Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ремонт узлов и агрегатов двигателей

Ремонт узлов и агрегатов двигателей

Двигатель 5ТДФ был разработан специально для советских танков Т-64 и Т-72. На то время это был оптимальный вариант танкового двигателя с достаточной мощностью и компактностью.
При частоте вращения коленвала 2000обмин с рабочим объёмом цилиндров 13.6 литров, 5ТДФ выдавливает 700 лошадок. 5ТДФ — оппозитный, пяти цилиндровый двигатель с десятью поршнями диаметром 120 мм, которым он и обязан таким рабочим объёмом.

Все настоящие оппозитные двигатели как правило двухтактные, поэтому 5ТДФ не исключение. Но для начала думаю стоит обьяснить что такое оппозитный двигатель и как в его пяти цилиндрах работают десять поршней. Оппозитный двигатель имеет два коленвала, расположенные друг на против друга, например если вы видели оппозитные двигатели SUBARU, то представте себе такой же двигатель, но вместо головок цилиндров поставьте по коленвалу, а на место коленвала внутрь двигателя вставьте пять больших

цилиндров, поршня в которых будут двигаться на встречу друг другу и в момент достижения верхней мёртвой точки, будет происходить впрыск топлива. При этом, как и принято у двухтактных моторов, такт сжатия и рабочий ход происходят с каждым полным оборотом коленвала, а не через один, как это происходит в четырёх-тактных двигателях. Каждый коленвал был соединен со свей трансмиссией и приводил в движение одну из гусениц.
Если все происходит за один оборот коленвала, то встает вопрос как же и когда же успевает происходить впуск и выпуск? Ответ прост, для вентиляции цилиндров 5ТДФ использует газовую турбину для отсоса отработавших газов, и простую ракушку турбонаддува (ну не совсем простую конечно). Вся эта газораспределительная система имеет механический привод, и скорость вращения турбин напрямую и жестко зависит от оборотов коленвала.
Вот как происходит вентиляция в цилиндрах 5ТДФ:
Как и на всех двухтактных моторах, в момент достижения поршнями нижней мёртвой точки, в цилиндрах 5ТДФ с каждой стороны открывается по три вентиляционных окошка для продувки цилиндра. А теперь зачем нужны турбины:
• турбина наддува — выполняет свои обычные функции, подаёт чистый воздух в цилиндры под давлением, которое создается в специальной части блока цилиндров и называется продувочный рессивер
• газовая турбина — высасывает отработавшие газы, создавая вакуум в своём коллекторе, что способствует лучшей вентиляции цилиндров. Еще более понятно такой процесс вентиляции цилиндров можно описать так — в одну дырку влетает, из другой вылетает.
Система смазки. Смазка каждой части двигателя происходила автономно от другой, из своего картера, своим маслом и своим же автономным маслонасосом. Система охлаждения была общей, 5ТДФ охлаждался водой, имел общий водяной радиатор.
Многотопливность 5ТДФ. Ей он обязан конструкции своей топливной аппаратуры. Вообще 5ТДФ изначально дизель, и предназначен для работы именно на солярке, но, как известно война суровая штука и не щадит никого и ничего. При разработке этого двигателя были разработаны режимы работы двигателя на альтернативных солярке нефтепродуктах. Так 5ТДФ мог работать на бензине, керосине, смесях бензина керосина и солярки, и даже на реактивном топливе. Для того чтобы перевести двигатель с солярки, допустим на бензин или керосин, нужно было передвинуть специальный рычажок на ТНВД и подкорректировать угол зажигания, и вуаля — танк едет на бензине!
Запуск двигателя производился двумя стартерами, по одному на каждый коленвал мощностью 1.5лс каждый. Питались стартеры от четырех огромных аккумуляторов. Также была возможность пуска двигателя через специальный редуктор сжатым воздухом, который танкисты накачивали каждый вечер в специальные пусковые рессиверы. Также можно было завести двигатель с толкача, если вдруг танк не хотел заводиться, то к нему сбегались все танкисты батальона и начинали толкать… (шутка) брали другой танк, цепляли трос и тащили пока не заведется. Если спросите к чему эта статья на этом сайте, то отвечу: в армии мой отец служил как раз на этих двух танках, сначала Т-64 и потом Т-72.

2ух тактные двигатели внутреннего сгорания

Поршневые моторы заняли ведущие позиции в хозяйственной деятельности человека. Попытка заставить 4ех тактный двигатель работать более эффективно, приводило к разработке всевозможных вероятных и невероятных конструкторских схем двигателя и процесса их работы. Одна из этого разнообразия поршневых схем с измененным процессом работы оказалась жизнеспособной и широко внедрилась в технику.

В зависимости от количества тактов рабочего цикла ДВС делятся на две основные группы: двухтактные и четырехтактные двигатели. В двухтактных моторах их есть только два: такт сжатия и такт расширения или рабочий ход. В четырехтактных их четыре: впуск, сжатие, расширение или рабочий ход и выпуск. На первый взгляд может показаться, что первый вариант более выигрышный, ведь рабочий цикл повторяется при каждом обороте коленчатого вала и энергия вырабатывается в два раза интенсивнее, но на самом деле это не совсем так, о чем напрямую свидетельствует ограниченное применение двухтактных двигателей особенно в крупных машинах, установках и агрегатах с высоким уровнем потребления топлива. Чтобы понять причины потери энергии во время рабочего цикла, нужно рассмотреть работу двигателя.

Процесс работы двигателя

Рабочий цикл 2-хтактного двигателя включает в себя следующую последовательность действий:
— на такте сжатия поршень в цилиндре перемещается из нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). Через продувочное окно топливный заряд попадает в надпоршневое пространство – камеру сгорания, после чего поршень перекрывает собой это окно. Поднимаясь выше, он постепенно перекрывает и выпускное окно, через которое удаляются продукты сгорания. При этом в пространстве под поршнем (кривошипной камере) образуется разрежение, и оно заполняется новой порцией топлива. При достижении поршнем ВМТ сжатый топливный заряд воспламеняется;
— на такте расширения газы, образовавшиеся при сгорании топлива, давят на поршень, он опускается вниз, открывая сначала выпускное окно, а затем продувочное. Через первое окно расширенные газы попадают в глушитель и выводятся наружу. Одновременно при движении поршня вниз в кривошипной камере, заполненной топливом, повышается давление. Топливо выталкивается вверх в цилиндр, заполняя надпоршневое пространство и выталкивая остатки отработанных газов. После чего цикл повторяется.

Читать еще:  Что такое разнос двигателя тепловоза

Такой принцип работы позволяет двухтактным двигателям обойтись без газораспределительной системы, характерной для четырехтактных моторов, которая управляет впускным и выпускным клапанами. С одной стороны это упрощает конструкцию и уменьшает вес, но с другой газообмен в камере сгорания далеко не идеальный. При двухтактном режиме работы при продувке цилиндра вместе с отработанными газами в глушитель попадает и определенное количество несгоревшего топлива, что влечет за собой его перерасход и повышает токсичность выхлопных газов.

Виды газораспределительной системы

Так как продувочные окна в цилиндре порой располагаются на одном уровне, то газообмен внутри цилиндра затруднен, не весь объем цилиндра продувается свежей порцией воздушной смеси, и часть отработанных газов остается в цилиндре. Для того, чтобы сменить отработанные газы на свежую порцию воздуха более эффективно и быстро, существует конструктивные особенности поршня и расположения продувочных окон в цилиндре. Различают несколько вариантов осуществления продувки цилиндров:

Контурная продувка

Контурная продувка в свою очередь делится на возвратно-петлевую, дефлекторную и высотную. Во всех этих видах есть один существенный недостаток: перерасход топлива из-за удаления несгоревшего топливного заряда во время продувки.

П- или Л-образная продувка

П- или Л-образная продувка более эффективная в плане экономии топлива, но при этом температура около выпускного окна значительно повышается. Конструктивная особенность в том, что для ее осуществления необходимы двухцилиндровое исполнение мотора. Одна пара цилиндр — поршень выступает в роли впускающих газы, а другая пара в роли выпускающая газы.

Клапанная или клапанно-щелевая продувка

Клапанная или клапанно-щелевая продувка в отличие от других видов требует наличия ГРМ, который управляется клапанами. Клапан может использоваться и для подачи заряда, и для удаления продуктов сгорания. При клапанно-щелевой продувке через клапан в головке цилиндра удаляются отработанные газы, а через окна (щели) поступает свежий заряд. Это уменьшает расход топлива и снижает токсичность отработанных газов, но усложняет конструкцию двигателя и может нарушить нормальный режим сгорания заряда из-за повышенной температуры.

Прямоточная продувка

Прямоточная продувка используется в двигателях с двумя поршнями, расположенными напротив друг друга в горизонтальном положении. В этом случае каждый поршень по ходу своего движения открывает и закрывает «свой» клапан: один поршень отвечает за впуск заряда, а второй – за удаление газов. Камерой сгорания в этом случае является пространство между поршнями. Этот вариант предусматривает наличие более сложного КШМ, а высокая температура внутри цилиндров требует дополнительного охлаждения и более прочных элементов. В то же время, это наиболее эффективный способ продувки, который обеспечивает полное удаление отработанных газов с минимальными потерями топливного заряда.

Особенности двухтактных двигателей

Особенность двухтактных двигателей – отсутствие системы смазки. Масло для смазки рабочих поверхностей трущихся деталей доставляется к ним прямо с топливной смесью. Есть два варианта получения такой смеси: изначально заливать в бак заранее приготовленный «коктейль» из топлива и моторного масла или же смешивать их во впускном патрубке, куда они поступают раздельно. Соотношение топлива и масла находится в пределах от 1:25 до 1:50. Моторное масло, как и топливо, сгорает во время рабочего такта, а продукты его сгорания выводятся вместе с отработанными газами.

Что касается мощности, двухтактные двигатели действительно мощнее своих четырехтактных конкурентов. В идеале их мощность при одинаковом литраже должна составлять 2:1 соответственно, но на деле из-за некачественного газообмена в цилиндрах это соотношение составляет 1,5:1. Удельная мощность или соотношение мощности и массы двигателя тоже выше у двухтактных моторов, ведь их вес намного легче, да и конструкция проще.

А вот расход топлива в двухтактных двигателях выше, чем у четырехтактных. Из-за несовершенной системы продувки цилиндров часть топливной смеси в прямом смысле слова вылетает в трубу. По этой причине такие двигатели практически не используются в автомобилях, тяжелой технике или мощных силовых установках, потребляемых большое количество топлива.

Еще один момент, отличающий двухтактный двигатель от четырехтактного – процесс сжигания топлива. Поскольку выпускное окно открывается практически сразу после воспламенения заряда, необходимо обеспечить достаточное время для его полного сгорания. В четырехтактном двигателе на процесс сгорания отводится целый рабочий цикл, а здесь – всего доли секунды. Чтобы добиться максимальной эффективности, в бензиновых моторах нужно точно определять углы опережения зажигания, а в дизельных – контролировать время подачи топлива. В современных моделях это достигается путем использования электроники.

Двухтактные двигатели могут быть как бензиновыми (карбюраторными или инжекторными), так и дизельными. Разница в принципе их работы заключается в том, что в первом случае в цилиндры сразу подается топливный заряд (смесь воздуха с топливом), а во втором – сначала воздух, а в конце первого такта – топливо, которое воспламеняется при контакте с горячим воздухом. Бензиновые двигатели широко используются в мотоциклах, малолитражных автомобилях, а также в газонокосилках, бензопилах и других агрегатах с ДВС. Дизельные моторы нашли применение в судостроении, раньше они также использовались на тепловозах, танках и с успехом применялись в авиации на бомбардировщиках Юнкерс. Сейчас же судостроение – чуть ли не единственная сфера их применения, где пришлась кстати их тихоходность и мощность, не превышающая 100 тыс. л.с. В отличие от четырехтактных двухтактные дизели не имеют разделенных камер сгорания, что дополнительно усложнило бы их конструкцию, так что дизельное топливо подается и смешивается с воздухом прямо в камере сгорания.

Читать еще:  Что такое подушка крепления двигателя

Итак, двухтактные двигатели имеют ряд преимуществ:
— простую конструкцию;
— небольшой вес;
— меньшие нагрузки на элементы конструкции;
— отсутствие системы смазки и ГРМ;
— большую литровую мощность в сравнение с четырехтактными.

В то же время, у двухтактных моторов есть и недостатки:
— повышенный расход топлива;
— токсичность выхлопных газов;
— меньший ресурс в сравнение с четырехтактным;
— шум во время работы;
— необходимость приготовления топливо-масляной смеси, что не только усложняет систему подачи топлива, но и повышает расход масла.

Выводы

Из вышесказанного можно сделать вывод, что двухтактные двигатели можно использовать в тех случаях, когда расход топлива не имеет значения, а важны такие характеристики, как небольшая масса и простота конструкции. Это идеальные варианты для переносных агрегатов, небольших автомобилей, а также мотоциклов и мопедов. Компактные размеры двухтактных двигателей позволило им основательно занять место в сфере, казалось бы совершенно далекой от той сферы, для которой были созданы ДВСы — в моделировании.

В конструкции двухтактных двигателей заложены огромные резервы по мощности и экономичности. Но из-за конструктивных особенностей их не удавалось реализовать в механическом виде. Вполне возможно электронные системы помогут «двухтактникам» занять лидирующую позицию среди двигателей внутреннего сгорания в ближайшее время.

Танковый двигатель 5ТДФ — удивительное изобретение

В последнее время появилось немало крутых изобретений, и все эти наддувы-впрыски кажутся удивительными… если не знать историю. Ибо самый удивительный мотор, о котором я знаю, был сделан в Советском Союзе и, как вы догадались, не для «Лады», а для танка Т-64. Он назывался 5ТДФ, и вот несколько удивительных фактов.

Он был пятицилиндровым, что само по себе необычно. У него было 10 поршней, десять шатунов и два коленчатых вала. Поршни двигались в цилиндрах в противоположных направлениях: сначала навстречу друг другу, потом обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности осуществялся с обоих коленчатых валов, чтобы было удобно для танка.

Двигатель работал по двухтактному циклу, и поршни играли роль золотников, открывавших впускные и выпускные окна: то есть никаких клапанов и распредвалов у него не было. Конструкция была гениальной и эффективной – двухтактный цикл обеспечивал максимальную литровую мощность, а прямоточная продувка — высокое качество наполнения цилиндров.

Ко всему прочему 5ТДФ был дизелем с непосредственным впрыском, где топливо подавалось в пространство между поршнями незадолго до момента, когда они достигали максимального сближения. Причем, впрыск осуществлялся четырьмя форсунками по хитрой траектории, чтобы обеспечить мгновенное смесеобразование.

Но и этого мало. Двигатель имел турбокомпрессор с изюминкой — огромных размеров турбина и компрессор размещались на валу и имели механическую связь с одним из коленчатых валов. Гениально — в режиме разгона компрессор подкручивался от коленчатого вала, что исключало турбояму, а когда поток выхлопных газов как следует раскручивал турбину, мощность от нее передавалась на коленчатый вал, повышая экономичность мотора (такая турбина называется силовой).

Ко всему прочему, мотор был многотопливным. То есть, мог работать на дизельном топливе, керосине, авиационном топливе, бензине или любой их смеси.

Плюс к этому в движке были применены еще полсотни необычных решений, вроде составных поршней со вставками из жаропрочной стали и системы смазки с сухим картером — точь в точь как у гоночных автомобилей.

Все ухищрения преследовали две цели — сделать мотор максимально компактным, экономичным и мощным. Для танка важны все три параметра: первый облегчает компоновку, второй улучшает /vktuning автономность, третий – маневренность.

Результат вышел впечатляющим: при рабочем объеме 13,6 литра в самой форсированной версии мотор развивал более 1000 л.с. Для дизеля 60-х годов это был великолепный результат. По удельной литровой и габаритной мощностям мотор превосходил аналоги других армий в несколько раз. Я видел его вживую, и компоновка действительно поражает воображение — прозвище «Чемодан» ему очень идет. Я бы даже сказал «плотно набитый чемодан».

Он не прижился из-за чрезмерной сложности и дороговизны. На фоне 5ТДФ любой автомобильный мотор — даже от Bugatti Veyron — кажется каким-то донельзя банальным. И чем черт не шутит, техника может сделать виток и снова вернуться к решениям, когда-то использованным на 5ТДФ: двухтактному дизельному циклу, силовым турбинам, многофорсуночному впрыску.

Читать еще:  Двигатель d4ga технические характеристики

Началось же массовое возвращение к турбомоторам, которые одно время считались слишком сложными для неспортивных автомобилей.

Танковые дизельные двигатели

Украина может считаться одной из законодательниц военной моды в разработке и создании танковых дизельных двигателей. Как известно, в современном мировом танковом парке имеются два типа основных боевых танков: танки с дизельным двигателем, или дизельные танки и танки с газотурбинным двигателем (ГТД), или газотурбинные танки. Дизельные танки находятся в танковых парках армий 111 стран мира, а газотурбинные – в танковых парках армий 9 стран мира.

Современные разработки Харьковского конструкторского бюро по двигателестроению (ХКБД) отвечают самым притязательным требованиям и способны преодолеть качественно новый рубеж в создании танковых дизелей. ХКБД создало целый ряд изделий, уже зарекомендовавших себя как в Украине, так и за рубежом. В трехцилиндровом исполнении созданы двигатели мощностью 280, 400, 500 и 600 л.с. для гусеничных и колесных машин легкой категории, таких как бронетранспортеры, боевые машины пехоты и др.

Хорошо известен уникальный по удельным мощностным и массогабаритным показателям двухтактный турбопоршневой двигатель 5ТДФ мощностью 700 л.с., конструкция которого оказала существенное влияние на облик танка Т-64. Благодаря поперечному расположению в танке, двухстороннему отбору мощности, малой высоте, низкой теплоотдаче снижен силуэт и масса танка. Двигатель и моторное отделение с ним – новое направление в мировом двигателестроении. Мощность двигателя доведена до 1000 л.с.

На базе двигателя в пятицилиндровом исполнении созданы двигатели в шестицилиндровом исполнении 6ТД-1 и 6ТД-2 мощностью 1000 и 1200 л.с. для танков Т-80УД и Т-84. По объему и обеспечиваемой удельной мощности моторного отделения данные двигатели превосходят известные аналоги. Оба двигателя обеспечивают высокие характеристики при эксплуатации в условиях пустыни при температурах окружающей среды до 55 градусов выше нуля, поскольку в их конструкцию внедрен ряд усовершенствований в направлении оптимизации их эксплуатации при высоких температурах. Указанные двигатели являются двухтактными многотопливными дизелями с прямоточной продувкой, с горизонтально расположенными цилиндрами и встречно-движущимися поршнями. Двигатели 6ТД-1 и 6ТД-2 могут работать на различных видах топлива, в том числе: дизельное, бензин, керосин, топливо для реактивных двигателей или же их смесь в любой пропорции.

Особенно важным направлением деятельности в разработках ХКБД является создание вспомогательных энергоагрегатов. Для сохранения ресурса основного двигателя, обеспечения объектов электроэнергией на стоянке, подзарядки аккумуляторов батарей разработаны компактные энергоагрегаты мощностью 8 и 10 кВт, устанавливаемые на танки. Как известно, до 50 % общего времени эксплуатации современный танк проводит в стояночном режиме, а это значит, что вспомогательные энергоагрегаты позволяют продлить ресурс основного двигателя в 2 раза и значительно повысить маскировочные возможности танков. Применение вспомогательных силовых установок также позволяет в разы уменьшить шум работающего танка и «пятно» обнаружения в тепловизоре по выхлопным газам.

Кроме разработок дизельных двигателей, конструкторское бюро по двигателестроению предлагает также свои подходы к модернизации бронетехники. В частности, на примере модернизации танка Т-72 реализуется новая идеология, которую кратко можно назвать так: «три в одном». Революционность подхода состоит в замене штатного двигателя и размещении в моторном отсеке основной силовой установки, вспомогательной силовой установки и компрессора кондиционера. Такая идеология модернизации практически не требует изменений в конструкцию Т-72, что радикально уменьшает время для проведения модернизации и, конечно, существенно снижает ее стоимость. Более того, модернизация может быть проведена в полевых условиях. Эта схема модернизации танков Т-72 позволяет решить сразу несколько задач. Во-первых, за счет установки вместо штатного двигателя нового двигателя 5ТДФМА достигается увеличение мощности до 1050 л.с. Во-вторых, за счет меньших размеров основного двигателя появляется возможность разместить в штатном моторном отсеке вспомогательный агрегат. И, в-третьих, установить в моторный отсек еще и компрессор кондиционера. Такая идеология модернизации практически не требует изменений в конструкцию Т-72, что радикально уменьшает время для проведения модернизации и, конечно, существенно снижает ее стоимость. Модернизация может быть проведена в полевых условиях. В итоге танк получает улучшенные качества по маневренности, существенную экономию ресурса и горюче-смазочных материалов, а также повышенную комфортность работы экипажа и надежность функционирования электроники.

Вместе с тем, Казенное предприятие «Харьковское Конструкторское Бюро по Машиностроению им. А.А.Морозова», которое является ведущим украинским предприятием, специализирующимся на создании танков и другой бронированной гусеничной и колесной техники, предлагает еще одну версию модернизации танка Т-72. Реализованная на Т-72АГ модернизация предусматривает замену штатного двигателя мощностью 780/840 л.с. (который не обеспечивает высоких характеристик при работе в жарких условиях) новым двигателем серии 6ТД (с соответствующими системами обеспечения работы двигателя), который был разработан для танков Т-80УД/Оплот. Съем мощности осуществляется с двух сторон коленчатого вала. Центровка и крепление двигателя осуществляется при помощи двух цилиндрических опор (бугелей), соосных валу отбора мощности и расположенных по торцам двигателя, и передней опоры, расположенной на нижней поверхности двигателя. Такой способ крепления двигателя не требует операции регулировки и центровки при установке двигателя в МТО. Компактность двигателя и особенности конструктивной схемы позволяют разместить его поперечно в МТО танка и соосно с бортовыми коробками перемены передач. Это значительно упрощает трансмиссию танка и обеспечивает минимальные размеры МТО – 3,1 м3.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector