книги из ГПНТБ / Королев Н.И. Эксплуатация судовых дизелей

Рассмотрим на примере, как пользоваться таблицей при выборе масштаба пружин. Требуется подобрать пружину для индицирования дизеля. Максимальное давление в цилиндре дизеля ие превы­ шает 50 кгс/см2.

Как указывалось, для съемки диаграмм с дизелей применяют поршенек диаметром 9,06 мм. Отношение площади этого поршень­ ка к нормальному равно 1:5 (третья строка сверху в таблице). В знаменателе дроби третьей строки находим цифру 50, означаю­ щую допустимое максимальное давление, в числителе — масштаб пружины (цифра 1). Номер 5 данной пружины стоит в первой графе слева. Таким образом, пружина, на которой выбита циф­ ра 5, в рассмотренном примере подойдет для чндицирования дизе­ ля, так как она допускает для поршенька диаметром 9,06 мм дав­ ление до 50 кгс/см2, масштаб пружины равен 1 мм на 1 кгс/см2.

Если индпцирование производить, применяя нормальный пор­ шенек (диаметром 20,27 мм), то эту пружину, согласно таблице, можно использовать для снятия диаграмм с дизелей, у которых максимальное давление в цилиндре не превышает 10 кгс/см2, мас­ штаб пружины при этом будет равен числу, выбитому на ней.

Индикатор типа 30 отличается от индикатора типа 50 лишь

Для снятия индикаторных диаграмм с дизелей с частотой вра­ щения 500 об/мин и более применяют стержневой индикатор (рис. 87). Отличительной особенностью этого индикатора является замена спиральной пружины пружиной 1 равного сопротивления.

198

Один конец 4 стержня шарнирно соединен с поршеньком 3 инди­ катора, а другой наглухо закреплен в корпусе 2. Индикатор снаб­ жен набором стержневых пружин различной жесткости н несколь­ кими поршеньками с соответствующими втулками. Это позволяет применять его для различных дизелей. Пишущий механизм инди­ катора записывает изображение перемещений поршенька, увели­ ченное в 8 раз. Диаметр барабана индикатора равен 30 мм. Высота индикаторной диаграммы до 30 мм, длина-— 60 мм.

Рис. 87. Стержневой индикатор

Некоторые судовые дизели не имеют индикаторных приводов, поэтому снять с них диаграмму при помощи обычных индикаторов невозможно. В таких случаях применяют индикаторы с независи­ мым приводом от часового механизма. На современных индикато­ рах с независимым приводом имеется приспособление, позволяю­ щее автоматически отмечать углы поворота коленчатого вала или крайние положения поршня. Частоты вращения барабана в неко­ торых типах индикаторов можно регулировать часовым механиз­ мом, что позволяет снимать диаграммы с дизелей, работающих при различной частоте вращения.

Индикатор с независимым приводом конструктивно отличается от индикатора типа 50 (или индикатора «Майгак») лишь большим диаметром барабана, что позволяет снимать непрерывную диаграм­ му за несколько оборотов дизеля.

199

Индикатор среднего давления — пиметр предназначен для конт­ роля работы двигателей внутреннего сгорания, а также для регу­ лирования их на равномерное распределение мощности по цилинд­ рам.

Схема пнметра типа П-2 показана на рис. 88. Колебания давле­ ния газов в цилиндре 2, действующие на поршень 1 пиметра, воспринимает и успокаивает масса маховика 5, так что поршень устанавливается в положение, соответствующее среднему давлению газов в цилиндре за полный цикл работы дизеля. Это среднее давление уравновешивается пружиной 3. Шкала 4 пнметра граду­ ирована для давлений 0—5,2 и 5—10,2 кгс/см2 (пружина без про­ кладочной шайбы и пружина с прокладкой).

Нижний предел частоты вращения дизеля для пиметра равен

№1 без шайбы — из показания вычесть 2,6;

№2 с шайбой — показание умножить на 2;

№2 без шайбы — от показания вычесть 2,6 и результат умно­ жить на 2;

2 0 0

высота подъема карандаша пишущего механизма и углы по­

то карандаш индикатора должен чертить вертикальную прямую' линию; система рычагов, передающих движение от штока инди­ катора карандашу, не должна иметь слабин в сочленениях (нали­ чие слабим проверяют легким покачиванием конца пишущего' рычага при различных положениях поршня индикатора);

поршенек и втулка индикатора должны быть плотно пришли­ фованы, чтобы избежать пропуска газов в индикаторе; поршенек вместе со штоком должен при снятии пружины медленно опус­ каться под действием собственного веса;

движущиеся части индикатора должны быть очень легкими;, в противном случае на диаграммах могут появляться волнистые линии;

индикаторные шнуры должны быть достаточно тонкими и эластичными. Не следует использовать шнуры, связанные из не­ скольких отдельных кусочков. Плетеные шнуры значительно луч­ ше крученых. В крайнем случае допустимо применение крученого' шпагата, но обязательно предварительно вытянутого. При боль­ шой длине шнура следует применять стальную струну;

пружины индикатора периодически необходимо проверять (та­ рировать) ;

прежде чем устанавливать индикатор на цилиндре дизеля, не­ обходимо продуть индикаторные трубки, иначе кокс, грязь, скап­

быть хорошо прогрет; бумага, надетая на барабан, должна плотно прилегать к нему.

Трение карандаша о бумагу должно быть минимальным. Нажим карандаша следует отрегулировать так, чтобы он не рвал бумагу,,

алиния на диаграмме была-ясной и четкой; длину индикаторного шнура необходимо отрегулировать так„

чтобы снимаемая диаграмма вычерчивалась посредине листа ин­ дикаторной бумаги, а длина ее составляла не более 90% наи­ большей длины, допускаемой барабаном индикатора;

пружину и индикатор необходимо устанавливать в соответст­ вии с наибольшим давлением газов в цилиндре. Следует стре­ миться к тому, чтобы диаграмма имела возможно большую пло­ щадь для получения при анализе и подсчетах наиболее точных результатов.

Масштаб пружины следует выбирать таким, чтобы наиболь­ шая высота диаграммы получилась равной приблизительно 80— 90% максимальной, допускаемой индикатором. Лишь для высо­ кооборотных дизелей приходится иногда сознательно уменьшать высоту и длину диаграммы, выбирая более жесткую пружину,, чтобы избежать колебаний пишущего механизма от сил инерции.

2ОД

Ганку, прижимающую пружину к штоку индикатора, необходимо завертывать до конца;

индикаторный привод должен быть правильно спроектирован и собран. При ответственных испытаниях необходимо проверить

вставку 12 со штырем 10, служащим для соединения с индикатор­ ным шнуром. Другим концом шнур, проходящий через систему блоков 8, прикреплен к пружине 7, позволяющей держать его в натянутом состоянии. На шнур по количеству цилиндров надеты кольца 6, на которые во время снятия диаграмм накидывается

•крючок индикатора. При индицировании дизеля головку 13 приво­ да устанавливают на диске против риски с цифрой, указывающей номер цилиндра, с которого снимают диаграмму.

202

рой прикрепляют индикаторный шнур, имеет строго горизонталь­ ное положение.

Проверку привода и корректировку индикаторных диаграмм во время работы дизеля производят по диаграммам сжатия, сня­ тым при включенной подаче топлива.

§ 34. ИНДИКАТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ

Нормальные индикаторные диаграммы служат для определе­ ния среднего индикаторного давления, по которому подсчитыва­ ют мощность дизеля, а также для общего анализа теплового про­ цесса, происходящего в цилиндре.

2

Рис. 90. Диаграммы четырехтактного дизеля

Контур, а следовательно, и элементы индикаторной диаграм­ мы зависят от тактности дизеля, способа распыла топлива, цикла, по которому работает дизель.

Индикаторная диаграмма одного цилиндра четырехтактного бескомпрессорного малооборотного дизеля показана на рис. 90, а.

Линия 1—2 показывает процесс впуска (всасывания) воздуха в цилиндр. По линии 2—3 сжимается воздух и давление резко повышается. В конце процесса сжатия, когда поршень подходит к B.M.T., происходит подача топлива в цилиндр и его воспламе­ нение.

Сгорает топливо не мгновенно, а за какой-то промежуток вре­ мени, поэтому в начальный период сгорания вблизи в.м.т. пор­ шень успевает описать в цилиндре некоторый объем. В результате линия сгорания в начале этого процесса (участок 3—4) идет не по вертикальной прямой, а по кривой, наклоненной к оси орди­ нат.

Давление сгорания после прохождения поршнем в.м.т. в связи с увеличением объема цилиндра вначале повышается (участок 3—4), а затем понижается (участок 4—4'), и кривая сгорания

.плавно сопрягается с линией расширения (участок 4'—5).

При подходе поршня к нижнему положению (точка 5) от­ крывается выпускной клапан и происходит выпуск продуктов ■сгорания (участок 5—1 на рис. 90,6). Начало выпуска на диа­ грамме заметно по резкому понижению давления в конце кривой

.расширения.

:204

Впуск воздуха в цилиндр осуществляется при давлении ниже атмосферного, а выпуск продуктов сгорания — при давлении не­ сколько выше атмосферного. Однако из-за небольшого масштаба

площадь. Эта часть диаграммы соответствует затраченной работе на выпуск и зарядку цилиндра. При подсчете индикаторной мощ­ ности цилиндра эта площадь должна вычитаться из площади

Рис. 91. Диаграммы двухтактного дизеля

полезной работы газов. Однако в связи с незначительной частью отрицательной площади (не более 3% ее главной части) на прак­ тике при подсчете среднего индикаторного давления ее не учи­ тывают, относя к механическим потерям.

Крайние точки индикаторной диаграммы соответствуют край­ нему положению поршня. Длина диаграммы или длина атмос­ ферной линии представляет уменьшенный ход поршня.

Давление в самой высокой точке 4 диаграммы является мак­ симальным давлением сгорания, а давление в самой низкой точ­ ке диаграммы показывает давление выпуска. Эти давления можно вычислить путем деления ординаты диаграммы на мас­ штаб пружины, применяющейся при индицировании.

На рис. 91, а представлена индикаторная диаграмма двух­ тактного бескомпрессорного дизеля. Сравнивая рис. 90 и 91, вид­ но, что линии сжатия, сгорания и расширения индикаторных диаграмм двухтактных дизелей в общем не отличаются от диа­ грамм четырехтактных. Только на участках, характеризующих процессы продувки и выпуска газов из цилиндра, имеется отли­ чие.

В точке 5 диаграммы двухтакного дизеля (см. рис. 91, а) открываются выпускные окна, давление в цилиндре быстро па­ дает. По линии 5— 1 происходит выпуск продуктов сгорания и продувка цилиндра. Точка 1 диаграммы соответствует крайнему нижнему положению поршня. При восходящем движении порш­ ня вначале закрываются продувочные окна, а затем выпускные (точка 2), после чего начинается процесс сжатия (линия 2'—3).

205

Нормальные индикаторные диаграммы не дают возможности точно исследовать отдельные процессы цикла (впуск, выпуск, продувку и горение), поэтому на практике снимают еще так на­ зываемые специальные диаграммы: со слабой пружиной, сме­ щенные, диаграммы-гребенки, диаграммы сжатия и развернутые.

Диаграммы, снятые индикатором со с л а б о й п р у ж и и о й, применяют для анализа процессов всасывания, выпуска и про­ дувки. Протекание этих процессов изображается в крупноммасштабе, а верхняя часть ограничивается горизонтальной линией, так как поршенек индикатора, находясь под воздейст­ вием слабой пружины, достигает своего крайнего верхнего поло­ жения и остается в нем до снижения давления газов в цилиндре до 5—10 кгс/см2.

ровой поршенек (диаметром 20,27 мм).

На рис. 91,6 показана диаграмма двухтактного дизеля, сня­ тая индикатором со снятой пружиной. В точке 5 происходит от­ крытие выпускных окон. Давление газов в этот момент равно 4—9 кгс/см2. Вначале выпуск происходит свободно. В точке 6 начинается открытие продувочных окон. В этот момент давление в цилиндре намного выше давления продувки. Затем эти давле­ ния выравниваются, происходит продувка цилиндра при одновре­ менно продолжающемся выпуске продуктов сгорания. Давление-

зцилиндре постепенно уменьшается и приближается к давлению-

ввыпускном ресивере. В точке 2 продувочные органы закрыва­ ются и поршень вытесняет часть газов из цилиндра в выпускнуютрубу. В точке 2' закрываются выпускные органы и начинается сжатие.

Во избежание поломки индикатора при снятии индикаторных диаграмм со слабой пружиной обязательно после смены поршень­ ка необходимо переставить ограничитель хода на втулке штокаиндикатора.

С м е щ е н н ы е диаграммы снимают тем же индикатором, что- и нормальные, соединяя его с приводом соседнего цилиндра, мо­ тыль которого расположен под углом 90 и 120°. Крайнее положе­ ние поршня на таких диаграммах находится примерно на середи­ не смещенной диаграммы, а крайние его точки будут соответство­ вать положению поршня в середине хода при тактах сжатия и расширения. Поэтому участок диаграммы вблизи мертвой точки,, соответствующей процессу сгорания, получается как бы растяну­ тым. Это позволяет проанализировать изменение давления во вре­ мя горения и выявить недостатки в работе форсунок и топливных насосов.

Помимо этого, по смещенной диаграмме можно определить давление воспламенения топлива и максимальное давление сгора­ ния цикла.

Смещенная индикаторная диаграмма двухтактного бескомпрессорного двигателя показана на рис. 92.

206

На практике смещенные диаграммы иногда используют для определения давления сжатия, условно приравнивая его к давле­ нию воспламенения.

нии сжатия и расширения на диаграмме сжатия сливаются в однѵ линию (рис. 94, а).

ней можно также определить конечное давление сжатия в ци­ линдре.

Р а з в е р н у т ы е д и а г р а м м ы (рис. 95) дают представле­ ние о характере протекания рабочего процесса дизеля в области его в.м.т. В дизелях, ие имеющих индикаторного привода, диа­ граммы используют для определения среднего индикаторного дав­ ления.

Развернутые диаграммы снимают механическим пли электри­ ческим индикатором. В судовых условиях для этой цели чаще всего применяют механические пружинные индикаторы с незави­ симым приводом, например, от часового механизма.

207