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

Поскольку развернутую диаграмму снимают при равномерном вращении барабана в одну сторону, то длина такой диаграммы показывает не ход поршня, как в нормальной диаграмме, а про­ должительность цикла в некотором масштабе, выраженную во времени или углах поворота мотыля. Поэтому для определения среднего индикаторного давления развернутую диаграмму нужно перестроить в нормальную (по ходу поршня) или соответственно обработать.

На развернутой диаграмме обязательно должны быть нанесе­ ны атмосферная линия и крайние положения поршня.

Практически индикаторные диаграммы могут отличаться от приведенных выше вследствие погрешностей индикатора, индика­

грамм могут быть следующие. При повышенном трении поршенек индикатора вместе с пишущим механизмом перемещается рывка­ ми, а на отдельных участках он неподвижен, т. е. не реагирует на изменение давления газов в цилиндре дизеля. Это искажение вызывается тем, что карандаш пишущего механизма перемещает­ ся по вертикали непропорционально изменению давления газов в цилиндре.

Наиболее частой причиной повышенного трения движущихся частей индикатора является неудовлетворительная смазка, что объясняется неправильным подбором марки и качества масла.

Иногда повышенное трение вызывается перекосом штока и плохой пригонкой поршенька по втулке индикатора, а также пло­ хой продувкой индикаторных трубок, из которых скопившийся кокс, грязь, металлическая стружка попадают в полость индика­ тора и загрязняют его.

208

Индикаторные диаграммы нередко искажаются также пріг недостаточном прогреве индикатора, индикаторных труб, употреб­ лении неепециалыіоп (шероховатой) бумаги, неотрегулирован­ ном нажатии карандаша пишущего механизма на индикаторнуюбумагу.

Диаграмма, снятая индикатором с заедающим поршеньком, приведена на рис. 96, а. Линия расширения на этой диаграмме имеет волнистый и даже ступенчатый вид. При очень сильномзаедании возможны ступеньки и на линии сжатия. Мощностьдизеля, подсчитанная по таким диаграммам, будет неверной.

Рис. 96. Искаженная и исправленная диаграм­ мы двухтактного дизеля

Во избежание рассмотренных недостатков необходимо, чтобы трение поршенька и пишущего механизма было возможно мень­ шим. На практике ход поршенька проверяют, вдувая воздух ртом (индикаторная пружина при этом должна быть снята). Порше­ нек II пишущий .механизм опускаются под действием собственноговеса.

Бумага для вычерчивания диаграмм должна быть покрыта особым составом, на котором карандаш будет оставлять ясную темную линию.

При заедании необходимо вынуть поршенек, тщательно выте­ реть его и рабочую поверхность втулки. Нагар или металличе­ скую стружку с индикатора необходимо снять, тщательно промыть его керосином, а индикаторные трубки хорошо продуть. Затем, смазав поршенек качественным маслом, повторить снятие диа­ грамм. Если искажения не исчезнут, то причину заедания пор­ шенька следует искать в забоинах, перекосе или изгибе порш­ невого штока индикатора.

Степень жесткости индикаторной пружины сказывается на чет­ кости и правильности контура индикаторной диаграммы. Иногда неправильный подбор пружины приводит к искажению диаграм­

шток поршенька под давлением газов, превышающем жесткость пружины, упирается своим заплечиком в крышку индикатора и,

209

несмотря на продолжающееся повышение давления, стоит не­ подвижно в верхнем положении. Кроме того, дефекты, появляю­ щиеся от инерционных усилии, наличия слабим в соединениях индикаторного шзивода, увеличиваются-

Рис. 97. Влияние жесткости пружины па очертание индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма, снятая тугой пружиной (рис. 97,6), не искажена, но высота, а следовательно, и площадь такой диа­ граммы получаются небольшими, что затрудняет ее анализ. При

.планиметрировании диаграммы, снятой очень жесткой пружиной, может быть допущена значительная ошибка.

Диаграмма, снятая пружи­ ной нормальной жесткости с того же дизеля, показана на рис. 97, в. Основные моменты газораспределения на этой ди­ аграмме 'видны отчетливо, в то же время ее площадь достаточ­ на, что исключает большие по­ грешности при подсчете по ней мощности.

При выборе индикаторной пружины необходимо исходить из максимального давления в цилиндре и частоты вращения дизеля. Как показала практика, жесткость пружины должна быть такой, чтобы максимальное давление, допускаемое пружиной, было больше давления газов в цилиндре на 3—5 кгс/см2.

При индицировании двухтактных дизелей характер работы пружины индикатора, как правило, однородный (пружина рабо­ тает на растяжение). Поэтому индикаторные диаграммы не ис­ кажаются, если гайка, крепящая пружину, не довернута до кон­ ца или даже совсем отсутствует. Однако в этом случае атмос­ ферная линия может быть вычерчена ниже своего фактического положения на величину зазора между гайкой и пружиной (рис. 98, а). А это приводит к неправильному определению дав­ ления газов в цилиндре.

В четырехтактном дизеле при ходе всасывания в цилиндре создается разрежение, что изменяет характер работы пружины и вызывает перемещение поршенька индикатора, а затем и пишу­ щего механизма вниз на величину имеющегося зазора между гай­ кой и пружиной (рис. 98, б).

210

В индикаторах типа 50, широко распространенных па судах, морского флота, пишущий механизм крепится к штоку не с по­ мощью металлического стерженька, как это делается в большин­ стве индикаторов других конструкций, а путем зажима штока индикатора хомутиком. Такая конструкция упрощает замену поршенька со штоком. Однако недостатком такого способа креп­ ления является то, что пишущий механизм и шток соединяются не жестко, а лишь за счет трения между хомутиком и штоком, возникающего при зажиме хомутика стягивающим винтом. По­ этому в случае ослабления хомутика пишущий механизм может перемещаться относительно штока, вызывая искажения индика­ торных диаграмм. Чтобы не допускать такой ошибки, необходи­ мо перед каждым инднцированием дизеля убедиться в надежно­ сти крепления пишущего механизма па штоке индикатора.

При использовании индикатора типа 50 необходимо такжеследить за правильным закреплением пишущего механизма на штоке, так как в случае закрепления его выше или ниже нор­ мального положения индикаторные диаграммы будут искажать­ ся. Например, если пишущий механизм закреплен выше нормаль­ ного положения, индикаторные диаграммы иногда могут обре­ заться сверху по горизонтали. Характер искажения диаграмм в этом случае будет таким же, как при снятии диаграммы инди­ катором со слабой пружиной (см. рис. 97).

Возможны искажения индикаторных диаграмм и в том слу­ чае, если пишущий механизм закреплен ниже своего нормальногоположения. Правильно закреплять пишущий механизм на штокепндикатора удобнее всего следующим образом:

навернуть па индикатор пружину', предназначенную для сня­ тия диаграмм, и закрепить ее гайкой;

ослабить хомутик, крепящий пишущий механизм к штоку ин­ дикатора;

установить пишущий механизм так, чтобы его карандаш на­ ходился выше выступа барабана индикатора на величину, не­ сколько превышающую масштаб пружины (на 2—5 мм)\

закрепить пишущий механизм на штоке хомутиком со стяги­ вающим шурупом;

отрегулировать величину максимального подъема пишущего механизма (поршенька индикатора).

Подъем пишущего механизма регулируют у'-порной втулкой поршенька (ограничителем подъема поршенька). Поршенек ин­ дикатора должен упираться во втулку в тот момент, когда ка­ рандаш пишущего механизма будет находиться ниже верхней кромки барабана индикатора приблизительно на 4—5 мм.

Рассмотрим чаще всего встречающиеся на практике случаи искажения диаграмм из-за неисправности привода.

Если индикаторный шнур короток, то он рвется. Этот дефект, естественно, замечается сразу'. В некоторых случаях, когда при­ меняют плохо вытянутый шнур, он не рвется, если даже его длина и недостаточна, а вытягивается.

2 4

Индикаторная диаграмма (рис. 99, а), снятая при помощи такого шнура, обрезается сбоку по строго вертикальной линии с правой стороны (при вращении барабана индикатора справа налево). Этот недостаток характеризуется стуком барабана ин­ дикатора об ограничитель. Особенно хорошо слышен стук, если руку держать на движущемся шнуре. Стук слышен в конце прямого хода барабана.

Искажения диаграммы, снятой при помощи длинного шнура,

бана о его ограничитель в конце обратного хода барабана.

Если индикаторный шнур вытягивается, то барабан индика­ тора вращается непропорционально ходу поршня дизеля, что приводит к искажению диаграммы. При таком дефекте диаграм­ ма смещается относительно атмосферной линии; в некоторых слу­ чаях индикатор чертит .несколько контуров (рис. 99, в).

Индикаторные диаграммы в рассмотренных случаях исправля­ ют правильным подбором длины шнура, которую необходимо свести до минимума. Если невозможно избежать длинных шну­ ров (больше 1,5 лі), вместо них лучше применять стальные лен­ ты или тросики.

При ходе привода, превышающем ход барабана, может быть два случая: рвется шнур или, если он вытягивается, диаграмма обрезается с обеих сторон. Эти явления резко бросаются в гла­ за; их легко устранить изменением хода индикаторного привода.

При слишком малом ходе привода индикаторная диаграмма получается очень короткой. Хотя это и не искажает диаграммы, но так как ее площадь уменьшается, возникает погрешность при планиметрировании диаграмм и затрудняется их анализ.

Ход привода следует выбирать таким, чтобы длина диаграм­ мы была 50—70 мм.

212

Индикаторные диаграммы, искаженные в результате непра­

Индикаторная диаграмма, снятая правильно установленным приводом, представлена на рис. 99, з.

На этих рисунках видно, что при опережающем и отстающем приводах диаграммы искажаются и мощность, подсчитанная по ним, будет фиктивной. Получив диаграммы, подобные изобра­ женным, необходимо проверить индикаторный привод, чтобы установить истинную причи­ ну искажения диаграмм.

При работе дизеля инди­ каторный привод проверяют снятием диаграмм сжатия, т. е. при выключенной пода­ че топлива. Если индикатор­ ный привод установлен пра­ вильно, то линии сжатия и расширения (при отсутствии

значительных пропусков газов через поршневые уплотнительные кольца) сольются в одну и диаграмма будет иметь вид, показан­ ный на рис. 94, а.

Наличие площади, образованной линиями сжатия и расшире­ ния, укажет на неисправность индикаторного привода. Величина этой площади может быть положительной или отрицательной и зависит от того, как будет проходить линия расширения — ниже или выше линии сжатия. Если линия расширения проходит выше

ным приводом, положительная площадь должна вычитаться, а

ность привода, трудность возникает при определении характера кривых: какая из них является линией сжатия, а какая — линией расширения. В этом случае поступают так: снимают нормаль­ ную индикаторную диаграмму и делают на ней пометку на ли­ нии сжатия в виде точки 1 (рис. 101) или крестика, затем отклю­ чают подачу топлива и снимают на этом же месте бумаги диа­ грамму сжатия. Поскольку линия сжатия 2 на обеих диаграм­ мах должна быть одна и та же, вторая кривая является линией расширения 3 диаграммы сжатия.

На рис. 101 линия расширения проходит выше линии сжатия (индикаторный привод опережает мотыль двигателя). Следова­ тельно, площадь (заштрихованная), показывающая погрешность

213

привода, является положительной и должна вычитаться из всей площади полной диаграммы.

В рассматриваемом примере корректировку диаграммы мож­ но производить сразу при планиметрировании, исключив пло­ щадь диаграммы сжатия из общей площади диаграммы. В дру­ гих случаях, когда линия расширения проходит ниже линии сжатия (при отстающем приводе), необходимо спланиметрировать всю диаграмму (включая и диаграмму сжатия).

(восьмерки). Обычно такое искажение наблюдается в резуль­ тате отставания карандаша индикатора, что вызвано заеданием привода и люфтами в соединениях рычага, на котором закреп­ лен карандаш.

Проверка индикаторного привода рассмотренным способом дает удовлетворительные результаты лишь при умеренной тепло­ отдаче цилиндров дизеля и отсутствии значительных пропусков газов через поршневые уплотнительные кольца, а также при со­ блюдении необходимых условий индпцировапня. В противном случае необходима проверка привода па неработающем дизеле

(см. § 33).

Пропуски индикаторного крана вызывают утечки газов, при­ водящие к понижению давления в полости цилиндра индикатора. Индикаторные диаграммы, снятые при помощи такого крана, имеют заниженную площадь. Мощность дизеля, подсчитанная по таким диаграммам, будет меньше фактической. Однако следует иметь в виду, что снятые подобным образом диаграммы могут иметь нормальный контур. Поэтому обнаружить по диаграмме неплотности крана трудно. Вот почему пропуски кранов и ин­ дикаторных трубок необходимо прежде всего определять на слух, по шуму газов или воздуха, выходящего из неплотностей.

установке крана, недостаточном отверстии в кране для прохода газов, малом диаметре или большой длине индикаторных трубок, сообщающих полости индикатора и цилиндра. Все это приводит

214

тора при индицнроваиіш высокооборотного дизеля столь значи­ тельны, что вызывают заброс пишущего механизма и его после­ дующие колебания. Эти колебания обычно наблюдаются на ли­ нии расширения диаграммы.

При наличии такого недостатка на диаграмме надо заменить индикатор на меньшую модель или поставить более жесткую пружину, или, если это невозможно, откорректировать диаграмму. Для этого на диаграмме проводят касательные к кривой коле­ баний линии расширения и между ними строят среднюю линию

(рис. 104).

§ 35. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Среднее индикаторное давление находят по нормальной или развернутой индикаторной диаграмме. По нормальной диаграм­ ме его определяют отдельно для каждого цилиндра, а в дизелях двойного действия — отдельно для каждой полости цилиндра по формуле

р-t-гкгс см'2,

где f — площадь индикаторной диаграммы, мм2;

т — масштаб индикаторной пружины, мм/кгс/см2; I — длина индикаторной диаграммы, мм.

Площадь индикаторной диаграммы замеряют планиметром не менее 2—3 раз. Для подсчета подставляют среднюю арифметиче­ скую из полученных результатов. Перед использованием плани­ метр проверяют по площади круга, очерченной прилагаемой план­ кой. В случае отсутствия специальной планки показания плани­ метра проверяют по квадрату на миллиметровой бумаге.

При установке планиметра его рычаги по отношению к диа­ грамме располагают под утлом 90°. При обводе диаграммы рыча­ ги не должны приближаться друг к друту менее чем на 60° либо удаляться друг от друга более чем на 120°.

В случае отсутствия планиметра среднее индикаторное дав­ ление на диаграмме с достаточной точностью определяют по методу трапеции. Для этого диаграмму разбивают вертикальны­ ми линиями обычно на 10 равных частей (рис. 105). Каждый участок делят еще пополам и посередине измеряют его высоту. Среднее индикаторное давление определяют по выражению

_ -У

р~ Ю/я ’

где Ну — сумма высот уи у2, у3 и т. д., мм; т — масштаб пружины, мм/кгс/см2.

Длину индикаторной диаграммы замеряют по атмосферной линии. Если длина атмосферной линии по каким-либо причинам не соответствует длине индикаторной диаграммы, поступают так.

216

От крайних точек диаграммы опускают перпендикуляры на отмосферную линию или ее продолжение. Расстояние между точка­ ми пересечения с атмосферной линией и будет длиной диаграммы.

Среднее индикаторное давление, а следовательно, и мощность дизеля можно определить также по развернутой индикаторной диаграмме, снятой при помощи индикатора с независимым при­ водом. При этом необходимо следить за положением на диаграм­ ме атмосферной линии и отметками мертвых точек поршня.

вых точек, последние находят графи­ чески. Для этого при неизменном ре­ жиме работы дизеля, кроме обычных развернутых диаграмм, снимают диаг­ раммы при выключенной подаче топ­ лива. Затем проводят линию парал­

Восстановив перпендикуляры из полученных точек 0[ и продол­ жив их до пересечения с атмосферной линией, получают в. м. т. на развернутой диапрамме с включенным топливом.

Н. м.т. для двухтактного дизеля находят, разделив пополам расстояние Оі Оt между двумя смежными в. м. т. Для четырех­ тактного дизеля н. м.т. находят делением расстояния Оі 0\ на четыре равные части и последующим откладыванием от точки Оt вправо и влево такой части.

Рис. 106. Нанесение мертвых точек поршня дизеля на разверну­ той диаграмме

Следует отметить, что точность нанесения отметки мертвых точек на развернутую диаграмму имеет очень большое значение. При смещении в. м. т. на один градус поворота коленчатого вала от истинного положения ошибка в определении среднего индика­ торного давления достигает 8—10%.

Рассмотрим наиболее доступный метод подсчета среднего ин­ дикаторного давления по развернутой индикаторной диаграмме. Сущность этого метода заключается в следующем. Из в. м.т. О

217