Краткиехарактеристики двигателя 6NVDAU
Двигателипредназначены для установки на суда, в качестве главных, при непосредственнойпередаче мощности на гребной винт. Двигатели реверсивные, четырехтактные, срядным расположением цилиндров, тронковые, простого действия, со струйнымраспыливанием топлива и воспламенением от сжатия.
Системаохлаждения двигателей замкнутая. Насос внутреннего контура центробежный,наружного контура поршневой. В систему входят также водяной охладительтрубчатого типа и терморегулятор.
Смазкадвигателей – циркуляционная под давлением, осуществляется навешеннымдвухсекционным насосом. Для прокачки двигателей перед пуском в системеустановлен ручной насос.
Топливнаясистема состоит из насосов высокого давления, форсунок закрытого типа,сдвоенного фильтра и трубопровода.
Пускдвигателей осуществляется сжатым воздухом давления 30 кГ/см2. Дляпополнения воздушных баллонов в период работы двигателя имеется навешенныйпоршневой двухступенчатый компрессор. Система реверса – пневмогидравлическая сперемещением распределительного вала.
Двигатели,эксплуатирующиеся на судах МРФ, оборудуются системами ДАУ и АПС. Наибольшеераспространение получила пневматическая система ДАУ конструкции ЛИВТ – ЦТКБМРФ. Двигатели выпускаются правой и левой модели.
Конструктивныеи общие технические данные двигателя 6NVD48Au:
Количествоцилиндров – 6
Диаметр цилиндра,мм – 320
Ход поршня,мм – 480
Рабочий объемцилиндра, л – 38,6
Степеньсжатия – 13,2
Максимальноедавление сгорания на номинальной мощности, кГ/см2 – 60
Давлениесжатия, кГ/см2 – 42
Давлениенаддува,кГ/см2 при числе оборотов в минуту 330 – 1,14
Системасмазки:
Тип системы –циркуляционная под давлением
Масляныйнасос – один шестеренчатого типа, двухсекционный
Система пуска– пуск ДВС осуществляется сжатым воздухом
Остовдвигателя состоит из фундаментной рамы, блока и цилиндровых крышек. Отдельныеего части соединяются между собой шпильками и болтами, а фундаментная рама иблок, кроме того, анкерными связями.
Фундаментнаярама. Этоцельная чугунная отливка, имеющая поперечные перегородки по числу цилиндров, вкоторых расточены отверстия для установки рамовых подшипников. Рама имеет такжепродольные полки с наружной стороны, служащие для установки двигателя насудовой фундамент.
Нижняя частьфундаментной рамы является маслосборником. В диаметральной плоскостимаслосборника установлена отсасывающая масляная труба с прорезями.
Блокцилиндра представляетсобой чугунную отливку, разделенную перегородками по числу цилиндров. Внутри блокаразмещены цилиндровые втулки. Нижняя часть блока имеет с обеих сторон люкиосмотра и ремонта механизма движения и рамовых подшипников. Люки закрываютсякрышками на прокладках из прессшпана.
Со сторонывыпускного коллектора выше смотровых люков расположены лючки, служащие дляосмотра и чистки зарубашечного пространства, образуемого внутреннейповерхностью блока и наружной поверхностью цилиндровых втулок.
Со сторонывсасывающего коллектора блок имеет горизонтальную полку, на которойрасполагаются топливные насосы и пусковые золотники.
Цилиндроваявтулка изготавливаетсяиз легированного чугуна. В верхней части ее имеется бурт, опирающийся наповерхность выточки в блоке.
Уплотнениемежду полостью зарубашечного пространства и втулкой в верхней части достигаетсяза счет пришабровки поверхностей опорного бурта и вытачки блока.
На торцевойповерхности втулки имеется кольцевая канавка, в которую входит буртик крышкицилиндров.
Крышкацилиндров представляетсобой отливку из серого чугуна. Крепится она к блоку цилиндров шестьюшпильками, проходящими через сверления в крышке.
С нижнеготорца крышка имеет бурт, которым она входит в кольцевую выточку втулкицилиндра. Для предотвращения прорыва газов из камеры сгорания в выточкуустанавливается красномедная прокладка.
В цилиндровойкрышке имеется пять сквозных вертикальных отверстий для установки клапанов:впускного, выпускного, пускового, предохранительного и форсунки.
Коленчатыевалы двигателейтипа NVD48 цельные, изготавливаются поковкой из мартеновской стали. Уголзаклинки валов 6-цилиндровых двигателей 120о.
Спротивоположного маховику конца коленчатого вала имеется фланец, к которому крепитсязубчатая шестерня привода масляного насоса и эксцентрик для привода компрессораи поршневых водяных насосов.
Шатуныдвигателя изготавливаются поковкой из стали. Каждый шатун состоит из стержня,верхней и нижней головок.
Стерженьшатуна имеет круглое сечение. По оси стержня проходит канал для подвода смазкииз нижней головки шатуна к головному подшипнику.
Расчетрабочего цикла двигателя
Процессвпуска
Давлениевпуска в начале сжатия определяется по формуле:
Pа=(1-δn) Pn(Н/м2).
Где:
δn – относительная потерядавления из-за сопротивления впуску
Pn – давление наддува
Pa=(1–0.10)*1.4=0.95*1.4=1.33Н/м2
Определяемвеличину нагрева воздуха в турбокомпрессоре:
/>
Где:
n – показатель политропысжатия компрессора
To – температура окружающейсреды
Рn – давление наддува
Ро — атмосферное давление
/>
Определяемтемпературу в начале сжатия по формуле:
Ta=(To+γrTr)/1+γr
Найдемтемпературу свежего заряда с учетом подогревания его от стенок:
To=To+ΔT+ΔT1
T1o=293+6+81=380К
Подставивзначение в формулу получим:
/>
Температуранаддува воздуха равна:
Tн=То-ΔТ
Tн=380–10=370 К
Определяемкоэффициент наполнения:
/>
/>/>
Процесссжатия
Основныепараметры состояния газа в начале сжатия Ра и Таопределены.
Процесссжатия протекает по политропе, и для простоты расчета цикла полагают, чтополитропа имеет средний постоянный показатель.
Найдемпараметры состояния газа по окончании процесса сжатия Рс и Тс.
Давление вконце сжатия:
/>
Где:
Ра-давлениеначала сжатия
ε-степеньсжатия
n1-показатель политропысжатия
Рс=1,26*13,31,36 =38 кгс/см2
Температура вконце сжатия определяется по формуле:
/>
Где:
Та-температурав начале сжатия.
Тс=380*13,31,36-1=380*2,5=890К
Процесссгорания
Самовоспламенениеи сгорание топлива сложный процесс химического соединения его горючих элементовс кислородом воздуха, сопровождаемый выделением теплоты.
При расчетепроцесса сгорания рассчитывают давление в конце сгорания Рz и температуру в концесгорания Тz.
Давление вконце сгорания рассчитывают по формуле:
Рz=λ*Pc, кгс/см2
Где:
λ – степень повышениядавления, берется по справочным данным и колеблется в пределах от 1,4 до 2,2.
Произведемрасчет давления конца сгорания:
Рz=1.6*38=60.8 кгс/см2
Температуруконца сгорания определяют путем решения уравнения сгорания:
/>
Где:
β – коэффициентмолекулярного изменения
λ – степеньповышения давления при сгорании
ξ – коэффициентиспользования теплоты при сгорании
Qн – низкая теплотасгорания топлива
М1– количество газа в начале горения
/>-средняя малярнаяизобарная теплоемкость продуктов сгорания
/>-средняя малярнаяизохорная теплоемкость свежего заряда
Рассчитаемвсе составляющие уравнения. Расчеты будем вести в системе единиц измерения СИ.
Найдемколичество газов в начале сгорания М1, по формуле:
М1=0,5α(1+γr), КМоль/кг
Где:
α – коэффициентизбытка воздуха и для данного дизеля колеблется в пределах от 1,5 до 1,7.
Произведемрасчет количества газов в начале сгорания:
М1=0,5*1,5(1+0,04)=0,78 КМоль/кг
Найдемколичества продуктов сгорания М2 по формуле:
М2=М1+0,03 КМоль/кг
Произведемрасчет количества продуктов сгорания:
М2=0.78+0.03=0.81КМоль/кг
Найдемкоэффициент молекулярного изменения β по формуле:
β= М2/ М1
Произведемрасчет коэффициента молекулярного изменения:
β=/>
Найдемстепень повышения давления по формуле:
/>
Произведемрасчет степени повышения давления:
/>
По справочнымданным коэффициент использования теплоты при сгорании ζ колеблется впределах от 0,8 до 0,85, а низкая теплота сгорания топлива Qн равна 42000 кДж/кг.
Среднююмолярную изохорную теплоемкость свежего заряда /> рассчитываетсяпо следующей эмпирической формуле:
/>=19.39=0.0031 Тс,кДж/(кМоль*К)
Рассчитаем />:
/>=19,39+0,0031*890=22,1
Средняямолярная изобарная теплоемкость продуктов сгорания /> рассчитываетсяпо следующей эмпирической формуле:
/>=/> кДж/(кМоль*К)
Примемтемпературу конца сжатия Тz считается неизвестной.
Тогда выразимчерез Тz величину />:
/>=28.4+0.003* Тz кДж/(кМоль*К)
Подставив этовыражение в выше указанное уравнение сгорания получим полное квадратноеуравнение относительно Тz. Решив его получим температуру конца сгорания Тz:
29,252 Тz+0,0309 Тz2=31508,136+43076,923
0,0309 Тz2-29,252 Тz-74585,059=0
Д=855,6795+4*0,0309*74585,059=10074,39279
Тz=/>
Процессрасширения
Прирасширении газа совершается полезная работа.
Процесспроисходит по политропе с показаниями n2, который для тихоходных двигателей равен 1,24–1,30,а для быстроходных 1,20–1,25. Давление газа в конце расширения рассчитываетсяпо формуле:
/>, кгс/см2
Произведемрасчет давления газа в конце расширения:
/> Кгс/см2
Температурагаза в конце расширения рассчитывается по формуле:
/>, К
Произведемрасчет температуры газа в конце расширения:
/> К
Выпуск
Давлениегазов в цилиндре за период выпуска не остается постоянным и зависит отпроходного сечения выпускного канала, сопротивления выпускного трубопровода.Колебание давления газов при выпуске не поддаются точному теоретическомуподсчету, поэтому используют среднее постоянное давление газов в периодвыпуска.
Вывод:расчетные числовые значения давлений и температур не выходят за пределыполученных опытным путем для рабочего цикла ДВС.
Построениерасчетной индикаторной диаграммы четырехтактного ДВС
Послепроведения теплового расчета по полученным параметрам P и V строится диаграммацикла, выбирается масштаб, для давления и объема и откладывается по осям отполя.
Приняв Vа=250 мм, получаем:
/> мм
Vs=250–19=231 мм
Масштабдавления примем 1 атм.=3 мм. Величины Pa, Pc, Pz в масштабе будут равны:
Pa=1,33*3=3,99 мм
Pc=38*3=144 мм
Pz=60,8*3=182,4 мм
Откладываем вмасштабе базу диаграммы и проводим атмосферную линию впуска.
Разделивобъем Vа, в масштабе равной 150 мм, на 10 равных частей вычисляемпромежуточные значения Р’ для каждой части объема по уравнению равен:
Р’=/> мм;
При:
V1=1.0: />
V1=0.9:/>
V1=0.8:/>
V1=0.7:/>
V1=0.6:/>
V1=0.5:/>
V1=0.4:/>
V1=0.3:/>
V1=0.2:/>
V1=0.1:/>
Отложивординаты Р’ вверх из соответствующих делений, найдем точки политропы сжатия,соединив которые плавной линией, получим кривую политропы сжатия АС.
Координатыточки Z.Ордината Рz известна; Абсцисса Vz определяется следующимобразом:
/>
/>
Vz=/>
Криваярасширения строим аналогично:
/>
При:
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
Определениесреднего индикаторного давления
Найдемсреднее индикаторное давление расчетного цикла по следующей формуле:
/>
Все входящиев эту формулу величины известны из предыдущего расчета цикла.
/>
Как известносреднее индикаторное давление рабочего цикла определяется по формуле:
/>
φ – коэффициент полнотыдиаграммы, принимаемый равным для четырехтактового цикла 0,95–0,98.
Pi=0.98*8.28=8.11 кгс/см2
Анализрезультатов расчетов цикла
Проверочныйрасчет рабочего цикла заканчивается определением расчетной мощности двигателя.Индикаторную мощность двигателя, для которого известны постоянные А и В,определяют по формуле:
/>
Ni=0.342*8.11*330=915.3 л.С
Посколькуэффективная мощность двигателя известна из формуляра, может быть полученмеханический коэффициент полезного действия:
/>
/>
Расчетдетали на прочность
Расчетшатунного болта 6Ч 12/14
Шатунныеболты – весма ответственные детали, т. к. их обрыв может привести к авариидвигателя. Что бы избежать этого, при изготовлении болтов необходимо:
1. Переход отголовки болта к целендрической части и от одного диаметра к другому выполнятьплавно, с достаточными закруглениями.
2. Что быболты входили в отверстие подшипника плотно, без зазора.
3. Что быголовки гайки болтов плотно прилегали к опорным поверхностям.
4. Сбегирезьбы выполнять в виде проточки длинной не менее 0,5 диаметра болта.
5. Чтобыгайки имели надежные стопорные приспособления.
Стержныеболты изготовляют из стали марок 25, 30У, 18ХН, 38ХН3А, 20ХН3А.
Диаметр болтаd определяют из уравненияпрочности на разрыв от силы Pb или In для двигателей простогодействия и от силы Pz для двигателей двойного действия.
Если числоболтов m,то при первоночальной затяжки превышающей силу Pb на 35%, получают:
1,35 Pb=0,785d2mσд,
откуда диаметрболта (в м)
/>
откудаполучим:
/>
где Pb – сила в н;
σд – допускаемое напряжениена разрыв н/м2.
Учитываяударную нагрузку при наличии слабины в подшипнеке, допускаемое напряжениеследует выбирать в пределах:
σд=(600–900) кг/см2для углеродистой стали и σд=(900–1300) кг/см2 для легированнойстали.
Опорнуюповерхность fм2 гайки проверяют на смятии по формуле:
/>
Из этогополучим:
/>
Допускаемоенапряжение на смиятие σсм.д/>500кг/см2.
Вопросэксплуатации
Неустановившиесярежимы работы. Режим работы при пуске
Реверсивно-пусковыекачества двигателя являются одним из важнейших факторов, определяющихбезопасность мореплавания в сложных ситуациях: при входе в порты, следованииузкостями, плавании в условиях интенсивного судоходства. Пусковые режимыкратковременны, но среднегодовое число пусков двигателей транспортных судов 800–900,пассажирских судов 1200–1500. Число пусков за одну швартовку достигает 20–30 иболее при периодичности 30–120 с. Пусковые условия оказывают влияние нахарактер протекания рабочего процесса двигателя, состояние тепловой имеханической напряженности его узлов и деталей, интенсивность изнашиваниятрущихся пар и, в конечном счете, определяют надежность и долговечность работыдвигателя.
При пускедвигателя ухудшаются условия для самовоспламенения и сгорания топлива, чтообъясняется пониженным температурным режимом стенок камеры сгорания ипереохлаждением пускового воздуха при его расширении в цилиндре. Это приводит кувеличению периода задержки воспламенения топлива, вследствие чего возрастаетскорость нарастания давления, достигая 1,5 – 2 МПа на 1 гр. ПКВ и можетповышаться максимальное давление сгорания.
Механическаяи тепловая напряженность двигателя увеличиваются вследствие возрастаниядинамических показателей рабочего процесса. Кроме того, рост напряжений вдеталях двигателя объясняется сменой режимов работы при повторных пусках иособенно при резком изменении нагрузки двигателя, когда меняется не толькохарактер действующих усилий, но также зазоры и посадки в сопряженных рабочихузлах. Надо учитывать и изменение условий смазывания трущихся поверхностей,возможность нарушения гидродинамической масляной пленки. Условия становятся ещеболее жесткими при пуске холодного двигателя и использовании тяжелых топлив снизким значением цетанового числа, характеризующего способность топлива к самовоспламенению.
На характернарастания нагрузок влияют также конструктивные особенности двигателя: формакамеры сгорания, схема газообмена, давление впрыскивания топлива в пусковойпериод, способ пуска (раздельный или смешанный), пусковая цикловая подачатоплива.
При пускедвигателя на сжатом воздухе увеличивается степень неравномерности вращенияколенчатого вала, которая при определенных условиях может достигать значений1/10 и более. Это происходит вследствие пропуска вспышек в отдельных цилиндрахиз-за ухудшения условий для воспламенения топлива.
На пусковыхрежимах происходит интенсивное изнашивание трущихся пар, особенно цилиндровыхвтулок. По статическим данным износ втулки за каждый пуск примерно равен износуза 6 – 10 ч стабильной работы на режимах полного хода. Наблюдается иповышенная химическая коррозия от воздействия серной, угольной и азотнойкислот, образующихся вследствие конденсации паров воды на поверхности втулокиз-за низкой температуры.
Такимобразом, режимы пуска относятся к наиболее напряженным режимам работыдвигателя, на долю которых приходится наибольшее число отказов и повреждений.
Для созданияболее благоприятных условий пуска двигателя и повышения надежности работы впусковой период осуществляют следующие мероприятия: предварительный постепенныйпрогрев двигателя путем подогрева воды в системах охлаждения цилиндров,поршней, форсунок; подогрев смазочного масла в циркуляционной системе до 40 – 45гр.; пуск двигателя на дизельном топливе, обладающем хорошей способностью ксамовоспламенению; повышение давления впрыскивания топлива для улучшениякачества смесеобразования; подогрев пускового воздуха для предотвращения егопереохлаждения при расширении; выбор наиболее рациональных значений пусковойчастоты вращения и цикловой подачи топлива. Эти факторы тщательно исследуют инаходят непосредственное отражение в математических программах обеспеченияавтоматических систем управления.
Режимыпрогревания и остывания двигателя
Прогреваниедвигателя, ввод в режим эксплуатационной нагрузки, снижение нагрузки ивнезапная остановка относятся к переходным режимам, во время которых в деталяхЦПГ возникают значительные термические напряжения, а скорость изменениятемператур деталей и перепады температур по толщине стенки цилиндра достигаютмаксимальных значений.
Во времяпуска и при повышении нагрузки двигателя вследствие резкого, неравномерногоповышения температуры рабочих узлов меняется зазоры в трущихся парах и условиясмазывания, характер трения приближается к границам полужидкостного иполусухого. Наиболее интенсивный рост температуры наблюдается в течение первых40 – 60с после перехода двигателя на работу на топливе. Основные детали ЦПГпрогреваются. Головка поршня нагревается почти мгновенно, воспринимая потоктеплоты от воздействия пламени, юбка прогревается значительно медленнеевследствие теплопроводности материала. Быстрому нагреву подвержены такжеверхняя часть цилиндровой втулки и днище крышки цилиндра. Чем быстрее нарастаетнагрузка двигателя, тем больше рост температур, а следовательно, и их перепад вразличных частях деталей.
Неравномерныйпрогрев втулки цилиндра приводит к ее деформации, а повышенный нагрев поршняприводит к уменьшению зазора между ними, что в свою очередь способствуетповышенному износу трущихся поверхностей.
Температурныйперепад и скорость нарастания температур в значительной мере зависят отначального теплового состояния двигателя, поэтому для всех главных и особенномощных малооборотных двигателей предварительное прогревание перед пускомобязательно в соответствии с требованиями завода-изготовителя. Чем больше массадвигателя, тем больше тепловая инерция деталей ЦПГ и, следовательно, болеедлителен процесс прогревания.
Предварительнопрогретый двигатель может быстро выводиться на режим 50%-ной нагрузки. Вдальнейшем нагрузку увеличивают ступенями с выдержкой времени на каждойступени, что оговаривается конкретно для каждого двигателя в инструкции поэксплуатации. В системах автоматического дистанционного управления режимыпрогревания заложены в программы обеспечения, причем предусматриваетсянесколько вариантов ввода двигателя в режим: экстренный (аварийный) с выводомна номинальную частоту вращения за 30 – 60с; ускоренный – за 12 – 20 мин;нормальный – в течение времени, предусмотренного в инструкции (до 1,5 – 2 ч).
Припланируемой остановке понижение нагрузки двигателя начинается заблаговременно сполучением сообщения с мостика. Нагрузка понижается до 50% номинальной шестью –семью ступенями с выдержкой времени на каждой ступени 2 – 5 мин. Напониженной нагрузке до начала маневров двигатель должен отработать не менее 30 мин.
Приэкстренной остановке необходимо принять меры для поддержания температурногорежима охлаждения и смазывания на нормальном рабочем уровне.
При остановкедвигателя и получении команды о том, что он больше не потребуется, необходимообеспечить его постепенное равномерное охлаждение. Для этого двигательпродолжают прокачивать охлаждающей водой и циркуляционным маслом доустановления нулевого перепада температур на входе и выходе. Запрещаетсясокращать время ввода в режим и вывода двигателя из ходового режима заисключением аварийных случаев.
Режимработы при реверсировании
Реверсированиедвигателя в зависимости от эксплуатационных ситуаций производят в широкомдиапазоне скоростей судна: от близкой к нулю при маневрировании, до скоростиполного хода в открытом море. Скорость реверсирования двигателя является важнойхарактеристикой маневренных качеств судна в целом. Реверсирование является тяжелымдля двигателя режимом, так как на характер изменения нагрузок воздействуютодновременно два фактора: изменение динамических показателей рабочего процессадвигателя и изменение гидродинамических условий работы гребного винта.
Реверсированиеначинают с остановки двигателя переводом топливных насосов на нулевую подачу(топливная рукоятка в положении «Стоп»). При этом вал двигателя продолжаетвращаться под действием потока воды, вращающей гребной винт в прежнемнаправлении, и сил инерции вращающихся масс системы двигатель – валопровод.Вращение вала называется свободным выбегом двигателя, продолжительностькоторого зависит от тоннажа и скорости судна.
Как видно изграфика (рис. 10.7), при нормальной частоте вращения 90 об/мин времясвободного выбега (кривая 1) может достигать 60 с. Для сокращения временивыбега применяют торможение вала двигателя подачей в цилиндры контрвоздухачерез пусковые клапаны на линии сжатия. При этом принужденный выбег (кривая 2)уменьшается до 10 с. Очевидно, что при сокращении выбега двигателясокращается и выбег корпуса судна, под которым понимают путь, проходимый дополной остановки по инерции, следовательно, ускоряется и процессреверсирования.
Эффективностьприменения контрвоздуха можно оценить по индикаторной диаграмме торможения(рис. 10.8). Линия ab соответствует процессу сжатия воздуха вцилиндре, bc – подаче в цилиндр контрвоздуха, сопровождаемой резким повышениемдавления, cd – заключительному этапу сжатия воздуха, влияющему на тормозноймомент, de – выпуску воздуха в ресивер. Чем выше давление контрвоздуха и чембольше время его подачи в цилиндры (время открытия пускового клапана), тембольше площадь индикаторной диаграммы торможения и, следовательно, большетормозной момент. Чем выше частота вращения, тем меньше тормозной эффект, таккак уменьшается время открытия пусковых клапанов, поэтому подачу контрвоздуха вцилиндры надо начинать при снижении частоты вращения до малого хода.
Если впроцессе реверсирования двигателю задана номинальная частота вращения на заднийход при полной скорости судна на передний ход, то отрицательный момент гребноговинта достигает четырехкратного номинального значения, что может привести ккритическим перегрузкам валопровода и самого двигателя. Аналогичные условиясоздаются в случае изменения хода судна с полного назад на полный вперед.
Припреждевременном реверсировании с полного переднего хода на полный задний могутсоздаться условия, когда распределительный вал уже установлен в положениезаднего хода, но при поступлении воздуха в систему пуска коленчатый валначинает вновь набирать частоту вращения на передний ход, поэтомуреверсирования с полного переднего хода на полный задний до полной остановкивала надо по возможности избегать.
Нарушениетребований надежности при реверсировании может привести к отказу двигателя, чтов условиях маневрирования грозит серьезной аварией судна.
Режимприработки
При вводесудна в эксплуатацию после постройки, а также после каждого ремонта, связанногос заменой ответственных узлов и деталей (поршня, поршневых колец, цилиндровойвтулки, подшипников, цепного или шестеренного привода) применяют режимприработки двигателя.
Новыйдвигатель проходит первичный режим приработки при обкатке на заводском стенде втечение 40 – 60 ч, для приработки рабочих узлов требуется значительнобольшее время (до 500 – 1000 ч), поэтому фактически двигатель проходитрежим приработки в первый период эксплуатации до наработки указанного винструкции завода-изготовителя времени. Продолжительность режима приработкизависит от типа двигателя, размеров цилиндра, конструктивных особенностейдеталей ЦПГ и системы продувки, степени форсировки двигателя.
Наиболееответственен и продолжителен режим приработки для высоконапряженныхмалооборотных двигателей с высокой степенью наддува и большой цилиндровоймощностью.
Впервоначальный период идет приработка поршневых колец по зеркалу цилиндра,причем от качества первичной приработки зависит дальнейшая работа колец икомпрессия в цилиндре. При нормальном износе колец в период приработки в моментизменения направления движения поршня происходит их перекос, что приводит кбыстрому истиранию кромок и образованию выпуклой рабочей поверхности кольца.Это способствует образованию масляного клина и стабильной гидродинамическоймасляной пленки, улучшающей и ускоряющей процесс приработки колец. Приповышенном износе колец рабочая поверхность имеет плоскую форму с острымикромками, условия смазывания ухудшаются, износ значительно возрастает. Частицыизноса попадают на рабочую поверхность нижних колец, вызывая их интенсивноеизнашивание.
Вследствиеповышенного трения на рабочих поверхностях колец создается окисная пленкавысокой прочности, что практически исключает нормальную приработку колец. Дляобеспечения нормальных условий приработки в начальный период устанавливаетсяпониженная нагрузка двигателя, не превышающая 0,6 – о, 8 номинальной. По мереприработки нагрузка постепенно увеличивается. Для улучшения условий приработкиподача масла насосами повышается в 1,2 – 1,3 раза для лучшего вымыванияпродуктов износа рекомендуется применение минерального масла. В целях улучшенияусловий приработки некоторые фирмы специальным квадратным резцом наносят нарабочую поверхность винтовую канавку глубиной 0,02 – 0,05 мм с шагом 2 – 5 мм.
Режимприработки назначают при каждой замене колец и даже при установке старых колецпосле моточистки цилиндра, так как во время снятия колец с поршня они меняютсвою форму. Продолжительность приработки в этом случае от нескольких часов донескольких суток, с повышением нагрузки по специальному графику. Во избежаниеизлишних приработок колец увеличивают период работы без вскрытия цилиндров взависимости от фактического технического состояния. Этому в значительной мереспособствуют системы технического диагностирования, позволяющие оценить состояниеколец в эксплуатационных условиях.
Втулкицилиндров прирабатываются дольше, поэтому главным критерием режима приработкиявляются поршневые кольца.
Продолжительностьрежима приработки после замены деталей и узлов в период эксплуатации двигателяв зависимости от объема проведенных работ назначают в соответствии синструкцией по эксплуатации двигателя. Во время приработки рекомендуетсяусиленный контроль за состоянием замененных деталей.
Режимработы в штормовых условиях
При плаваниисудна в штормовых условиях может сильно возрастать ветровое сопротивлениедвижению судна, сказывается увеличение волнового сопротивления, резкоизменяются характеристики гребного винта, работающего в условиях косого потокаводы при изменяющейся глубине погружения. При качке повышается тормозящеедействие пера руля, которое начинает отклоняться от диаметральной плоскости дляудержания судна на заданном курсе. Эти факторы приводят к частым изменениямкрутящего момента гребного винта. В условиях 7-балльного шторма момент можетвозрастать на 40 – 50%, что приводит к большим перегрузкам двигателя.Одновременно вследствие роста сопротивления скорость судна падает на 20 – 30%.
В такихусловиях главный двигатель выходит на неустановившийся режим работы,характеризующийся изменением механической и тепловой напряженности рабочихузлов и деталей. Анализ работы двигателя по изменению характеристик (рис. 10,9)показывает, что работа на номинальной нагрузке при номинальной частоте вращения(точка 1) недопустима, так как даже незначительное увеличение сопротивленияприводит к смещению режима влево на внешней характеристике ha1 и значительнымперегрузкам двигателя.
В зависимостиот положения органов топливоподачи и условий регулирования важно рассмотретьнесколько допустимых режимов.
Работадвигателя по внешней характеристике ha2 происходит при