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

стают амплитуды газодинамических колебаний и расши­ ряется их частотный диапазон.

Так как скорость нарастания давления зависит от продолжительности периода задержки самовоспламене­

ния т в с е факторы, способствующие снижению т,-, вме­ сте с тем способствуют уменьшению шума и вибраций от процесса сгорания. К числу эксплуатационных фак­ торов такого рода можно отнести угол опережения по­ дачи топлива и тепловое состояние двигателя. Уровень шума и вибраций уменьшается по мере уменьшения уг­ ла опережения подачи топлива и стабилизации теплово­ го состояния двигателя.

Шум от соударений и трения в сочленениях деталей движения. Вследствие воздействия на поршень знако­ переменного нормального усилия происходят ударные перекладки поршня. Интенсивность ударов, а следова­ тельно, уровень шума и вибраций возрастают при уве­ личении нормальных усилий, скорости изменения этих усилий и зазоров между поршнем и втулкой цилиндра. Удар поршня о втулку цилиндра вызывает распростра­ нение вибраций и шума.

Уменьшению шума способствует обильная смазка по­ верхностей поршня и втулки цилиндра, так как при этом происходит демпфирование ударов и уменьшение трения, которое может вызывать интенсивный шум. Сле­ дует иметь в виду, что интенсивные вибрации втулок ра­ бочих цилиндров при их недостаточной жесткости могут стать причиной появления задиров.

Шум от работы топливоподающей аппаратуры и кла­ панно-распределительного механизма. Процесс подачи топлива характеризуется значительной динамичностью изменения давления, резкой отсечкой подачи топлива, распространением в нагнетательном топливопроводе волн давления, не только нарушающих предусмотрен­

ный закон подачи топлива, но и вызывающих интенсив­ ный шум и вибрации.

Под влиянием переменных сил в корпусе топливного насоса возникают колебания, порождающие вибрации и

шум.

Общий уровень шума топливной аппаратуры достига­

ет 90—100 дб.

Впускные и выпускные клапаны в начале движения и при посадке в седло подвергаются ударным воздейст­

61

Все причины,вызывающие увеличение амплитуды ко­ лебания крутящего момента, вместе с тем усиливают ви­ брации двигателя (неравномерность распределения на­ грузок по цилиндрам, разновесность деталей движения и др.).

Изменение общего уровня шума и вибраций двигателей во время эксплуатации. Способы борьбы с шумом

Нормы воздушного шума по отраслевой нормали НД2-61 предусматривают увеличение допустимого уров­ ня шумности по мере повышения числа оборотов, раз­ меров и числа цилиндров и уменьшения удельного веса дизелей. Максимальный допустимый уровень воздушно­ го шума на расстоянии 0,5 м от поверхности дизеля в соответствии с отраслевой нормалью не должен превы­ шать для самых напряженных и быстроходных дизелей 120—123 дб, а шум на частотах 1000 гц и выше не дол­ жен быть больше 106—108 дб. Нормы воздушного шу­ ма, предусмотренные отраслевой нормалью, не обеспечи­ вают необходимых санитарных условий для обслужи­ вающего персонала, они лишь' регистрируют реально достигнутый средний уровень шума различных типов дизелей.

В действительности уровень шума некоторых кора­ бельных дизелей достигает 130 дб и превосходит ука­ занные нормы.

Общий уровень шума данного дизеля изменяется в зависимости от режима работы, снижаясь по мере умень­ шения числа оборотов и нагрузки.

Из рассмотрения кривых зависимости уровня шума двухтактного двигателя 40Д от нагрузки и числа оборо­ тов на рис. 10 можно сделать следующие выводы:

— изменение числа оборотов оказывает более су­ щественное влияние на уровень шума, чем изменение нагрузки;

— уровень шума при работе двигателя по винтовой характеристике (кривые 1 и 3) выше, чем в случае ра­ боты при неизменной частичной нагрузке Л4е=0,17М ен

(кривые 2 и 4);

— уровень шума зависит от места его замера. Так, например, уровень шума на расстоянии 0,5 м от левого борта двигателя 40Д (кривые 1 и 2) на всех режимах

63

l дб

Рис. 10. Зависимость уровня шума двигателя 40Д от нагрузки, п числа оборотов:

Из сопоставления рис. 10 и 11 следует, что законо­ мерности изменения шума и вибраций в зависимости от

числа оборотов идентичны.

На рис. 12 показан характер изменения уровней шу­ ма и вибраций четырехтактного двигателя 6ЧН30/38 в

зависимости от числа оборотов.

Как видим, закономерность остается в данном слу­ чае такой же, как и у двухтактного двигателя. Если в одном машинном помещении работают несколько одно­ типных двигателей, то суммарный уровень шума будет

64

Рис. 11. Зависимость уровня вибрации двигателя 40Д от числа оборотов:

/ — по винтовой характеристике: 2 — при М е = 0,17; М = const

«. дб

ПОб/МШ,

Рис. 12. Изменение уровней шума и вибраций двигателя 6ЧН 30/38 в зависимости от числа оборотов:

I — изменение уровня шума; 2 —изменение уровня вибраций

тем выше, чем больше число работающих двигателей

(рис. 13).

Возможности уменьшения шума непосредственно в источнике весьма ограничены. В связи с этим основные

Число двигателей

Рис. 13. Зависимость приращения уровня шума от числа работающих двигателей

усилия направлены на создание эффективных глушите­ лей аэродинамического шума впускной и выпускной си­ стем и капотирование двигателей звукоизолирующими

щитами.

Во время эксплуатации необходимо следить за плот­ ностью закрытия щитов, так как ослабление их крепле­ ния резко уменьшает изолирующие свойства капота и приводит к росту уровня интенсивности шума.

Применение звукопоглощающих капотов позволяет уменьшить шум двигателя на 10—12 дб, а в случае закрытия боковых сторон двигателя специальными щи­ тами можно дополнительно уменьшить шум на 5—6 дб. Установка глушителей иа входе воздуха в компрессор уменьшает уровень шума на 5—7 дб, а в некоторых случаях и более.

66

Однако в ряде случаев перечисленными мерами нель­ зя достигнуть радикального решения проблемы сниже­ ния интенсивности шума до приемлемого уровня. Тогда для создания нормальных условий работы обслуживаю­ щего персонала производится звукоизоляция машинных отсеков, а управление двигателями осуществляется ди­ станционно из специального поста, вынесенного за пре­ делы машинных отсеков, или из звукоизолированных кабин, установленных в самих отсеках.

5*

Г л а в а II

НАГРУЗКА И НАПРЯЖЕННОСТЬ ДИЗЕЛЕЙ

ВРАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

§9. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ДИЗЕЛЯХ

Основные особенности теплопередачи в дизелях за­ ключаются в следующем.

1.Периодический характер протекания рабочего про­ цесса предопределяет пульсирующее воздействие тепло­ вых потоков на стенки цилиндра, поршень, крышку ци­ линдра и другие детали.

2.Во время работы двигателя на установившемся режиме в течение каждого цикла неизбежны колебания температуры газа в цилиндре от минимальной величи­ ны во время наполнения до максимальной величины, до­ стигающей 1800-^2200° К во время сгорания.

3.Особенности конструкции и специфические усло­ вия работы поршневого двигателя приводят к неравно­ мерному распределению температуры основных деталей

дизеля.

4. В дизеле сочетаются все три основные формы теп­ лопередачи: лучеиспускание, теплопроводность и кон­

векционный теплообмен, что создает сложную картину процесса теплопередачи, разделение которого на от­ дельные этапы может быть произведено лишь условно, так как перечисленные формы теплопередачи действуют не локально (каждая в своей области), а взаимодейст­ вуют.

5. Процесстеплопередачи усложняется также и по­ тому, что в нем участвуют изменяющиеся по времени раскрывающиеся поверхности цилиндра, газы с пере-

68

именными плотностью, температурой и интенсивностью вихревого движения.

6. Работа на неустановившихся режимах связана резким колебанием температуры деталей двигателя, в особенности наиболее напряженной из них — поршня.

Передача теплоты от газов к стенкам цилиндра про­ исходит при сочетании конвективного и лучистого теп­ лообмена. Через стенку цилиндра теплота передается за счет теплопроводности. От стенок цилиндра к охлаж­ дающей воде и от поверхностей поршня и внутренней поверхности втулки к смазочному маслу теплота пере­ дается соприкосновением. Кроме того, имеет место пере­ дача теплоты от наружных стенок цилиндра к другим элементам остова и к окружающему воздуху, передача теплоты от выпускной системы, вспомогательных меха­ низмов, агрегатов наддува, холодильников воздуха, мас­ ла и воды.

Конечной целью исследования теплопередачи в дизе­ лях является определение температуры и теплонапряженности основных деталей. Так как совокупный учет всех особенностей чрезвычайно сложной картины тепло­ передачи сопряжен с большими трудностями, обычно вводятся следующие упрощения.

1. Нестационарный тепловой поток заменяется ста­ ционарным при условии сохранения равенства количеств теплоты стационарного и нестационарного потоков; т. е.

температура газа, воды и поверхностей стенок деталей считается постоянной.

2. Сложные конфигурации стенок деталей двигателя заменяются плоской стенкой.

Передача теплоты от газа к стенкам цилиндра

Количество теплоты, передаваемое газами стенкам втулки и крышки цилиндра и днищу поршня, может быть определено с помощью законов передачи теплоты со­ прикосновением (Ньютона) и лучеиспусканием (Стефа­ на-Больцмана) :

69