книги из ГПНТБ / Брук М.А. Инженерные основы эксплуатации корабельных дизелей учебник

Принимаем для ограничения нагрузки характеристику Me = const (рис. 37). Точка пересечения ограничитель-

пой и винтовой характеристик определяет допустимый режим работы, характеризуемый числом оборотов /?',

мощностью Nв и крутящим моментом Ме .

Пользуясь рисунком 37, можно вывести зависимости для определения NB и п'.

Рис. 37. Определение допустимого режима работы корабельного дви­ гателя с отключенным цилиндром

140

Режимы Ме и N в расположены на одной и той же винтовой характеристике с показателем степени т :

Ne_= i_n_\m

NB расположены на характеристике

Мке =const:

К _ _ п_

(124)

К‘

Из формулы (123)

\п'

Подставим в формулу (126) значение — из форму-

п

лы (127), получим выражение для подсчета мощности

N[:

1 т

(128)

При отключении одного цилиндра нужно уменьшить номинальное число оборотов двигателя на величину

141

(132)

(133)

(134)

Допустимый режим работы корабельного двигателя при отключении подачи топлива в один или несколько цилиндров зависит от числа цилиндров двигателя z, числа отключенных цилиндров к, механического к.п.д. т|м и показателя степени винтовой характеристики т .

Влияние этих показателей можно проследить на

рис. 38, построенном на основании зависимостей (131) и (132) применительно к двигателю с подключенным компрессором при изменении т|м от 0,7 до 0,9 для ко­ раблей с корпусами: водоизмещающим ( т ~ 3), глисси­ рующим (т = 1 ,6 ) и полуглиссирующим ( т = 2).

Наибольшее уменьшение числа оборотов при вы­ ключении одного цилиндра отмечается у глиссирующих кораблей, имеющих минимальное значение показателя степени винтовой характеристики (рис. 38,а).

димость снижения оборотов до 68% от номинальных

142

143

= &Nj = 50 л. с.., следовательно, погрешность в опре­ делении допустимой мощности составляет менее 3%. Следует также учитывать, что при определении допу­

должен возрасти. Так как на режиме п' крутящий мо­

мент Мв равен крутящему моменту Ме на режиме п. то очевидно, что снижение числа оборотов от п до п' сопровождается одновременным уменьшением подачи топлива, что в какой-то мере компенсирует погрешность,

допускаемую при расчетном определении без учета ЛАД Ориентировочно установленный режим работы двига­ теля должен уточняться на основании контрольных за­ меров температуры выпускных газов работающих ци­

линдров.

Отключение подачи топлива в один из цилиндров

оказывает влияние не только на нагрузку двигателя, вы­ нуждая снижать крутящий момент и число оборотов, но

и на динамические характеристики двигателя.

Так как индикаторная диаграмма отключенного ци­ линдра отличается от индикаторных диаграмм работаю­ щих цилиндров, произойдет изменение суммарной кри­ вой касательных усилий, а следовательно, и изменится диаграмма крутящего момента.

Уменьшение среднего значения крутящего момента

Рост неравномерности крутящего и опрокидывающего моментов вызывает также повышенную вибрацию дви­ гателя. Так как при выключении топливного насоса си­ лы инерции и их моменты ме изменяются, то уравно­ вешенность двигателя не нарушается.

Во время эксплуатации отмечены случаи поломки торсионных валиков привода воздуходувок двигателя 37Д под воздействием резонансных крутильных колеба­

ний, вызванных, в частности, самопроизвольным отклю­ чением подачи топлива в один цилиндр вследствие не­ исправности насос-форсунки.

При этом напряжения в торсионном валике возраста­ ют в 10—20 раз. Опасные крутильные колебания про­

144

являются в заметном усилении вибраций и стуков в приводах.

Выем из отключенного цилиндра деталей движения. В эксплуатации могут возникнуть исключительные об­ стоятельства, связанные с необходимостью кратковре­ менной работы дизеля при условии выема из нерабо­ тающего цилиндра поршня и шатуна. В данном случае возникают дополнительные трудности обеспечения ог­ раниченной работоспособности дизеля:

— удаление поршня и шатуна влечет за собой нару­

шение уравновешенности сил инерции поступательно движущихся масс и их моментов, что вызывает допол­ нительные вибрации двигателя;

—при выключении подачи топлива в один из ци­ линдров происходит увеличение неравномерности кру­ тящего момента и степени неравномерности вращения коленчатого вала; выем поршня и шатуна приводит к более значительному росту неравномерности вращения коленчатого вала за счет изменения момента сил инер­ ции;

—изменяется крутильная схема и форма свободных колебаний, что может вызвать смещение зон резонанс­ ных колебаний; в связи с этим число оборотов вала двигателя должно быть выбрано так, чтобы при до­ пустимой величине нагрузки исключалась работа в зо­ нах резонансных крутильных колебаний и значительных вибраций;

—после удаления шатуна нужно заглушить выход­ ные отверстия масляных каналов мотылевой шейки от­ ключенного цилиндра, так как в противном случае про­ изойдет снижение давления масла в системе смазки;

—должны быть заглушены масляный трубопровод

охлаждения поршня и патрубок подачи пускового воз­ духа в дефектный цилиндр;

— при остановке двигателя нужно проследить, что­ бы поврежденный цилиндр не находился в пусковом по­ ложении; для обеспечения пуска коленчатый вал нуж­ но установить в положение, соответствующее подаче воздуха в работающий цилиндр;

— в отключенном цилиндре двухтактных двигателей нужно обеспечить перекрытие окон; это может быть достигнуто путем подвешивания поршня за рым при ус­ ловии удаления шатуна или закрепления шатуна в та­

ком положении, которое надежно предохраняет его от контакта с мотылевой шейкой и щеками вала;

— для изоляции отключенного цилиндра от выпуск­ ного коллектора и воздушного ресивера нужно обеспе­ чить, чтобы органы газораспределения этого цилиндра не приводились в действие (впускные и выпускные кла­ паны четырехтактных двигателей и выпускные клапаны двухтактных двигателей с прямоточно-клапанным газо­ распределением).

Все перечисленные особенности использования дви­ гателя при отключении подачи топлива с одновремен­ ным выемом поршня и шатуна из отключенного цилинд­ ра создают трудности, которые не всегда могут быть преодолены. В некоторых случаях размеры поврежде­ ний и конструктивные особенности двигателя могут ис­ ключить возможность его работы с удаленными дета­ лями движения в одном из цилиндров.

Выход из строя наддувочного агрегата четырехтактного двигателя

Повреждение наддувочных агрегатов и вывод их из действия превращает двигатель с наддувом в двигатель без наддува.

Для обоснованного назначения режимов работы дви­ гателя в новых условиях нужно уметь оценивать влия­ ние выхода из строя наддувочного агрегата на индика­ торные и эффективные показатели.

Допустим, что четырехтактный двигатель с надду­ вом на номинальном режиме имел индикаторную мощ­

ность Nit среднее индикаторное давление р,-, число обо­ ротов п, эффективную мощность Nc, среднее эффектив­

ное давление ре, индикаторный к. п.д. щ и механический

К. П. Д. Т]м'

Одноименные параметры двигателя после выхода из строя наддувочного агрегата будем обозначать штри­ хом.

Исходим из предпосылки о неизменности условий сго­ рания в данном двигателе при сохранении а = const и

п= const.

Тогда

Pi __ Vi ''In Yk

PslOt

где Yk— ——----- удельный вес воздуха после компрес­

сора;

PolО1

Yo———----- удельный вес атмосферного воздуха.

С учетом принятых условий можно считать:

'Он

/ 1;

Таким образом, приближенная зависимость среднего индикаторного давления от условий на впуске может быть представлена в виде

При Рв>1.3ч-1,5 кгс/см2 влияние повышения темпе­ ратуры воздуха в компрессоре на плотность воздушного заряда становится существенным, вследствие чего при­ меняется промежуточное охлаждение воздуха. В этом случае давление рЮц перед впускными органами и тем­

пература ГКц отличаются соответственно от рк и Тк. Так как ГКц и Тк всегда' больше То, то, пренебрегая

влиянием изменения температуры на плотность воздуха, мы обеспечиваем некоторый резерв при определении допустимой нагрузки в случае выхода из строя надду­ вочного агрегата.

Тогда

Рк

С учетом влияния Тк

1

Так как показатель политропы сжатия в компрессоре

пк> 1, то очевидно, что при — < 1, р[ < р /.

Рк

При постоянном числе оборотов вала двигателя ин­ дикаторная мощность будет изменяться так же, как среднее индикаторное давление, т. е.

допустимой индикаторной мощности двигателя опреде­ ляются степенью изменения давления воздуха перед впускными органами.

Для обеспечения условия a = const после отключения агрегатов наддува необходимо уменьшить подачу топлива примерно в таком же соотношении, в каком уменьшилось давление воздуха перед впускными органами,

Очевидно, что в этих условиях двигатель окажется не­ работоспособным.

Так, например, при исходных значениях и=1,8, р,;= 2,6 и AGT= const коэффициент избытка воздуха по­ сле отключения агрегатов наддува составит всего око­ ло 0,7.

Поэтому нет смысла рассматривать условия работы дви­ гателя после отключения агрегатов наддува при AGT= = const. Разумеется, еще меньше оснований для рассмот­ рения даже в теоретическом плане режима работы дви­ гателя с отключенным наддувом при Л/,н= const и

п= const.

Чтобы определить допустимую величину эффектив­ ной мощности на номинальных оборотах при сохране­ нии a = const, нужно оценить степень изменения механи­ ческого к.п.д. с учетом состава и особенностей связи

агрегатов наддува с двигателем.

Двигатель с механическим приводом компрессора. Чо время функционирования наддува

148

Исходя из принятого условия п= const, можно считать Мгр = УУТр и A/dm= jVb. м, поэтому:

После отключения компрессора 6к =0.

Мощность и среднее давление насосных ходов дан­ ного двигателя зависят от давления наддува рк и ве­ личины отношения р„ к противодавлению на выпуске рг, а также от характера изменения коэффициентов ра­ боты наполнения р„ и работы выталкивания |дв:

Среднее давление насосных ходов может быть выра­ жено в зависимости от величин ра, рт, ци и р,в форму­ лой

до 1,6 и температуры воздуха от 45 до 190°С коэффи­ циент работы выталкивания изменяется всего примерно

па 3%, а среднее давление насосных ходов при этом изменяется не больше чем на 1,5%. Таким незначитель­ ным изменением рв можно пренебречь и полагать

Ци^Цв. Коэффициент работы наполнения уменьшается со снижением давления воздуха.

ния уменьшается от 0,84 до 0,82, т. е. примерно на 2,5%> что позволяет считать .

149