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

назначения и Взаимная компенсация отрицательных свойств компонентов, входящих в состав присадки.

Отечественными многофункциональными присадками являются: ЦИАТИМ-339, ВНИИ НП-360, АЗНИИ- ЦИАТИМ-1, ИП-22к, ДФ-1, ВНИИ НП-370, ПМСЯ н другие. Содержание отдельных компонентов присадок в масле зависит от свойств базового масла, сорта приме­ няемого топлива и содержания в нем серы, степени форсировки дизеля и условий его эксплуатации.

Применение присадок ЦИАТИМ-339, АЗНИИ- ЦИАТИМ-1 и даже более эффективной присадки ВНИИ НП-360 на дизелях с давлением наддува 2,4—2,8 кгс/см2 приводит к значительному закоксовыванию колец, потере их подвижности, повышенному нагарообразованию, закоксовыванию диффузора и рабочих лопаток турбокомпрессора, отложению шлама в холо­ дильнике, в результате чего через 200—300 ч масляный

холодильник теряет охлаждающие свойства. Решениями*XXIII съезда КПСС предусмотрены ме­

ры по созданию высококачественных присадок к смазоч­ ным маслам для форсированных дизелей, что обеспечит повышение надежности и увеличение срока службы.

§ 34. И С П О Л Ь З О В А Н И Е С М А З О Ч Н Ы Х М А С Е Л В О В Р Е М Я Э К С П Л У А Т А Ц И И Д И З Е Л Е Й

Расход масла

Под расходом масла понимается количественная ме­ ра потерь масла вследствие его сгорания, испарения и утечек через неплотности.

Экономичность системы смазки определяется удель­ ным расходом масла

ёы= “ [кг/л. с. ч],

Ne

где Gm— часовой расход масла.

Удельный расход масла является важнейшим эксплу­ атационным показателем работы дизеля, характеризую­ щим не только удельные затраты на смазку, но и тех­ ническое состояние двигателя, состояние поршневых ко­ лец и износ основных деталей. У наиболее совершенных

320

шееся в радиальном зазоре, перетекает в зазор над кольцом.

Масло при каждой перемене направления движения поршня перемещается по лабиринту зазоров и нагнета­ ется в камеру сгорания.

Поршневые кольца в данном случае выполняют функции насоса, перекачивающего масло в камеру сго­ рания.

Исследования механизма распределения масла, по­ падающего па стенки цилиндра, на экспериментальной установке [69] показали, что масло перетекает по коль­ цевым зазорам теми же путями, что и газы. Отмечено влияние перетекания газа на расход масла.

Газы, поступающие в межкольцевые зазоры, частич­ но задерживаются там и, перетекая в камеру сгорания, увлекают с собой какое-то количество масла. Насосный эффект поршневых колец усиливается действием сил инерции и гидродинамического давлениямасла, снимае­ мого со стенок цилиндра.

Оптимальным будет такой режим работы поршневых колец, когда при минимальном поступлении масла в на­ правлении камеры сгорания обеспечивается достаточная смазка верхнего поршневого кольца.

Наиболее интенсивное перетекание масла происходит в замке кольца. На некоторых двигателях единствен­ ным каналом поступления смазки к первому кольцу яв­ ляется замок второго кольца. Расход масла возрастает с увеличением зазора между поршнем и втулкой цилинд­ ра, в особенности в нижней части юбки поршня и над первым кольцом осевых и радиальных зазоров между кольцами и канавками.

Если во время эксплуатации двигателя увеличивают­ ся зазоры, то в камеру сгорания будет поступать боль­ шое количество масла и расход масла возрастет.

Расход масла возрастает в случае уменьшения упру­ гости поршневых колец и при дефектах профилировки

колец.

Весьма существенно влияет на расход масла эффек­ тивность действия маслосъемных колец.

Важно, чтобы маслосъемные кольца во время дли­ тельной эксплуатации сохраняли способность плотного прилегания по всей окружности кольца.

322

воздуха отсасывается масло, заполняющее весь объем картера в виде тумана. Далее масло вместе с зарядом воздуха поступает в цилиндр и сгорает.

Расход масла зависит от его вязкости. Чем меньше вязкость, тем больше расход масла. Объясняется это тем, что маловязкое масло интенсивнее разбрызгивает­ ся, легче проникает через зазоры в камеру сгорания и с большей скоростью циркулирует в системе смазки, что способствует более обильному поступлению масла на стенки цилиндра. В связи с этим наиболее заметно влия­ ние вязкости на расход масла в тронковых двигателях, где цилиндры смазываются разбрызгиванием и меньше влияют на расход масла в тех двигателях, у которых смазка цилиндра осуществляется под давлением.

Рост расхода масла с падением вязкости не зависит от причин, вызвавших изменение вязкости: повышения температуры разжижения масла топливом, изменения химического состава масла и т. д.

Из этого вытекает зависимость расхода масла от ре­ жимов смазки, охлаждения и нагрузки двигателя. Ис­ пытания дизеля ЗД6 показали увеличение расхода масла

в 1,8 раза при повышении температуры охлаждающей во­ ды от 70 до 150° С.

При прочих равных условиях перетекание масла в камеру сгорания двухтактного дизеля менее интенсивно, чем у четырехтактного. Объясняется это обстоятельство насосными ходами, которые характерны только для че­ тырехтактного цикла. Во время хода всасывания облег­ чаются условия подсоса масла в камеру сгорания, что увеличивает угар масла в четырехтактном дизеле.

Однако у двухтактных дизелей расход масла несколь­ ко возрастает за счет выброса масла через окна в про­ дувочный ресивер, а у дизелей с противоположно дви­ жущимися поршнями масло увлекается выпускными газами через выпускные окна в коллектор.

Данные испытаний позволяют заключить, что не все смазочное масло, попадающее в камеру сгорания, пол­ ностью сгорает. Часть масла уносится в выпускную сис­ тему, претерпевает окисление и в виде нагара и смолис­ тых осадков оседает в проточной части газовой турбины. Происходит закоксовывание диффузора и рабочих ло­ паток, что ухудшает характеристики турбокомпрессора и снижает эффективность рабочего процесса двигателя.

324

Сгорание масла является решающим фактором, от которого зависит расход смазочного масла.

Испарение масла. Одной из причин расхода масла является его испарение. При прочих равных условиях испарение зависит от фракционного состава масла.

Чем легче масло по фракционному составу, тем боль­ шее его количество может быть потеряно вследствие ис­ парения. Одно и то же масло может иметь различную испаряемость в зависимости от режима работы двигате­ ля, который определяет температуру деталей, темпера­ туру масла, а следовательно, и интенсивность испарения масла. В связи с этим масла, применяющиеся для фор­ сированных дизелей, должны иметь низкую испаряе­ мость.

. Испарение составляет обычно незначительную часть общего расхода масла.

Утечки масла. Потери масла вследствие утечки через неплотности в масляной системе, недостаточной герме­ тичности сальников коленчатого вала, картера, кожухов закрытия распределительного механизма, передач и пр. вызывают повышенный расход масла. Утечка масла че­ рез неплотности недопустима, так как она является ре­ зультатом неправильной эксплуатации двигателя. Если своевременно и тщательно производить осмотры двига­ теля и исправление замеченных дефектов уплотнения, то утечки масла будут исключены.

Очистка масла

Независимо от степени совершенства конструкции двигателя и качества смазочного масла через определен­ ное время работы в масле накапливаются частицы кок­ са, нагара, золы и других продуктов окисления, вызы­ вающих повышенный износ деталей двигателя, пригорание колец, нарушение нормальной работы двигателя.

Значительное количество пыли и других абразивных частиц поступает в цилиндры двигателя вместе с возду­ хом, а затем смешивается со смазочным маслом.

Наиболее опасными в отношении износа являются абразивные частицы, размеры которых составляют 5—30 микрон. Имеются данные [81], позволяющие счи­ тать, что частицы размером не более 1 -т-мк не ухудшают противоизносные свойства смазочного масла. Действуя подобно коллоидальному графиту, такие частицы предо­

325

храняют трущиеся поверхности от непосредственного контакта между собой.

При конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания и прорывающихся в картер, в масле накапливается вода.

Чтобы предотвратить загрязнение масла всеми ука­ занными примесями, предусматривается очистка масла,, включающая в современных корабельных дизелях филь­ трацию с помощью фильтров тонкой и грубой очистки и сепарирование с помощью центрифуг. В последние го­ ды начинает применяться, кроме того, магнитная очист­ ка масла.

Эффективность фильтраци определяется по сопостав­ лению анализов проб масла на содержание загрязняю­ щих примесей до фильтрации и после нее.

Эффективность фильтрации зависит от качества фильтра, концентрации примесей в масле, скорости цир­ куляции масла, загрязненности фильтра, характера и размеров примесей в масле.

Эффективность фильтрации уменьшается прямо про­ порционально загрязнению фильтра.

Увеличение вязкости в два раза снижает эффектив­ ность фильтрации в среднем на 7,5—8%.

Изменение температуры масла может влиять на эф­ фективность фильтрации только в результате изменения вязкости, причем повышение температуры на каждые 10° С вызывает увеличение эффективности фильтрации примерно на 3%.

Чем больше скорость циркуляции масла, тем меньше эффективность фильтрации. При увеличении скорости масла вдвое эффективность фильтрации уменьшается примерно в два раза. Каждой скорости циркуляции мас­ ла соответствует максимальная загрязненность фильтра, при которой его эффективность равна нулю, т. е. масло, проходя через фильтр, не очищается.

Масла с хорошими моющими и диспергирующими свойствами обычно плохо фи-льтруются, а хорошо филь­ трующиеся масла дают большие отложения и быстрее теряют свойства, сообщенные им присадками.

Испытания масел с присадками на дизеле Ч 10,5/13, проведенные в ЦНИДИ [67], показали, что при работе без фильтра тонкой очистки значительно возрастает зольность масла. Включение фильтра тонкой очистки

326

позволяет существенно снизить зольность, но одновре­ менно уменьшается концентрация присадок. Опыты под­ твердили, что все присадки в какой-то степени задер­ живаются фильтром тонкой очистки, в результате чего со временем уменьшается концентрация присадок в масле и снижается эффективность их действия.

Действие присадок изменяет условия фильтрации. Диспергирующие присадки уменьшают размеры частиц продуктов окисления масла. Высокодисперсные включе­ ния не задерживаются фильтром тонкой очистки и ос­ таются в масле. Полученное таким образом уменьшение отложений на фильтре не связано с улучшением очистки масла, а лишь указывает на повышение диспергирующей способности масла. Содержание же примесей в масле при этом возрастает.

Фильтруемость масел с присадками может оцени­ ваться величиной «степени фильтруемости», представ­ ляющей отношение количества отложений, удержанных фильтром тонкой очистки, к общему количеству загряз­ нений, образовавшихся в масле за определенное время работы двигателя:

Масла без присадок содержат частицы больших раз­ меров, которые почти полностью могут задерживаться фильтром. Для них степень фильтруемости имеет вели­

по мере увеличения концентрации моющих и дисперги­ рующих присадок.

Для улучшения качества очистки масла кроме филь­ тров тонкой и грубой очистки на современных дизелях применяются реактивные центрифуги, обеспечивающие эффективное сепарирование масла.

Фильтры, даже самые эффективные, не могут отде­ лить от масла высокодисперсные частицы, воду и неко­ торые эмульсионные примеси, образующиеся в масле с присадками в присутствии воды'. Вода, мелкодисперсные

327

включения и эмульсии могут удаляться из масла сепа­

рированием-. Важным эксплуатационным свойством цен­ трифуг является их способность отделять от масла преж­ де всего абразивные включения.

При давлении в 5—6 кгс/см2 и температуре масла

6000—7000 об!мин.

Рис. 112. Зависимость количества отложении в роторе центрифуги от времени работы дизеля 6ЧН 30/38

Эффективность действия центрифуги зависит только от скорости вращения ротора.

Снижение давления масла вызывает уменьшение скорости вращения ротора и ухудшение очистительной способности центрифуги. При неизменном числе оборо­ тов эффективность центрифуги уменьшается с течением времени эксплуатации, так как с ростом толщины слоя отложений на стенках ротора сокращается радиус вра­ щения масла в роторе, а следовательно, уменьшается интенсивность действия центробежных сил, которые про­ порциональны массам частиц и произведению радиуса на квадрат:угловой скорости вращения ротора.

В связи с этим нельзя допускать, чтобы на стенках ротора центрифуги толщина слоя отложений превышала

12—15 мм:

На рис. 112 показана зависимость количества отло­ жений в роторе центрифуги от времени работы дизеля

6ЧН 30/38 на масле ДП-14'. -

328

В конструкции коленчатых валов ряда двигателей предусматривается дополнительное сепарирование масла во внутренних полостях шеек вала, осуществляемое благодаря тому, что маслоподводящие трубки выходят на значительную глубину в полость шатунных шеек

(рис. 114).

Масло поступает к шатунным подшипникам из ко­ ренных (рамовых) шеек в какой-то мере загрязненное продуктами износа. Под действием центробежных сил

загрязняющие включения масла отбрасываются на внутренние стенки шатунных шеек, а к поверхности тре­ ния поступает по трубке очищенное масло.

У двигателей с наклонным расположением каналов подвода масла к шатунным шейкам на наиболее уда­ ленной от оси вращения стенке маслоподводящего ка­ нала происходит отложение загрязняющих включений

(рис.: 113).

Накопление отложений уменьшает проходное сечение канала. При выходе отложений на поверхность трения происходит ускоренный и неравномерный износ шейки вала и подшипника. Как правило, максимальный износ шатунной шейки отмечается на стороне расположения выходного отверстия наклонного канала.

Наряду с фильтрацией и сепарированием в послед­ ние годы начинает применяться.магнитная очистка мас­ ла. Под действием магнитного поля удерживаются стальные и чугунные частицы. Опыты применения маг­ нитной очистки показали, что вместе с металлическими

329