Файл: Эксплуатация корабельных двигателей внутреннего сгорания лекции..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 86
Скачиваний: 0
хорошее качество рабочего процесса не обеспечено, необ
ходимо иметь обоснованную допустимую границу режимов
работы. В качестве такой границы принимается ограничи
тельная характеристика.
Ограничительными характеристиками называются зави-
симости максимально допустимых и минимально допустимых • мощностей от числа оборотов коленчатого вала, при которых разрешается длительная работа двигателя в эксплуатацион
ных условиях.
Вид ограничительных характеристик показан на рис.4.1,
|
где обозначено: |
|
|
I - верхняя огра |
|
|
ничительная характери |
|
|
стика. Ограничивает |
|
|
верхний предел длитель |
|
|
ной мощности. Основанием |
|
|
для назначения верхней |
|
|
ограничительной харак |
|
|
теристики являются |
|
|
предельные значения |
|
|
тепловой и механической |
|
|
нагруженности двигателя, |
|
|
а также качество проте |
|
|
кания рабочего процесса; |
|
|
2 - нижняя огра- |
|
|
ничительная характери- |
|
Рис. 4.1. Поле допустимых режистика. Ограничивает |
||
мов работы корабельного |
нижний предел длитель |
|
дизеля |
||
ной мощности. Основа- |
||
|
||
нием для назначения нижней ограничительной характеристики
является, главным образом, качество рабочего процесса
и в отдельных случаях - механическая напряженность;
3 - ограничительная линия по верхнему пределу числа оборотов. Основанием для назначения верхнего пре дела числа оборотов являются показатели механической
94
напряженности от сил инерции деталей кривошипно-шатунного
механизма;
4 - ограничительная линия минимальных эксплуатацион ных чисел оборотов. Основанием для назначения нижнего предела числа оборотов является устойчивость режима -ра боты и качество рабочего процесса;
5 - внешняя характеристика двигателя по максималь ному полезному ходу плунжера;
6 - винтовая характеристика.
Линии I, 2, 3, 4 образуют поле или область, внутри
которой допустима длительная работа двигателя в пределах
ресурса, установленного заводом-изготовителем. При выхо
де за поле допустимых режимов двигатель будет перегружен
или протекание рабочего процесса будет неудовлетвори
тельным. |
|
|
На рис. 4.2 и |
4000- |
|
4.3 даны графики, по |
|
|
казывающие области |
|
|
допустимых режимов |
3000 |
|
работы двигателей |
||
|
||
М-503 и 6ЧН30/38. |
|
|
Ограничительные |
|
|
характеристики уста |
2000 |
|
навливаются заводами- |
|
|
изготовителями в за |
|
|
висимости от индиви |
ЮОО |
|
дуальных конструк |
||
|
||
тивных особенностей |
|
|
двигателя и схемы |
|
|
наддува. Основными |
|
|
критериями, по кото |
1800 2200 |
|
рым устанавливаются |
Рис. 4.2. Области допустимых |
|
ограничительные ха |
||
режимов работы дизелей ма |
||
рактеристики .являют |
||
рок М-503 |
||
ся показатели мехз- |
|
95
нической напряженно сти, показатели теп
лового состояния и
качество протекания
рабочего процесса,
т. е. условия и каче ство распиливания
топлива, смесеобразо
вания и сгорания.
Завод-изготовитель
назначая ограничитель
ную характеристику,
основывается главным
образом на результатах стендовых испытаний двигателя, во время которых измеряются и определяются основные
показатели, в том числе и заградительные. Условия работы двигателя на корабле всегда тяжелее стендовых. На корабле
двигатель работает, находясь в составе корабельного про-
пульсивного комплекса, условия работы которого в значи тельной степени отличаются от стендовых, поэтому по мере накопления фактического материала по опыту эксплуатации двигателей в ограничительные характеристики могут вно ситься те или иные коррективы.
Все ограничительные характеристики строятся для внеш них условий, которые оговариваются заводом-изготовителем в техническом формуляре двигателя. Внешние условия оказы вают определенное влияние на работу двигателя и, если во
время эксплуатации они будут существенно отличаться от нормальных или оговоренных заводом, то для них должны
быть построены специальные ограничительные характеристики Влияние внешних условий на работу двигателя будет рассмат риваться в отдельной главе.
При использовании двигателя с отключением части ци линдров, агрегата наддува или воздухоохладителя также изменяются условия работы, в связи с чем ограничение
%
мощности должно осуществляться по специально построенным для этой цели ограничительным характеристикам.
Таким образом, для технически грамотной и безаварий
ной эксплуатации двигателей внутреннего сгорания инженер-
механик должен иметь целый ряд ограничительных характе
ристик, которые предусматривали бы всевозможные варианты
использования двигателей. Такие ограничительные характе ристики даются в инструкциях по эксплуатации двигателей.
Наиболее полно ограничительные характеристики представле ны для двигателей типа 6ЧН30/38, условия работы которых наиболее многообразны.
Не менее важным фактором, обеспечивающим нормальную
эксплуатацию двигателя, кроме наличия ограничительной
характеристики является возможность в кавдый отдельный
момент времени контролировать нагрузку двигателя, его механическую напряженность и тепловое состояние деталей.
Наиболее надежный способ контроля непосредственное измере
ние механических напряжений и температур деталей в наибо
лее характерных точках. Лишь при наличии такого контроля
можно с уверенностью гарантировать надежную работу сов ременного форсированного турбопоршневого двигателя.
В связи с трудностями измерения в корабельных усло
виях нагрузки двигателя, показателей механической напря
женности и теплового состояния деталей в практике экс
плуатации для ограничения и контроля нагрузки двигателя
используются косвенные показатели, контроль которых доступен и которые в той или иной степени отражают действительную нагрузку двигателя, его механическую напряженность, тепловое состояние деталей, а также каче
ство рабочего процесса. Эти показатели получили назва
ние заградительных.
В качестве заградительных показателей используются:
-цикловая подача топлива;
-эффективный крутящий момент;
-среднее эффективное давление;
97
- максимальное давление сгорания (максимальное дав
ление цикла);
-температура выпускных газов;
-коэффициент избытка воздуха;
-число оборотов турбокомпрессора;
-температура деталей поршневой группы.
§2. Различные способы ограничения нагрузки дизеля
на сниженном числе оборотов
I. Ограничение нагрузки двигателя по цикловой подаче
топлива
Наиболее простым способом ограничения нагрузки дви
гателя является установка упора максимальной подачи топ
лива в приводе к рейке топливного насоса, или упора, ограничивающего ход рейки на увеличение подачи топлива. Такой упор устанавливается на всех корабельных двигате
лях. Ограничительной характеристикой в этом случае явля
ется внешняя характеристика двигателя, иначе - характе ристика при const, или более точно, - характеристика при постоянном полезном ходе плунжера топливного насоса (так как при закреплённой рейке топливного насоса цикло вая подача топлива изменяется в зависимости от числа оборотов. См. рис. 2.10).
Возможность и допустимость работы различных двигате
лей по внешней характеристике необходимо рассматривать с точки зрения изменения по внешней характеристике пока
зателей тепловой и механической нагруженности этих дви
гателей. Изменение указанных показателей будет зависеть
от многих факторов: особенностей конструкции, схемы и
состава агрегатов наддува, давления наддува и т. д. Рассмотрим, как будут изменяться показатели тепловой и механической нагруженности по внешней характеристике
98
для двигателей без наддува и с наддувом. Во всех случаях
считаем, что обороты двигателя снижаются, начиная от
точки номинального или максимального режима.
Двигатель без наддува
Механическая напряженность двигателя без наддува, работающего по внешней характеристике со снижением обо ротов, будет несколько возрастать. Это объясняется увели
чением p z вследствие роста периода задержки самовос
пламенения — <tL , а в ряде случаев и роста цикловой подачи
топлива. Некоторое увеличение периода задержки самовос
пламенения при снижении оборотов по внешней характеристи ке объясняется уменьшением вихревых явлений, давления рс
и температуры заряда воздуха t c в конце сжатия. Для
двухтактного дизеля указанное выше увеличение механиче
ской напряженности дополняется уменьшением сил инерции поступательно движущихся масс, что в свою очередь приводит к еще большему росту механической напряженности.
Изменение цикловой подачи топлива в зависимости от числа оборотов при закрепленной рейке топливного насоса определяется типом и конструктивными особенностями на соса. При уменьшении оборотов цикловая подача топлива может увеличиваться или уменьшаться. На рис. 4.4 дана зависимость коэффициента подачи топливного насоса от чис ла оборотов при закрепленной рейке. У ряда насосов золот никового типа на начальном участке коэффициент подачи с уменьшением числа оборотов возрастает (кривая I), а за тем убывает. На начальном участке более подно проявляется
эффект увеличения наполнения надплунжерного пространства
насоса, на втором участке превалирующими является эф
фект дросселирования топлива во время нагнетательного хода плунжера и увеличение потерь топлива через зазоры.
Если же эффект увеличения наполнения слабее эффекта
99