книги из ГПНТБ / Эксплуатация корабельных двигателей внутреннего сгорания лекции

В период эксплуатации двигателя на корабле должна быть обеспечена его надежная и безотказная работа. Оче­ видно, что в период общего ресурса двигателя невозможно обеспечить одинаковую надежность и безотказность всех его деталей. Периодически часть деталей, отработавших срок безотказной работы, должна заменяться новыми. Для этой цели устанавливаются межремонтные планово-предупредитель­

ные осмотры и ремонты, когда двигатель останавливается

для замены изношенных деталей и проведения осмотра с

целью выявления скрытых дефектов отдельных узлов и дета­

лей, могущих привести к внезапному отказу двигателя. Вели правильно определено время безотказной работы

двигателя и его элементов, правильно определены межре­

монтные сроки и установлен перечень деталей и узлов, подлежащих замене на запасные, то в межремонтный период

двигатель должен работать безотказно с высокой степенью

надежности.

Степень надежности работы двигателя в межремонтный период и ресурс, обеспечивающий установленную вероят­

ность безотказной работы, зависят также от назначения

двигателя и возможных последствий в результате его вы­ хода из строя. Примером могут служить авиационные дви­ гатели, высокая вероятность безотказной работы которых обеспечивает безопасность полетов. Когда время работы двигателя с высокой вероятностью безотказной работы истекает,его снимают с самолета и устанавливают на на­ земные объекты, где он продолжает работать длительное время с меньшей надежностью, которая однако вполне до­ пустима для новых условий его использования.

Задача корабельного инженера-мзханика состоит в том,

чтобы обеспечить безотказную работу двигателя в межре­ монтный период и обеспечить тем самым выполнение задач,

поставленных перед кораблем. Выполните этой задачи за­ висит от комплекса эксплуатационных факторов, важнейшими из которых можно назвать следующие:

30

-тщательность выполнения инструкции по эксплуата­

ции, знание условий работы двигателя на корабле и преду­

преждение возможных перегрузок;

-своевременность и качество выполнения планово­ предупредительных осмотров и ремонтов;

-характер режимов работы двигателя, степень и •

частота перегрузок, динамичность переходных режимов,

число пусков двигателя, уровень вибраций и крутильных ко­

лебаний;

-сорт и качество смазочного масла, наличие приса­

док к маслу, сорт и качество применяемого топлива, качество охлаждающей воды.

§ 6. Маневренные свойства корабельных

дизелей

Маневренные свойства корабельных дизелей определя­ ются:

-готовностью дизеля к действию;

-величиной рабочего диапазона числа оборотов и нагрузок;

-приемистостью дизеля;

-моментом, развиваемым дизелем при реверсе;

-мощностью, допустимой при длительной работе на

заднем ходу.

Готовность к действию главных и вспомогательных дизе­

лей определяется временем, необходимым для приготовления двигателя к пуску, для пуска и прогрева до такого со­ стояния, при котором двигатель может принять необходимую

нагрузку.

Приготовление дизеля к пуску предусматривает выпол­

нение ряда операций по приготовлению механизмов самого двигателя и его систем, прогрева двигателя перед пуском

от постороннего источника энергии до температуры, обес-

31

пропульсивного (гребного) комплекса. Приемистость опреде­ ляется массой корабля и его обводами, способом передачи

мощности на гребной винт и характеристиками винта. Приеми­

стость определяется также свойствами дизеля: быстродей­

ствием регулятора, временем выхода турбокомпрессора на

мощности. У дизелей, имеющих реверсивную муфту, ограни­

чены не только мощность, но и время непрерывной работы на заднем ходу, что связано с особенностями конструкции

реверсивной муфты и упорного подшипника.

33

§ 7. Устойчивость режима работы дизеля

Устойчивостью режима работы дизеля называется его

способность без каких-либо внешних воздействий вновь

возвратиться в первоначальный режим, после того как

причина, вызвавшая его нарушение, перестает действовать.

Устойчивость системы двигатель-потребитель определя­ ется характером изменения момента двигателя М д при

Основная характеристика двигателя (внешняя или

Состояние длительно устойчивого равновесия опреде­

ляется как состояние, которое не изменяется по времени,

34

Рис. 2.8. Графики, характеризующие устойчи­

вость работы системы двигатель-потребитель:,

а) устойчивая система; б) неустойчивая система

Если для состояния равновесия при установившемся режиме работы М с= М си, М А=У1А.Ч , со = со0 ?

то в случае отклонения от положения равновесия

M t= Мс.у+ д м с • М А= М АУ+ Д М д ;

со = со0+-Дсо.

Предполагаем, что Дсо настолько мало, что в интервале от оо0 до со моменты изменяются по прямой линии, поэтому уравнения для приращений могут быть записа­ ны в виде:

(2.17)

(2.18)

В условиях динамического равновесия системы двига­

тель-потребитель приращения моментов равны, тогда на

35

основании уравнений (2.17) и (2.18), произведя пере­ становку, получим

или

Полученное приращение Дсо в зависимости от зна­ чения показателя степени будет либо убывать (устойчивый

режим), либо возрастать (неустойчивый режим). Для того

чтобы Доо убывало, необходимо выполнить условие

значение (4F y>0') ", приращение будет возрастать и режим

будет неустойчивым, когда Fy имеет отрицательное зна­

чение (Fy<0). Как было сказано выше, выполнение условия Fy> Q зависит от характера изменения момента сопротив­ ления и момента двигателя от угловой скорости вращения. На рис. 2.8,а значение Fy = tg«.c-tgoiA - положи­

тельное и, следовательно, система будет работать устой­ чиво; на рис. 2.8,6 Fy=tgac-tq«A имеет отрицательное

значение, поэтому равновесие системы неустойчиво. Бели

под воздействием каких-либо причин угловая скорость

устойчивой системы со уменьшится на величину Д с о , то движущий момент станет больше момента сопротивления и, под влн яием разности моментов число оборотов увеличится до прихода в исходную точку А ,• где моменты будут равны. Если под воздействием каких-либо причин угловая

скорость этой же системы увеличится на величину Д со

то момент сопротивления станет больше движущего момента,

система начнет притормаживаться до тех пор, пока не

возвратится в исходную точку А.

Работу устойчивой системы двигатель-потребитель можно сравнить с шариком, помещенным в лунку. Любое отклонение шарика от положения равновесия неизбежно, под воздействием силы тяжести, приведет его в центр лунки, в положение равновесия.

Бели под воздействием каких-либо причин угловая скорость неустойчивой системы со уменьшится на вели­ чину Дсо, то момент сопротивления станет больше движу­ щего момента, система будет притормаживаться до тех пор,

пока не остановится. Если угловая скорость этой же си­

стемы увеличится на величину Дел)7 то движущий момент

станет больше момента сопротивления, система будет продолжать разгоняться и увеличивать обороты (пойдет в

разнос).

Работу неустойчивой системы можно сравнить с шариком,

помещенным на вершину сферы. Любое отклонение шарика от

37

положения равновесия неизбежно, под воздействием силы тяжести, приведет к его скатыванию.

При работе дизеля на винт момент сопротивления опре­

деляется моментом сопротивления гребного винта. Движущий

момент определяется крутящим моментом двигателя при

закрепленном рычаге управления. Если дизель не имеет всережимного регулятора, это будет частичная или внеш­

няя характеристика. Если дизель снабжен всережимным

регулятором, это будет регуляторная характеристика.

На рис. 2.9 показаны характеристика момента сопротив­

ления гребного винта (винтовая характеристика) и частич­

ные характеристики дизеля при различных положениях Закреп­ ленной рейки топливного насоса. Как видно на рисунке,

Рис. 2.9. График, характеризующий устойчивость

работы дизеля, не имеющего всережимного регулятора, 38 по винтовой характеристике