книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

220

забросу оборотов

после

пуска

дизеля я

к резкому

повышению

д а в ­

ления

сгорания и

жесткости раооты дизеля в первых циклах.

По указанным

причинам

оптимальной

дозой

впрыскиваемого

топ ­

лива

при пуске считается

доэа

Л £ т

=

(0,5

*

0,6)

А £ Н 0 Г 1

,

где

Л С Т -

доза

впрыскиваемого

топлива при пуске;

Л £ Н О м ~

Д ° з а

впрыскиваемого топлива, соответствующая но­

минальной

мощности

дизеля.

У г о л

о п е р е ж е н и я

п о д а ч и

т о п л и в а .

При больших

углах

опережения

подачи топливо

попадает

в

среду

с низкой температурой,

вследствие чего ухудшается смесеобразо­

вание и затрудняется самовоспламенение топлива.

При

малых

углах

опережения

подачи топлива рабочая смесь не успевает при­

готовиться к самовоспламенению, движение поршня

к н . м . т .

с о ­

провождается уменьшением тѳпнѳратуры

и самовоспламенения

вовсе

не происходит. Существует

оптимальный

угол

опережения

подачи

торов,

влияющих на пуск дизеля, следует, что решающим

фактором

является температурный режим дизеля. Все способы облегчения

пуска

холодных дизелей сводятся к их предварительному

прогреву.

Тепло

в дизель может быть подведено следующими способами:

-

средами,

циркулирующими через

дизель;

- проворачиванием дизеля от постороннего источника меха­

нической

энергии (почти вся подведенная энергия при этом идет

на нагрев

дизеля);

-

комбинированным способом.

При первом способе тепло может быть подведено к дизелю со

следующими

средами:

-

с

паром, подаваемым с зарубашечное пространство дизеля;

-

с

водой, нагреваемой вне дизеля и циркулирующей

через

его зарубашечное пространство (часто воду пропускают

через

змеевик,

расположенный в масляном баке с целью прогрева масла);

-

о

маслом,

прокачиваемым через

систему смазки;

221

-

с

воздухом,

засасываемым

дизелем

при его пуске;

-

с

топливом,

подаваемым

в

дизель

в

процессе пуска.

Метод парового прогрева весьма эффективен и широко исполь­

зуется

в

стационарных парках

автомобилей

и тракторов.

лем. Вода из системы охлаждения

пускового двигателя

направляет­

ся в зарубашечноѳ пространство

дизеля и прогревает

е г о , а вы­

дизелей

при отрицательных температурах. 'Для облегчения

про­

крутки холодных дизелей часто открывают всасывающие клапаны

при помощи механизма

декомпрессии.

Дизели автономных войсковых источников электроэнергии долж­

ны быть

в состоянии постоянной готовности к немедленному пуску.

Поэтому

используются

дизели

непосредственного

впрыска,

находя­

щиеся в

состоянии "горячего

резерва" . Системой

"горячего р е ­

самопрогрев. Горячий резерв отрицательно

сказывается на проч­

ности

некоторых дизелей

и сопряжен

с большими

расходами элек ­

троэнергии. Для поддержания дизеля

7ДІ00

в режиме

горячего р е ­

зерва,

например, в сутки

расходуется до 1000

квт

электроэнер­

гии. Поэтому в настоящее

время актуальной

задачей

эксплуатации

преодоление

сил трения в

дизеле,

на привод вспомогательных на­

вешенных на

дизель агрегатов, на

создание компрессии и на пре ­

одоление сил

инерции при

разгоне

дизеля. Существует эксперимен­

пускового

агрегата

по формуле (35;

(вместо среднего

индикатор­

ного

давления

р.

подставляется

среднее давление

рп

потерь

при

п у с к е ) . Указанный метод

связан

со

сложными вычислениями

и

недостаточно

точен. Ориентировочно

мощность

пускового агрегата

может быть

оценена

на основании

эмпирической

зависимости

Nn

= (1,5

*

1,7)

V s z

,

где

Nn

-

мощность

пускового

агрегата;

VgZ

-

литраж

дизеля;

1 , 5 - 1 , 7 л . с / л

-

удельная

необходимая мощность

пускового

а г р е ­

г а т а (установлена

экспериментально).

Средний расход пускового воздуха может быть ориентировочно

оценен

по

аналогичной

зависимости

Ѵ п -

6

=

(6 * Э)Ѵ5г

литров

воздуха

при

Г0

и

р0

,

где 6 +

9

-

средний

литровый

расход

пускового

воздуха,

л

воздуха

при Т0

,

р0

*

л

рабочего

объема

дизеля

Емкость -пусковых баллонов на основании требований Морского

Регистра

СССР должна

обеспечить не

менее

12

пусков

дизеля

из

холодного

состояния. Объем

баллонов,

а также

верхний предел

давления

в них определяются на основании

уравнения

состояния

воздуха

с

учетом

числа необходимых

пусков, ориентировочного

расхода

пускового

воздуха

на

один

пуск и

нижнего

Предела

д а в ­

баллонов емкостью

78 л каждый

о б е с п е ч и в а е т с я ' 1 0 - I I пусков

дизеля І2ЧН Щ при

температуре

7"0 = І5°С . При последовательном

ной или частичной нагрузке. Критерием

стабилизации

теплового

режима

условно считается стабилизация

температуры

воды

и масла

на

выходе

из

дизеля.

В период

прогрева дизеля

изменяются:

-

температура цилиндровых

втулок,

поршней, головок

поршней

и

других

деталей;

-

температурные напряжения

в указанных

элементах;

- зазоры в сопряжениях деталей, особенно заметно меняются

зазоры

между цилиндровыми втулками и поршнями;

-

температура воды и масла;

-

ход

термодинамических

процессов

в дизеле .

С целью

быстрейшего запуска и загрузки

дизель-генератора

сирование прогрева, при котором температурные

напряжения

не

достигают предельно допустимых величин.

Рассмотрим картину

изменения температур в

деталях

дизеля

в период прогрева и влияние нагрева на напряжения

в

этих

деталях.

Изменение температуры деталей дизеля при

прогреве.

При

прочностном

расчете дизеля учитываются температурные напряже­

ния в крышке

цилиндра,

в цилиндровой втулке и

в головке

поршня,

т . е . в деталях, непосредственно образующих камеру

сгорания. В

крышке цилиндра в период прогрева изотермические

куполообраз­

ной

внутренней части крышки,

сопррикасающѳйся с горячими

г а з а ­

ни к

внешней части огневого

днища, омываемой охлаждающей

в о ­

дой, т . е . имеет

место

осевое (вдоль оси цилиндра) и радиальное

изменение температуры

( р и с . 7 9 ) .

Более сильный нагрев внутрен­

ней центральной

части

вызывают

напряжения сжатия в этой зоне

225

фика зависимостей

Г к р = f(t)

следует,

что

наиболее

интенсивный

неравномерный прогрев крышки происходит в

первые

30

- АО с е к .

В дальнейшем происходит общий прогрев

крышки, но

существенного

изменения разности

температур

Д^"- ^кр. бнутр

^кр.бнешн

Установившаяся

температура

этих

деталей зависит

от нагрузки

на

т<>с

дизель. При

увеличении

нагрузки

1

скорость роста

температур

у в е ­

Крышка

1

личивается

и установившиеся

тем­

200

Поршень

пературы возрастают, но соотно­

шения

между

температурами

в

р а з ­

150

Ятилка

личные

моменты

прогрева

сущест­

венно

не изменяются.

Из рис.80 следует,

что

наи­

100

большие перепады температур

50]Г

имеют место в зоне огневого

дни­

ща в первый

период

прогрева

(наклон кривых максимален). Осо­

бенно велики эти перепады и

вы-

0

5

10

15

20

зываемые ими напряжения

при

вы­

Рис.81

ходе холодного дизеля на номи­

нальную мощность. Зависимость максимальных напряжений сжатия

для дизеля 6430/38 от режимов прогрева по результатам

расчета

Т.П.Ефимова

представлена

в

табл . 10 .

Т а б л и ц а

10

Режимы прогрева

N0=

0

N =0,67А/Н

Напряжения,

кГс/см2

370

507

547

813

Максимальные суммарные напряжения от давления газов и на­

грева имеют место на второй

минуте

прогрева

и

составляют

1200 к Г с / с м 2 .

Прогрев крышки цилиндра, головки поршня

и цилиндровой

втул ­

ки до

установившихся

температур происходит почти

синхронно,что

режиме, то опасности заклинивания в

процессе

прогрева

обычно

не

возникает. С точки

зрения

зазора

в паре

втулка-поршень

з а ­

грузка

нѳпрогрегого

дизеля

нежелательна,

так

как

при

переклад­

ке поршня в цилиндре (при изменении направления

нормальной

с и ­

лы

рн

, представленной на рис.22) при больших

зазорах

удары

поршня о стенку втулки приводят к интенсивной

навигационной

эрозии

внешних боковых поверхностей

втулок.

Изменение температуры масла и охлаждающей

воды

во

время

прогрева. Опыты показали, что время

стабилизации

температуры

интенсивной

циркуляции и соприкосновения с менее нагретыми д е ­

талями возрастает и стабилизируется медленно.

Так

в

дизеле

8ЧН 30/38,

нагруженном на полную мощность в течение

10

сек,

температура

воды стабилизируется

через

5 - 1 0

мин,

а темпера­

тура масла

продолжает расти более

часа .

При низкой

температуре

особенностей дизеля и от ряда других причин.

Для

каждого

типа

ді8вля испытаниями на заводе устанавливаются

необходимые

режи­

мы и время прогрева дизеля, гарантирующие прогрев

масла и

обес ­

греве будет рассмотрено при изучении режимов охлаждения

ди­

зелей .

Анализ состояния дизеля в период прогрева позволяет

с д е ­

лать следующие выводы:

3.

Необходимое время прогрева дизеля

определяется в основ­

ном временем прогрева

масла.

4.

Для обеспечения

экстренного пуска

дизеля с приемом на­

,

_

Ме-гъ л

Пе п

Ne=MpW=—

=

716,2

л . с ,

(69)

80-75

где

Ме- крутящий

момент на

коленчатом

валу,

кГм;

л - скорость вращения коленчатого

вала,

об/мин.

Из формулы (69)

следует,

что

м

716, Z Ne

п в = — ъ

•

Так как величина среднего эффективного давления рв

опреде­

ляет

крутящий момент Ate ( т . е . нагрузки

на КШМ дизеля),

а ско ­

Эффективная мощность дизеля,

в свою очередь, определяется

мощностью, отдаваемой генератором

ДГУ потребителям, с учетом

к . п . д . генератора.

*?е С

ч Ѵ

( * )

W e

632

где

£ ц -

часовой расход топлива

дизелем;

QH -

низшая

теплотворная

способность

топливаі

Приравнивая

правые

части

формул ( * )

и

(69),

получим

/Че

П

7е G 4

ÖH

7/6,2

~

632

Ив последнего

соотношения следует

775,2

QH

е

632

П

4

' е

„

716,2

ÛH

,

/

Для

дизеля

ДГУ выражение

— =

к

является

постоянным,

п о э т о м у .

6 3 2

п

;

.

" в

к'ацх1е

.

(70)

Аналогично

выражению

(70)

M-L

~ к'Сц

L .

Целесообразно в качестве критерия механической

напряженности

дизеля использовать'

индикаторные показатели

p-L

и

M-L , так

как

они

выражают воздействие

на

детали

дизеля полной

работы г а з о в .

Но и з - з а

простоты

измерения

эффективных

показателей Ме,

ре

они

нашли более

широкое

распространение.

Индикаторные показа­

зателей на механический к . п . д . л м

[см.формулу (37)].

Значения

механических к . п . д . должны определяться на каждом режиме

рабо ­

ты дизеля по нагрузочным характеристикам ( с м . р и с . 1 7 ) .

Понятие о тепловой напряженности дизелей

Показатели механической напряженности дизелей Ме

и ре

не

учитывают воздействие на детали дизеля тепловых потоков,

опре­

деляющих температурные градиенты

и температурные напряжения в

И}ц - часовой поток тепла, передаваемый в охлажда­

емую воду через один цилиндр дизеля.

Если известны удельный эффективный расход

топлива дизелем

qe , низшая теплотворная способность топлива

0Н и развиваемая

ство

теплоты Q1

, выделяющееся за

час в

цилиндре дизеля,может

быть

определено

формулой

= $е

N'e Q*

к к а л / ч а с .

<?ч= * о Q4=

Це

& Ре -^rjf

б н •

Fz-=jTiI!S.

Суммарная площадь

F,+ F2 , омываемая охлаждающей водой, с о ­

ставляет величину

2