Файл: Соловьев Е.М. Судовые энергетические установки, вспомогательные и промысловые механизмы учеб. пособие.pdf

двигателя k = 2, для двухтактного k —{). Из формул видно, что ин­ дикаторная мощность какого-то определенного двигателя зависит только от значений среднего индикаторного давления и частоты вращения, так как величины F, S и А остаются постоянными.

тепловые потери. Для дизелей значение % колеблется в пределах 0,34—0,45. Это означает, что только 34—45% теплоты сгорания топлива преобразуются в полезную работу, остальные 66—55% являются потерями.

Кроме коэффициентов полезного действия, экономичность дви­ гателя оценивается удельным эффективным расходом топлива, по­ казывающим, какое количество топлива расходуется в двигателе на получение работы в 1 л. с-ч или 1 кВт *ч.

Удельный эффективный расход топлива ge колеблется в преде­ лах: для мощных малооборотных и среднеоборотных дизелей ge =

= 1974-225 г/(кВт-ч) [1454-165 г/(л.с-ч.)], для дизелей средней и малой мощности 2454-300 г/(кВт-ч) [1804-220 г/(л. с.-ч.)].

Характеристики и допустимые режимы работы судовых д в и г а ­

телей. Регулируя подачу топлива в цилиндры и изменяя внешнюю нагрузку на дизель (например, поворачивая лопасти винта регули­ руемого шага или изменяя мощность, потребляемую от генера­ тора), можно изменять частоту вращения вала дизеля и его мощ­ ность. Величина мощности, развиваемой при данной частоте вра­ щения, характеризует режим работы дизеля. Если, например, на графике Ne—п (рис. 43) отложить указанные в паспорте номиналь­

79

ные значения мощности NeHи частоты вращения пн, то в результате получим графическое изображение точки а номинального режима, а любой режим может быть изображен точкой на этой диаграмме. В эксплуатации частота вращения не может быть выше номиналь­ ной пн или ниже минимальной птіп; поэтому точки реально воз­ можных режимов располагаются между ординатами «т іп и пп.

Особенностью дизеля как энергетического агрегата является следующее интересное обстоятельство: для каждой частоты враще­ ния существует вполне определенное значение предельной мощно­ сти, которую разрешается получать от двигателя в эксплуатации в течение продолжительного времени. Так, при пн это значение со­ ответствует NeH. Но при минимальной частоте вращения предель­ ная мощность значительно ниже (ЛР). Линия ab, соединяющая точки предельных мощностей для каждой частоты вращения, на­ зывается ограничительной характеристикой. Эта характеристика назначается дизелестроительным заводом и обычно имеет вид пря­ мой (а иногда ломаной) линии. При повышении температуры на­ ружного воздуха или снижении атмосферного давления в цилин­ дры двигателя попадает меньше воздуха, поэтому и мощность дви­ гателя должна быть снижена. Для этих условий ограничительная характеристика смещается вниз (a'b' ).

Сравнительная оценка двигателей внутреннего сгорания. Абсо­ лютное большинство судов рыбопромыслового флота (98%) имеет дизельные и дизель-электрические установки. Такое широкое при­ менение ДВС объясняется их высокой экономичностью, компакт­ ностью, малой массой и простотой обслуживания. Кроме того, су­ довые энергетические установки с ДВС имеют более высокий эф­ фективный коэффициент полезного действия. Так, если к. п. д. установки с паровой машиной составляет около 12%, а паротур­ бинной установки — 30%, то у дизельной установки он равен при­ мерно 40%.

Минимальное количество обслуживающего персонала и воз­ можность управления с централизованных постов — также одно из преимуществ ДВС. К недостаткам дизельных установок отно­ сятся: сложность конструкции и высокая стоимость изготовления, чувствительность к перегрузкам, высокий уровень шума и нерав­ номерность работы, в результате чего возникают вибрации кор­ пуса судна.

§13. Устройство основных деталей, узлов

исистем двигателя

Как видно из схемы, приведенной на рис. 38, двигатель состоит из неподвижных деталей, образующих остов, и подвижных, обра­ зующих кривошипно-шатунный механизм. Кроме этих основных деталей каждый двигатель снабжен рядом систем и устройств. Для своевременного впуска воздуха и выпуска отработавших га­ зов (открытия и закрытия клапанов) двигатели оснащают меха­ низмом газораспределения. Для подачи топлива в цилиндры дви­ гатель оборудуют топливной системой. К трущимся деталям для

80

уменьшения трения необходимо подводить смазочное масло из масляной системы двигателя. Для предотвращения перегрева дета­ лей, нагревающихся горячими газами (поршень, цилиндр, крыш­ ка), служит система охлаждения. Пуск двигателя осуществляется при помощи различных пусковых устройств. Для обеспечения зад­ него хода судна двигатели оборудуют реверсивными устройствами.

К основным неподвижным деталям двигателя, составляющим остов, относятся: фундаментная рама, станина, цилиндры и крыш­ ки. Фундаментная рама служит основанием для двигателя. Ци­ линдры вместе с крышками (и поршнем) образуют рабочие поло-

а) 5

2

1

Рис. 44. Детали остова двигателя: а — большой мощности; б — средней и малой мощности.

сти. Станина связывает фундаментную раму с цилиндрами и обра­ зует полость, где движется кривошипно-шатунный механизм. Остов двигателя воспринимает силы давления газов в цилиндрах, по­ этому он должен быть достаточно прочным, а чтобы не нарушать взаимного расположения деталей — достаточно жестким. Все де­ тали остова прочно соединены в единую конструкцию.

Конструкции остова различаются в зависимости от мощности двигателя. Обычная схема остова двигателя большой мощности показана на рис. 44, а. Сварная стальная фундаментная рама 1 имеет гнезда 2, в которых установлены рамовые подшипники, служащие постелью для коленчатого вала. Рабочие цилиндры 4 могут быть выполнены одиночными (как указано на рисунке) или отлиты в виде блоков по два-три цилиндра. Наружная часть ци­ линдра называется рубашкой, в нее запрессованы цилиндровые втулки 6. Между рабочими цилиндрами и фундаментной рамой установлен картер (станина) 3. Цилиндры закрыты крышками 5.

Остов двигателей малых и средних мощностей изображен на рис. 44, б. Он отличается от рассмотренного тем, что все цилин-

81

23

Рис. 45. Подвижные детали двигателя.

дры объединены в одном блоке 4, который выполнен заодно со станиной; такая конструкция называется блок-картером. Все де­ тали остова в этом случае выполняют литыми, как правило, из чугуна.

Подвижные детали двигателя, образующие кривошипно-шатун­ ный механизм,' изображены на рис. 45. Поршень 4, изготовленный

82

из чугуна или алюминиемого сплава, при помощи стального пор­ шневого пальца 5 соединен с шатуном 1. Так как шатун во время работы двигателя качается на пальце, то в его верхней головке име­ ется головной подшипник 2. Чтобы предотвратить перемещение поршневого пальца в осевом направлении в отверстиях для паль­ ца, в поршне имеются стопорные кольца 3. На наружной поверх­ ности поршня сделаны канавки, в которых свободно установлены чугунные пружинящие компрессионные кольца 6, препятствующие проникновению газов из полости цилиндра в картер, и маслосъем­ ные кольца 7, которые снимают излишки масла со стенок ци­ линдра.

Стальной кованый коленчатый вал состоит из рамовых шеек 14, расположенных на одной оси, и мотылевых шеек 13. Все шейки соединены между собой щеками 12. Две щеки и мотылевая шейка образуют кривошип. Рамовые шейки лежат на нижних вкладышах 15 рамовых подшипников, сверху на шейки устанавли­ вают верхние вкладыши. Нижние вкладыши размещаются в гнез­ дах фундаментной рамы, верхние прижимаются специальными крышками.

Каждая мотылевая шейка также охвачена нижним и верхним вкладышами 8 мотылевого подшипника. Вкладыши установлены в нижней головке шатуна, крышка 10 которой притягивается ша­ тунными болтами. Чтобы гайки шатунных болтов во время ра­ боты самопроизвольно не отворачивались (что может повлечь за собой аварию), их стопорят специальными шплинтами 11. Рабочие поверхности всех вкладышей покрыты специальным антикоррози­ онным сплавом, сильно уменьшающим силу трения.

Для более равномерного вращения на кормовом конце колен­ чатого вала установлен маховик 9 с зубчатым венцом, благодаря которому проворачивается коленчатый вал двигателя. Чтобы уменьшить вредное действие сил инерции, щеки некоторых колен­ чатых валов снабжают противовесами 17. Для привода различ­ ных вспомогательных механизмов, навешенных на двигатель, на носовом конце коленчатого вала предусмотрены шестерни 16.

Кривошипно-шатунный механиз мощных крейцкопфных двига­ телей имеет несколько иную конструкцию. Верхняя головка ша­ туна 18 крейцкопфного двигателя — разъемная, вильчатой формы. Она навешена на цапфы 19, закрепленные в поперечине 20, кото­ рая в свою очередь соединена с ползуном 21, перемещающимся в направляющих параллелях. Поперечина с цапфами и ползун составляют крейцкопф.

Поршень 23 — небольшой по высоте, болтами он жестко соеди­ нен со штоком 22, нижний конец которого закреплен в поперечине крейцкопфа.

Газораспределение в двигателях. Для нормального протекания рабочего процесса в цилиндре двигателя необходимо, чтобы в строго определенный момент в цилиндр подавался свежий воз­ дух (у карбюраторных двигателей — рабочая смесь), цилиндр со­ общался с выпускным трубопроводом и очищался от газов.

83