Voznitskiy_-_Sudovye_dizeli_i_ikh_expluatatsia

просверлены радиальные каналы для охлаждающей воды, а в кру­ говом бурте крышки — тангенциальные каналы, подобные кана­ лам во фланцевой части втулки. Идея такой конструкции.—-не­ зависимо управлять уровнями термических и механических напря­ жений. Вследствие близкого расположения охлаждающих каналов к огневой поверхности температурные перепады концентрируются между каналами и огневой поверхностью крышки, а температура основной массы крышки остается приблизительно постоянной, и термические напряжения в ней оказываются незначительными. Су­ щественно снижены и механические напряжения вследствие массив­

Головка изготовлена из жароупорной молибденовой стали. Давле­ ние газов от днища поршня через стальной цилиндр передается не­ посредственно штоку поршня, а цилиндрическая часть головки зна­ чительно., разгружена. Это позволило сделать тоньше стенки цилин­ дрической части головки, а толщину днища сохранить примерно’ такой же, как на двигателях типа YT2BP. Головка поршня укреп­ лена на штоке с помощью короткой юбки и упругого кольца. -Ох­ лаждающее масло с большой скоростью поступает во внутреннюю периферийную полость поршня, затем омывает днище и отводится по трубе в штоке поршня,

Значительные изменения внесены также в конструкцию крейц­ копфного узла: увеличена жесткость поперечины; применены крейц- копфные подшипники с ассиметричной жесткостью благодаря раз­ личной толщине наружной и внутренней стенок корпуса подтип-» ника, что обеспечивает компенсацию изгиба цапф крейцкопфа под нагрузкой упругой деформацией подшипников и равномерное рас­ пределение давлений вдоль оси подшипника; увеличено отношениерадиуса кривошипа к длине шатуна, что дало возможность увели­ чить угол качания шатуна, угловую скорость подшипника относи­ тельно цапфы и улучшить условия смазывания; шероховатость по­ верхности цапф доведена до высокого класса путем полирования; подшипники залиты кадмиевым баббитом, имеющим более высокий предел усталости; применены: крейцкопфные подшипники со сталь­ ными тонкостенными вкладышами,

В механизме газораспределения в двигателях первой ступенифорсировки применяли два распределительных вала: для привода

реверсирование составного распределительного вала осуществля­ ется при помощи гидравлического лопастного сервомотора. Для уменьшения массы движущихся частей клапанного привода и сни­ жения шумности его работы механический привод выпускных кла­

180

панов заменен гидравлическим. В результате исчезли действующие на шток клапана боковые усилия, что уменьшило износ штока и на*

правляющей втулки.

Благодаря высокому КПД современных ГТК часть энергии вы­ пускных газов возможно использовать в отдельной газовой турби­ не, мощность которой может быть передана электрогенератору или валу двигателя. Подобная система (рис. 9.2), получившая наимено­ вание турбокомпаундной, применена в двигателях серии МС. Благодаря дополнительной вырабатываемой мощности удельный расход топлива снижается на 4 г и на экономичном режиме достига­ ет 159 г/кВт-ч. Газовая турбина / присоединяется через понижаю» щую зубчатую передачу к носовому концу коленчатого вала 4 . Электрогенератор 8 обеспечивает судно электроэнергией на ходу. Его привод осуществляется через планетарную передачу 2 с регули­ руемым передаточным числом, позволяющим обеспечивать постоян­ ство частоты вращения генератора при изменении частоты вращения двигателя в пределах 30 %.

Все чаще применяют навешенные на главные двигатели генера­ торы, так как благодаря более высокому КПД главных двигателей по сравнению с вспомогательными и использованию в них деше-

Рис. 9.2. Схема подключения валогенератора и газовой турбины к

валу отбора мощности двигателя МС

181

вых низкосортных топлив стоимость вырабатываемой электроэнер­

Для устранения потерь воздушного заряда и осуществления эф» фективного наддува за выпускными окнами устанавливали вра­ щающиеся золотники с общим приводом от коленчатого вала» Вследствие их недостаточно надежной работы фирма от них отказа­ лась, а потеря заряда была устранена путем использования газо­ динамического затвора перед выпускными окнами, создаваемого импульсом давления газов, выпускаемых из другого цилиндра в общий выпускной патрубок. В дизелях применяют последователь­ ную , параллельную и последовательно-параллельную системы над» дува; в снабжении двигателей воздухом задействованы газотурбокомпрессоры* работающие при давлении перед турбиной р т= const,

иподпоршневые полости цилиндров»

Впоследней модификации дизеля KSZ благодаря высокой эф­ фективности ГТК необходимость в подпоршневых полостях отпа­ ла, Лишь при нагрузках менее 50 % ГТК не справляются с пода­ чей воздуха, поэтому в дополнение к ним автоматически включает­

ся электроприводная воздуходувка, мощность которой составляет € ?8 % мощности двигателя. Используемые в двигателе конструктив­ ные решения во многом напоминают решения, применяемые в но­ вых двигателях других фирм (показаны при рассмотрении конструк­ ций отдельных деталей)..

Фирма МАН малооборотные двигатели сняла с производства, оставив за собой лишь производство четырехтактных среднеоборот­ ных двигателей, и сосредоточила свои усилия по выпуску прямо­ точных машин. Двигатели МАН серии KSZ до 1989 г. продолжал выпускать лицензиат фирмы МАН завод ДМР в ГДР.

В среднеоборотных дизелях МАН L и V52/55 (рис. 9.3), выпус­ каемых с 1969 г*? имеется система постоянного наддува, благодаря которой в первой модификации было достигнуто эффективное дав­ ление ре ~ 1.,77 МПа, в более поздней ре = 1,98 МПа при ge = = 175 г/(кВт-ч). Этот двигатель (1 — фундаментная рама; 2 — ша­

топливах с вязкостью до 600 мм2/с. Наддув осуществляется при по­ стоянном давлении ps = 0,35 МПа.

Давление впрыскивания топлива достигает 130 МПа, макси­ мальное давление сгорания 14,5 МПа. Это давление благодаря ав­ томатическому увеличению угла опережения подачи топлива {см. рис. 6.5) при переходе двигателя на пониженные нагрузки (до 65 %) сохраняется неизменным. В итоге если на полной нагруз­ ке рх!ре = 7,25, то с уменьшением нагрузок (ре) это отношение

182

температура которой на выходе составляет 130 °С. Цилиндры и крышки связаны длинными шпильками, опускающимися в картер на 1/3 его высоты. Стержень шатуна имеет фланцевый разъем вбли­ зи верхней головки, что позволяет вынимать поршень из цилиндра беа демонтажа мотылевого подшипника и иметь над двигателем меныную монтажную высоту.

Дизеля Зульцер» Малооборотные двухтактныекрейцкопфные двигатели типа. RD имеют контурную схему газообмена и импульс­ ный газотурбинный наддув, Второй ступенью наддува являются подпоршневые полости цилиндров, Для устранения потерь заряда на выпуске установлены вращающиеся заслонки,

В дизелях типов RND и RND-М для упрощения конструкции и повышения надежности выпускные заслонки не применяют. Наддув осуществляется при постоянном давлении газов перед тур­ биной, Двигатели RND-М были созданы на базе серийных дизелей типа RND. Они имеют более совершенную конструкцию и боль­ шую мощность (на 15 %), Их характерные особенности; цельная

.конструкция крышки цилиндра со сверлениями для циркуляции охлаждающей воды; увеличенная толщина фланца цилиндровой втулки со сверлениями для охлаждающей воды; форсунка без во­ дяной рубашки; новая конструкция поршня; аккумуляторная сис­ тема смазки верхней части цилиндровой втулки; крейцкопфные и кривошипные подшипники смазываются под давлением 1,6 МПа; новая конструкция крейцкопфных подшипников с антифрикцион­ ным сплавом на алюминиевой основе и др.

Дальнейшим развитием конструкции двигателя RND -М яви­ лась длинноходовая модель RLB (рис. 9.4), в. которой отношение S/D увеличено с 1,72 до 2,11, а частота вращения снижена до -.94 1/мин.

При совершенствовании конструкции особое внимание было об­ ращено на повышение эффективности сжигания тяжелых высоко­ вязких топлив. В органы управления топливными насосами 1 вхо­ дит механизм регулирования фаз топливоподачи, с помощью кото­ рого при изменении, нагрузки или характеристик топлива можно ■устанавливать такие фазы впрыскивания, которые позволили бы со­ хранять давление цикла рг на максимально допустимом уровне и •тем самым обеспечивать более экономичную работу двигателя, В целях снижения тепловых нагрузок особое внимание уделено •охлаждению головок поршней 2, втулок 8 и крышек цилиндров 4.

В двигателе RLB фирма практически достигла максимума в снижении удельного расхода топлива и повышении давления ре9 что может быть получено при петлевой схеме газообмена. Поэто­ му в последующих разработках по совершенствованию двух­ тактного малооборотного двигателя фирма отошла от своей тради­ ционной контурной щелевой схемы газообмена, применив более перспективную прямоточно-клапанную.

184

гом двигателям Бурмейстер и Вайн, но конструкция деталей ЦПГ

МVr______ LJ

Рис. 9.4. Двигатель Зульцер RLB

S85

при нагрузках от ■100 до 25 %. Лишь при более низких нагрузках

к отдельным литым колоннам-станинам прикреплены параллели; отдельные цилиндры соединены в единый блок. Цилиндры «сухие»* охлаждающая вода циркулирует между втулкой 8 и напрессован­ ной на нее обечайкой 7.

Коленчатый вал цельнокованый. Внутри головки поршня 6 просверлены глубокие каналы, охлаждается он маслом методом взбалтывания. Выпускной клапан 8 имеет гидравлический при­ вод, механизм проворачивания 1 и воздушный цилиндр 2, выпол­ няющий функции пружин. Клапан расположен в отдельном корпу­ се 4 со съемным интенсивно охлаждаемым седлом 5. Форсунка 9 ох­

186

ледние позволяют устранить фретинг в местах стыка, возникаю» щий обычно под действием горизонтальных составляющих нагру- жающих подшипник сил.

Цилиндровая втулка 2 имеет развитый массивный фланец, в ко­ тором просверлены каналы для более близкого подвода охлаждаю» щей воды к внутренней нагреваемой поверхности. Цилиндровая крышка 3 — чугунная, с двойным интенсивно охлаждаемым дни­ щем. В ней размещены по два идентичных впускных и выпускных клапана. Вместо вставного корпуса выпускного клапана установле­ но интенсивно охлаждаемое седло с плазменным покрытием рабоче­

187

го поля. Симметричная конструкция седла и равномерное обтека­ ние водой обеспечивает равенство температур по его окружности, что способствует равномерной деформации при нагревании и со­ хранению плотности посадки клапана.

Для уменьшения опасности появления задиров и неравномерных деформаций применена конструкция вращающегося поршня — сфе­ рическое головное соединение с размещенным внутри головки ша­ туна 1 вращающим механизмом. В результате равномерного враще­ ния поршня исключаются местные перегревы тронка, более того» сферическая форма головного соединения позволила получить сим­ метричную конструкцию тройка, а следовательно, и его симметрич­ ную деформацию при. нагревании» Это позволило уменьшить за­ зор между поршнем и втулкой и тем самым повысить плотность пары втулка—поршень.

Расход масла в двигателе уменьшен благодаря регулированию количества масла, поступающего на смазывание цилиндров, — уста­ новлены лубрикаторы, а также маслосбрасывающие кольца в ниж­ ней части тронка поршня. При сферической форме головного сое­ динения давление в нем на 30—40 % меньше, чем при цилиндриче­ ской конструкции.

Дизели Ваза—Вяртсиля (рис. 9.7), Заводы «Ваза» выпускают среднеоборотные четырехтактные дизели модели HF (22, 32, 46). На первые две размерности приобретена лицензия, и с 1991 г, эти двигатели будут производиться в СССР (г. Ленинград). Все двигате­ ли предназначены для работы на тяжелых топливах, что предопре­ делило необходимость (в целях улучшения сгорания топлива) созда­ ния в цилиндрах высоких давления и температуры, высокого дав­ ления впрыскивания топлива (так, в двигателе R46 давление цик­ ла pz = 18 МПа? а рвпр = 200 МПа). В целях улучшения работы двигателя на малых нагрузках применено устройство изменения угла опережения подачи топлива, а в двигателе R46 реализован ступенчатый впрыск топлива с помощью дополнительной форсунки. Температура распылителей регулируется поступающим в кор­ пус форсунок маслом. Детали ЦПГ смазываются принудительно маслом, подаваемым через сверления в тронке (см, рис. 7.10). Пор­ шень 1 двигателей моделей 32 и 46 (см, рис. 9.7) составной со стальной головкой и коктейльным охлаждением. Шатун 2 с косым разъемом, затяг шпилек гидравлический, Коленчатый вал 3 под­ весной, наддув двигателей моделей 22 и 32 — импульсный, модели 46 — постоянного давления.

Система охлаждения состоит из двух контуров — горячего (охлаждение цилиндров) и холодного (охлаждение наддувочного воздуха). При понижении нагрузки ниже 35 %. терморегуляторы, поддерживающие температурные уровни в контурах охлаждения, перенастраиваются на более высокие уровни — в высокотемператур­ ном контуре на плюс 20—30 °СУ в низкотемпературном на плюс 40—50 °С, Это позволяет сохранять температуру металла цилиндров

188

на высоком уровне и избежать их холоднотемпературной коррозии, а подогрев наддувочного воздуха в воздухоохладителях обеспечи­ вает на малых нагрузках высокие температуры сжатия и, следова­ тельно, надежное воспламенение и качественное сгорание топлива.

Дизели СЕМТ—Пилстик (рис. 9.8). Дизели среднеоборотные

дизель РС2-400. Двигатели с газотурбинным наддувом, в котором используются преобразователи импульсов давления газов. Для всех моделей характерны следующие общие конст­ руктивные решения.

Остов представляет со­ бой жесткую коробчатую раму. Подвесные рамовые подшипники крепят к раме длинными вертикальными шпильками и горизонталь» ными болтами.

Рубашки 4 цилиндров опираются своими фланца­ ми на плиту рамы 2, ан­ керные связи стягивают крышку, рубашку со втул­ кой цилиндра и раму, по­ этому втулка может быть демонтирована вместе с ру­ башкой. Нижняя часть втулки с рубашкой и ра­ мой уплотнены синтетиче­ скими резиновыми кольца­ ми. Наличие кольцевого пространства между уплот­ нительными кольцами во­ дяной полости и рамы уст­ раняет возможность попадания воды в картер.

Цилиндровая крышка 7 из легированного чугуна имеет промежуточное дни- ■ ще, позволяющее интенси­ фицировать охл аждение огневого днища. В каждой крышке размещены по два впускных и два выпускных клапана. Выпускные кла­

паны имеют отдельные кор- Рис. 9.7. Двигатель Ваза R32 - Вяртсиля

189