книги из ГПНТБ / Соловьев Б.И. Теплотехнические испытания и эксплуатация судовых дизелей

Д л и н ы отрезков

0—1, 0—2,

0—3

и

т. д.,

о п р е д е л я ю щ и е

углы

поворота коленчатого

в а л а

а\,

а2

аз,...,аю,

подсчитываются

' по

формуле

s i n — =

T / i £ ^ ) ( * - ^ )

S 1 U

2

У

RH

где R — радиус шатуна,

мм;

Н — отстояние

поршня

двигателя

от осп коленчатого

за­

ла, мм;

которая применяется д л я

всех режимов работы данного двигателя

и развернутых д и а г р а м м ,

снятых с него.

бивают на

десять

р а в н ы х частей,; к а ж д у ю из них делят пополам

и находят

величину

Я . Н а п р и м е р : .

H=L+R\

L — длина шатуна двигателя,

мм.

•Погрешность

определения Nt

по данному способу составляет

2 — 3% . Она во

многом зависит

от правильности нанесения мерт­

ошибка в определении р г

достигает 8—10%.

П р я м у ю

OA

(см. рис.

76) м о ж н о провести

из в. м. т,

(точка

О)

и под л ю б ы м углом. В этом случае проводятся две такие

прямые

под одним

и тем ж е

углом

к атмосферной

линии: OA'

— д л я

л и ­

нии расширения и OA"—для

линии

с ж а т и я

развернутой

инди­

каторной

д и а г р а м м ы

(рис.

78).

Преимущества

этого

способа

в

том, что

все построения

выполняются

на

том

ж е

листе

бумаги,

на котором

снята и н д и к а т о р н а я

д и а г р а м м а !

Определение среднего индикаторного давления перестроением

развернутой

диаграммы

в

нормальную. Д л я

определения

сред­

него индикаторного д а в л е н и я необходимо развернутую

д и а г р а м м у

перестроить в нормальную по ходу поршня

Н.

Д л я

этого

(рис. 79)

в н а ч а л е определяют длину

развернутой

д и а г р а м м ы ,

д л я

чего

расстояние

я г

(г — радиус

б а р а б а н а индикатора)

о т к л а д ы в а ю т

вправо и влево от в. м. т. на атмосферной линии. Если

у

инди­

катора не

было

отметчика

мертвых точек,

то

их находят

описан­

ным выше способом.

~

З а т е м д и а г р а м м а

делится вертикальными

линиями через

к а ж ­

дые 30° (или 15, 10,

5°) от в. м. т. Ч е м

больше

делений,

тем

более

точным будет построение.' Отрезки вертикальных линий

м е ж д у

атмосферной линией

и л и н и я м и ' с ж а т и я и

расширения

будут

рр-

резки 0—/, 0—2,

0—3... будут

в ы р а ж а т ь ход поршня от в. м. т.

при повороте мотыля на эти ж е

углы .

И з прлученных

точек

0, 1,

2, 3, 4, 5, 6 восстанавливают

пер­

пендикуляры . П р о в о д я т прямую MN

п а р а л л е л ь н о

д и а м е т р у

по­

луокружности, которая

будет

я в л я т ь с я

атмосферной

линией

нор-

120'

240'

Рис. 79. Перестроение развернутой индикаторной диаграммы в нормальную

мальной

д и а г р а м м ы . От

атмосферной

линии

на

восстановленных

перпендикулярах,

соответственно

углам поворота

шатуна,

откла­

д ы в а ю т

вверх

ординаты

давлений

с ж а т и я

и

расширения,

снятые

с развернутой

д и а г р а м м ы .

Соединяя полученные

точки

плавными

кривыми,

получают

контур н о р м а л ь н о й индикаторной

д и а г р а м м ы .

Среднее

индика­

торное

давление

определяют

путем

планиметрирования

диа ­

г р а м м ы .

Определение

среднего

и н д и к а т о р н о г о . д а в л е н и я при

помощи

номограммы .

Рассмотренные предыдущие

д в а

способа

определе-

ния среднего

индикаторного д а в л е н и я по

р а з в е р н у т ы м

индика­

торным д и а г

р а м м а м громоздки, требуют

значительной

з а т р а т ы

способе. Все это создает

определенные трудности

дл я

обработки

таких д и а г р а м м

во время

теплотехнических

испытаний

и

дл я

эксплуатационников . .

Н и ж е

описывается метод определения

среднего

индикаторного

давления

р г с помощью

н о м о г р а м м ы

(рис. 80)

зависимости

угла

поворота

коленчатого в а л а

а от хода

поршня

дл я

любого

типа

двигателей [52] . Определяется отношение

где R — длина кривошипа,

мм;

L — длина шатуна, мм.

И з

н о м о г р а м м ы дл я десяти расчетных

точек

соответственно оп­

ределенному значению Л находят углы:

1—«1,

2—«г.

Ю--а10.

Д л я

сохранения

постоянной расчетной б а з ы

при

различной

длине

развернутой

индикаторной

д и а г р а м м ы

в

координатах

pi — а ввиду изменения

частоты в р а щ е н и я д в и г а т е л я

или других

факторов

расчетные

точки

(углы)

о т к л а д ы в а ю т с я

на

произвольно

п р о в е д е н н о й ' п р я м о й

АВ

длиной 90 или 180 мм в обе стороны

от

в. м. т. и

п а р а л л е л ь н о

атмосферной линии д и а г р а м м ы

(рис.

81).

Поскольку

длина

АВ

в ы б р а н а равной

90 и л и 1 8 0

мм, то

м а с ш т а б

будет равен

1 мм=2°

или 1° п. к. в.

Если индикатор с н е з а в и с и м ы м приводом не имеет

приспособ­

ления дл я автоматического нанесения мертвых точек,

то их

нахо­

дят вышеописанным

способом.

Через

точки

В

и

окончание

т а к т а

с ж а т и я

и

расширения -

(н. м. т.) проводят п р я м ы е до пересечения

в произвольной

точке С

И з полученных

точек на атмосферной

линии восстанавливают

перпендикуляры до

пересечения

с кривыми с ж а т и я и расширения

и

получают

искомые ординаты

давлений с ж а т и я и расширения Б

к о о р д и н а т а х

pL—а.

Вычитая из

суммы ординат расширения сум­

м у

ординат

с ж а т и я

и поделив

разность

на число расчетных ор-

r i

10/«

' - '

где Е р р а с

— сумма

ординат

расширения;

2Рсж

— сумма

ординат

с ж а т и я ;

случае, когда главные и вспомогательные двигатели не

оборудова ­

ны

индикаторными

приводами,

например

двигатели

• «Герлитц»

8SV55uA, 8 Д Р 4 3 / 6 1 ,

« Б у к а у - В о л ь ф » , или

отсутствуют

приборы

д л я

з а м е р а индикаторной или эффективной

мощности

(индика ­

тор,

торсиометр), мощность д л я

различных

целей м о ж

н о

опреде­

совмещенных графиков

нагрузочных характеристик,

снятых

на

стендовых

испытаниях

двигателей

при " различных

скоростных

р е ж и м а х . Этот

метод

д а е т

точные

результаты,

если

соблюдены

следующие

условия:

двигатель находится в хорошем техническом

состоянии;

регулировка

двигателя

соответствует

той, д л я которой

снима­

лись нагрузочные

характеристики;

pz

максимальное

давление

сгорания

и температура

отработав ­

ших -газов

^ о . г

совпадают

с соответствующими

п а р а м е т р а м и

стен­

довых

испытаний.

Д л я

определения

мощности

двигателей по

нагрузочным

ха­

рактеристикам

при испытании

д о л ж н ы

быть

замерены

часовой

р а с х од топлива и частота

в р а щ е н и я

двигателя

в минуту.

Р а с ­

смотрим

некоторые

из

этих

способов

[48] .

1. Определение эффективной мощности по нагрузочным

х а р а к ­

теристикам зависимости

удельного

эффективного

расхода

топлива

ge

от

эффективной

мощности

Ne

д в и г а т е л я

при

различных

ско­

ростных

р е ж и м а х .

Существует

п р и б л и ж е н н а я

зависимость, когда

при

постоянных водоизмещении и

д и ф ф е р е н т е

судна

мощность,

п о г л о щ а е м а я

гребным

винтом

постоянного

шага,

пропорциональна

к у б а м

чисел

частоты в р а щ е н и я

двигателя,

т. е.

(1)

где

N е

— номинальная

э ф ф е к т и в н а я

мощность

двигателя

при

но­

минальной

частоте

в р а щ е н и я

п;

N'e—эффективная

мощность

двигателя

п р и

частоте

враще ­

ния

/г'.

Удельный

эффективный

расход

топлива

при

частоте

в р а щ е н и я

/г'

равен

П о д с т а в л я я

значение N'e

в формулу

(2),

получим

(3)

где

G'—часовой

расход топлива,

кг/ч,

при

скоростном

р е ж и м е

И м е я совмещенный

график

-нагрузочных

характеристик

g =

= / ( Л г

е )

(рис.

82)

и

подсчитав по ф о р м у л е

(3)

удельный

эффек ­

тивный

расход

топлива

g\

при

скоростном

р е ж и м е

испытаний

п',

из г р а ф и к а

м о ж н о

определить величину

N'e.

ходу топлива

G' определяют среднее эффективное д а в л е н и е

р'е

(рис. 83). f

З н а я

р'е,

находят э ф ф е к т и в н у ю мощность д в и г а т е л я по

фор ­

муле

(4)

N=cpeti;

(5)

где ре

— с р е д н е е эффективное давление,

кгс/см2;

У ц

— рабочий объем всех цилиндров,

л;

•• п

— частота в р а щ е н и я двигателя,

об/мин;

А

— к о э ф ф и ц и е н т , равный 900 дл я

четырехтактных и

450

д л я двухтактных двигателей;

с

— п о с т о я н н а я двигателя, р а в н а я произведению ki (k — пос­

тоянная

цилиндра, L — число

цилиндров д в и г а т е л я ) .

3.

Определение

эффективной "мощности по нагрузочным

х а р а к ­

частоте в р а щ е н и я двигателя G/n от

среднего

эффективного

д а в ­

ления

ре

при различных

скоростных

р е ж и м а х .

Подсчитав

вели­

чину

G'jn'

при скоростном р е ж и м е испытаний

п', определяют по

совмещенному графику нагрузочных характеристик среднее

эф ­

фективное

давление р'е

(рис. 84), а

затем — эффективную

мощ ­

ность по формуле (4) или (5).

9е

Рис.

82.

Совмещенный гра-

Рис.

83.

Совмещенный

график

. фик

нагрузочных

характе­

нагрузочных

характеристик

за­

ристик

зависимости

ge

=

висимости

G=f(pe)

=

f(Ne)

П р и м е ч а н и я :

J . Значения

Ne и ре

для

скоростных

режимов, не

ото­

браженных на совмещенных графиках нагрузочных

характеристик

(см.

рис.

82—84), но находящихся в интервале частоты

вращения, для которых имеются

кривые ge,

G и G/n, могут .быть определены путем

интерполяции.

2. При отсутствии нагрузочных характеристик эффективную мощность дви­

гателя можно ориентировочно определить по формуле

где- G — часовой расход топлива при испытаниях, кг/ч;

ёе—удельный

расход при номинальном

режиме

работы,

взятый

из паспорт­

ных данных, кг/э. л. с. ч.

и.л.с.

•На суда отделами теплотехники нормы

работы двигателя задаются в

Как ее подсчитать? Для этого надо знать

механический к. п. д.

двигателя, а

лучше иметь зависимость v\M=f(Ni)

или т)м

=Нп)-

Ч а щ е

всего

на

судне

нет

совмещенных

графиков,

а

имеются

результаты

стендовых

испытаний.

В

этом

случае N е ,

Nt

и тум

по результатам стендовых

испытаний двигателя .

Н а основании

этих данных строят график

зависимости pe=f{G/n)

(рис. 85).

Т а б л и ц а 27

Таблица для

построения зависимости

р е = / (

— I

по

результатам стендовых

испытаний

Р а с ч е т н ые величины и

их

о б о з н а ч е н и е

Н о м е р опыта

Часовой расход топлива G, кг/ч

Частота вращения коленчатого вала двигателя п,

об/мин

Отношение

G/n

•Эффективная мощность двигателя

Ne,

э. л.

с.

Среднее эффективное давление

всего двигателя

ре,

кгс/см3

Ne

Р е ~ СП

Построение

графика зависимости pe=f{G/n)

(см. рис. 85)

S

п

Рис. 84. Совмещенный график на­

Рис.

в5.

График

зависимости

грузочных

характеристик

зависи­

Pef=f(G[h),

построенный

по ре­

мости G/n = f(pe)

зультатам

стендовых

испытаний

П о р е з у л ь т а т а м

теплотехнических' испытаний или

эксплуата ­

ционных

измерений

с

использованием

рис.

85

определяют

эффек ­

щим ф о р м у л а м :

д л я

генераторов

постоянного

тока

2V.=1,36

э. л.

с;

д л я

генераторов

переменного

тока

Ne = 2,35 -^-cos ф э. л.

с,

где /

— сила тока, а;

U

— н а п р я ж е н и е

тока,

в;

цг

— к. п. д. генератора

с учетом нагрузки;

cos ф— коэффициент

мощности.

Р а с ч е т н ые величины п их о б о з н а ч е н и е

Способ определения

Номер опыта