Литература по Механике и для Механиков / ДВС / Ответы / 27

11111111111111111111111111111111111

Система смазки предназначена для подачи смазочного масла к трущимся частям двигателя, что уменьшает их трение и прежде­временный износ, а также для частичного отвода тепла, выделяе­мого при трении. В некоторых двигателях систему смазки можно использовать для охлаждения поршней; она обеспечивает работу сервомоторов системы регулирования и автоматизации. Надежная и качественная работа системы смазки во многом определяет моторесурс двигателя.

В современных дизелях применяют принудительную, циркуля­ционную и смешанную системы смазки.

Смазку под давлением используют в мощных тронковых и во всех крейцкопфных двигателях для подшипников коленчатого и распределительного валов, подшипников приводов навешанных вспомогательных механизмов и поршневой головки шатуна. Смазка цилиндровых втулок и поршней осуществляется специаль­ным насосом высокого давления— лубрикатором. Применение лубрикаторов позволяет использовать специальные сорта масел и обеспечивает регулирование количества подаваемого масла.

Смешанная система смазки состоит из смазки под давлением и смазки цилиндров, осуществляемой разбрызгиванием масла, стека­ющего с рамовых и мотылевых подшипников. Смазка разбрызги­ванием малоэффективна, режим смазки неустойчив, так как зави­сит от частоты вращения двигателя. Масло быстро стареет, его расход возрастает. Такую смазку применяют только в тропковых двигателях при диаметре цилиндра не более 400 мм.

В состав ситемы смазки входят: масляный насос, фильтры, сточная цистерна (циркуляционная, резервный масляный насос, сепаратор и трубопроводы, связывающие отдельные элементы си­стемы.

Различают две системы циркуляционной смазки: с «мокрым» и «сухим» картером. В системе с мокрым картером отработавшее масло собирается в поддоне фундаментной рамы, а в системе с сухим картером — в отстойнике, обычно находящемся вне двига­теля.

На рис. 175 показана схема системы циркуляционной смазки с сухим картером. Откачивающий масляный насос 11 забирает через приемную сетку 12 масло из картера двигателя и направ­ляет его через спаренный масляный фильтр грубой очистки 10 и маслоохладитель 8 в цистерну 4, откуда масло основным масля­ным насосом 3 по маслопроводу 1 нагнетается к трущимся частям двигателя. Постоянное давление масла в системе поддерживается перепускным клапаном 14. Терморегулятор 7 автоматически под­держивает постоянную температуру масла. Регулирование темпе­ратуры масла осуществляется перепуском его части помимо холо­дильника по трубе 6. Для уменьшения пенообразования в картере и в масляной цистерне 4 смонтирована сетка 13. Цистерна 4 обо­рудована указателем уровня и переливной трубой 5. В системе предусмотрена постановка фильтра тонкой очистки 2 для лучшей очистки масла. Через фильтр тонкой очистки непрерывно прохо­дит 10—15% общего количества прокачиваемого масла. Перед пуском двигателя он прокачивается ручным масляным насосом 9 контроль за работой масляной системы осуществляется по показа­ниям манометров М и термометров Т. На рис. 176 показана прин­ципиальная схема масляной системы с мокрым картером.

Масляные цистерны свежего масла, отработавшего и расход­ные оборудуют и располагают аналогично топливным.

Масляные насосы циркуляционной системы смазки обычно выполняют шестеренными или винтовыми. Схема реверсивного ше­стеренного насоса изображена на рис. 177. Насос имеет золотники, обеспечивающие подачу масла независимо от направления вращения. Роль золотников выполняют оси шестерен, в которых выфрезерованы каналы, связывающие всасывающий патрубок насоса при переднем ходе с полостью А, при заднем — с полостью Б, а нагнетательный — соответственно с полостью Б или полостью А.

Лубрикаторы представляют собой многоплунжерные насосы высокого давления, они служат для подачи смазки к цилиндровым втулкам. На рис. 178 показан лубрикатор мощного судового крейцкопфного двигателя. Кулачковый вал лубрикатора получает вращение от распределительного вала через зубчатую передачу. При вращении вала 14 кулачковая шайба 13 воздействует на плунжер 1, перемещая его влево — осуществляется ход нагнетания. Открываются шариковые нагнетательные клапаны 4 и капля масла по струне 5 поступает в нагнетательный трубопровод 8. Для наблюдения за подачей масла служит стеклянная трубка 6, запол­ненная соленой водой. Всасывающий ход плунжера осуществля­ется под действием пружины 2, при этом всасывающие шариковые клапаны 3 открываются и масло из бачка 11 поступает в насосное пространство А. Ход плунжера, а следовательно, и подача масла регулируется винтом 9 и рычагом 12. Винт 7 служит для стопорения регулировочного винта 9. Масло и бачок заливается через сетку 10.

Маслоохладители выполняют в основном трубчатого типа. Охлаждающая вода протекает по трубкам, а масло омывает трубки снаружи. Для увеличения пути движения масла внутри корпуса маслоохладителя устанавливают перегородки

22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

11.2. Кинематика центрального КШМ

При кинематическом анализе КШМ считается, что угловая скорость коленчатого вала постоянна. В задачу кинематического расчета входит определение перемещения поршня, скорости его движения и ускорения.

 

11.2.1. Перемещение поршня

Перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа для двигателя с центральным КШМ рассчитывается по формуле

 (11.1)

Анализ уравнения (11.1) показывает, что перемещение поршня можно представить как сумму двух перемещений:

x₁ — перемещение первого порядка, соответствует перемещению поршня при бесконечно длинном шатуне (L = ∞ при λ = 0):

 ;

х₂ — перемещение второго порядка, представляет собой поправку на конечную длину шатуна:

 ;

Величина х₂ зависит от λ. При заданном λ экстремальные значения х₂ будут иметь место, если

т. е. в пределах одного оборота экстремальные значения х₂ будут соответствовать углам поворота (φ) 0; 90; 180 и 270°.

Максимальных значений перемещение достигнет при φ = 90° и φ = 270°, т. е. когда соs φ = -1. В этих случаях действительное перемещение поршня составит

Величина λR/2, называется поправкой Брикса и является поправкой на конечную длину шатуна.

На рис. 11.4 показана зависимость перемещения поршня от угла поворота коленчатого вала. При повороте кривошипа на 90° поршень проходит больше половины своего хода. Это объясняется тем, что при повороте кривошипа от ВМТ до НМТ поршень движется под действием перемещения шатуна вдоль оси цилиндра и отклонения его от этой оси. В первой четверти окружности (от 0 до 90°) шатун одновременно с перемещением к коленчатому валу отклоняется от оси цилиндра, причем оба перемещения шатуна соответствуют движению поршня в одном направлении, и поршень проходит больше половины своего пути. При движении кривошипа во второй четверти окружности (от 90 до 180°) направления движений шатуна и поршня не совпадают, поршень проходит наименьший путь.

Рис. 11.4. Зависимость перемещения поршня и его составляющих от угла поворота коленчатого вала

 

Перемещение поршня для каждого из углов поворота может быть определено графическим путем, которое получило название метод Брикса. Для этого из центра окружности радиусом R=S/2 откладывается в сторону НМТ поправка Брикса, находится новый центр О₁. Из центра О₁ через определенные значения φ (например, через каждые 30°) проводят радиус-вектор до пересечения с окружностью. Проекции точек пересечения на ось цилиндра (линия ВМТ—НМТ) дают искомые положения поршня при данных значениях угла φ. Использование современных автоматизированных вычислительных средств позволяет быстро получить зависимость x=f(φ).

 

11.2.2. Скорость поршня

Производная перемещения поршня — уравнение (11.1) по времени вращения дает скорость перемещения поршня:

 (11.2)

Аналогично перемещению поршня скорость поршня может быть представлена также в виде двух составляющих:

где V₁– составляющая скорости поршня первого порядка:

V₂ — составляющая скорости поршня второго порядка:

Составляющая V₂ представляет собой скорость поршня при бесконечно длинном шатуне. Составляющая V₂ является поправкой к скорости поршня на конечную длину шатуна. Зависимость изменения скорости поршня от угла поворота коленчатого вала показана на рис. 11.5.

33333333333333333333333333333333 В чем сущность импульсного наддува?

Сущность импульсного наддува (с турбинами переменного давления) состоит в том, что в нем используется не только теплота отработавших газов, но и их скоростной напор, т. е. максимальный выпускной импульс газовой струи, вытекающей из цилиндра. Резкое изменение давления в выпускном коллекторе происходит в период предварения выпуска. Для лучшего использования импульса давления в турбине выпускной трубопровод, объединяющий несколько цилиндров, должен иметь минимальные объем и длину от выпускного клапана (окна) до турбины. Для выполнения этого условия на дизель устанавливают несколько импульсных газовых турбин, расположенных вблизи рабочих цилиндров, Сопловой аппарат импульсной газовой турбины соединяют с каналами крышек цилиндров короткими патрубками от каждого цилиндра, не допускающими большой потери кинетической энергии выпускных газов.

Изобарный наддув осуществляется выпуском газов из всех цилиндров дизеля в общий трубопровод, откуда газы подводятся ко всему направляющему аппарату турбины по одному каналу. Потери энергии больше при изобарной системе газотурбинного наддува, но она наиболее проста в конструктивном отношении. Выпускные патрубки всех цилиндров объединены общим выпускным коллектором, объем которого должен быть не менее чем в 15 раз больше рабочего объема одного цилиндра. Особенно это важно при малом числе цилиндров, так как при относительно небольшом объеме коллектора наблюдается пульсация давлений, еще более снижающая эффективность изобарной системы наддува. При большом относительном объеме выпускного коллектора У Ун 15) происходит демпфирование колебаний давлений перед направляющим аппаратом турбины. Даже при равномерно чередующихся процессах выпуска у шестицилиндрового двигателя с меньшим объемом коллектора давление газов перед турбиной оказывается пульсирующим с относительной амплитудой А 0,10.  [c.23] Преимущества и недостатки систем импульсного наддува и наддува при постоянном давлении

С ростом КПД турбокомпрессора и степени повышения давления в компрессоре растут преимущества наддува при постоянном давлении газов перед турбиной. Для двигателя он даёт следующие преимущества:

более простой и дешёвый выпускной коллектор;

• меньшая работа, затрачиваемая поршнем на выталкивание газов (импульс давления газов на выпуске быстро уменьшается, он не отражается от малого сечения соплового аппарата турбины), в результате — снижение расхода топлива при высоких средних эффективных давлениях;

• более равномерные параметры наддува по цилиндрам, а следовательно, более равномерная тепловая напряжённость.

• Недостатки, которые система постоянного давления перед турбиной даёт двигателю, заключаются в следующем.

• Включить звук

1. Равенство между давлением наддува и противодавлением достигается при более высоких ре, чем при импульсном наддуве. В результате на малых нагрузках появляется обратный поток газов.

2. Перепад давления во время продувки даже при полных нагрузках меньше, чем при импульсном наддуве. Поэтому при одинаковом перекрытии клапанов для одинакового качества продувки требуется больше воздуха, а соответственно — меньше подача воздуха в цилиндр. (Этот недостаток частично компенсируется повышенным КПД турбины, благодаря более равномерному подводу к ней газа).

3. Двигатель обладает худшей приёмистостью, что определяется следующими причинами.

   • Энергия газов на частичных нагрузках ниже из-за отсутствия импульсов давления.

   • Заполнение газом выпускного коллектора большого объёма требует большего времени.

   • При частичных нагрузках и низких частотах вращения увеличивается коэффициент остаточных газов из-за заброса газов из выпускного коллектора. В результате при данном давлении наддува снижается наполнение цилиндра воздухом, раньше наступает предел дымления, уменьшается избыток мощности, необходимый для разгона.

4. Меньший расход воздуха приводит к снижению коэффициента избытка воздуха и повышенным температурам ОГ перед турбиной.

Самому турбокомпрессору принцип постоянного давления даёт только преимущества, а именно:

• Турбина имеет большую пропускную способность соплового аппарата, благодаря чему уменьшаются её размеры.

• Повышенная надёжность турбины, пониженная вероятность поломок лопаток (колебания лопаток тем меньше, чем меньше подводов газа имеет газоподводящий корпус турбины).

• Пониженные нагрузки на подшипники, возникающие из-за гироскопических моментов, возникающих при импульсном подводе газов.

• Повышенный КПД газовой турбины без импульсного или изменяющегося парциального подвода газа.

• Преимущества импульсного наддува для четырёхтактных двигателей неоспоримы при пусках, малых нагрузках и пониженных частотах вращения. На двухтактных двигателях на этих режимах используются вспомогательные устройства, компенсирующие недостаток воздуха, поэтому преимущества импульсного наддува пропадают. У крупных двухтактных судовых двигателей преимущества системы постоянного давления газов перед турбиной сказываются на более низких нагрузках и частотах вращения, чем у 4-тактных. Показатель приёмистости для крупных судовых дизелей менее значим, чем для автомобильных ДВС. Действительно, время разгона всей системы двигатель-винт-корпус судна существенно превышает время разгона самого двигателя. Т. е. для разгона судна более существенную роль играет полная мощность двигателя, чем время достижения этой мощности.