Пневматический стартер двигателя устройство

Обновлено: 25.01.2025

На протяжении более полувека американская компания Ingersoll Rand поставляет надежные пневматические стартеры для промышленных предприятий, морских судов и дорожной техники, работающих в самых жестких условиях.

Номенклатура Ingersoll Rand насчитывает 200 моделей на выбор.

В отличие от конструкций с ротором консольного типа, стартеры Ingersoll Rand имеют высокоскоростные роторы, опирающиеся на две опоры, благодаря чему уменьшаются перекосы, обеспечивается концентричность вращения и увеличивается срок службы подшипников. К дополнительным преимуществам относятся также малый вес всей сборки, работу без масла и возможность обслуживать двигатель на месте эксплуатации. Турбинным стартерам Ingersoll Rand доверяют крупнейшие производители двигателей во всем мире.

Особенности

Турбинный двигатель, не требующий без смазки
Удобство обслуживания на месте эксплуатации
Долговечная зубчатая передача, рассчитанная на длительные циклы пуска
Ротор на двух опорах продлевает жизнь подшипникам
Герметично закрытый планетарный редуктор, работающий в масляной ванне (самый популярный в мире благодаря высокой эксплуатационной надежности)
Цельный алюминиевый ротор, устойчивый к стрессовым нагрузкам и воздействию загрязненных сред
Модульная конструкция, в основе которой общие с лопастными стартерами компоненты, позволяет держать меньше запчастей в инвентарном запасе
Проверенная временем система сцепления с передним концом вала отличается повышенной надежностью
Лучшие показатели мощности, долговечности и КПД в своем классе.

Турбинные стартеры Ingersoll Rand: Серии 150Т “F”, ST 400, ST 500, ST 600, ST 700/ST 900, ST 1000/ST1000M

Характеризуются сравнительно легким весом, отсутствием необходимости подачи смазки и наличием большим запасом дополнительных мощностей. Данные стартеры развивают мощность при высоких скоростях вращения. Турбинные стартеры имеют автоматический контроллер ограничения скорости на холостом ходу и обладают повышенной стойкостью к коррозии.

Серия ST 700/ST900

Используется для запуска дизельных двигателей (с рабочим объемом 16−320 л) и карбюраторных двигателей (с рабочим объемом 32 – 660 л).
Применяется в нефтегазовой отрасли, морском транспорте, электростанциях и автотранспорте.

Лопастные стартеры Ingersoll Rand: Серии SS100, SS350, 150BM, SS800

Благодаря простоте и надежности конструкции, удобству обслуживания и легендарной долговечности, лопастные стартеры Ingersoll Rand на сегодня доминируют в промышленности. Данные лопастные стартеры развивают максимальную мощность на низкой скорости (5000 об/мин) и при этом требуют лишь небольшое количество смазки для нормальной работы в течение долгих лет.
Низкая скорость вращения лопастного мотора продлевает срок службы подшипникам двигателя и требует меньшего передаточного отношения от планетарного редуктора, при этом стартер способен развить
более высокий крутящий момент на единицу массы, чем другие двигатели вытеснительного типа.
Благодаря надежности и высокому КПД при низкой цене модели 150 BM и SS800 стали образцом в своем классе.

Газотурбинные стартеры Ingersoll Rand: Серии TS 700, TS 900, TS 1400

Пневмостартеры данной серии предназначены для запуска газопоршневых и газотурбинных двигателей (природный газ).

Мощные турбинные двигатели (мощность до 146 л.с.), не требуют внешней смазки
Подшипники двигателя и планетарный редуктор вращаются в герметичной масляной ванне.
Система воздушного охлаждения продлевает срок службы подшипников и уплотнений
Отсутствие внутренних и внешних устройств автоматического отключения
Пневмостартеры Ingersoll Rand применяются на двигателях Cummins, Caterpillar, Deutz, GE Jenbacher, Guascor, MWM (серия TCG2032)

Разгонные двигатели Ingersoll Rand: Серии B006, T 480

Рабочий объем двигателя:

Дизельный: от 30 500 куб. дюймов (500 л)
Карбюраторный: до 61 000 куб.дюймов (1000 л)

Особенности и достоинства

Реверсивный лопастной пневмодвигатель – точность управления
Прочная конструкция прослужит долго и безотказно
Возможность управления одним оператором с помощью подвесного пульта
Модель B006 подходит для дизельных двигателей с рабочим объемом до 100 л и газовых двигателей с объемом до 200 л
T480 подходит для дизельных двигателей с рабочим объемом до 500 л и газовых двигателей с объемом до 1000 л
Встроенный дисковый тормоз на модели T480 всегда включен на время простоя двигателя для удобства и безопасной наладки двигателя.

Универсальность

Предлагается в двух типоразмерах
Вращение в обе стороны на полной мощности
Возможность использовать в качестве переносного сервисного инструмента или установить на двигатель стационарно
Двигатель и ведущая шестерня построены на базе стандартных компонентов
Регулируемый монтажный фланец допускает несколько ориентаций

К механическим системам пуска относятся простейшие приспособления для пуска двигателей с использованием энергии человека. Простейшая пусковая рукоятка является ровесницей ДВС. Известна система пуска двухтактных бензиновых двигателей малого рабочего объема с помощью шкива, закрепленного на коленчатом валу и приводимого во вращение человеком посредством шнура, намотанного в ободе шкива. Используется система ножного пуска мотоциклетного двигателя кик-стартером, которая применяется и в настоящее время.

Однако такие приспособления пригодны для пуска маломощных двигателей при положительной температуре. При температуре ниже нуля, как правило, усилий водителя недостаточно для обеспечения надежного пуска. Поэтому, когда предъявляются жесткие требования к пуску при низкой температуре или возрастает мощность двигателя, мускульно-механические приспособления заменяют более мощными механическими, электрическими или другими системами пуска.

В частности, одним из механических средств, применяющихся для пуска двигателей внутреннего сгорания, является пружинный стартер. Рассмотрим принцип работы и его устройство на примере пружинного стартера английской фирмы CAV.

Кинематическая схема такого стартера показана на рисунке:

Рис. Кинематическая схема пружинного стартера:
1 — ведущая шестерня редуктора: 2 — дисковые пружины: 3 — главный винтовой вал; 4 — гильза; 5 — паз; 6 — контрольное отверстие; 7 — средняя пара дисковых пружин; 8 — шариковая гайка; 9 — крайняя пара пружин; 10 — пружина; 11 — соединительная тяга; 12 — рычаг включения; 13 — эксцентрик; 14 — предохранительная защелка; 15 — главная шестерня; 16 — винтовые шлицы; 17 — буферная пружина: 18 — звездообразная шайба; 19 — шарик: 20 — корпус; 21 — рукоятка: 22 — храповой механизм; 23 — собачка; 24 — ведомая шестерня гильзы.

Пружинный стартер работает следующим образом. При вращении рукоятки 21 вращается ведущая коническая шестерня 1, поворачивающая большую ведомую шестерню 24 и гильзу 4. Вращение передается шариковой гайке 8 через пазы в гильзе 4 и выступы в шариковой гайке 8. Гайка ввертывается влево по винтовым шлицам главного винтового вала 3, сжимает комплект дисковых пружин 2. Вращение рукоятки прекращают после требуемого для пуска двигателя сжатия комплекта пружин. Собачка 23 храпового механизма 22 препятствует обратному вращению конических шестерен и заводной рукоятки, к которому они стремятся под действием сжатых пружин, и шариковая гайка 8 остается в крайнем левом положении. В начале движения шариковой гайки 8 влево по винтовым шлицам главного вала 3 последний под действием сжимаемого комплекта пружин начинает поворачиваться по часовой стрелке со стороны главной шестерни. При этом звездообразная шайба 18 не вращается, так как предохранительная защелка 14, прижимаемая пружиной 10, упирается в выступ звездообразной шайбы 18. Поэтому звездообразная шайба 18 вместе с главной шестерней 15 движутся вправо по винтовым шлицам 16, и главная шестерня входит в зацепление с венцом маховика. После того, как шарики 19 звездообразной шайбы 18 и втулки главной шестерни переместятся вправо до конца шлицев 16, появится жесткая связь звездообразной шайбы 18 с главным винтовым валом 3 и последний прекращает поворачиваться (защелка 14 препятствует вращению звездообразной шайбы 18 по часовой стрелке).

Для приведения стартера в действие поворачивают рычаг 12 (в данном случае влево). Тяга 11 поднимается и через пружину 10 поднимает предохранительную защелку 14. Звездообразная шайба 18 освобождается и под действием сжатых дисковых пружин 2 шариковая гайка 8 перемещается вправо и вращает главный винтовой вал 3 по часовой стрелке. Энергия, накопленная в пружинах, высвобождается, и стартер начинает прокручивать двигатель внутреннего сгорания. В результате пуска двигателя главная шестерня 15, ведомая венцом маховика, навинчивается влево на шлицы 16 и выходит из зацепления с венцом маховика. Бели же пуск двигателя не произошел, то главная шестерня остается в зацеплении с венцом до следующей попытки пуска.

Контроль состояния сжатия пружины производится визуально через контрольное отверстие 6 в корпусе 20. Средняя пара дисковых пружин 7 окрашена по окружности в зеленый цвет. Поэтому появление в отверстии 6 зеленого цвета свидетельствует о полностью разжатой пружине. Крайняя правая пара пружин 9 окрашена в красный цвет. Появление его в отверстии 6 указывает на состояние полного сжатия пружин. Остальные диски имеют белый цвет, Который указывает на частичное разжатие пружин стартера. Полное сжатие пружин необходимо для пуска холодного двигателя. Пуск теплого двигателя может осуществляться при частичном сжатии пружин.

Пружинный стартер фирмы CAV модификаций SS или SR внешне похож на обычный электрический стартер. Заводная рукоятка имеет рычаг длиной около 200 мм. Максимальный вращающий момент стартера (при полном сжатии пружин) составляет около 90 Н*м. По данным фирмы, такой пружинный стартер обеспечивает пуск шестицилиндрового дизеля с рабочим объемом 6 л при 0 С. Пуск при отрицательной температуре возможен со средствами облегчения, от которых зависит предельная температура пуска.

Преимущества пружинного стартера

отсутствие аккумуляторной батареи, проводов, электрического генератора
простота и надежность конструкции
возможность медленного прокручивания коленчатого вала двигателя с целью регулировки газораспределения и топливной аппаратуры
плавность входа главной шестерни в зацепление с венцом маховика

Недостатки пружинного стартера

невозможность пуска двигателя с места водителя и поэтому — непригодность для автомобилей, а преимущественно для строительных машин
большая продолжительность пуска в связи с необходимостью предварительного сжатия пружин рукояткой
кратковременность прокручивания при пуске двигателя, что делает невозможным пуск при отрицательных температурах без средств облегчения
высокая точность изготовления деталей, приводящая к высокой трудоемкости изготовления

В связи с указанными недостатками пружинные стартеры в настоящее время не находят широкого применения.

В ряде случаев на мощных автомобилях грузоподъемностью 20 т и выше применяют пневматические стартеры. К преимуществам пневматического стартера для таких автомобилей относят:

отсутствие или значительное уменьшение массы аккумуляторной батареи и вследствие этого меньшая масса пусковой системы по сравнению с электростартерно
сохранение мощности пневматического стартера при понижении температуры до -20 С, в то время как мощность электростартерной системы пуска снижается на 30-40 %
зарядка баллона сжатого воздуха за несколько минут при наличии соответствующей зарядной установки
срок службы баллона сжатого воздуха больше, чем аккумуляторной батареи

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.

Достоинства пневматических стартеров, выпускаемых фирмой Ингерсолл-Ранд

при небольшой массе они могут использоваться для ДВС с большим в некоторых случаях может применяться один вместо двух стартеров
при отрицательной температуре пуск может обеспечиваться за одну попытку
модульная конструкция пневматического стартера позволяет изготавливать стартеры с различными шестернями, различными видами крепления и различными характеристиками
возможно применение автоматической смазочной системы

В настоящее время на некоторых автомобилях-самосвалах БелАЗ грузоподъемностью 80-120 т применяется пневматический стартер мощностью в номинальном режиме до 60 кВт при л, равной 3 тыс. мин-1, с максимальным рабочим давлением 0,9-1,5 МПа и удельным расходом воздуха 0,01-0,014 м /(с*кВт). Ресурс стартера установлен не менее 10 тыс. циклов работы под нагрузкой и при двукратной замене пластин ротора. Запас воздуха находится в двух баллонах объемом по 250 л каждый. Пуск дизелей разрешается при температуре не ниже 5 С, в противном случае предусмотрен предпусковой подогрев.

Преимущество пневматического стартера по сравнению с пневматической системой непосредственного пуска с подачей воздуха в его цилиндры заключается в меньшем (в 10-15 раз) рабочем давлении воздуха. Зарядка сжатым воздухом производится от пневмосистемы без снятия баллона с автомобиля, в то время как при пневматической системе непосредственного пуска необходимо менять баллон со сжатым воздухом.

Недостатки пневматического стартера

ограниченное количество пусков, которое возможно при одной зарядке баллона
периодическая зарядка использованного баллона производится при наличии развитой сети воздухозарядных станций
ограниченность заряда баллона от пневмосистемы торможения и трудности обеспечения герметичности

Общий объем системы пуска пневматического стартера больше общего объема электростартерной системы пуска. Тем не менее система пуска с пневматическим стартером на автомобилях-самосвалах БелАЗ показывает при эксплуатации большую надежность.

Пневматический пуск применяется в качестве вспомогательного на дизель-электрическом тракторе ДЭТ-250М для дизеля В-31 с рабочим объемом 38,88 л. Сущность данной системы пуска заключается в том, что сжатый воздух с помощью специальной воздухораспределительной системы подается непосредственно в цилиндры двигателя и под действием давления на поршни приводит во вращение коленчатый вал.

Воздухораспределитель пневматической системы пуска имеет корпус 1, в котором выполнено двенадцать (по числу цилиндров) каналов. В каждом канале сделано резьбовое отверстие, в которое ввертывается зажим 2, крепящий поворотный угольник 16, от которого идет трубка 17, подводящая воздух в цилиндр двигателя. Распределительный диск 14, имеющий золотниковое отверстие, расположен на шлицах втулки 13, которая, в свою очередь, находится на шлицах валика 10. Золотниковое отверстие на распределительном диске овальной формы и выполнено по дуге 60. Радиус расположения золотникового отверстия равен радиусу расположения отверстий каналов 18 в корпусе 1. Распределительный диск прижат к корпусу пружиной 11, с обеих сторон которой установлены упорные шайбы 5. Одна из шайб упирается в распределительный диск 14, а другая удерживается на валике штифтом 9. Полость А закрывается колпачком 3. В колпак ввернут зажим 8, крепящий поворотный угольник 7, к которому подводится воздух от баллона со сжатым воздухом, заряженным под давлением 15 МПа. Валик 10 соединен с одной из шестерен 19, вращающейся в 2 раза медленнее коленчатого вала. В головки цилиндров ввернуты пусковые клапаны.

Рис. Воздухораспределитель пневматической системы пуска: 1 — корпус; 2 — зажим; 3 — колпачок; 4, 15 — прокладки; 5 — упорные шайбы; 6 — крышка; 7, 16 — поворотные угольники; 8 — зажимы: 9 — штифт; 10 — валик; 11 — пружина; 12 — стопор; 13 — регулировочная втулка; 14 — распределительный диск; 17 — воздухораспределительные трубки; 18 — канал; 19 — шестерня; А — полость.

Рис. Пусковой клапан:
1 — клапан; 2 — корпус клапана; 3 — пружина; 4 — гайка; 5 — шплинт; 6 — колпак; 7 — угольник; 8 — уплотнительное кольцо; а — впускные отверстия

Соединение угольников 16 воздухораспределителя трубками 77 с угольниками пусковых клапанов производится по схеме, обеспечивающей поочередную подачу сжатого воздуха в соответствии с порядком работы цилиндров.

Регулировка воздухораспределителя должна быть такой, чтобы подача воздуха в цилиндр начиналась в конце такта сжатия за 5-10 до ВМТ (по углу поворота коленчатого вала). Полное открытие наклонных каналов 18 в корпусе 1 соответствует 25-30″ после ВМТ в такте расширения. Регулировка воздухораспределения производится изменением положения распределительного диска 14 относительно валика 10. При этом устанавливают необходимый момент подачи воздуха в цилиндр с точностью до 1″.

Пневматический пуск осуществляется следующим образом. При открытии запорного вентиля баллона сжатого воздуха и перепускного крана воздух поступает к поворотному угольнику 7 и затем в полость А воздухораспределителя. В зависимости от положения золотникового отверстия в распределительном диске воздух поступает в один из пусковых клапанов. Клапан 1 под давлением воздуха отходит от седла, и воздух поступает в соответствующий цилиндр. Причем по манометру наблюдают, чтобы давление в системе пуска было не более 9 МПа. Благодаря высокому давлению воздуха на поршень коленчатый вал начинает вращаться. Воздух поступает в цилиндры двигателя соответственно порядку работы цилиндров. Прокручивание двигателя производят в течение 1-2 с, после чего нажатием педали подают топливо в цилиндр. Как только двигатель начинает самостоятельно работать, закрывают перепускной кран и вентиль воздушного баллона.

Согласно инструкции к трактору ДЭТ-250М перед пуском дизеля В-31 при температуре не выше 5 С производят его предпусковой подогрев. При стабильном процессе сгорания давление в цилиндрах на такте расширения возрастает и под его действием клапан 1 прижимается к седлу, а давление воздуха в системе пуска становится недостаточным для открытия пускового клапана, вследствие этого воздух из пневматической системы пуска не поступает в цилиндры.

На отечественных автомобилях-самосвалах БелАЗ грузоподъемностью до 170 т для дизелей 9-26 ДГ и Д-12А-375-Б в качестве основного применяется пневматический пуск. Для пуска используют два баллона со сжатым воздухом объемом по 130 л каждый и при давлении до 6 МПа. Для заполнения баллонов в эксплуатации используются специальные передвижные компрессорные установки.

Достоинством пневматического пуска является экономия дефицитных материалов — свинца и меди. В некоторых случаях такая система легче электростартерной. К недостаткам ее относятся:

ограниченный запас энергии, которого хватает только на 10-20 пусков
возможность утечки воздуха через неплотности
усложнение конструкции двигателя
переохлаждение стенок цилиндров и камер сгорания при расширении вводимого в них сжатого воздуха
трудность размещения пусковых клапанов при малых размерах цилиндров
коррозия деталей двигателя при влажном воздухе

У бензиновых двигателей перегрев клапанов приводит к детонации.

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.

Читайте также: