Файл: Силовые установки и промысловые механизмы маломерных судов рыбной промышленности (с двигателями до 100 л. с.) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ И ПРОМЫСЛОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ МАЛОМЕРНЫХ СУДОВ
РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (с двигателями до 100 л. с.)
Допущено Управлением кадров и учебных заведении Министерства рыбного хозяйства СССР
в качестве учебного пособия для подготовки кадров массовых профессий
М О С К В А ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 1974
УДК 629.124 : 621.43
Р е ц е н з е н т ы : Е. С. |
Иконников-Ципулин, |
Ю. А. Красноухов |
|
(3) Издательство «Пищевая промышленность», 1974.
С 3174—102 102—74 044(01)—74
Щебланов Борис Григорьевич, Ферафонтов Александр Сергеевич, Горбачев Порфирий Семенович, Колпакова Галина Михайловна
СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ И ПРОМЫСЛОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ МАЛОМЕРНЫХ СУДОВ
РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Редакторы Л. М. Богатая, Н. И. Бутина
Худож. редактор В. В. Водзинский Технический редактор Г. Б. Жарова
Корректор 3. В. Коршунова
Т-15209. Сдано в набор 7/1II 1973 г. Подписано в печать 21/IX 1973 г. Формат 84X108/32. Бумага типограф. № 3. Печ. л. 11,25=18,9 усл. п. л. Уч.-изд. л. 18,93. Тираж 5700 экз. Зак. 180. Цена 54 коп.
Издательство «ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ» 113035, Москва М-35, 1-й Кадашевский пер., д. 12.
Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли Гор. Владимир, ул. Победы, д. 18-6
Предисловие
Силовая установка маломерных судов рыбопромыслового флота представляет собой комплекс, состоящий из главных двигателей и передач, а также вспомогательных устройств, обеспечивающих получение тепловой и электрической энергии.
Главные двигатели предназначены для привода гребного винта и обеспечения заданной скорости движения судна. Из
всех типов |
тепловых |
двигателей (паровые |
машины, |
паровые |
и газовые |
турбины, |
двигатели внутреннего |
сгорания) |
на ма |
ломерных судах наибольшее распространение получили дви
гатели внутреннего |
сгорания_ с воспламенением топлива под |
||
действием высокой |
температуры |
воздуха |
в конце сжатия |
(так называемые дизели). Они |
просты по |
конструктивному |
оформлению, имеют хорошие габаритные показатели и обла дают наибольшей экономичностью.
Главные передачи обеспечивают передачу мощности от главного двигателя к гребному винту и делятся на непосред ственные (прямые), зубчатые, электрические и гидравличе ские. На маломерных судах наибольшее распространение по лучили зубчатые передачи через редуктор, так как двигатели малой мощности в основном быстроходные, с числом оборо тов, значительно превышающим оптимальное число оборотов гребного винта.
Продолжительность работы силовой установки судна до ремонта во многом зависит от грамотной эксплуатации ее обслуживающим персоналом. К обслуживанию силовой уста новки судна допускаются лица, хорошо усвоившие принцип действия и устройство двигателей внутреннего сгорания, их регулировку и правила эксплуатации, принцип действия вспо могательных механизмов, систем и устройств, инструкцию по обслуживанию судовых дизелей и уходу за ними и имеющие свидетельство на право обслуживания судовой дизельной ус тановки.
Данное учебное пособие предназначено для подготовки механиков маломерных судов с двигателями внутреннего сгорания мощностью до 100 л. с. В учебнике рассмотрены принцип действия, устройство и регулировка двигателей внут реннего сгорания, правила ухода за ними и обслуживания их, технология ремонта двигателей и вспомогательных механиз мов, описаны принцип действия и конструкция вспомогатель ных механизмов и устройств, а также приведены основные сведения по электрооборудованию судов.
Раздел I «Судовые двигатели внутреннего сгорания» на писан канд. техн. наук, доцентом Б. Г. Щеблановым, раздел II «Технология ремонта двигателей внутреннего сгорания и вспомогательных механизмов» — ннж. А. С. Ферафонтовым, раздел III «Судовые вспомогательные и рыбопромысловые механизмы — инж. П. С. Горбачевым, раздел IV «Электрообо рудование судов» — инж. Г. М. Колпаковон.
Авторы выражают благодарность рецензентам Е. С. Икон- никову-Ципулину и Ю. А. Красноухову за ценные советы по улучшению содержания книги.
Р А З Д Е Л I
СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ГЛАВА .1
ОСНОВЫ ТЕОРИИ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЯ И НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЕГО
Двигателем внутреннего сгорания называется тепло вая машина, в которой для совершения полезной рабо ты используется тепловая энергия, выделяемая при сго рании топлива непосредственно внутри рабочего цилинд ра. На рис. 1 показана принципиальная схема устройства двигателя внутреннего сгорания.
Тепловая энергия, выделенная в цилиндре при сгора нии топлива, преобразуется в механическую путем пере дачи работы расширения продуктов сгорания (рабочего тела) на поршень 2.
Поршень совершает в цилиндре возвратно-поступа тельное движение, которое преобразуется во вращатель ное движение коленчатого вала 10 с помощью шатуннокривошипного механизма (поршень 2— шатун 8— кривошип 9). Для подачи топлива в цилиндр предусмот рена система, состоящая из фильтров, насоса высокого давления, форсунки 5 и соединительных трубопроводов.
Свежий заряд воздуха, необходимый для сгорания топлива, поступает в цилиндр через всасывающий пат рубок 7 и клапан 6; продукты сгорания удаляются из цилиндра через выпускные патрубок 3 и клапан 4. Свое временное открытие и закрытие, всасывающего и выпуск-
5
ного клапанов осуществляется специальным механиз мом газораспределения с приводом от коленчатого вала.
Сгорание топлива в цилиндре двигателя сопровожда ется резким повышением давления и температуры рабо
чего |
тела. Высокая |
температура |
продуктов |
сгорания в |
||||||||||
начале |
процесса расширения |
(1800—2000° К) • и |
доволь |
|||||||||||
но низкая |
(800—1000° К) |
в конце создают |
значительный |
|||||||||||
температурный |
перепад, |
обусловливающий |
получение |
|||||||||||
|
|
|
|
|
высокого |
коэффициента полезно |
||||||||
|
|
|
|
|
го действия (к. п. д.) |
при |
осуще |
|||||||
|
|
|
|
|
ствлении |
рабочего |
цикла. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Под |
рабочим |
циклом понима |
||||||
|
|
|
|
|
ется |
совокупность |
процессов,, не |
|||||||
|
|
|
|
|
обходимых для превращения |
теп |
||||||||
|
|
|
|
|
ла в полезную работу внутри ци |
|||||||||
|
|
|
|
|
линдра |
двигателя. Рабочий цикл |
||||||||
|
|
|
|
|
состоит из отдельных тактов: вса |
|||||||||
|
|
|
I \ |
у-,о |
сывание, сжатие, сгорание и рас- |
|||||||||
|
/ у/и |
ширение продуктов сгорания, вы- |
||||||||||||
|
/ |
|
|
|
хлоп. Под тактом |
подразумевает- |
||||||||
/ |
|
|
|
|
с я |
п Р о и ' е с с |
> происходящий |
в |
ци |
|||||
ст £L.<l-5?^r |
в |
линдре за один ход поршня. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Для |
|
поддержания |
необходи |
|||||
|
|
|
|
|
мой |
температуры |
цилиндра |
со |
||||||
|
|
|
|
|
стороны газа и обеспечения нор |
|||||||||
|
|
|
|
|
мальной |
работы |
системы |
смазки |
||||||
|
|
|
|
|
он |
снаружи охлаждается |
водой, |
|||||||
|
|
|
|
|
циркулирующей |
в |
специальных |
|||||||
Рис. |
1. |
Принципиальная |
охлаждающих полостях 1 (зару- |
|||||||||||
схема |
устройства |
двига |
башечном пространстве). |
|
|
|||||||||
теля |
внутреннего |
сгора |
|
В двигателях внутреннего сго |
||||||||||
ния. |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
рания химическая энергия |
топли |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
ва |
для |
осуществления |
рабочего |
||||||
цикла |
используется |
без промежуточного |
рабочего |
тела |
(например, пара в паровых турбинах), поэтому они не смотря на имеющиеся потери тепла с отработавшими га зами и охлаждающей водой являются наиболее совер шенными тепловыми машинами.
Особенно это относится к двигателям с самовоспла менением топлива под действием высокой температуры воздуха в конце сжатия или к так называемым дизелям, коэффициент полезного действия которых является на ивысшим нз всех тепловых машин и составляет 37—45%.
6
КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Двигатели внутреннего сгорания, применяемые на маломерных судах, классифицируют следующим об
разом. |
|
|
|
П о |
с п о с о б у |
о с у щ е с т в л е н и я |
р а б о ч е г о |
ц и к л а |
различают |
четырехтактные и двухтактные дви |
гатели. В четырехтактных двигателях рабочий цикл осу ществляется за четыре хода поршня, или такта (всасыва ние, сжатие, рабочий ход, выпуск), происходящих за два оборота коленчатого вала, в двухтактных двигателях — за два хода поршня, или такта (такты всасывания н сжатия у них объединены в один, а рабочий ход и вы пуск в другой), происходящих за одни оборот коленча того вала.
П о с п о с о б у н а п о л н е н и я ц и л и н д р а с в е ж и м з а р я д о м в о з д у х а и л и г о р ю ч е й с м е- с:ью различают двигатели без наддува и с наддувом. В двигателях без наддува наполнение цилиндра проис ходит в результате разрежения, возникающего в цилинд ре при движении поршня вниз во время всасывания (четырехтактные), или под действием небольшого (не обходимого только для осуществления продувки) избы точного давления воздуха, поступающего из специально го продувочного агрегата (двухтактные).
В двигателях с наддувом наполнение цилиндра и про дувка камеры сгорания (четырехтактные) или наполне ние цилиндра и продувка цилиндра (двухтактные) про исходят под действием избыточного давления воз духа, поступающего из специального наддувочного агре гата.
Наддув в двигателях внутреннего сгорания осущест вляется с целью повышения весового количества возду ха или горючей смеси, вследствие чего можно сжечь больше топлива и повысить цилиндровую мощность двигателя.
П о н а з н а ч е н и ю двигатели делят на главные и вспомогательные. Главные двигатели служат для приво да движителей и обеспечения хода судна, вспомогатель ные— для привода электрогенераторов, насосов и дру гих механизмов.
П о с п о с о б у о б р а з о в а н и я г о р ю ч е й с м е с и (т. е. смешения топлива с воздухом для подготовки его
7
к воспламенению) различают двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.
У двигателей с внешним смесеобразованием при вса сывании в цилиндр поступает горючая смесь, состоящая из паров легкого топлива (бензина, лигроина, керосина) и воздуха. Горючая смесь приготавливается в специаль
ном устройстве — карбюраторе, установленном на |
всасы |
вающем патрубке двигателя (карбюраторные |
двига |
тели) . |
|
В двигателях с внутренним смесеобразованием при всасывании в цилиндр поступает чистый воздух из окру жающей среды, а топливо в мелкораспыленном виде впрыскивается в конце процесса сжатия в объем камеры сгорания через форсунку (дизели).
П о с п о с о б у в о с п л а м е н е н и я г о р ю ч е й с м е си двигатели различаются следующим образом: в дви гателях с внешним смесеобразованием (карбюратор ных) горючая смесь воспламеняется от электрической
искры, |
проскакивающей |
между |
электродами |
свечи, |
||
в двигателях с |
внутренним смесеобразованием |
(дизе |
||||
лях) — под |
действием довольно высокой температуры |
|||||
воздуха |
в |
конце |
сжатия, т. е. топливо самовоспламеня |
|||
ется. |
|
|
|
|
|
|
П о |
р о д у р а б о ч е г о |
ц и к л а |
двигатели различа |
ются следующим образом. В двигателях с внешним сме сеобразованием (карбюраторных) горючая смесь в ци линдре сгорает настолько быстро, что объем цилиндра практически не изменяется, т. е. тепло подводится при почты постоянном объеме. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизеля) часть топлива поступает в камеру сгорания в конце такта сжатия, а часть в нача ле расширения. Естественно, в первый момент сгорает топливо, поступившее в камеру сгорания в конце процес са сжатия. Эта порция топлива сгорает быстро при почти постоянном объеме, а последующая часть топлива — при некотором движении поршня вниз, поэтому давление в цилиндре практически остается постоянным, т. е. часть тепла подводится при постоянном объеме, а часть — при постоянном давлении или, иначе, рабочий цикл осуществ ляется со смешанным подводом тепла.
П о р о д у |
п р и м е н я е м о г о т о п л и в а |
различа |
ют двигатели, |
работающие на легком топливе |
(бензин, |
легроин, керосин), на тяжелом топливе (дизельное топ-
8
ливо, моторное топливо, мазут), и на газообразном топ
ливе (генераторный газ, естественный |
газ). |
П о б ы с т р о х о д н о с т и двигатели |
делятся на ти |
хоходные (средняя скорость меньше 6,5 м/с) и быстроход
ные |
(средняя |
скорость |
равна |
6,5 |
м/с |
или |
больше). |
||||||
Среднюю скорость поршня |
Ст определяют |
по |
формуле |
||||||||||
|
|
|
|
_ |
2 S |
n |
_ |
l!L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т ~ |
60 |
~ |
30 |
' |
|
|
|
|
|
где |
п—число |
оборотов в минуту; |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
5 — ход поршня, м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
П о н а п р а в л е н и ю в р а щ е н и я к о л е н ч а т о г о |
|||||||||||||
в а л а |
судовые главные |
и |
|
вспомогательные |
двигатели |
||||||||
могут быть правого или левого вращения |
(если |
смотреть |
|||||||||||
на |
двигатель |
со стороны |
маховика). |
|
|
|
|
||||||
Кроме того, главные |
судовые |
двигатели |
могут |
быть |
|||||||||
р е в е р с и в н ы м и |
и н е р е в е р с и в н ы м |
и. |
В |
ревер |
|||||||||
сивных |
двигателях |
направление |
вращения |
коленчатого |
вала можно изменять с помощью специального реверсив ного устройства. Нереверсивные двигатели имеют посто янное направление вращения коленчатого вала, а изме нение направления движения судна при этом осуществ ляется реверсированием винта с помощью реверсивной
муфты |
или |
применением |
винта регулируемого |
ша |
|
га (ВРШ) . |
|
|
|
|
|
П о |
к о н с т р у к ц и и д в и г а т е л и |
могут быть |
вер |
||
тикальные, |
горизонтальные, |
V-образные |
и звездообраз |
ные, одноцилиндровые и многоцилиндровые, с противопо ложно движущимися поршнями, тронковые икрейцкопфные. В тронковых двигателях роль направляющей выполняет нижняя часть поршня, а в крейцкопфных — ползун, скользящий по параллелям.
МАРКИРОВКА И УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Все судовые двигатели в соответствии с ГОСТ 4393— 48 имеют сокращенное условное обозначение. Число ци линдров в начале, а диаметр с ходом поршня дробно в сантиметрах в конце обозначения указывается цифра ми, а все остальные характеристики первыми буквами соответствующих слов.
9