Поршневые двигатели
Ручной запуск / раскачивание винта
Поскольку система зажигания обычно устроена так, чтобы производить искры перед верхней мертвой точкой, существует риск того, что двигатель отскочит назад во время ручного запуска, чтобы избежать этой проблемы, один из двух магнето, используемых в типичной системе зажигания авиационного двигателя, оснащен импульсным сцепление », это подпружиненное устройство задерживает искру до верхней мертвой точки, а также увеличивает скорость вращения магнето, чтобы произвести более сильную искру. Когда двигатель запускается, импульсная муфта больше не работает, и включается второй магнето. По мере увеличения мощности авиационных двигателей (в период между двумя мировыми войнами ) раскачивание гребного винта для одного человека становилось физически затруднительным, наземный персонал брался за руки и объединялся в команду или использовал брезентовый носок, надеваемый на одну лопасть гребного винта. длина троса, прикрепленного к концу гребного винта
Обратите внимание, что это отличается от ручного «переворачивания» радиально-поршневого двигателя, который выполняется для выпуска масла, которое застряло в нижних цилиндрах перед запуском, во избежание повреждения двигателя. Оба они кажутся похожими, но в то время как ручной запуск включает резкое и сильное «рывков» винта для запуска двигателя, переворачивание просто выполняется поворотом винта на определенную заданную величину
Несчастные случаи произошли во время запуска двигателя одиноким пилотом, высоких настроек дроссельной заслонки, не задействованных тормозов или использования противооткатных упоров, в результате чего самолет тронулся с места без управления пилотом. «Заведение двигателя» при включении зажигания и случайно оставленных переключателях также может привести к травмам, поскольку двигатель может неожиданно запуститься при возгорании свечи зажигания. Если переключатель находится не в исходном положении, искра возникнет до того, как поршень коснется верхней мертвой точки, что может привести к резкому отскоку гребного винта.
Хакс стартер
Стартер Hucks (изобретенный Бентфилдом Хаксом во время Первой мировой войны) представляет собой механическую замену наземной команде. Основанное на шасси транспортного средства, устройство использует ведомый вал сцепления для вращения гребного винта, расцепление которого происходит при запуске двигателя. Стартер Hucks регулярно используется в коллекции Shuttleworth для самолетов стартового периода.
Электростартер
Внедрение электростартерных двигателей для авиационных двигателей повысило удобство за счет увеличения веса и сложности. Они были необходимы для летающих лодок с высоко установленными, недоступными двигателями. Стартер, работающий от бортовой аккумуляторной батареи, заземленного источника питания или и того, и другого, приводится в действие ключом или переключателем в кабине. Ключевая система обычно облегчает переключение магнето.
В холодных условиях трение, вызванное вязким моторным маслом, вызывает большую нагрузку на систему запуска. Другой проблемой является нежелание топлива испаряться и сгорать при низких температурах. Были разработаны системы разбавления масла (смешивание топлива с моторным маслом) и использовались предпусковые подогреватели двигателя (включая разжигание пожаров под двигателем). Система подкачивающего насоса Ki-Gass использовалась для запуска британских двигателей.
Многие легкие самолеты оснащены сигнальной лампой включения стартера в кабине, что является обязательным требованием летной годности для защиты от риска того, что стартер не отключится от двигателя.
Коффман стартер
Стартер Коффмана представлял собой устройство, приводимое в действие патроном взрывчатого вещества, горючие газы работали либо непосредственно в цилиндрах для вращения двигателя, либо через редукторный привод. Впервые представленный на дизельном двигателе Junkers Jumo 205 в 1936 году, стартер Coffman не получил широкого распространения среди гражданских операторов из-за высокой стоимости патронов.
Инерционный стартер
В инерционном стартере авиационного двигателя используется предварительно повернутый маховик для передачи кинетической энергии на коленчатый вал, обычно через редукторы и муфту для предотвращения условий чрезмерного крутящего момента. Были использованы три варианта: ручной, электрический и их комбинация. Когда маховик полностью находится под напряжением, либо вытягивается ручной трос, либо используется соленоид для включения стартера.
Пневматический стартер
Пневматический стартер содержит турбину, понижающий редуктор муфту, которая соединяет редуктор и выходной валом стартера во время работы стартера. Выходной вал стартера установлен в соответствующий передаточный вал коробки приводов. Для обеспечения быстрой замены поврежденного стартера, в большинстве случаев он фиксируется с помощью V-образного зажима к переходнику коробки приводов. На рис. 7.3. показан такой тип соединения.
После отключения подачи воздуха от стартера во время последовательности запуска муфта работает как храповое колесо свободного хода. Это предотвращает раскрутку турбины от двигателя. Во время дальнейшего ускорения двигателя зажимные зацепы открыты под действием центробежной силы, и колесо стартера полностью отсоединено от вала коробки приводов во время работы двигателя. На рис. 7.4 показано устройство понижающего редуктора и муфты стартера.
Для смазки стартер содержит небольшое количество двигательного масла. При такой малой заправке масла происходит очень быстрый нагрев. Поэтому длительность непрерывной работы стартера ограничена. Обычно допускается три последовательных цикла запуска с перерывами по две минуты между ними. Эти циклы должны сопровождаться периодом охлаждения 30 минут до выполнения следующей серии циклов запуска.
Рис. 7.3. Стартер на коробке приводов V2500-A5
Типичный пневматический стартер не имеет электрических компонентов. Поэтому электрические соединительные элементы (коннекторы) отсутствуют.
Рис. 7.4. Основные компоненты пневматического стартера. Показана конструкция муфты и ее расположение внутри стартера
Клапан стартера
Клапан стартера представляет собой пневматический дроссельный клапан (клапан-бабочка). Он управляется электрически через клапан соленоида, который контролирует подачу давления воздуха на привод клапана. Клапан работает с давлением воздуха в канале стартера, которое также называется давление в канале.
Для индикации положения клапан имеет переключатели, которые соединены с лампочкой открытого положения клапана стартера в кабине или с электронным блоком управления (ЕЕС) у большинства двигателей с системой FADEC.
Клапан стартера установлен в канале выше по потоку от стартера. Место установки клапана в канале зависит от достижимости (доступности) клапана, когда самолет на земле. Клапан должен быть доступен для механика на земле для ручного управления во время запуска, если электрическое управление не возможно. У самолетов с низким расположением двигателей относительно земли, клапан стартера устанавливается вблизи горизонтальной центральной линии двигателя. У самолетов больших размеров клапан стартера устанавливается в нижнем положении, т.к. доступ к нему может осуществляться только снизу. Все клапаны стартера имеют средства для ручного управления клапаном, такие как рукоятки или переходники для инструмента. На рис. 7.5 показана установка клапана стартера двигателя V2500. Видно расположение привода клапана и ручного внутреннего четырехгранника под ключ.
Рис. 7.5. Пневматический клапан стартера V2500-A5
Система зажигания
Общие сведения
Система зажигания используется для воспламенения топливно-воздушной смеси в камере сгорания. Система зажигания активируется в трех случаях для следующих целей:
— Запуск двигателя на земле;
— Запуск в полете после срыва пламени;
— Работа с непрерывным зажиганием.
Непрерывное зажигание используется в условиях критических по безопасности (взлет, посадка и неблагоприятные погодные условия). Самой требовательной и критической ситуаций является повторное зажигание на большой высоте. Под воздействием низких температур снижается летучесть топлива, что осложняет воспламенение. Для обеспечения повторного воспламенения даже в подобной ситуации требуется мощная и надежная система зажигания.
Воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляется с помощью искр, испускаемых свечой зажигания, установленной в стенке камеры сгорания. Высокое напряжение на свечу приходит от возбудителя зажигания, установленного на двигателе. На каждом двигателе устанавливается две идентичные системы зажигания. На рис. 7.6 показаны компоненты системы зажигания двигателя V2500-А5.
Дата добавления: 2016-11-04 ; просмотров: 3106 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Пневматические стартеры
Гали разработала широкую линейку различных пневматических стартеров для ДВС и газовых турбин. Это единственные на рынке пневмостартеры, работающие при давлении 30/40 бар и, таким образом, не требующие установки редукционных клапанов. Данные устройства могут работать в тяжелых условиях (при значительном уровне влажности, солености, вибрации, температуры и т.д.).
Пневматические стартеры этого производителя отличаются очень высокими значениями мощности, скорости и момента для своих размеров и веса. Воздушные стартеры просты в обслуживании и не требуют внешней смазки, что делает их еще и более экологичными. Также к их преимуществам можно отнести компактность, долговечность, низкий расход воздуха и доступную цену.
Выпускаются модели воздушных стартеров, подходящие для применения на морских судах, локомотивах, в системах горнодобывающего и энергетического оборудования. Наименование основных моделей воздушных стартеров: A17, A27, S30, S38, A47, A48, G300, A15, A16, A18, A25, A45.
Область применения систем пневмозапуска
Источником энергии для раскручивания вала двигателя в пневматических системах запуска служит сжатый воздух высокого давления, находящийся, как правило, в специальных баллонах, пополнение которых производится при работе основного двигателя с помощью компрессора.
Пневмостартеры относят к надежным и эффективным устройствам, которые наиболее часто используют для запуска:
- дизельных и газотурбинных двигателей;
- двигателей, установленных на морских судах, тепловозах и локомотивах, бронетехнике;
- основных и вспомогательных двигателей и агрегатов электростанций и горнодобывающих машин.
Пневматический
В некоторых газотурбинных и дизельных двигателях , особенно на грузовиках , используется пневматический самозапуск. В наземных транспортных средствах система состоит из турбины с редуктором, воздушного компрессора и напорного бака. Сжатый воздух, выпущенный из бака, используется для вращения турбины и через набор редукторов входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике, как в электростартере. После запуска двигатель приводит в действие компрессор для зарядки бака.
Самолеты с большими газотурбинными двигателями обычно запускаются с использованием большого объема сжатого воздуха низкого давления, подаваемого от очень маленького двигателя, называемого вспомогательной силовой установкой , расположенного в другом месте самолета. В качестве альтернативы авиационные газотурбинные двигатели можно быстро запустить с помощью мобильного наземного пневматического пускового двигателя, называемого пусковой тележкой или пневматической пусковой тележкой .
На более крупных дизельных генераторах, установленных на крупных береговых установках и особенно на судах, используется пневматический пусковой механизм. Пневматический двигатель обычно приводится в действие сжатым воздухом под давлением 10–30 бар . состоит из центрального барабана о размере супа с четырьмя или более слотов , вырезанных в него , чтобы позволить лопасти должны быть размещены в радиальном направлении на барабане с образованием камер вокруг барабана. Барабан смещен внутрь круглого кожуха, так что воздух для запуска попадает в область, где барабан и лопасти образуют небольшую камеру по сравнению с другими. Сжатый воздух может расширяться только за счет вращения барабана, что позволяет маленькой камере увеличиваться и помещает еще одну из выпуклостей во впускное отверстие для воздуха. Пневматический двигатель вращается слишком быстро, чтобы использовать его непосредственно на маховике двигателя; вместо этого используется большой редуктор, такой как планетарный редуктор, для снижения выходной скорости. Для включения маховика используется шестерня Bendix.
Осторожно, громкий звук. Пара пневмодвигателей на резервном дизельном генераторе мощностью 3300 кВт
Поскольку в больших грузовиках обычно используются пневматические тормоза , система выполняет двойную функцию: подает сжатый воздух в тормозную систему. Пневматические стартеры обладают такими преимуществами, как высокий крутящий момент, простота механики и надежность. Они устраняют необходимость в больших, тяжелых аккумуляторных батареях в электрических системах первичного двигателя .
В больших дизельных генераторах и почти во всех дизельных двигателях, используемых в качестве тягача судов, используется сжатый воздух, воздействующий непосредственно на головку блока цилиндров. Это не идеальный вариант для небольших дизелей, так как обеспечивает слишком сильное охлаждение при запуске. Кроме того, в головке блока цилиндров должно быть достаточно места для установки дополнительного клапана системы воздушного запуска. Система воздушного запуска концептуально очень похожа на распределитель в автомобиле. Распределитель воздуха соединен с распредвалом дизельного двигателя; В верхней части распределителя воздуха находится одинарный выступ, подобный тому, что находится на распределительном валу. Радиально вокруг этого выступа расположены роликовые толкатели для каждого цилиндра. Когда выступ распределителя воздуха ударяет по одному из толкателей, он посылает воздушный сигнал, который воздействует на заднюю часть пускового воздушного клапана, расположенного в головке цилиндров, заставляя его открыться. Сжатый воздух подается из большого резервуара, который поступает в коллектор, расположенный вдоль двигателя. Как только воздушный пусковой клапан открывается, сжатый воздух поступает, и двигатель начинает вращаться. Может использоваться на двухтактных и четырехтактных двигателях, а также на реверсивных двигателях. На больших двухтактных двигателях для запуска требуется менее одного оборота коленчатого вала.
Дизельные двигатели
Прямой пуск
По сравнению с бензиновым (бензиновым) двигателем, дизельный двигатель имеет очень высокую степень сжатия , что является важной конструктивной особенностью, поскольку именно теплота сжатия воспламеняет топливо. Электростартер с мощностью, достаточной для «запуска» большого дизельного двигателя, сам по себе был бы настолько большим, что был бы непрактичным, поэтому возникла необходимость в альтернативной системе.. При запуске двигателя сжатый воздух поступает в любой цилиндр, поршень которого находится чуть выше верхней мертвой точки , заставляя его опускаться
Когда двигатель начинает вращаться, клапан воздушного пуска на следующем цилиндре открывается, чтобы продолжить вращение. После нескольких оборотов топливо впрыскивается в цилиндры, двигатель запускается, и подача воздуха прекращается.
При запуске двигателя сжатый воздух поступает в любой цилиндр, поршень которого находится чуть выше верхней мертвой точки , заставляя его опускаться. Когда двигатель начинает вращаться, клапан воздушного пуска на следующем цилиндре открывается, чтобы продолжить вращение. После нескольких оборотов топливо впрыскивается в цилиндры, двигатель запускается, и подача воздуха прекращается.
Еще больше усложняет ситуацию то, что большой двигатель обычно сначала «продувается» с нулевым топливом, а индикаторные краны открываются, чтобы доказать, что двигатель свободен от скопления воды и что все свободно вращается. После удачного удара вперед и сзади на всех цилиндрах замыкаются краны указателей, и тогда можно запускать двигатель на топливе. Существенная сложность двигателя добавляется за счет использования системы воздушного пуска, так как головка блока цилиндров должна иметь дополнительный клапан в каждом цилиндре, чтобы впускать воздух для запуска, а также необходимые системы управления. Эта дополнительная сложность и стоимость ограничивают использование воздушных стартеров очень большими и дорогими поршневыми двигателями.
Осторожно, громкий звук. Пневматический стартер на дизель-генераторной установке мощностью 3300 кВт
Пусковой двигатель
Другой метод воздушного пуска двигателя внутреннего сгорания заключается в использовании сжатого воздуха или газа для приведения в действие гидравлического двигателя вместо электродвигателя. Их можно использовать для запуска двигателей объемом от 5 до 320 литров, а при необходимости большей пусковой мощности можно использовать два или более двигателей. Пускатели этого типа используются вместо электродвигателей из-за их меньшего веса и большей надежности. Они также в три раза дольше электростартера, и их легче восстановить. Двигатели, работающие в подземных горных выработках, как правило, работают с этим типом стартерной системы, чтобы снизить риск воспламенения горючего материала в электрической системе.
Все воздушные стартеры лопастного типа должны иметь лубрикатор, обеспечивающий долгий срок службы и максимальную производительность. Лубрикаторы обеспечивают движущимся частям необходимый барьер трения, уменьшают коррозию металла и обеспечивают плотное прилегание лопаток к стенкам цилиндра. Даже так называемые бессмазочные воздушные стартеры требуют смазки для продления срока службы. Обычно используются два основных устройства лубрикатора. Один из них линейного или резервуарного типа, в котором обычно хранится до 2 литров смазки, и устанавливается вдоль линии подачи воздуха. Лубрикатор второго типа представляет собой небольшое одноразовое устройство, которое подает определенное количество смазки при каждом включении стартера. Установленные непосредственно на воздухозаборник стартера, линейные лубрикаторы представляют собой самовсасывающие пневматические насосы, для которых требуется смазочная линия 1/4 дюйма, проложенная на расстоянии до 4 футов. Лубрикаторы Air Starter лучше всего работают с запотевшими маслами без моющих присадок, такими как дизельное топливо или масло Marvel Mystery. Если выбросы вызывают беспокойство, на рынке доступны экологически чистые смазочные материалы.
Не все воздушные стартеры требуют смазки. Пневматические стартеры турбинного типа не требуют смазки пневмодвигателя, хотя в некоторых турбинных пневмостартерах используется трансмиссия, заполненная маслом, которая может требовать периодических проверок и обслуживания.
Валоповоротные механизмы
Валоповоротные механизмы Gali разработаны для медленного вращения коленчатого вала, а также для его фиксирования в определенном положении при проведении профилактических работ или ремонта двигателя.
Конструкция включает в себя два блока: основной механизм с зубчатой передачей и приводное устройство. Валоповоротный механизм может приводиться в действие пневматическим или электрическим приводом, а также вручную. Доступны два варианта монтажа: постоянная установка и временная (с помощью отдельного кронштейна).
С целью повышения безопасности, данное оборудование оснащено самоблокирующим устройством.
На сегодняшний день выпускаются три основные модели (их названия соответствуют значению допустимого выходного крутящего момента):
- 300 (передаточное отношение 39, максимальная скорость вращения шестерен 12,3 обор./мин.);
- 500 (передаточное отношение 40, максимальная скорость вращения шестерен 10 обор./мин.);
- 800 (передаточное отношение 62, максимальная скорость вращения шестерен 7,5 обор./мин.).
Все модели работают с максимальным давлением 40 бар.
Пневматические стартеры
В ряде случаев на мощных автомобилях грузоподъемностью 20 т и выше применяют пневматические стартеры. К преимуществам пневматического стартера для таких автомобилей относят:
Наибольшее применение получили пневматические стартеры лопаточного типа, которые по присоединительным размерам взаимозаменяемы с электрическими стартерами.
Одной из ведущих фирм, специализирующихся на пневматических стартерах, является американская фирма Ингерсолл-Ранд. Фирма выпускает несколько моделей пневматических стартеров, предназначенных для двигателей с различными рабочими объемами.
Основными узлами и деталями стартера являются стальной ротор с лопастями, редуктор и приводной вал с шестерней. Принцип действия пневматического стартера заключается в том, что через входное отверстие, находящееся на задней крышке, сжатый воздух поступает в полость корпуса и, воздействуя на лопатки ротора, начинает вращать его. При вращении ротора лопасти под действием центробежных сил прижимаются к внутренней цилиндрической части корпуса, зазоры между лопастями и корпусом уменьшаются, почти исключая непроизводительные потери воздуха. Стартер прокручивает коленчатый вал двигателя. Отработавший воздух выходит через нижнее (или боковое) отверстие наружу, пройдя через глушитель. Привод стартера обеспечивает при медленном повороте шестерни приводного вала ее плавный вход в зацепление с венцом маховика двигателя. Это предотвращает поломку, так как шестерни и венца маховика передача вращающего момента маховику двигателя начинается только после полного входа шестерни в зацепление с венцом маховика двигателя.
Конструкция стартера выполнена удобной в отношении монтажа на двигателе. Задняя крышка с входным отверстием для воздуха устанавливается в четырех угловых положениях относительно корпуса стартера. Корпус редуктора имеет несколько вариантов установки под углом относительно корпуса стартера, а корпус привода относительно корпуса редуктора. С учетом возможного поворота всего стартера относительно картера маховика осуществляется несколько десятков монтажных состояний стартера. Стартер соединен с баллоном сжатого воздуха, для зарядки которого используется система питания, включающая осушитель воздуха.
Пневматический стартер работает при давлении воздуха в определенных пределах. Например, стартер мод. 150МР массой от 18 до 23 кг развивает мощность от 12,5 до 25 кВт при давлении от 0,62 до 1,035 МПа, вращающий момент соответственно изменяется от 80 до 225 Н*м, номинальная частота вращения коленчатого вала лежит в пределах 1500-3150 мин-1.
Объем баллона со сжатым воздухом для разных моделей стартеров рекомендуется от 130 до 378 л. Крепление стартера фланцевое, а при диаметре корпуса стартера 150 и 178 мм — на постели.
Запуск разрешаю!
О дальнейшем развитии всех событий, связанных с этим «патроном» я и хочу Вам рассказать. Задумывался ли ты, читатель как происходит запуск двигателей самолета? Нет, не вылизанного «Бройлера-777» в Шереметьево, а обычного самолета-трудяги или самолета-воина?
А в самом конце 20-ых годов английский инженер Коффман ( Coffman) об этом задумался и придумал пиростартер оригинальной конструкции для запуска авиационных двигателей.
До изобретения Коффмана были пиростартеры, но там газы от выстрела поступали непосредственно в цилиндры двигателя, что на звездообразном авиационном двигателе было технически сложно выполнить, да и не имело бы смысла. В рядном двигателе такое используется и сейчас. Вот, например, запуск двигателя трактора с помощью пиростартера.
А зачем все это надо спросите Вы? Дело в том, что стартер Коффмана имеет ряд преимуществ перед другими системами запуска. Для электрического стартера требуются большие, тяжелые, и часто сложнообслуживаемые батареи на борту самолета, или внешний источник электрической энергии, что в аварийных, экспедиционных или военных условиях бывает невозможным. Инерционные стартеры массивны и малоэффективны. Пневматические системы капризны и требуют установки компрессора, ресивера, фильтров, трубопроводов, клапанов и пр… Автор этого текста лично имел печальный опыт «общения» с пневмосистемой запуска, когда на показательных выступлениях поступила команда на запуск и взлет первым, мне пришлось изрядно помучиться с заевшим клапаном пневмосистемы
Вылет был сорван(( Стартер же Коффмана не требует какого-либо специального вспомогательного оборудования, что является важной особенностью при работе в отдаленных районах. Прибавьте к этому малый вес и компактность, и Вы получите понимание причин распространения этого вида стартера
Надо ли говорить, что самолет был оснащен версией двигателя Rolls-Royce Merlin со стартером Коффмана. Во время Второй Мировой стартер Коффмана использовался широко, вот, например, на таком палубном аэроплане..
Работу стартера Коффмана мы могли наблюдать и в отличнейшем остросюжетном фильме «Полет Феникса» (во всех двух версиях).
В ближайшем прошлом, да и в настоящем мы, при наличии мозга и открытых глаз можем видеть продолжение этой истории. Вот, например, запуск с помощью такого стартера бомбардировщика B-57B. В данном случае шток вращает вал турбокомпрессора.
А знаете ли Вы, что разгон блока стволов для стрельбы из пушки ГШ-6-23М (9А-768) осуществляется пиростартером газопоршневого типа с использованием штатных пиропатронов ППЛ. Такая пушка устанавливается на самолете СУ-24М. Выполнена по многоствольной схеме автоматики с вращающимся блоком стволов.
А знаете ли Вы. Что были еще и гидравлические системы запуска? Вот, например, гидравлический стартер Брайс-Бергера.
