18. Назначение и состав маслосистемы поршневого двс.

Процесс охлаждения двигателя маслом. ….Мокрый картер – это такая система где отсутствует отдельный масло бак. Масло наливается просто в поддон картера и оттуда забирается насосом. Ну а над поверхностью масла имеется масляный туман, который уже поступает через маслоотделители, которые расположены под крышкой головки блока цилиндров… Масло отделяется и сбрасывается в поддон, а воздух с небольшим количеством масла удаляется в атмосферу. НА AE-300 маслоотделители расположены под крышкой головки блока цилиндров.. Так вот масло используется для смазки трущихся деталей, для выноса продуктов износа от этих поверхностей и для охлаждения этих поверхностей. Для охлаждения масла используется маслорадиатор, который обдувается воздухом. Поток воздуха снимает эту теплоту , уносит её в окружающую среду. Масло снижает свою температуру и возвращается к смазке поверхностей. Прежде всего в подшипники, коренные подшипники, шатунные шерстни, подшипники турбокомпрессора. Это если речь идет про основную маслосистему. Кроме неё есть маслосистема редуктора и масло этой этой система используется не только для смазывания редуктора , но и для управления воздушным винтом. Это уже отдельное масло, с другими требованиями и параметрами и ограничениями. Контроль уровня масла в редукторе производится через смотровое стекло….А на двигателе при помощи мерной линейки , которая соединяется с крышкой заливной горловины. Антикоррозийные свойства обеспечиваются масляной пленкой, которая постоянно покрывает детали, а также разнообразными присадками, которые содержатся в моторных маслах.

. В общем случае система смазки двигателя содержит несколько основных компонентов:

- Масляный поддон картера; - Масляный насос; - Масляный фильтр; - Масляный радиатор (не во всех моторах); - Датчики давления и температуры масла; - Редукционные (перепускные) клапаны; - Масляная магистраль и масляные каналы.

Дополнительная информация…..

Принцип работы смазочной системы выстроен таким образом, чтобы обеспечить подачу масла ко всем трущимся деталям на всех режимах работы двигателя. Масло хранится в поддоне картера, откуда при запуске двигателя насосом нагнетается в масляный фильтр, а от него под давлением через главную магистраль и каналы в блоке цилиндров поступает к наиболее трущимся и нагруженным деталям — коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, опорным подшипникам и кулачкам распределительного вала ГРМ.

Из переднего коренного подшипника коленвала масло поступает на привод ГРМ и в головку блока цилиндров, где образует масляную ванну — так осуществляется смазка коромысел, толкателей, клапанов и других деталей. Из ГБЦ масло по сливным каналам стекает в поддон картера.

Одновременно масло поступает в каналы в шатунах, и через специальные отверстия или форсунки разбрызгивается на стенки цилиндров и внутренние поверхности поршней — так обеспечивается снижение трения поршневых колец о стенки цилиндра, а также охлаждение поршней и цилиндров. Во многих двигателях такой схемы смазки не предусмотрено — в них смазка поршневых пальцев и цилиндров осуществляется масляным туманом.

По стенкам цилиндров масло стекает в картер, капли масла разбиваются движущимися деталями КШМ — так в картере образуется масляный туман. Вклад в образование тумана делает и масло, выдавливаемое из-под шатунных подшипников. Масляный туман обеспечивает смазку шатунных пальцев, цилиндров, внутренних поверхностей поршней и других деталей.

В двигателях с турбонаддувом предусмотрена возможность подачи масла к валу турбокомпрессора, которая имея большую скорость вращения, без смазки быстро выйдет из строя.

19. Типы воздушных винтов.

По способу крепления лопастей к втулке различают винты неизменяемого, фиксированного шага (ВФШ), лопасти которых выполнены заодно со втулкой, и винты изменяемого шага (ВИШ) – наиболее распространённый тип, лопасти которого в полёте можно поворачивать во втулке вокруг оси на некоторый угол, называемый углом установки лопасти.

В зависимости от величины потребляемой мощности применяются двух-, трёх- и 4-лопастные винты, а также соосные винты, когда два винта расположены один за другим, при этом вал переднего винта проходит через полый вал заднего винта и вращаются они в противоположные стороны.

Винты могут быть как тянущими – устанавливаются на самолёте впереди двигателя, так и толкающими – помещаются позади двигателя.

Разновидностями воздушных винтов являются несущий винт и рулевой винт, применяемые на вертолётах, винтокрылах, автожирах.

По направлению вращения: винты левого вращения и правого. ( смотрим из кабины).

Для сохранения достаточно высокого КПД винта на всех режимах эксплуатации самолета и двигателя используются винты изменяемого в полёте шага (ВИШ). По механизму изменения шага различают винты с механическим, электрическим или гидравлическим приводом; по схеме работы — винты прямой или обратной схемы.

В последнее время находят применение многолопастные воздушные винты нового поколения уменьшенного диаметра с широкими тонкими саблевидными лопастями (так называемые винтовентиляторы), ведется работа над сверхзвуковыми винтами, применяются указанные выше импеллеры. Кроме того уже достаточно давно применяются соосные винты, когда на одной оси вращаются два воздушных винта в различных направлениях.

20. Механизм поворота лопастей воздушного винта.

По принципу устройства механизма изменения шага воздушные винты можно разделить на два основных типа: электромеханические, у которых поворот лопастей производится электромотором, и гидравлические, у которых механизмы поворота лопастей приводятся в движение давлением масла. Все современные отечественные ВИШ имеют гидравлическое управление лопастей. Они отличаются простотой устройства и надежностью работы.

Кроме усилий, создаваемых механизмом управления винтом, для поворота лопастей используются также развиваемые лопастями центробежные силы, аэродинамические силы, а на некоторых винтах – и центробежные силы специальных грузов (противовесов), прикрепляемых к комлям лопастей.

Собственные центробежные силы лопастей стремятся повернуть лопасти в сторону уменьшения угла установки (уменьшение шага). Аэродинамические силы, действующие на лопасти, и центробежные силы противовесов стремятся повернуть лопасти в сторону увеличения угла установки (увеличения шага).

При изменении мощности двигателя, скорости и высоты полета должен соответствующим образом изменяться и шаг винта. С этой целью на всех самолетах с ВИШ предусматривается автоматическое управление винтом в полете, которое осуществляется специальными регуляторами оборотов. Совместно с регулятором оборотов винт работает как автомат, сохраняя постоянными заданные пилотом обороты и изменяя положение лопастей в зависимости от изменения мощности двигателя и условий полета. Такие винты называются винтами-автоматами, а регуляторы – регуляторами постоянных оборотов (РПО). Винт-автомат позволяет эксплуатировать двигатель на оборотах, выгодных с точки зрения уменьшения расхода топлива и износа деталей двигателя.

Винты автоматы с гидравлическим управлением работают совместно с РПО центробежного типа. Схема работы такого регулятора зависит от схемы работы винта. Основными схемами работы винтов с гидравлическим управлением являются прямая, обратная и двусторонняя схемы.

У винтов, работающих по прямой схеме, на лопасти надеты противовесы. Лопасти поворачиваются в сторону уменьшения шага силой давления масла, поступающего из РПО в механизм винта, и центробежными силами лопастей. На увеличение шага лопасти переводятся силами противовесов и аэродинамическими силами (рис.7).

Рис. 7. Работа втулки ВИШ прямой схемы. а — под давлением поступающего масла подвижный цилиндр двигается вправо и поворачивает лопасть на малый шаг. б — противовес под действием центробежной силы поворачивает лопасть на большой шаг, цилиндр двигается влево и выжимает масло из своей полости.

У винтов, работающих по обратной схеме, лопасти на уменьшение шага поворачиваются собственными центробежными силами, а на увеличение шага – силами давления масла на поршень механизма винта и аэродинамическими силами (рис. 8).

Рис. 8. Работа втулки ВИШ обратной схемы

а — масло поступает в полость цилиндра А и давит на подвижный поршень, который двигается влево и поворачивает лопасть на большой шаг. б — центробежные силы поворачивают лопасть на малый шаг, поршень двигается вправо и выжимает масло из полости А.

У винтов, работающих по двусторонней схеме, лопасти на уменьшение шага переводятся силами давления масла и центробежными силами, а на увеличение шага – силами давления масла и аэродинамическими силами.

21. Механизм флюгирования воздушного винта.

Специальный режим работы воздушного винта - флюгерный, который используется при выключении (чаще аварийном) двигателя в полете. Тогда лопасти выставляются «по потоку», чтобы не создавать лишнего сопротивления полету. Вывод лопастей во флюгерное положение обычно производится гидроприводом, двигатель (цилиндр) которого находится непосредственно в винте, а насос установлен вне винтомоторной группы и автономен, так как его работа требуется уже после отказа двигателя. Например, на поршневом самолёте Ил-14, на котором стоят две винтомоторные группы, жидкость (моторное масло) для управления винтом при флюгировании подаёт специальный флюгер-насос «431» с двигателем постоянного тока 27 В — по одному на винтомоторную группу.

На Ил-14 управление флюгированием-расфлюгированием ручное, но на многих самолётах при отказе двигателя в полёте флюгирование происходит автоматически, например, на Ил-18 или Ан-12 (четыре двигателя АИ-20) — по сигналу установленного в редукторе измерителя крутящего момента ИКМ, при отказе двигателя его крутящий момент резко падает вплоть до отрицательного.

22. Привод постоянных оборотов воздушного винта.

Регулятор оборотов автоматически поддерживает постоянные обороты двигателя, заданные пилотом, путем поворота лопастей винта в сторону увеличения или уменьшения шага. Работа регулятора оборотов основана на гидроцентробежном принципе. Основными элементами регулятора оборотов являются центробежный узел, механизм управления и силовая часть регулятора.

Центробежный узел является чувствительным элементом. Он обеспечивает управление подводом масла в полость малого шага винта и слив масла из цилиндра винта при повороте лопастей на большой шаг. В него входят два Г-образных грузика, золотник и пружина. Перемещение золотника вверх осуществляется центробежными силами Г-образных грузиков, величина которых зависит от числа оборотов коленвала двигателя. Пружина перемещает золотник вниз во всех случаях, когда сила ее упругости больше центробежных сил Г-образных грузиков (рис.9).

Рис. 9. Работа центробежного регулятора (ВИШ прямой схемы).

При работе на равновесных оборотах, когда мощность двигателя, скорость полета и высота не меняются, центробежные силы Г-образных грузиков (1) уравновешивают силу упругости пружины (3) и удерживают золотник (4) в нейтральном положении. При этом масло, находящееся в полости цилиндра винта, оказывается запертым, являясь для поршня винта гидравлическим упором. Это удерживает лопасти от поворота, сохраняя шаг винта и постоянные обороты коленчатого вала двигателя (рис. 9-А).

Если в полете увеличиваются обороты коленчатого вала двигателя в результате повышения наддува или увеличения скорости полета, растут и центробежные силы Г-образных грузиков (1), которые, преодолевая силу сжатия пружины (3), перемещают золотник (4) вверх, открывая канал (5) слива масла из цилиндра винта в картер двигателя. Лопасти винта под действием аэродинамических сил и центробежных сил противовесов поворачиваются в сторону увеличения шага, повышая нагрузку на двигатель. При этом уменьшаются обороты коленчатого вала двигателя, снижаются центробежные силы Г-образных грузиков. Пружина перемещает золотник в нейтральное положение при оборотах, равных заданным, при которых центробежные силы грузиков уравновешиваются силой упругости пружины (рис.9-Б).

Если в полете обороты коленчатого вала двигателя уменьшаются в результате снижения давления наддува или скорости полета, уменьшаются и центробежные силы Г-образных грузиков (1), и пружина (3) перемещает золотник (4) вниз, открывая канал (5) подвода масла в цилиндр винта для перемещения поршня назад и поворота лопастей в сторону уменьшения шага. При этом увеличиваются обороты коленчатого вала двигателя, растут центробежные силы Г-образных грузиков, которые, преодолевая упругость сжатой пружины, перемещают золотник в нейтральное положение при оборотах, равных заданным, обеспечивая восстановление равновесия между силой упругости сжатой пружины и центробежными силами вращающихся грузиков (рис. 9-В).

23. Внешняя характеристика авиационного поршневого ДВС.

Внешней характеристикой называется зависимость эффективной мощности и удельного расхода топлива от числа оборотов при максимальном давлении наддува или при полном открытии дроссельной заслонки.

При работе двигателя по внешней характеристике состав смеси на всех оборотах остается постоянным, соответствующим максимальному значению мощности. Следовательно, внешней характеристикой определяются наиболь- шие мощности, которые может развить двигатель при данных оборотах коленчатого вала. С увеличением числа оборотов эффективная мощность двигателя сначала возрастает, при некоторых оборотах достигает максимального значения, а затем начинает падать, так как с увеличением оборотов рост мощности трения (Nтр = A.n²) опережает рост индикаторной мощности. Удельный расход топлива с_е с увеличением числа оборотов непрерывно увеличивается в связи с уменьшением механического КПД (с_е = с_i/ξ_m), индикаторный же расход топлива с_i остается постоянным.

Рис. 7. Внешняя характеристика двигателя

Ne –эффективная мощность, л.с.; С_{h вн} – часовой расход топлива, кг/ч; С_{e вн}, кг/л.с.ч. - удельный расход топлива

Снятие внешней характеристики производится на испытательном стенде. Изменение числа оборотов производится при этом облегчением или затяжелением винта, т.е. уменьшением или увеличением угла φ или специальным воздушным (или гидравлическим) тормозом.

24. Винтовая характеристика авиационного поршневого ДВС.

Винтовой (дроссельной) характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива от оборотов при нагрузке двигателя подобранным винтом фиксированного шага.

Мощность, необходимая для вращения винта, зависит от его размеров, угла φ установки лопастей и числа оборотов и выражается формулой:

N_в = A.n_в³ , (19)

где А – коэффициент, зависящий от диаметра винта и угла установки его лопастей.

Если на двигателе установить винт фиксированного шага, то мощность, необходимая для вращения ВФШ, будет изменяться пропорционально кубу числа оборотов и будет соответствовать сплошной кривой. Эта кривая представляет собой кубическую параболу, т.е. мощность двигателя очень сильно изменяется при изменении числа оборотов.

При одних и тех же оборотах мощность двигателя по винтовой характеристике меньше мощности по внешней характеристике вследствие различной степени открытия дроссельной заслонки.

Рис. 8. Винтовая характеристика двигателя.

Удельный расход топлива по дроссельной характеристике с увеличением оборотов уменьшается и при некотором значении числа оборотов достигает минимальной величины, затем вновь увеличивается. Такой характер изменения удельного расхода топлива обеспечивается соответствующей регулировкой карбюратора или аппаратуры непосредственного впрыска. Минимальный расход топлива соответствует оборотам крейсерского режима полета, требующим максимальной экономичности для увеличения дальности и продолжительности полета при данном запасе горючего.

В настоящее время распространение имеют винты изменяемого в полете шага (ВИШ). Их преимущество перед винтами фиксированного шага заключается в том, что они позволяют в любых условиях полета подбирать такое сочетание мощности и оборотов, при котором обеспечивается наибольшая экономичность двигателя и высокий КПД воздушного винта. Благодаря этому обеспечивается также наибольшая тяга винта на взлете.