Устройство судового двигателя внутреннего сгорания

1. Краткая характеристика ДВС

двигатель судовый топливный

-Обозначение двигателя по Российскому ГОСТу : ДКРН 57\80

- Эффективная мощность двигателя : 3960 кВт

Частота вращения n = 225 об\мин

Степень сжатия : ? = 11,1

Давление наддува : = 0,162 мПа

Давление продувочного воздуха в ресивере = 0,156 мПа

Среднее эффективное давление : = 0,66 мПа

Порядок работы цилиндров на передний ход :1-5-3-5-2-6-1

Удельный эффективный расход топлива : 0,209 кг\ кВт.ч

Угол открытия продувочного окна = 48°

Угол открытия выпускного окна = 68°

Угол закрытия продувочного окна = 48°

Угол закрытия выпускного окна = 68


2. Основные неподвижные детали, основные подвижные детали


Фундаментная рама стальная, сварной конструкции, состоит из высоких сварных продольных балок и сварных поперечных балок с литыми постелями подшипников. Для ее крепления к судовому фундаменту используются длинные податливые фундаментные болты и приспособления для гидрозатяжки.

Нижний вкладыш выкатывается и закатывается с помощью специального инструмента и гидравлических приспособлений для подъема коленчатого вала. Вкладыши удерживаются на месте крышкой подшипника. В поперечине балки рамы вварены стальные литые стулья для рамовых подшипников. Рама изготовляется цельной для двигателей с количеством цилиндров до семи и из двух частей - при большем количестве цилиндров.

Рамовые подшипники имеют стальные вкладыши из двух половин, залитые баббитом. Выход коленчатого вала имеет уплотнение.

Станина состоит из сварных А-образных стоек, усиленных ребрами жесткости. В вертикальные стенки стоек вварены стальные трубы, через которые проходят анкерные связи.

Картер закрывается съемными щитами, в которых установлены предохранительные пластичные клапаны. Параллели чугунные, односторонние, с нащечинами для заднего хода и ребрами жесткости.

Параллели имеют внутреннюю полость, охлаждаемую маслом от циркуляционной системы и крепятся к стойкам болтами. Диафрагма - чугунная, она отделяет подпоршневые полости от картера двигателя. Уплотнение штока осуществляется сальником.

Блок цилиндров состоит из отдельных чугунных рубашек, соединенных болтами. Совместно с цилиндровыми втулками он образует полость продувочного воздуха и водяную охлаждающую полость. В верхней части отсека цепного привода установлен блок звездочек. На стороне распределения двигателя блоки цилиндров снабжены лючками для очистки полости продувочного воздуха и осмотра продувочных окон.

Крышка цилиндра стальная, литая, колпачкового типа, состоит из двух частей. Нижняя часть крышки цилиндра - огневая, в ней расположена камера сгорания. Днище крышки чугунное, с внутренней полостью в виде последовательных концентрических каналов, по которым проходит охлаждающая вода. Разветвленная система каналов обеспечивает эффективное охлаждение вследствие увеличения скорости циркуляции воды.

Чугунная верхняя часть крышки - силовая, крепиться к блоку цилиндров удлиненными шпильками. Уплотнение крышки по втулке осуществляется притиркой. Для очистки водяной полости крышки от загрязнения имеются отверстия, закрытые пробками.

В крышке размещены: по центру - форсунка, на стороне выпуска - предохранительный и пусковой клапаны (водном корпусе), на стороне распределения - индикаторный кран.

Втулка цилиндра цельная, изготовлена из легированного чугуна. Для улучшения газообмена и уменьшения потери хода при расширении и сжатии газов в цилиндре окна имеют переменную высоту. Суммарная ширина шести выпускных окон 660 мм и восьми продувочных - 730 мм. Уплотнение воздушной полости достигается постановкой в нижней части втулки резинового кольца. Смазка ко втулке подается лубрикаторами через шесть штуцеров, расположенных в верхней части, и по волнообразной канавке в районе 2-3 уплотнительных колец при положении поршня в в.м.т., а в нижней части - через два штуцера со стороны выпуска. Штуцеры имеют невозвратные клапаны. На верхней наружной части втулки имеются ребра для увеличения скорости охлаждающей воды. Уплотнение водяной полости достигается в верхней части притиркой опорных поверхностей, в средней - мягкой набивкой из пяти колец, асбестового шнура и зачеканенного медного кольца. Между мягкой набивкой и асбестовым шнуром через кольцевую выточку, по отверстию отводятся просочившиеся вода и газы.

Анкерные связи из легированной связи с гайками соединяют фундаментную раму, станину и блок цилиндров. Связи затягиваются гидравлическими домкратами.

Упорный подшипник типа B&W-Michell-состоит, в первую очередь, из упорного гребня на коленчатом валу, опоры подшипника и чугунных сегментов, залитых белым металлом. Упорный гребень является при этом неотъемлемой частью коленчатого вала. Упор гребного винта передается через упорный гребень, сегменты, фундаментную раму фундаменту двигателя и концевым клиньям. Упорный подшипник получает смазку от системы смазки двигателя.

Маховик валоповоротного устройства-крепится к фланцу упорного гребня. Маховик вращается шестерней редуктора валоповоротного механизма, смонтированного на фундаментной раме.

Валоповоротный механизм приводится электродвигателем с встроенной передачей и тормозом. Валоповоротное устройство оборудовано блокировкой, не допускающей пуска главного двигателя при включенном валоповоротном устройстве. Включение и выключение валоповоротного устройства осуществляется вручную путем осевого перемещения шестерни.

Коленчатый вал полусоставной. На кормовом конце коленчатый вал имеет фланец для маховика и соединения с промежуточным валом. На носовом конце коленчатый вал имеет фланец для установки дополнительного маховика и/или противовесов для уравновешивания, при необходимости. Фланец может быть также использован для отбора мощности, если он предусмотрен.

Шатун с отъемными головными и мотылевыми подшипниками. Стальные литые головные подшипники, отъемная половинка мотылевого подшипника и его стальной вкладыш залиты баббитом. Каждый подшипник имеет по два шатунных болта из легированной стали с центрующими поясками. Прокладки служат для регулировки масляного зазора. Стержень шатуна из углеродистой стали имеет жесткую без вильчатую форму и систему отверстий для подвода смазки к мотылевому подшипнику. Изменение степени сжатия при износе деталей цилиндро-поршневой группы производится увеличением толщины прокладки под пяткой шатуна.

Смазка верхних подшипников шатуна осуществляется сдвоенным плунжерным насосом, навешанным на каждый крейцкопф. К мотылевому подшипнику масло направляется по отверстию в стержне шатуна.

Смазка головных подшипников при неработающем двигателе производиться включением масляного насоса охлаждения поршней. При этом давление в системе увеличивается, и через перепускные клапаны масло поступает к подшипникам. При пуске двигателя и в начале работы сдвоенного насоса давление в системе повышается, перепускные клапаны автоматически закрываются, и смазка шатунных подшипников осуществляется только от сдвоенного насоса, навешанного на крейцкопф.

Мотылевый подшипник имеет тонкостенные стальные вкладыши, залитые антифрикционным сплавом. Смазочное масло подается по каналам в крейцкопфе и шатуне.

Поршень составной. Охлаждающее масло поступает по трубам и шарнирному устройству и отводится через трубу со смотровым стеклом, термометром и регулирующим вентилем по трубопроводу.

Поршень состоит из двух частей. Головка поршня стальная, литая, имеет пять уплотнительных колец шириной 18 мм и высотой 14 мм, с косым замком, из которых три нижних фиксируются штифтами. Тронк поршня изготовлен из сплава на алюминиевой основе. Для улучшения условий приработки тронк имеет три пояска из свинцовистой бронзы.

Обе части крепятся к поршневому штоку шпильками.

В головке поршня для направления масла установленная чугунная вставка, уплотненная эластичным кольцом и сальником, имеющим пять уплотнительных маслостойких колец. Для увеличения скорости масла на торце вставки предусмотрены кольцевые выточки.

Масло, охлаждающее поршень, поступает, и отводиться через поперечину при помощи шарнирных труб, закрепленных на выступающих цапфах. Для придания маслу направления движения установлена вставка. Высота, на которой располагается верхняя кромка сливной воронки, должна быть такой, чтобы обеспечивалось сохранение масла в поршне во время остановки двигателя.

Шток поршня стальной кованый с поверхностным упрочнением рабочей поверхности, проходящей через сальник. Шток поршня соединяется с крейцкопфом четырьмя болтами. Шток поршня имеет центральное сверление, где установлена труба охлаждающего масла, образующая каналы для его подвода и отвода.

Сальник штока имеет чугунный корпус, состоящий из двух частей : нижней, закрепленной шпильками к кольцу, которое крепиться к диафрагме , и верхней , соединенной с нижней шпильками . Между ними зажато промежуточное кольцо на прокладках , которые служат для регулирования осевого зазора маслосъемных колец. В нижней части корпуса установлено три маслосъемных кольца, в верхней части установлено два уплотнительных кольца, камерное и два маслосъемных кольца. Кольца стопорятся от проворачивания относительно друг друга винтами и прижимаются к штоку обжимными спиральными пружинами. Обе части корпуса и кольца изготовлены из двух частей,- из трех частей каждое. Благодаря такой конструкции сальник может быть демонтирован без демонтажа поршневого штока. Для отражения разбрызгиваемого в картере масла под сальником установлен защитный лист

Крейцкопф односторонний, откован из стали и снабжен башмаками из мелкозернистого чугуна с заливкой рабочих поверхностей баббитом. Кронштейн на крейцкопфе служит опорой для телескопической трубы, подающей смазочное и охлаждающее масло к крейцкопфу, поршню и мотылевому подшипнику. Выпускная труба масла для охлаждения поршня крепится к противоположному торцу крейцкопфа. Распределительный вал и кулачные шайбы


.2 Система смесеобразования


В камерах сгорания неразделенного типа, все пространство сжатия представляет собой единый объем, ограниченный днищем поршня, крышки и стенками цилиндра. Необходимое качество смесеобразования достигается за счет согласования конфигурации камеры сгорания с формой и распределением факелов топлива, выходящих из отверстий распылителя форсунки. Вихревое движение воздуха, создаваемое в период газообмена, к концу сжатия невелико и в камерах этого типа играет второстепенное значение. Камеры неразделенного типа характеризуются простотой конструктивного исполнения и высокой экономичностью. Простота конфигурации камеры позволяет обеспечивать относительно низкие тепловые напряжения в ее стенках.

Объемное смесеобразование обеспечивает равномерное распределение всей цикловой подачи топлива в массе заряда воздуха, находящегося в камере сгорания, что достигается соответствующей формой топливного факела. Качество смесеобразования при этом в значительной мере зависит от наличия организованного вихреобразования потоков воздуха. В двухтактном двигателе вихреобразование обеспечивается наклонным или тангенциальным расположением продувочных окон.

Преимущества объемного смесеобразования: простота камеры сгорания при высоком качестве ее очистки; небольшая потеря теплоты через стенки камеры сгорания благодаря сравнительно небольшой поверхности; хорошие пусковые качества дизеля, не требующие дополнительных запальных устройств; высокая экономичность дизеля при расходе топлива 155 - 210 г/ (кВт ? ч). Недостатки: высокий коэффициент избытка воздуха (? = 1,6 ÷2,2); высокое давление распыла (до 100 - 130 МПа); повышенные требования к топливной аппаратуре; невозможность качественного смесеобразования при небольших диаметрах цилиндров и малых значениях цикловой подачи топлива.

Объемное смесеобразование применяется практически у всех дизелей с диаметром цилиндра более 150 мм.


.3 Система газораспределения


Поперечно-щелевая продувка. Особенность этого способа заключается в том, что выпускные и продувочные окна расположены с разных сторон втулки цилиндра. Они соединены соответственно с выпускным коллектором и с ресивером продувочного воздуха. Продувочным окнам придан наклон вверх, в связи с чем воздух движется сначала к крышке цилиндра, затем вытесняя отработавшие газы, меняет направление на обратное.

Чтобы к моменту открытия продувочных окон давление в цилиндре успело снизиться и стать ниже давления продувочного воздуха, выпускные окна предусмотрены выше продувочных. Однако в этом случае поршень, двигаясь вверх, закроет сначала продувочные окна, выпускные будут еще частично открыты. Процесс продувки после закрытия продувочных окон заканчивается, следовательно, через не полностью закрытые выпускные окна будет выходить (частичная утечка) свежий заряд воздуха. Чтобы избежать это явление, у крупных двигателей выпускные и продувочные окна выполняют одинаковой высоты, но в ресивере продувочного воздуха ставят невозвратные клапаны, которые предотвращают заброс отработавших газов из цилиндра в ресивер при открытии окон; продувка начинается лишь при падении давления в цилиндре после открытия выпускных окон. При движении же поршня вверх продувочный воздух будет поступать до момента закрытия и тех и других окон. С той же целью в некоторых крупных двигателях на выпускном патрубке ставят приводной золотник, привод которого регулируют так, чтобы в момент перекрытия поршнем продувочных окон золотник перекрыл выпускные.

Способ поперечно - щелевой продувки широко распространен вследствие его простоты.

Распределительный вал стальной. На нем имеются для каждого цилиндра по две пары кулачковых шайб симметричного профиля (переднего и заднего хода) для привода топливных насосов и воздухораспределителей. Кулачковые шайбы топливных насосов, а также их ролики - толкатели имеют на торцах скосы, и при реверсировании достаточно передвинуть распределительный вал в осевом направлении, чтобы соответствующие кулачковые шайбы стали под приводные ролики. На кормовом торце двигателя у распределительного вала размещены реверсивные баллоны. Распределительный вал состоит из ряда секций. Каждая отдельная секция состоит из участка вала с кулачными шайбами выхлопных клапанов и топливных насосов и соединительных частей.

Привод распределительного вала цепной; он расположен у первого цилиндра. Цепное колесо, закрепленное на коленчатом валу, через одинарную роликовую цепь приводит в движение цепное колесо, которое сидит на муфте распределительного вала. Цепь проходит через две направляющие и две натяжные звездочки, закрепленные в поворотном кронштейне. Натяжение цепи осуществляется разворотом кронштейна с помощью регулировочного болта с шаровой гайкой.


.4 Топливная система


Система включает танки запаса, приемный фильтр грубой очистки, топливоперекачивающие насосы, которыми осуществляется перекачка топлива из одних танков в другие, а также подача топлива в отстойные цистерны. Из отстойных цистерн или непосредственно из танков насосами сепараторов топливо подается в сепараторы, предварительно нагреваясь в подогревателе. Отсепарированное топливо вторым насосом сепаратора подается в расходные цистерны тяжелого топлива, в которых осуществляется его вторичное отстаивание. Из расходных цистерн топливо самотеком через смесительную цистерну и ФГО поступает к топливоподкачивающим насосам, которые подают топливо через подогреватели и ФТО к насосам двигателя.

Избыточное топливо из ТНВД перепускается в смесительную цистерну, воздушная трубка которой снабжена газовой ловушкой. Высокое давление в магистрали за топливоподкачивающими насосами , поддерживаемое с помощью клапана постоянного давления, и наличие рециркуляции препятствуют образованию на всасывании у ТНВД газовоздушных пузырьков. Постоянная циркуляция топлива и наличие смесительной цистерны предотвращают так же возможность застывания топлива в трубах в случае внезапной остановки дизеля. Параллельно с цистернами в систему включены расходные цистерны дизельного топлива, из которых топливо расходуется на вспомогательные двигатели, а при переключении крана может подаваться в смесительную цистерну и далее к топливным насосам ГД.

Топливный насос давления золотникового типа, с регулированием по концу подачи топлива. Приводной ролик с бронзовой втулкой и стальным пальцем, закрепленным в толкателе, через упорную шайбу передает движение плунжеру. Плунжер диаметром 35мм с ходом 31 мм из легированной стали ходит в стальной втулке, зажатой в корпусе из литой стали гайкой через уплотнительное кольцо, втулку и промежуточную шайбу. Шайба является гнездом и направляющей нагнетательного клапана, нагруженного пружиной. На втулку навертывается накидная гайка напорного топливного трубопровода. Пружина прижимает ролик толкателя к кулачковой шайбе.

Цилиндрическая часть плунжера насоса имеет две винтообразные канавки, соединенные радиальным и центральным отверстиями с верхним торцом плунжера. Наличие двух канавок улучшает условие отсечки топлива и разгружает плунжер от боковых усилий, что снижает неравномерный износ плунжерной пары.

Нижняя часть плунжера имеет крестовину, входящую в шлиц регулировочной втулки, в верхней части которой расположен зубчатый венец, находящийся в зацеплении с зубчатой рейкой, связанной тягой регулировки подачи топлива.

В случае заедания плунжера и жестко связанной с ним зубчатой рейки при движении регулировочной тяги сжимается пружина болта и соединительная серьга соскакивает с болта зубчатой рейки. Пружина выжимает серьгу из района зацепления, и произойдет отключение регулировочной тяги от зубчатой рейки данного насоса.

Прокачка топливных насосов вручную производиться съемным рычагом через штифт, тягу и упорную шайбу, связанную с плунжером насоса. В случае необходимости отключения одного из топливных насосов тягой, толкатель устанавливается в верхнее крайнее положение и в паз Б вводится стопорная планка. Топливо просочившееся через не плотности, отводится от насоса по каналу В.

Изменение опережения подачи топлива осуществляется смещением рабочей части кулачковой шайбы, относительно распределительного вала при помощи болтов с пальцами.

Форсунка Закрытого типа имеет коническую иглу, нагруженную утопленной пружиной через толкатель. Затяжка пружины на давление начала подачи (220 кГ/с) регулируется болтом и фиксируется контргайкой при вывернутой пробке. Игла имеет направляющую втулку, выполненную отдельно от сопла. Сопло имеет десять отверстий диаметром 0,65мм с улом распыла топлива 144°.

Проставочная шайба ограничивает подъем иглы до 0,8мм. Сопло, направляющая втулка и проставочная шайба прижимаются к торцу корпуса форсунки накидной гайкой через обжимное кольцо. Топливо от насоса высокого давления поступает по трубе и системе отверстий в полость под иглу. Топливо, которое просачивается через неплотности, отводиться по штуцеру. Охлаждающая вода подводится и отводится через штуцеры и отверстия в корпусе форсунки.


.5 Система смазки


Циркуляционная система смазки главного судового двигателя. Система имеет расположенную под двигателем вкладную циркуляционную цистерну, которая продольной переборкой разделена на два самостоятельных отсека правого и левого бортов. Каждый отсек имеет горловину для очистки, вентиляционную трубку, мерительную трубку, приемные трубы к масляному насосу и сепаратору, сливные трубы от дизеля и сепаратора. Вкладную цистерну устанавливают с наклоном. В верхней ее части находится наиболее чистое масло, поэтому туда опущены закрытая сеткой приемная труба насоса и сливная труба от сепаратора. Приемная труба сепаратора и сливная труба дизеля расположены в противоположном конце цистерны, где скапливаются вода и механические примеси. Масло из картера стекает в цистерну самотеком. Циркуляционный насос принимает масло из цистерны и подает его через фильтр тонкой очистки и масляный холодильник на смазку деталей движения и на охлаждение поршней. Периодически цистерну очищают и промывают, при этом масло из нее перекачивают в цистерну, а затем после сепарации снова используют в системе.

Канализация масла в двигателе МАН. Масло из общей магистрали поступает на смазку рамовых подшипников и охлаждение параллелей, смазку шестерен привода и подшипников распределительного вала. По сверлениям в шейках и щеках вала масло поступает на смазку кривошипных подшипников и по сверлению 5 в теле шатуна поднимается вверх. По каналу 3 в верхней части шатуна масло поступает к навешанному на поперечину крейцкопфному насосу, который повышает давление масла до 60 кгс/ (6Мпа) и подает его по сверлениям 2 на поверхность нижнего вкладыша 1. Маслораспределительные канавки распределяют масло по рабочей поверхности вкладыша. По сверлениям 4 и 6 масло подводится к верхним вкладышам 8, затем по сверлениям 7 в поперечине поступает на смазку подошвы ползуна. Таким образом, к нагруженным нижним вкладышам масло поступает под давлением 60 кгс/, а к верхним ненагруженным и на смазку ползуна масло идет от общей магистрали циркуляционной смазки. Раздельная смазка нижних и верхних вкладышей позволяет иметь крейцкопфные насосы небольшой производительности, что уменьшает затрату мощности на их привод.

ГПК Служит для подачи пускового воздуха в систему пуска дизеля при установке рукоятки управления в положение «Пуск» и для разгрузки системы в положении рукоятки «стоп» или «Работа». При открытии стопорных клапанов на баллонах (рукоятка управления «стоп») воздух поступает в полость b и через клапан управления пуском - в управляющую полость a, уравновешивает поршень и клапан, под действием пружины закрывается. Пусковой трубопровод дизеля через полости c,d и вспомогательный клапан, сообщен с атмосферой.

При установке рукоятки управления в положение «Пуск» полость а сообщается с атмосферой, главный пусковой клапан открывается, вспомогательный клапан закрывается, и воздух поступает к пусковым клапанам цилиндров и воздухораспределителю.

Воздухораспределитель Служит для управления моментами открытия и закрытия пусковых клапанов в порядке работы цилиндров. Золотниковые воздухораспределители выполняют индивидуальными. Индивидуальные золотниковые воздухораспределители устанавливаются для каждого цилиндра, и они приводятся в действие от кулачковых шайб распределительного вала. Это позволяет уменьшить длины воздухопроводов и выполнить их одинаковыми.

Пусковые клапаны Служат для подвода сжатого воздуха в цилиндры при пуске двигателя. Открытие клапанов осуществляется воздухом, поступающим к управляющему поршню клапана от воздухораспределителя.

Пусковой клапан дизеля МАН состоит из корпуса, штока с тарелкой и уравновешивающим поршнем, пружины 3 и управляющего поршня 4. От главного пускового клапана воздух подводиться по трубопроводу Б, а от воздухораспределителя - по трубопроводу А. Площадь управляющего поршня незначительно отличается от площади тарелки клапана. Поэтому при подаче контрвоздуха на ходе сжатия клапан закрывается, что приводит к чрезмерному повышению давления в цилиндре, подрыву предохранительных клапанов и резкому снижению эффективности торможения двигателя контрвоздухом. Вместе с тем клапан позволяет осуществлять смешанный пуск.


.6 Система охлаждения


Служит для отвода тепла от деталей главных и вспомогательных дизелей, от масла и наддувочного воздуха и для поддержания допустимых температур, определяемых жаропрочностью материалов, термостабильностью масла и оптимальными условиями протекания рабочего процесса.

Система охлаждения цилиндров - замкнутая, двухконтурная, с приводом насосов забортной и пресной воды от электродвигателей. На всех режимах работы двигателя при помощи терморегулятора температуру пресной воды рекомендуется поддерживать на входе 58° С и на выходе 65° С. Пресная охлаждающая вода с присадкой антикоррозийного масла подводится в нижней части цилиндров от трубопровода 30 под давлением 1,5 - 2,0 ати, поднимается вверх и по переходным патрубкам поступает в крышки цилиндров . Температура воды после выхода из крышек 60-65°С. От магистрали пресной воды осуществляется и охлаждение корпусов турбин нагнетателей. Форсунки охлаждаются пресной водой с присадкой антикоррозийного масла по самостоятельной системе. Забортной водой под давлением 0,7 ати охлаждаются пресная вода, надувочный воздух с подводом и отводом воды к каждому воздухоохладителю по трубопроводам циркуляционное масло, масло для смазки турбонагнетателей и топливо для охлаждения форсунок. Поршни охлаждаются маслом от циркуляционной системы смазки с подводом по трубопровод при помощи телескопического устройства и отводом через контрольные колонки по трубопроводу в сточную цистерну.

Системы охлаждения главных и вспомогательных двигателей могут быть объединенными и разделенными. В разделенных системах вспомогательные двигатели имеют автономную систему и обслуживаются навешанными на двигатель насосами и теплообменниками. Объединенную систему охлаждения обслуживают общие для главных и вспомогательных дизелей насосы, водоохладители и расширительная цистерна; система компактна и позволяет на стоянке прогревать главный двигатель горячей водой из системы работающих дизель-генераторов.

Принципиальная схема системы охлаждения зависит от рода жидкости, охлаждающей поршни и форсунки. Двигатели, у которых поршни и форсунки охлаждаются водой, могут иметь трех или двухконтурную систему. В первом случае система охлаждения имеет три автономных контура пресной воды для раздельного охлаждения: цилиндров и корпусов ГТН, поршней форсунок. Каждый контру имеет свои насосы пресной воды, теплообменники и расширительную цистерну. Во втором случае имеются два автономных контура охлаждения: цилиндров и корпусов ГТН и поршней, а также форсунок.

Преимуществом первой системы является то, что пресная вода, охлаждающая цилиндры, не загрязняется топливом, попадающим из системы высокого давления через плоскости разъема форсунок, и маслом, оседающим на трубах телескопии охлаждения поршней. Основным недостатком этой системы является увеличения числа насосов, теплообменников, цистерн, длины трубопроводов. Эта система применяется на судах с двигателями Зульцер типа RD . Двухконтурная я система применяется на двигателях МАН. На судах с главными двигателями Бурмейстер и Вайн водой охлаждаются только цилиндры, поршни охлаждаются маслом, форсунки - топливом.

Канализация охлаждающей воды в двигателе. Охлаждение рабочих втулок и крышек. Вода поступает в нижнюю часть зарубашечного пространства, поднимается вверх, охлаждая втулки, затем поступает на охлаждение крышек и отводиться из двигателя. Средняя скорость воды в охлаждаемых полостях 0,5-1,5 м/с. Для улучшения теплоотвода от наиболее нагретых частей скорость воды в верхней части зарубашечного пространства увеличивают, уменьшая проходное сечение. Давление воды в полости охлаждения должно быть достаточным для преодоления гидростатических сопротивлений и для того, чтобы исключить образование паровых и воздушных мешков, и обычно составляет 0,5-2 кгс/ ( 0,05-0,2 Мпа); температура воды на входе в полость охлаждения 50-60 °С, на выходе - 60-70°С.

В системе двигателей MAN предусмотрен визуальный контроль за поступлением воды, отводом воздуха и пара из верхней части блока и крышки. Вода из общего распределительного коллектора подводится в зарубашечное пространство по каналам, образованным ребрами на наружной поверхности втулки, поднимается вверх и по патрубку переходит в крышку. Спиральные каналы внутри крышки подводят воду сначала к центру крышки, по выходе из крышки вода поступает в общий коллектор. По трубкам , расположенным внутри перемычек между окнами, вода опускается в кольцевое пространство и по трубке направляется в сливную воронку. Трубки служат для удаления воздуха и паров воды из верхней части блока и крышки. Вода в системе охлаждения форсунок движется по собственному контуру, из общей магистрали через фильтр поступает на охлаждение распылителей и после охлаждения форсунок по трубке стекает в воронку . Наблюдая за сливом, проверяют отсутствие топлива в охлаждающей воде, попадание топлива будет указывать на появление трещин в распылителе форсунки. Клинкеты позволяют отключить полость охлаждения при выполнении ремонтных работ. Во время работы двигателя клинкеты должны быть полностью открыты.


.7 Пусковое и реверсивное устройства


Для пуска дизеля необходимо раскрутить его коленчатый вал от постороннего источника энергии. После появления первых вспышек в цилиндрах посторонний источник энергии отключают, и двигатель начинает работать на топливе. Средняя скорость поршня должна быть не меньше 0,7-1,2 м/с. При такой скорости температура в цилиндрах в конце сжатия обеспечивает самовоспламенение топлива. Если скорость поршня меньше, то возрастают утечки воздуха через не плотности цилиндропоршневой группы, давление и температура сжатия будут низкими. Кроме того, малая скорость поршня увеличивает продолжительность процесса сжатия, и сжимаемый воздух заметно охлаждается от стенок цилиндра. Поскольку средняя скорость поршня непосредственно не измеряется, принято говорить о пусковой частоте вращения коленчатого вала, которая составляет 15-25 % от ее номинального значения.

Пусковые качества дизеля зависят от конструкции, быстроходности, способа и условий смесеобразования, теплового состояния двигателя. Основные факторы, определяющие продолжительность и надежность пуска, - смесеобразование и сгорание.

Для изменения направления движения судна или для ускорения его остановки, необходимо изменить направление вращения гребного вала, что осуществляется реверсивно-разобщительными муфтами или специальными реверсивными устройствами (системами реверса). Реверсивные муфты применяют в установках с двигателями небольшой мощности. Применение муфт (механических, гидравлических и электрических) усложняет установку и снижает надежность ее работы, однако позволяет применять в качестве главных нереверсивные двигатели. Винты регулируемого шага (ВРШ) также позволяют применять нереверсивные дизели. При этом пуск дизеля осуществляется почти без нагрузки, так как лопасти ВРШ при этом устанавливают для изменения направления вращения коленчатого вала мало- и среднеоборотных судовых дизелей. Во избежание ошибочных действий обслуживающего персонала при реверсировании дизеля пусковое и реверсивное устройства блокируются между собой и с машинным телеграфом.

Независимо от принципа работы и способа исполнения устройство для реверсирования непосредственно двигателя должно обеспечивать правильное чередование и изменение фаз распределения органов пуска, газораспределения, топливоподачи, а также реверсирование навешенных на двигатель вспомогательных механизмов. Необходимость изменения фаз распределения при реверсировании двигателя вытекает из следующего.


3.Проверочный расчет рабочего цикла


.1 Процесс впуска


В конце впуска Pa= 0,85 ÷0,95 Мпа или в Мо55 - 100 ?.

Коэффициент остаточных газов - отношение количество газов оставшихся в цилиндре в конце продувки количество воздуха поступившего в цилиндр .

Действительный коэффициент наполнения - цилиндра отношение количества воздуха поступившего в цилиндр теоретическим и возможному .

Определяем давление в конце наполнения

Pa=0,96 или 1,12)?Ps-двухтактный

Pa=0,174.Мпа

где Р0 - давление окружающей среды

Pн-давление надува.

Ps-давление воздуха в ресивере.

Определяем давление воздуха в ресивере.

Ps=Pн?(0,0015÷0,006 Мпа ,

где-давление надува.

Ps=0,162 - 0,012 = 0,156 = 0,156Мпа

,0015-0,006- перепад давления в холодильнике.

Определяем t воздуха за компрессорам = 1,4-1,8

н= T()


Tн=26( )=304 К

Где: - t окружающей среды из задания, - давление наддува, - давдение окружающей среды, - показатель политропы сжатия.

Определяем минимальную t воздуха после охладителя.


Tmin= +(10/15)+273 К


где t?в - температура забортной воды.

Tmin=19+15+273=307 К .

Определяем t воздуха с учетом подогрева от стенок цилиндра.



- преращение t от стенок цилиндра


==327К


Определяем t воздуха в цилиндре в конце наполнения.


Ta=


Где:

T?- t воздуха с учетом подогрева от стенок цилиндра .

коэффициент остаточных газов

-t остаточных газов.

; = 700-800к

Ta= =362к

Пункт 3.2. Определяем давление в конце сжатия.

Степень сжатия - это отношение полного объема цилиндра, к объему камеры сжатия.


Pc=Pа?Мпа


где Pа-давление в конце пуска

?- степень сжатия.

= 1.32-1.42- показатель политропы сжатия.= 0,174?11,1=5,307 МПа= 5,307 Мпа.

Определите t в конце сжатия

Tc=Ta?

Pc=363,9?11, = 5,307 Мпа

Pc=5,307 Мпа

Tc=362?11,=995 к=995к


.3 Процесс горения


Коэффициент избытка воздуха - отношение действительного количества воздуха в горючей смеси теоретически необходимого для его полного сгорания .

Степень повышение давления- это отношение максимального давления сгорания топлива к максимально давлению сжатия.

Принимаем t в конце сгорания:

Tz=1700-2200

Tz=2000К

Определяем давления в конце сгорания

Pz=??Pc Мпа


где ?-степень повышения давления

? =1,3÷2,2. =1,8 ?5,307=9,552 Мпа


.4 Процесс расширения и выпуск


Степень предварительного расширения - это отношение давление конца сгорания к давлению конца сжатия.

Степень последующего расширения - отношение полного объема цилиндра к объему конца сжатия.

Коэффициент молекулярного изменения- отношение количества молей продукта сгорания к количеству свежего заряженного воздуха.

Определяем степень предварительно расширения.


?=?


где

?=? = 1,2 молекулярного

?=1,22

Определяем степень последующего расширения.


?== =9,25


Определяем давление в конце расширения


= Pz/


Где: n2-показатель политропы расширения ?==0,51 МПа

n2=1,2÷1,32.

n2=1,32?=0,51 МПа

Определяем t в конце расширения.

T?= =981 К


.5 Расчет энергетических и экономических показателей работы двигателя


Среднее индикаторное давление- это условно постоянное давление действующее на поршень и совершающее работу эквивалентную индикаторной работе за один цикла.

Среднее эффективное давление -это условное постоянное давление, действующее на поршень и совершающие работу равную полезной работе на выходном фланце коленвала.

Среднее индикаторная мощность - это мощность развиваемая газами в цилиндре.

Индикаторное КПД - это отношение теплоты, преобразованной в индикаторную работу к количеству теплоты подведенной к двигателю. Он учитывает тепловые потери.

Эффективный КПД - это отношение теплоты преобразованной в полезную работу, к количеству теплоты подведенной к двигателю.

Механический КПД - это КПД, который учитывает все механические потери в двигателе

Определяем средне индикаторное давление действительного цикла.

Pip= [1,8?(1,2-1)+(1-)- (1-)]=0,525(0,36-6,75(0,57-2,38?0,636)=1,202 МПа

Pi=0,93?1,202=1,12 Мпа

Определяем среднюю индикаторную мощность двигателя.

Ni===6854,4=5045 kВт

Ne=3960 kВт

Определяем механический КПД двигателя


=


где Ne-эффективная мощность двигателя(из задания)

Ni-индикаторная мощность двигателя

==0,78


Pe=Pi?


Pe=0,78?1,12=0,87 Мпа

Определяем удельный индикаторный расход топлива.


=433? (кг/)


где Pн-давление надува.

-действительный коэффициент наполнения цилиндра воздухом теоретически необходимым для сгорания 1 кг топлива

?- коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива ?=1,3-2,2

Тн-температура воздуха перед цилиндром =0,125

Определяем действительный коэффициент наполнения цилиндра воздухом.


??н=? ? ?


??н= ? ? ? = 0,63.

Определяем количество воздуха теоретически необходимое для сгорания 1 кг. топлива.

?=(++ - )


??=( + + - ) = 0,47

Определяем удельный эффективный расход топлива

= = 0,160


Gr=?


Gr= 0,160? 3960=633.6


4.Расчет индикаторной диаграммы


Для построения индикаторной диаграммы выбираем длину диаграммы. Она соответствует полному объёму цилиндра.

Va=250÷300 мм

Определяем объем камеры сжатия.


Vc===22,5.


Определяем объем в конце сгорания.


Vz=??Vc Vz=1,2?22,5=27 мм.


Определяем рабочий объем цилиндра.


Vs=


Vs= = 311,6

Для построения диаграммы принимаем масштаб давления в цилиндре

?=15÷30 мм.

В 1 Мпа =>15÷30 мм ?=20

Определяем длины отрезков соответствующая давления Pa,P?,Pc,Pz.


Pa=Pa??=0,174 ? 20 = 3,48 мм

P?=P???=0,51?20=10,2 мм

Pc=Pc??= 5,307?20=106,14 мм

Pz=Pz??=9,552?20=191,04 мм


Определяем 10 точек полтропы сжатия. Для этого отрезок : на 10 равных частей и для каждой точки находим соответствующее давления.

Определяем длину отрезков соответствующих каждой точки

Va,Vc,Vz,Vs

По оси ординат откладываем отрезки соответствующее давлением.

Pa,P?,Pc,Pz наложим на диаграмму линии горения при постоянном объеме Сz ,линию горения при постоянном, горении ZZ и линии продувки а, а .


Pcжа=)


где Pa- длина отрезка соответствующая давлению в конце наполнения.

==31,5мм V-объем в данной точке диаграммы

=(=34,2мм Va-полный объем цилиндра

==19,2 мм -показатель политропы сжатия

=(=12,7мм

=(=9,3мм

=(=7,2мм

=(=5,7мм

=(=4,7мм

=(=4,0мм

=(=3,4мм

Определяем 10 точек политропы расширения

=

==217,2мм

==85,7мм

==50мм

==34,2м

==25,5мм

==20мм

==16,3мм

==13,7мм

==11,7мм

==10,2мм

=(=170 мм

=(=137,8мм

=(=99мм

Где -отрезок соответствующей давлению в конце расширения.

Делим отрезок соответствующей на 10 равных частей из каждой полученной точки откладываем по оси ординат отрезки соответствующие давлениям в каждой точки (из расчетов)полученные точки соединяем и получаем политропу сжатия и расширения .

Из термодинамики известно, что работа цикла соответствует площади индикаторной диаграммы.

Для проверки правильности построения диаграммы определяем среднее индикаторное давление цикла. Для этого отрезок соответствующий полезной части рабочего объема делим на равные 10 частей. Из середины каждой части проводим вертикальные линии до пересечения с линиями горения и расширения замеряем отрезки индикаторной диаграммы и определяем среднее значения .С учетом масштаба давления


=)МПа


Определяем среднее индикаторное давление.


=) МПа


Определяем средне индикаторное давление с учетом округления диаграмм


Pi=


Сравниваем полученное значение со значением полученным расчетным путем допустимое отклонение может быть +5%,-5%

=49мм

=35мм

=23мм

=17мм

=14мм

=10мм

=9мм

=8мм

=7мм

=6мм

P=

P=


5. Операции технического обслуживания воздухораспределителя, анализ возможных дефектов и повреждений воздухораспределителя


Восстановление работоспособности воздухораспределителя заключается в определении нарушений геометрии притертых поверхностей клапана. При любом заводском ремонте необходимо восстановление посадочных зазоров в парах сопряжения.

Из-за малых диаметров узла увеличение зазоров или нарушение посадок приводят к замене одной из деталей пар сопряжения. Диаметр наружной поверхности нужно увеличивать за счет изготовления элемента сопряжения или подбором пар с учетом притирки.

Посадка золотника в корпусе обеспечивается притиркой пар сопряжения при плавном перемещении золотника во втулке и корпусе воздухораспределителя. Чистота притертых поверхностей должна быть не ниже 7, следы рисок и обработки не допускаются. 10 мм длины сферической поверхности золотника, упирающегося в кулачковую шайбу, заколачивают ТВЧ, твёрдость HRC>\=45. Износ рабочих поверхностей кулачков воздухораспределителя проверяют по шаблону, при зазоре между кулачком и шаблоном более 0,5 мм кулачки заменяют. Трещины, волосовины, выкрашивания приводят к отбраковке деталей. Новые кулачки цементируют на глубину 0,5-0,9 мм и закаливают на твердость HRC=60.

Подшипники привода воздухораспределителя, залитые баббитом, а также ползунки при наличии отставаний, выкрашиваний, трещин заливают и обрабатывают согласно техническим требованиям.

Все детали воздухораспределителя перед сборкой промывают в солярке и обдувают сжатым воздухом. Золотники должны свободно перемещаться в корпусе при нажатии рукой и возвращаться в исходное положение под действием пружины.

Плотность сопряжений воздухораспределителя проверяют давлением воздуха 30кгс/ в верхней полости корпуса. Работа элементов воздухораспределителя должна быть плавной, без заеданий и прихватываний.

Ремонт других клапанов пускового реверсивного механизма осуществляется методами, рассмотренными выше.


Теги: Устройство судового двигателя внутреннего сгорания  Другое  Транспорт, грузоперевозки
Просмотров: 23966
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Устройство судового двигателя внутреннего сгорания
Назад