Мощностной ряд четырехтактных дизелей типа Д49 (ЧН 26/26) включает восьми-, двенадцати-, шестнадцати- и двадцатицилиндровые модификации дизелей мощностью от 585 до 4410 кВт. Дизели этого ряда предназначены для применения на магистральных и маневровых тепловозах, передвижных электростанциях, на стационарных буровых и судовых установках. Мощностной ряд дизелей типа Д49 позволяет заменить весьма многочисленные устаревшие модели однотипными дизелями с высокой степенью унификации и лучшими экономическими показателями. Требования к моторесурсу и экономичности определили выбор в качестве базовой модели четырехтактного дизеля. В основу создания мощностного ряда был положен принцип обеспечения всего диапазона мощностей ряда за счет изменения количества цилиндров и уровня форсирования У-образных дизелей, имеющих одинаковые диаметр и ход поршня. Все дизели типа Д49 имеют диаметр цилиндра и ход поршня равными 260 мм, угол развала между цилиндрами в У-об-разной модели 42°. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра 5/1) = 26/26 = 1 позволило создать дизели с хорошими показателями по габаритным размерам и сравнительно малой удельной массой.
Наибольшее применение дизели типа Д49 получили на железнодорожном транспорте. Мощностной диапазон, обеспечиваемый восьми-, двенадцати-, шестнадцати- и двадцатицилиндровыми моделями тепловозных дизелей типа Д49, позволяет применять эти дизели для маневровых и магистральных тепловозов. Освоенные и планируемые мощностные диапазоны для каждой модели дизелей определяются средним эффективным давлением Ре (от 0,743 до 1,922 МПа) и частотой вращения коленчатого вала (от 750 до 1100 об/мин). Степень унификации деталей между моделями ряда равна 87 %. Все основные узлы дизелей, определяющие сроки службы между ремонтами (цилиндро-поршневая группа, шатуннокривошипный механизм, клапанный механизм, топливная аппаратура, подшипники коленчатого вала, фильтры идр.), одинаковы для всех модификаций. Высокая унификация внутри ряда позволила использовать автоматические линии, специальные агрегатные станки и другое оборудование. При создании и доводке дизелей типа Д49 были использованы лучшие конструктивные решения, проверенные в длительной эксплуатации на отечественных дизелях 11Д45 и дюо, а также учтен опыт крупнейших зарубежных фирм в области дизелестроения.
Рис. І. Схема компоновки дизелей типа Д49: 1 - турбокомпрессор; 2 - коллектор вы-пускной; 3 -цилиндровый комплект (крышка цилиндра, втулка цилиндра, поршень и шатун); 4 - лоток с распределительным валом и топливными насосами; 5 - блок цилиндров с коленчатым валом; 6 - привод распределительного вала и других вспо -могательных агрегатов; 7 - поддизельная рама с теплообменником масла или ванна масляная; 8 - привод водяных и масляных насосов с насосами
Все основные узлы ряда дизелей типа Д49 изготовлены в виде отдельных агрегатов, закрепленных на блоке цилиндров двигателя (рис. 1). Такая компоновка позволяет обеспечить высокое качество изготовления каждого узла и при необходимости провести испытания узлов на специальных стендах до начала общей сборки двигателя. Это значительно сокращает и упрощает общую сборку.
Кроме того, такое решение дает возможность весьма широко изготовлять некоторые агрегаты и узлы на ряде специализированных заводов, а при ремонте в локомотивных депо применять агрегатный метод.
Блок цилиндров 5 «сухой», сварно-литой, основные сварные швы разгружены от усилий давления сгорания. Коленчатые валы упрочнены: шейки валов азотированы, а галтели накатаны. Стальные валы для форсированных модификаций на каждой щеке вала имеют противовес. Подшипники коленчатого вала залиты свинцовистой бронзой и взаимозаменяемы.
Втулки цилиндров подвесного типа. Втулка и крышка цилиндров образуют цилиндровый комплект 3, который может быть демонтирован из блока вместе с шатуном и поршнем. Клапаны опираются на «плавающие» вставные седла в крышках цилиндров.
Клапанный механизм управляется общим для правого и левого рядов дизеля распределительным валом, а в приводе клапанов для уменьшения зазоров установлены гидротолкатели. Поршни составной конструкции охлаждаются маслом. Топливная форсунка вынесена из полости клапанного механизма, весь топливный трубопровод расположен вне системы смазки.
Все основные узлы и трубопроводы системы масла расположены на дизеле. Выпускные коллекторы 2 охлаждаются водой и имеют экранирующую жаровую трубу. Конструктивное исполнение узлов дизеля позволяет применять высокотемпературное охлаждение. На большинстве модификаций дизелей регуляторы частоты вращения и мощности имеют устройства, корректирующие подачу топлива в зависимости от давления наддува и встроенную защиту дизеля от падения давления масла.
Для обеспечения высокого ресурса основных деталей дизелей широко применены современные методы химико-термической обработки и гальванические покрытия (цементация, азотирование, хромирование и другие методы). В производстве дизелей применены прогрессивные технологические процессы и высокопроизводительное оборудование: контактная стыковая электросварка картера блока, электрофизические и электрохимические методы обработки деталей топливной аппаратуры и турбокомпрессоров, суперфиниширование подшипниковых поверхностей валов алмазной лентой, алмазное растачивание, парное шлифование и т. д.
При создании мощностного ряда дизелей типа Д49 был выполнен комплекс опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ, натурных испытаний узлов и дизеля в целом. Большое внимание уделено вопросам механической и термической прочности новых двигателей. Долговечность наиболее ответственных узлов двигателей оценивалась на специальных установках для проведения усталостных испытаний натурных образцов блока цилиндров, коленчатых валов, шатунов и других узлов. Усталостные испытания при нагружении усилиями, значительно превышающими рабочие усилия, с соблюдением схем действительного нагружения явились эффективным средством оценки запасов прочности основных узлов.
Долговечность термически напряженных деталей сложной формы (крышка цилиндра, поршень и др.) определялась в процессе ускоренных испытаний на дизелях, позволявших имитировать темпы накопления остаточных напряжений в условиях эксплуатации. Оценка долговечности подшипников коленчатого вала помимо расчета проводилась путем непосредственного измерения толщины масляной пленки в коренных и шатунных подшипниках на работающих дизелях. Все основные и базовые модели дизелей типа Д49 в процессе доводки и при сдаче заказчикам проходили испытания по ускоренной 840-часовой программе. Испытания осуществлялись с помощью управляющей ЭВМ «Днепр». На дизелях типа Д49, применяемых на магистральных тепловозах, достигнут ресурс до первого осмотра поршней 250-300 тыс. км пробега, а на дизелях, устанавливаемых на маневровых тепловозах, 15-20 тыс. ч.
Все дизели типа Д49 имеют газотурбинный наддув. На дизелях типа Д49 среднего форсирования (ре = 1,2 МПа) применяется одноступенчатая система наддува, на дизелях с повышенным форсированием (ре > 1,6 МПа) по среднему эффективному давлению применяется двухступенчатая система наддува с двойным промежуточным охлаждением воздуха после каждой ступени наддува. На восьми-, шестнадцати- и двадцатицилиндровых модификациях дизелей применена изобарная система наддува, на двенадцатицилиндровых модификациях система наддува с преобразователями
|
Н 02 |
Частота вращения коленчатого вала, об/мин |
, к о К * 3 |
І . •Ь’ е; |
и га сс |
« Н ! 3® л“ |
Габаритные размеры дизеля, м |
|||
|
Марка, фирма н размерность дизеля |
Мощность дизеля, к |
Средняя с рость пор м/с |
Среднее тчвное да ние, МПа |
Удельный ход топли г/(кВт -ч) |
Масса уде дизеля, к |
Длина |
Ширина |
Высота |
|
|
1Д49, 204Н 26/26 |
4410 |
1100 |
9,53 |
1,74 |
214 |
4,3 |
5,05 |
1,58 |
2,8 |
|
2А-5Д49, 16ЧН 26/26 |
2940 |
1000 |
8,67 |
1,59 |
208 |
5,1 |
4,72 |
1,57 |
2,6 |
|
1А-5Д49, 16ЧН 26/26 |
2250 |
1000 |
8,67 |
1,22 |
204 |
6,8 |
4,72 |
1,57 |
2,6 |
|
1-2Д49, 12ЧН 26/26 |
2210 |
1000 |
8,67 |
1,56 |
204 |
5,76 |
3,63 |
1,57 |
2,6 |
|
ЗА-6Д49, 8ЧН 26/26 |
880 |
1000 |
8,67 |
0,96 |
204 |
10,9 |
3,3 |
1,65 |
2,29 |
|
Дженер а л-Мотор с 045ЕЗ, 16ДН 23,2/25,4 |
2455 |
900 |
7,62 |
0,97 |
240 |
7,58 |
5,37 |
1,72 |
2,47 |
|
Дженерал-Электрик, РОЬ, 16ЧН 22,9/26,7 |
2868 |
1050 |
9,35 |
1,91 |
214 |
6,47 |
4,90 |
1,73 |
2,18 |
|
Инглиш-Электрик РКСТ, 16ЧН 25,4/30,5 |
2580 |
900 |
9,2 |
1,38 |
224 |
8,57 |
6,31 |
1,83 |
2,32 |
|
МАК 12М282, 12ЧН 24/28 |
1765 |
1000 |
9,35 |
1,39 |
214 |
6,8 |
2,83 |
1,65 |
2,20 |
|
Пильстик 18РА6, 18ЧН 28/29 |
4632 |
1050 |
10,15 |
1,65 |
224 |
5,05 |
1,78 |
2,48 |
|
|
Зульцер 16ЬУА, 16ЧН 24/28 |
2940 |
1100 |
10,3 |
1,65 |
218 |
5,34 |
1,80 |
3,10 |
|
|
Купер-Бессемер РУОЫбТ, |
2242 |
1050 |
9,35 |
1,49 |
220 |
4,57 |
1,66 |
2,13 |
|
|
16ЧН 22,9/26,7 Алко 16 251С, 16ЧН 22,8/26,7 |
2242 |
1050 |
9,35 |
1,49 |
220 |
- |
5,34 |
1,52 |
2,43 |
Пр имечания. 1. Масса удельная и габариты дизелей даны без электрооборудования, установочного оборудования, без поддизельных рам с поддоном для масла 2. Расходы топлива и масла даны при работе на полной мощности.
импульсов перед турбокомпрессорами. Наддувочный воздух охлаждается на дизелях мощностью выше 600 кВт.
Рационально выбранные для каждой модификации дизеля типа Д49 показатели по среднему эффективному давлению, скорости поршня, системе воздухоснабжения и наддува обеспечивают качественное протекание рабочего процесса и необходимые параметры по экономичности и ресурсу. В результате проведенных экспериментальных работ для каждой модификации дизеля подобраны свои фазы газораспределения и топливоподачи в зависимости от степени форсирования дизеля и принятой системы наддува. У большинства модификаций дизелей типа Д49 расход топлива на полной мощности составляет 204-212 г/(кВт-ч).
Сравнение модификаций дизелей типа Д49 с зарубежными тепловозными дизелями одинаковой быстроходности и уровня форсирования (табл. 1) показывает, что дизели типа Д49 не уступают лучшим образцам зарубежных по экономичности, расходу металла и габаритным размерам. Сравнение показателей дизелей типа Д49 с тепловозными дизелями, применяемыми в отечественном тепловозостроении (табл. 2), также указывает на превосходство дизелей типа Д49 по расходам топлива, масла, металлоемкости и подтверждает экономическую целесообразность и эффективность их применения на железнодорожном транспорте.
|
Основные параметры |
Значение параметров дизелей |
|||
|
Д49 |
||||
|
Марка дизеля (дизель-генератора) |
2А-5Д49 (2А-9ДГ) |
1А-5Д49 (1А-9ДГ) |
2-2Д49 (2-26ДГ) |
ЗА-6Д49 |
|
Обозначение по ГОСТ 4393-74 |
16ЧН26/26 |
16ЧН26/26 |
16ЧН26/26 |
8ЧН26/26 |
|
Мощность дизеля, кВт |
2940 |
2250 |
1470 |
880 |
|
Частота вращения коленчатого вала, об/мин |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
|
Среднее эффективное давление, МПа |
1,59 |
1,22 |
1,07 |
0,96 |
|
Средняя скорость поршня, м/с |
8,67 |
8,67 |
8,67 |
8,67 |
|
Удельный расход топлива, г/(кВт-ч) |
208 |
204 |
208 |
204 |
|
Удельный расход масла на угар, г/(кВт-ч) |
1,8 |
1,6 |
1,9 |
1,6 |
|
Масса удельная дизель-генератора, кг/кВт |
8,6 |
П,1 |
13,6 |
(10,9) |
|
Основные параметры |
Значение параметров дизелей |
||||
|
дюо |
Д40 |
Д50 |
|||
|
Марка дизеля (дизель-генера- |
10Д100 |
2Д100 |
1ІД45 |
14Д40 |
Д50 |
|
тора) |
- |
- |
- |
(14ДГ) |
(ПДГ1М) |
|
Обозначение по ГОСТ 4393-74 |
10ДН20,7/2 X 25,4 |
10ДН20,7/2X25,4 |
16ДН23/30 |
12ДН23/30 |
6ЧН31/33 |
|
Мощность Дизеля, кВт |
1470 |
1470 |
2210 |
1470 |
880 |
|
Частота вращения коленчатого вала, об/мин |
850 |
850 |
750 |
750 |
750 |
|
Среднее эффективное давление, МПа |
0,9 |
0,6 |
0,8 |
0,79 |
0,9 |
|
Средняя скорость поршня, м/с |
7,2 |
7,2 |
7,5 |
7,5 |
8,25 |
|
Удельный расход топлива, г/(кВт-ч) |
218 |
240 |
224 |
219 |
224 |
|
Удельный расход масла на угар, г/(кВт-ч) |
2,2 |
5,4 |
2,72 |
2,3 |
4,0 |
|
Масса удельная дизель-генератора, кг/кВт |
12,7 |
18,4 |
10,9 |
14,7 |
25,2 |
⇐От авторов | Тепловозные дизели типа Д49 | Шестнадцатицилиндровые дизели⇒