308
— — прекращения подачи 309
Транспортные двигатели 26
Трение механизма 33
Трубопроводы, указатели 466
Углерод 46
Углеродистая сталь 45
Удары в двигателе, причины 318
Удлинение коренного вала 383
Укладка коренного вала в подшипники 382
Упорный подшипник 383
Ускорение 35
Фильтрование топлива 340
Форсунки 117
—	бескомпрессорного дизеля 160
—	калоризаторного двигателя 187
— — — неисправности 325
Фосфор в стали 46
Фундаментная рама 46, 75, 76
Фундаментные болты 75
Ход поршня 57
Холодильник 142
Холодноломкая сталь 46
Холостой ход двигателя 425
Цементация 90
Центробежная заливка подшипников
. 378
— сила 208
Центробежные регуляторы 200
Центробежный регулятор калоризаторного двигателя 192
Цилиндр компрессора 144
Цилиндровый блок 79
Циркуляционная смазка 239
---подшипников 362
Четырехтактные двигатели 57
Четырехтактный процесс 59
Число оборотов двигателя, влияние неисправностей 312
Чистка фильтров 341
—	частей двигателя, сроки 343
Чугун 47
Шатун 86
—	привалка 384
Шатунные болты 87. 366
Шлифовка шеек коренного вала 38b
Шпильки крышки 75
Экономичная работа дизеля 159
Электрическая свеча 224
Электрическое зажигание 223
—	— проверка при пуске 292
—	— содержание 342
Электромагнитная индукция 224
Эллипсы, определение 361
Эффективный к. п. д. двигателя 442
Фиг. 5-13. Продольный разрез дизеля КДМ-46.
1 — поддон; 2 — передняя опора двигателя; 3 — шкив вентилятора; 4 — кожух распределения; 5 — втулка цилиндра; 6 — блок-картер; 7 — вентилятор; 9— головка цилиндров; 9 — воздухоочиститель; 10 — кожух маховика; // — маховик.
ГЛ В. Щуров — Руководство по двигателям внутреннего сгорания