Voznitskiy_-_Sudovye_dizeli_i_ikh_expluatatsia

В масла вводят также ингибиторы коррозии, противозадирные,

(ОЩЧ-9), Шелл Талпа-30 (ОЩЧ-8), Кастрол DR/МО (ОЩЧ-5),

Мобил-ОТЕ-З, Супер Теболекс SAE-30 и др.

Условия работы циркуляционных масел в тронковых средне­ оборотных дизелях являются более тяжелыми и существенно отли­ чаются от условий в крейцкопфных двигателях. В тронковых дви­ гателях цилиндры не отделены от картера, поэтому агрессивные продукты сгорания топлива (в частности. H2S04) и выпускные газы могут проникать в картерное масло и интенсифицировать процес­ сы его старения. Кроме того, циркуляционное масло забрасы­ вается в цилиндры и участвует в смазывании ЦПГ. Масло подвер» гается воздействию высоких температур, поэтому должно обладать высокими детергентными свойствами, т. е. способностью противо­ стоять образованию лаков и нагаров, и иными свойствами, прису­ щими цилиндровым маслам.

Итак, масла для тронковых дизелей должны быть в известной степени универсальными и отвечать требованиям как циркуляцион­ ных, так и цилиндровых масел. В зависимости от уровня тепловых нагрузок, в свою очередь определяемых уровнем форсирования рабочего процесса двигателя, качества применяемых топлив степень легирования масел присадками может- быть различной, и в за­ висимости от. этого их ОЩЧ может находиться в пределах 10—30 мг КОН/г масла. Вязкость масел для тронковых дизелей обычно при­ нимают в пределах 10— 17 мм2/с (SAE-30, SAE-40).

В среднеоборотных двигателях рекомендуется использовать масла групп. Г2ЦС и ДЦЛ. Масло М-10Г2ЦС применяют во вспомо­ гательных двигателях, работающих на топливах с содержанием до 1 % серы. По назначению масло универсальное, поэтому его мож­ но также применять для смазывания воздушных компрессоров, подшипников валопровода, редукторов и других судовых механиз­ мов* Масло М -!4Г2ЦС применяют для тех же целей, но когда требу­ ется более высокая вязкость. Масло М-10ДЦЛ20 используют в цир» куляционных смазочных системах главных и вспомогательных сред» необоротных двигателей при содержании серы в топливе до 2 %. Масло М-14ДЦЛ20 имеет ту же область применения, когда требует­ ся более высокая вязкость. Масло М44ДЦЛ30 рекомендуется для циркуляционной и лубрикаторной смазочных систем среднеоборот­ ны^. дизелей? работающих на топливах, содержащих свыше 2 % серы. Из зарубежных сортов масел рекомендуются Тебойл-Вард

•S25T, Мобилгард-324 и 424, Шелл Арджина-40 и 30 и др.

Масло, находящееся в циркуляционной смазочной системе дви­ гателя, с течением времени стареет. Б нем под влиянием нагрева и в результате взаимодействия с горячим воздухом и прорываю­ щимися из цилиндра газами происходят физико-химические измене» имя; накапливаются продукты, износа, продукты механического

160

загрязнения и окисления масла и топлива, вода. Особенно боль­ шое влияние на скорость старения масла оказывают агрессивные соединения, образующиеся в цилиндрах при сгорании сернистых топлив и попадающие в картер ■вместе с отработавшим маслом. Этим, в частности, объясняется большая скорость старения цирку­ ляционного масла тронковых двигателей в отличие от крейцкопф- ных, где полость картера отделена от цилиндров диафрагмами и •сальниками штоков,

В результате старения, масла происходит интенсивное отложе­ ние лака и смол на стенках картера, а также внутри охлаждае­ мых маслом поршней, что приводит к резкому повышению их тем­ пературы; в маслопроводах, фильтрах и в сверлениях коленчатого вала откладываются осадки в виде вязкого студенистого ила мазе­ образного шлама. Основной причиной выпадения из масла осад» ков служит накапливание в нем оксикислот в результате процес­ сов окислительной полимеризации. Непосредственным результатом старения циркуляционного масла тронковых двигателей является

рост нагарообразования в цилиндрах, усиление износа деталей

цпг.

Кчислу показателей, определяющих изменение качества масла

впроцессе его работы в двигателе, относятся вязкость, температу­ ра вспышки, кислотность, содержание механических примесей и золы, щелочное-число и водородный показатель PH. Восстановле­ нию свойств масла служит его очистка в фильтрах и сепараторах.

Цилиндровые масла, Масло^ подаваемое в цилиндры двигателя, должно выполнять следующие функции: смазывать и охлаждать поверхности трения зеркала цилиндра, поршня и поршневых ко» лец, препятствуя непосредственному контакту металлических по­ верхностей и возникновению сухих перегретых участков; перекры­ вать небольшие зазоры между сопрягающимися поверхностями, способствуя повышению уплотняющего действия колец; защищать металл цилиндра и колец, от коррозии, нейтрализуя оседающие на них кислоты, которые образуются при сгорании топлива; поддержи­ вать в чистоте поверхности трения и смежные элементы деталей ЦПГ, растворяя, диспергируя и удаляя твердые продукты крекин­ га и окислительной полимеризации, которые образуют нагар в ци­ линдре.

Поэтому цилиндровое масло в отличие от циркуляционного должно обладать специфическими свойствами: высокой термической стойкостью и смазывающей способностью; противостоять высоким тепловым нагрузкам и давлению поршневых колец, удерживаясь на смазываемых поверхностях цилиндра и колец тонкой пленкой для обеспечения граничного или жидкостного трения колец; ней­ трализовать образующиеся при сгорании кислоты, препятствуя химической коррозии деталей ЦПГ, что особенно важно при исполь­ зовании в двигателе сернистого топлива.

Если для циркуляционных масел важны днспергирующе-моющие свойства, то цилиндровые масла должны обладать высокой терми­ ческой стабильностью и хорошими детергентными свойствами, обеспечивающими стойкость к лако- и нагарообразованию на дета­ лях ЦПГ. Поскольку масло в цилиндре работает при более высоких температурах, его вязкость должна быть выше и составлять 14— 16 мм2/с (SAE-40), а для высокофорсированных длинноходных дизе­ лей —~ 20 мм2/с (SAE-50). Более вязкие масла обладают лучшей способностью противостоять высоким нагрузкам, лучше удержи» ваются на поверхности зеркала цилиндра, но содержат больше ос­ таточных компонентов, поэтому их противонагарные свойства хуже.

В каждом конкретном случае выбор масел должен определяться уровнем форсирования рабочего процесса и конструктивными осо­ бенностями двигателя, качеством используемого топлива (в первую очередь содержанием в нем серы).

Применение высокощелочных масел (ОВДЧ=60~~ь70 или 100) оп­ равдано лишь при сжигании в двигателе сернистых топлив. Использование высокощелочного масла при малом содержании се­ ры в топливе нередко приводит к скапливанию на головке поршня (особенно на участках, расположенных против масляных штуцеров и в канавках колец) золы, образовавшейся при сгорании непрореа­ гировавшей щелочи. Зольные отложения насыщаются продуктами полимеризации и крекинга масла и топлива, которые в дальнейшем переходят в твердые коксовые образования. Частицы спекшейся золы и кокса отламываются, попадают в зазор между поршнем и втулкой и вследствие абразивности вызывают интенсивное изнашива­ ние их рабочих поверхностей. На цилиндре в зонах расположения штуцеров появляются характерные вертикальные полосы натиров. Одновременно интенсивно изнашиваются поршневые кольца.

Недостаточная щелочность масла или плохое его распределение по окружности зеркала цилиндра также является причиной из­ нашивания. Первым признаком недостаточной щелочности являют­ ся темные полосы смолистых отложений и лака на поверхности зер­ кала на участках, расположенных между смазочными отверстиями.

При работе двигателей на сернистых топливах рекомендуется применять масла со следующими щелочными числами: 1—2 % S — с ОВДЧ = 20 ч- 40 (масло-M l6Е30); свыше 2 % S — высокощелоч­ ные с ОЩЧ = 60 ~ 70 (М16Е60 и М20Е7О); из зарубежных масел: Мобилгард 593 и 570, Шелл-Алексия 50, Кастрол-Марин RM/DZ 65, Тебоил Вард Хэви и др.

Масла для турбокомпрессоров. Рекомендуются высококачест­ венные турбинные или моторные минеральные масла с противопенными и противоокислительными присадками. Моторные масла с ще­ лочными присадками непригодны. Вязкость следует подбирать в со­ ответствии с частотой вращения ТК. В среднем она лежит в преде­ лах 30-—76 мм2/с при 50 °С для ТК. с подшипниками качения и 45—

162

68 мм2/с для ТК с подшипниками скольжения. Рекомендуются масла Т-46 и Тп-46, Шелл Турбо Оил-168 и др. В ТК Броун-Бовери масло меняют через 500— 1000 ч работы. Увеличение вязкости до­ пускается не более 20 %, а наибольшее кислотное число 1 мг КОН/г.

7.5. Система охлаждения

Назначение системы. Система охлаждения должна поддержи­ вать необходимый тепловой режим путем отвода теплоты от тепло­ воспринимающих поверхностей ЦПГ (поршня, втулки, крышки), газотурбокомпрессоров, выпускных коллекторов, форсунок и пр. Кроме того, благодаря охлаждению обеспечиваются необходимые температуры наддувочного воздуха и масла в смазочной системе. В зависимости от конструкции двигателя, уровня его форсировки системой охлаждения отводится 15—30 % всей теплоты, выделяе­ мой при сгорании топлива. В качестве охлаждающих жидкостей в ос­ новном используют пресную воду. Забортную воду ввиду своей вы­ сокой накипеобразующей способности и коррозионной агрессивно­ сти применяют лишь для охлаждения наддувочного воздуха и в ох­ ладителях пресной воды. В прямоточных дизелях поршни ох­ лаждаются маслом; его используют также не только для смазыва­ ния, но и охлаждения подшипников. Распылители форсунок ох­ лаждаются водой, но иногда используют топливо или масло.

Охлаждение рабочих втулок и крышек. Вода поступает в ниж­ нюю часть зарубашечного пространства, поднимается, охлаждая втулки, затем поступает на охлаждение крышек и отводится из двигателя. Средняя скорость воды в охлаждаемых полостях 0,5— 1,5 м/с. Для улучшения отвода теплоты от наиболее нагретых частей скорость воды в верхней части зарубашечного простран­ ства увеличивают, уменьшая проходное сечение. Давление воды в полости охлаждения должно быть достаточным для преодоления гидравлических сопротивлений и для того, чтобы исключить об­ разование паровых и воздушных мешков (обычно оно составляет 0,05—0,28 МПа); температура воды на входе в полость охлаждения 50—60 °С, на выходе 60—70 °С. В целях увеличения возможности утилизации теплоты охлаждающей воды в современных двигателях

. увеличивают ее температуру на выходе до 120 °С.

В малооборотном двигателе вода из общего распределительного ■коллектора 4 (рис. 7.16) подводится в зарубашечное пространство по каналам, образованным ребрами на наружной поверхности втулки, поднимается и по патрубку 2 переходит в крышку» Спи­ ральные каналы внутри крышки подводят воду сначала к центру крышки, по выходе из крышки вода поступает в общий коллектор 10. По патрубкам 11 внутри перемычек между окнами вода опуска» ется в кольцевое пространство а и по трубе 9 направляется в слив­ ную воронку 6. Трубки 8 служат для удаления воздуха и паров из

При водяном охлаждении система охлаждения поршней имеет обычно свой замкнутый контур, обособленный от системы охлажде­ ния цилиндров. Разъединение систем объясняется различными тем­ пературными режимами охлаждения поршней и цилиндров и воз­ можностью попадания масла в систему с поверхности телескопиче­ ских труб. Вода на охлаждение поршней подводится только с помощью телескопических труб. Подвижные трубы телескопов крепят к поперечине крейцкопфа или непосредственно к головке поршня. В лервом случае вода поступает в полость охлаждения поршня по сверлениям в штоке, попутно охлаждая его. Недостатком такой кон­ струкции является размещение труб телескопии в специальных нишах картера двигателя. При плохой работе сальников вода по­ падает в циркуляционную смазочную систему, а масло, обильно покрывающее трубы, -— в систему пресной воды.

Вода, заполняющая головку поршня, шток и подвижные теле­ скопические трубы, совершает возвратно-поступательное движение. Возникающая при этом сила инерции при движении поршня вверх создает условия для разрыва сплошности потока, а при обратном движении после восстановления сплошности вызывает гидравличе­

Для смягчения гидравлического удара применяют воздушные колпаки на камерах телескопов или телескопические пары, у ко­ торых вода подводится в головку поршня по неподвижной трубе»

164

Телескопическое устройство для подачи воды на охлаждение поршня двигателей устроено следующим образом (см. рис» 7.17), К поперечине крейцкопфа присоединен кронштейн 23 на котором закреплены две вертикальные трубы 8: одна для подвода, другая — для отвода охлаждающей воды, К этим трубам присоединены две горизонтальные трубы 1, которые с помощью фланцев 5 прикрепле-

Рис. Т. 17, Телескопическое устройство для подачи воды на охлаждение поршня

165

ны к штоку и хомутом 4 — к кронштейну. Подвижные -трубы $ входят в камеры а , расположенные вне картера в нишахстоек,, место входа уплотняется сальником 6.

Для уменьшения колебаний давления от возвратно-поступатель­ ного движения труб имеется воздушная полость Ь, в которую' воздух подается навешенным на двигатель компрессором через* невозвратный клапан 7. По трубке 8 воздух переходит в камеру от­ ливной трубы. Вода подводится в камеры по трубам, которые при­ соединяются фланцами 9. Сальник телескопических труб предотвра­ щает утечку воды из камер а и снимает масло, оседающее на трубах,, не допуская попадания его в замкнутую систему охлаждения.

Масло, проникающее в систему охлаждения, отлагаясь на стен­ ках втулок, крышек, на днище поршня, уменьшает коэффициенттеплопередачи, что приводит к перегреву теплопередающих поверх­ ностей и может стать причиной появления трещин в них.

Охлаждение форсунок» При работе на тяжелом топливе форсун­ ки дизеля нужно охлаждать вследствие высоких температур топли­ ва и его склонности к нагарообразованию на соплах. При водяном охлаждении форсунок система имеет замкнутый (автономный) контур циркуляции, что объясняется опасностью зарязнения ка­ налов и полости охлаждения форсунок шламом из воды, циркули­ рующей в общей системе, а также более высокими давлением и тем­ пературой воды, поступающей на охлаждение форсунок. Темпера­ тура воды на входе должна быть 60 °С, давление в системе охлажде­ ния 0,2—0,3 МПа»

При охлаждении форсунок топливом последнее из расходной цистерны поступает к насосу, который подает его в полость охлаж­ дения форсунок и через теплообменник — снова в цистерну. В теп­

ющей жидкости подбирают таким образом, чтобы во избежание кок­ сования температура соплового наконечника форсунки не превыша­ ла 180 °С, Она не должна быть и ниже 120 °С, в противном случае будет возможна холоднотемпературная коррозия сопла.

Контрольные вопросы

166

Г л а в а 8. СИСТЕМЫ ПУСКА И РЕВЕРСА

8Л. Система пуска

Действие системы. Система предназначена для пуска» реверса ж регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля. При положении поршня, соответствующем началу такта расширения, в цилиндр через пусковой клапан поступает сжатый воздух под давлением 2,5—3 МПа. Под действием воздуха поршень движется вниз, вращая коленчатый вал. При пуске воздух поступает последо­ вательно во все цилиндры в порядке их работы. Различают две ос­ новные схемы пневматического пуска: с автоматическими пуско­ выми клапанами и с пневматически управляемыми пусковыми кла­ панами.

В системе с пневматическими управляемыми пусковыми клапана­ ми (рис. 8.1) сжатый воздух подводится от главного пускового (ма­ неврового) клапана 3 по трубе 4 одновременно ко всем пусковым клапанам 5 цилиндров. Однако клапаны остаются закрытыми, так как давление воздуха на их тарелки уравновешивается. Когда поршень какого-либо цилиндра займет пусковое положение, к его пусковому клапану от воздухораспределителя /, соединенного с

сжатым воздухом возможен как с подачей топлива в цилиндры (смешанный пуск), так и без нее (раздельный пуск).

Минимальное число цилиндров, при котором обеспечивается пуск из любого положения коленчатого вала, составляет у дизелей четырехтактных — 6, двухтактных — 4.

Основные устройства пусковой системы. Для осуществления многократных пусков при открытых разобщительных клапанах на баллонах пускового воздуха и разгрузки пусковой магистрали после завершения пуска служит главный пусковой клапан.

Главный пусковой клапан дизеля Бурмейстер и Вайн (рис. 8.2, а) состоит из тарелки 3, вспомогательного разгрузочного клапана 4 и поршня 2 управляющего цилиндра, нагруженного пружиной 1. Воздух из" пуско­ вых баллонов поступает в по­ лость Ъ главного пускового кла­ пана и одновременно через кла­ пан управления пуском на посту управления — в полость а уп­ равляющего цилиндра. При этом главный пусковой клапан за­

167

управления в положение «Пуск» клапан управления пуском сооб­

с, через небольшие отверстия проходит внутрь пустотелого порш­ ня 5 и далее в полость d. Давлением воздуха на клапан снизу и силой пружины 7 клапан удерживается в закрытом положении. При установке рукоятки на посту управления в положение «Пуск» клапан управления пуском открывается, пропуская воздух под поршень 9 разгрузочного клапана 8. Последний открывается и со™ общает полость d с атмосферой. Давление воздуха из полости с на дифференциальную площадку 6 клапана превышает силу пружины, и клапан открывается.

После окончания пуска воздух из-под поршня 9 стравливается в атмосферу и клапан 8 закрывается; в полости d создается давление,

ковые клапаны

168

панные.

Р,ис. 8,3. Воздухораспределитель

В золотниковом воздухораспределителе с рядным располо­

жением золотников дизеля Бурмейстер и Вайи (рис. 8.3) при откры­ тии главного пускового клапана воздух заполняет полость а. Вслед­ ствие разности площадей поясков 2 и 3 золотник прижимается воз­ духом к шайбе 4, имеющей отрицательный профиль. При попада­ нии хвостовика золотника во впадину шайбы полость а соединяет­ ся с каналом с, ведущим в управляющий цилиндр одного из пуско­ вых клапанов. После закрытия главного пускового клапана золот­ ник с помощью пружины 1 отжимается от кулачковой шайбы; при этом канал с сообщается с полостью Ь, соединенной с атмосферой,

и магистраль управляющего воздуха разгружается. При реверсе распределительный валик воздухораспределителя смещается в осе­ вом направлении, и под хвостовики золотников подводится второй комплект кулачных шайб.

Пусковые клапацы служат для подачи сжатого воздуха в ци­ линдр при пуске дизеля. Клапаны открываются воздухом, поступаю­ щим к их управляющим поршням от воздухораспределителя.

Пусковой клапан дизеля Бурмейстер и Вайн (рис. 8 А , а) со­ стоит из штока 6 с тарелкой 8 и направляющими ребрами 7, урав­ новешивающего поршня 5, пружины 4 и управляющего поршня 3.

Масленка 2 и тавотница 1 служат для подачи смазочного масла. Воздух от главного пускового клапана подводится в полость

между уравновешивающим поршнем и тарелкой клапана, а от воз­ духораспределителя — в полость над управляющим поршнем.

Пусковой клапан дизеля МАН (рис. 8.4Sб) состоит из корпуса

11, штока 12 с тарелкой и уравновешивающим поршнем, пружины

169