Судовые энергетические установки

Размещено на http://allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

В последнее десятилетие автоматизация судовых дизельных и газотурбинных установок претерпела большие изменения: значительно возрос объем автоматизированных операций, усложнились средства автоматизации и главное автоматизация обеспечила повышение производительности труда судового экипажа и безопасности мореплавания. Изучение автоматизации судовых энергетических установок должно отводиться все большее место в подготовке судовых специалистов. Эффективность эксплуатации современного автоматизированного судна в равной степени зависит от качества судовых объектов, так средств автоматизации.

Изучение энергетического оборудования в системе автоматизации в отрыве друг от друга не соответствует реальным условиям работы специалистов. В качестве судовых энергетических установок (СЭУ) получают распространение на ряду с малооборотными дизелями, а также газотрубные, и газопаровые, обеспечивающие высокие скорости.

Создание материально-технической базы требует нарастающих темпов увеличения производительности труда на основе непрерывного технического прогресса, составной частью которого является автоматизация производства. Стремительно развиваются принципиально новые технологические процессы производства, управление которых без средств автоматизации невозможно.

судовой двигатель подвижные детали газораспределительный механизм



Задание №1

1. Технические характеристики NVD26

Номинальная мощность, в кВт: 297

Номинальная мощность, в л.с.: 390

Номинальное число оборотов, об/мин: 1000

Предельная мощность, в кВт: 316

Предельная мощность, в л.с.: 429

Число оборотов при предельной мощности, об/мин: 1032

Наименьшее число оборотов, об/мин: 300

Пусковое число оборотов, об/мин: 150

Средне эффективное давление, МПа: 0,867

Давление конца сжатия, МПа: 3,1±0,2

Средняя скорость поршня, м/сек.: 8,66

Давление пускового воздуха, МПа: 2,9

Степень наддува: 1,53±0,05

Удельный расход топлива, г/кВт-ч: 226

Средний расход за 8 часов, дм3: 625

Давление впрыска, МПа: 34,3

Расход смазочного масла, г/час: ? 600

2. К основным подвижным деталям судового двигателя относятся:

· поршень с поршневыми кольцами

· поршневой палец (для тронковых дизелей)

· шток

· крейцкопф

· шатун

· коленчатый вал

· маховик

· демпфер (гаситель колебаний)

Поршень

Поршень двигателя служит для восприятия усилий, возникающих при сгорании топлива, и передачи их через поршневой палец и шатун на коленчатый вал (у тронковых дизелей); у крейцкопфных дизелей усилия передаются через шток, крейцкопф и шатун.

Классификация поршней осуществляется по следующим признакам: поршни тронковых и крейцкопфных дизелей, поршни дизелей двойного действия.

Верхняя часть поршня тронкового дизеля называется головкой, нижняя -- тронком. Размер тронка зависит от допускаемых удельных нагрузок на стенки цилиндровой втулки.

У дизелей с диаметром цилиндра до 350 мм избыточное тепло отводится от поршня через стенки цилиндра; для цилиндров больших диаметров, когда выделяется большое количество тепла на единицу объема цилиндра, необходимо устраивать специальную систему охлаждения поршней.

В качестве охлаждающей жидкости применяют масло или пресную воду.

Устройство поршня четырехтактного тронкового двигателя 64Н 31,8/33 (Д-50) показано на рис. 33, а. Поршень 1 этого дизеля отлит из алюминиевого сплава, имеет пять компрессионных 6 и три маслосъемных кольца 5. Поршень с шатуном соединен при помощи поршневого пальца 3 плавающего типа. Поршневой палец запрессовывается в специальные приливы (бобышки). Для предотвращения осевого смещения с обеих сторон устанавливают алюминиевые заглушки 9, которые фиксируют штифтами 8. Масло для смазки головного подшипника 2 поступает по каналу в стержне шатуна, оттуда масло переходит в полость между кожухом 4 и пальцем 3, смазывает головной подшипник и рабочие поверхности бобышек и стекает в картер. Масло, которое снимается с поверхности цилиндровых втулок маслосъемными кольцами, через отверстия в поршне также стекает в картер. Отверстия 7 с резьбой в днище поршня служат для вворачивания рымов при демонтаже и монтаже поршня и шатуна.

Типичным для поршней крейцкопфных дизелей является поршень (рис. 33, б) двигателя с прямоточно-клапанной продувкой ДКРН 50/110 (БМЗ). Поршень состоит из двух основных частей: головки 3 и чугунной юбки 4. В головке имеется шесть канавок для компрессионных колец. Глубокие выемы 1 внутри поршня создают тепловой барьер, предохраняющий кольца от перегрева и пригорания. Головка и юбка поршня соединяются со штоком при помощи шпилек, ввернутых в головку. Правильность сборки обеспечивается направляющим штифтом. Поршень охлаждается маслом из циркуляционной системы смазки дизеля. Масло поступает по центральной трубке 5, охлаждает нижнюю часть поршня, поднимается вверх, через воронку 2 поступает в кольцевое пространство штока и в телескопические трубы.

На рис. 34, а показан поршень дизеля ДКРН 70/120 (МАН). Толстостенная головка поршня 1 выполнена из жаростойкой стали и крепится к верхнему фланцу штока шпильками 4. Нижняя тонкостенная часть поршня 5 отлита из чугуна, имеет продольные и круговые ребра жесткости, крепится шпильками к нижнему фланцу штока и служит для перекрытия выпускных и продувочных окон при верхнем положении поршня. Промежуточная чугунная вставка 3 крепится к головке поршня болтами. Удлинение нижней части поршня 5 при нагреве происходит в зазор между промежуточной вставкой и нижней частью поршня. На головке поршня установлено шесть компрессионных колец 2. Для лучшей приработки поршня, а также для создания плотности в подпоршневом пространстве, которое используется для дополнительного сжатия продувочного воздуха, на нижней части поршня зачеканено кольцо 6 из свинцовистой бронзы и установлено уплотнительное кольцо 7.

Поршень охлаждается пресной водой, которая поступает через специальную телескопическую систему по трубопроводу 10, через кольцевой канал между трубками 8 и 9 и уходит через сливную воронку 11 и и центральную трубку 8 в холодильник.

Телескопическая система охлаждения поршня этого дизеля показана на рис. 34, б. Телескопические подвижные трубы 5 крепятся к специальному кронштейну 6, который смонтирован на крейцкопфе 7. Верхние концы телескопических труб 5 при помощи красномедных трубок 8 связаны через шток с зарубашечным пространством поршня, а нижние концы входят в неподвижные трубки 3. Неподвижные трубки имеют специальные воздушные колпаки 2 для сглаживания пульсации струи охлаждающей воды и для предотвращения разрыва труб при нисходящем движении поршня и резком уменьшении объема трубопровода.

Для поддержания воздушной подушки в колпаке через невозвратный клапан 9 компрессором подается сжатый воздух; переход воздуха из воздушного колпака приемной полости в воздушный колпак отливной полости происходит по трубе 10\ отводится охлаждающая вода по грубе 11. Уплотнение между подвижной трубкой 5 и неподвижной 3 достигается устройством специального сальника 4, который вынесен за пределы картера двигателя; такая конструкция исключает попадание воды в систему смазки двигателя и позволяет контролировать состояние сальников телескопического соединения.

Кроме телескопической системы охлаждения поршней, на некоторых дизелях трубы системы охлаждения соединяют шарнирно. Такой способ применяется только при охлаждении поршней маслом.

Материалом для изготовления поршней служит: чугун СЧ 28-48, алюминиевые сплавы АЛ1, АЛ4; для изготовления головок поршней крупных дизелей применяют высокопрочный чугун ВЧ 50-1,5 или стали 35 Л, 30 ХМА.



Поршневые пальцы

Поршневые пальцы бывают двух типов: плавающие, или подвижные в головке шатуна и бобышках, и сочлененные с головкой шатуна или поршнем, т. е. неподвижные. Пальцы плавающего типа во время работы свободно проворачиваются в бобышках и головном подшипнике, поэтому износ у них равномерен, без эллиптичности (рис. 35).

В связи с тем что палец работает на изгиб и на истирание, его изготавливают из материала с мягкой сердцевиной, а для получения высокой поверхностной твердости цементируют с последующей закалкой.

Материалом для изготовления пальцев плавающего типа служат конструкционные малоуглеродистые стали 15 или 15Х, которые хорошо цементируются.

Поршневые пальцы, жестко связанные с поршнем или шатуном, запрессовывают в бобышки и стопорят специальным болтом или шпонкой или при помощи болтов соединяют с шатуном, тогда головной подшипник выполняется в поршне.

Материалом для изготовления сочлененных пальцев служит легированная сталь марки 12Х43А, которая имеет высокую поверхностную твердость и в то же время хорошо переносит изгибающие нагрузки.

Поршневые кольца

Поршневые кольца бывают двух видов: уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные кольца служат для уплотнения цилиндра и предупреждения прорыва газов в подпоршневое пространство, для равномерного распределения масла по стенкам цилиндра. Маслосъемные кольца служат для снятия избыточного масла со стенок цилиндровой втулки.

Количество уплотнительных колец колеблется в пределах от трех до семи, причем для тихоходных дизелей применяется больше колец. Маслосъемные кольца устанавливают: одно -- над пальцем, непосредственно под уплотнительными кольцами, и одно-два в нижней части поршня. Уплотнительные кольца всех дизелей в свободном состоянии имеют диаметры, превышающие диаметры цилиндров; в рабочем состоянии диаметр кольца равен диаметру цилиндра, поэтому кольца плотно прилегают по всей окружности цилиндра и создают необходимую компрессию.

Верхнее уплотнительное кольцо устанавливают таким образом, чтобы при нахождении поршня в в. м. т. кольцо оставалось в охлаждаемой части втулки.

Иногда у быстроходных дизелей для уменьшения теплового потока, нагревающего уплотнительные кольца, устраивают своего рода тепловой барьер в виде канавки, проточенной между верхней кромкой поршня и первым уплотнительным кольцом (рис. 36).

Уплотнительные кольца в основном имеют прямоугольное сечение и отличаются только формами замков (рис. 37, а). Однако встречаются кольца, имеющие трапецеидальное или прямоугольное сечения, с одной или двумя фасками, конусные кольца и т. д.

При движении поршня вверх благодаря конусности маслосъемного кольца оно свободно скользит по поверхности цилиндровой втулки, при движении поршня вниз масло снимается с поверхности втулки нижней острой кромкой кольца и сбрасывается через отверстие в поршне в картер двигателя. У некоторых дизелей для увеличения эффективности маслосъемных колец их выполняют двойными (рис. 37, б).

Перед установкой уплотнительных колец на поршень по всей окружности колец с верхних и нижних кромок снимается фаска. Величина теплового зазора кольца (монтажный зазор в стыке замка) зависит от диаметра цилиндра и расположения кольца на поршне (верхнее кольцо ввиду большего нагрева имеет больший зазор).

Монтажный зазор в канавке поршня принимают в зависимости от высоты кольца и расположения его на поршне.

Материалом для изготовления поршневых колец служит чугун марок СП4Ф 28-48 (при диаметре цилиндра до 500 мм), СП4Ф 24-44 (при диаметре цилиндра свыше 500 мм).

Поршневые штоки

У крейцкопфных дизелей поршень соединяется с крейцкопфом при помощи штока. Верхняя часть штока имеет фланец, при помощи которого шток крепится к поршню. У некоторых дизелей большой мощности, когда поршень изготовлен из нескольких частей, шток может иметь два фланца, к которым крепят детали поршня. Нижняя часть штока (хвостовик) имеет конус для соединения с крейцкопфом или фланец с отверстиями.

Очень часто штоки служат для подвода охлаждающей жидкости к поршню. В этих случаях в штоке высверливают отверстие, в котором устанавливают трубу из нержавеющей стали или латуни, воду или масло подают обычно по кольцевому каналу, образуемому между трубкой и телом штока; охлаждающую жидкость отводят по трубке. При водяном охлаждении поршня стенки штока для защиты от коррозии облицовывают нержавеющей трубкой. Материалом для изготовления штоков служит сталь 45 и сталь 40Х.

У многих современных дизелей подпоршневые пространства цилиндров отделены от картеров специальной перегородкой -- диафрагмой. При использовании подпоршневого пространства для сжатия воздуха диафрагма препятствует проникновению воздуха (из подпоршневого пространства в картер) и газов (из картера в подпоршневое пространство). Дополнительное назначение диафрагмы -- препятствовать проникновению грязного масла из цилиндра в картер. В месте прохода штока через диафрагму устанавливают специальный сальник для уплотнения диафрагмы и для снятия масла со штока поршня.

Корпус сальника 1 штока (рис. 38) крепится к диафрагме 10 при помощи болтов. Разрезные чугунные кольца 2 и 3 служат для уплотнения штока. Кольца 4 и 5 снимают масло при движении штока вниз; кольца 6, 7 и 8--при движении штока вверх. Каналы А и В служат для отвода снятого с поверхности штока масла.

Как уплотнительные, так и маслосъемные кольца стянуты спиральными пружинками 9.

Крейцкопфы

Крейцкопфный узел служит для соединения поршневого штока с шатуном, а также для передачи нормальных (боковых) усилий, возникающих в головном соединении,через ползуны на параллель.

Количество ползунов зависит от типа дизеля и его цилиндровой мощности. На рис. 39 показан крейцкопфный узел с одним ползуном. Поперечина крейцкопфа представляет собой стальную поковку 5 с двумя цапфами 1 для соединения с головными подшипниками шатуна. В центре поперечины имеется отверстие для штока 4, который крепится гайкой 6. Ползун 2 крепится к поперечине при помощи болтов 3. Для снятия срезывающих усилий с болтов в паз между ползуном и поперечиной устанавливают шпонку 7. Поверхности а и б заливают баббитом.

Конструкции крейцкопфа с двумя и четырьмя ползунами представлены на рис. 40. Конструкция с четырьмя ползунами позволяет снижать удельные нагрузки на параллели двигателя, повышает надежность и долговечность крейцкопфного соединения, однако усложняет конструкцию двигателя и условия разборки и сборки головного соединения. На рис. 40, в в аксонометрии показан крейцкопфный узел мощного судового дизеля ДКРН 76/155 («Зульцер»).

Шатуны

Различают шатуны тронковых и крейцкопфных дизелей. У тронкового дизеля усилия газов, действующих на поршень, передаются непосредственно через шатун на коленчатый вал; у крейцкопфных дизелей эти усилия передаются через шток и крейцкопфный узел. Способ передачи усилий и обусловливает конструкцию головного подшипника шатуна; у тронковых дизелей -- один подшипник, у крейцкопфных -- два.

Стержни шатунов тронковых дизелей имеют круглое или двутавровое сечение. Головной подшипник у небольших дизелей выполняется в виде бронзовой втулки, которая запрессовывается в отверстие шатуна. Мотылевый подшипник у небольших дизелей несъемный. Конструкция шатуна дизеля ДР 30/50 представлена на рис. 41, а. Стержень шатуна 1 круглого сечения имеет центральное сверление 2 для подачи смазочного масла к головному соединению. (У небольших дизелей с шатунами двутаврового сечения масло подается по специальной трубке, проходящей вдоль стержня шатуна,) В отверстие верхней головки шатуна запрессована бронзовая втулка 7, застопоренная болтом 8. Мотылевый подшипник (отъемный) имеет два вкладыша, залитых баббитом. Для центровки подшипника в верхней крышке имеется прилив 6, который входит в паз стержня шатуна. Для регулирования масляного зазора между верхней и нижней крышками устанавливают набор прокладок 5, а для регулирования высоты камеры сжатия дизеля имеется прокладка 4. Монтаж мотылевого подшипника и крепление его к шатуну осуществляются при помощи шатунных (мотылевых) болтов 3.

Шатун (см. рис. 41, б) мощного крейцкопфного дизеля ДКРН 90/155 («Зульцер») состоит из стержня 2, к которому крепятся два головных подшипника 4 и мотылевый подшипник 6.

Головные подшипники собирают на двух болтах 3, а мотылевые -- на четырех 1.

Вкладыши подшипников -- стальные, залиты баббитом. Между пяткой шатуна и мотылевым подшипником устанавливается прокладка 5 для регулирования высоты камеры сжатия цилиндра. Материалом для изготовления стержней шатуна служит сталь 45, для быстроходных дизелей применяют легированную сталь 40ХН. Головки шатуна изготавливают из сталей 35, 45, 35Л, 40ХН.

Коленчатые валы

Для преобразования возвратно-поступательных движений поршней во вращательное движение служит коленчатый вал. Коленчатый вал является наиболее ответственной и дорогостоящей деталью дизеля.

По конструкции и способу изготовления коленчатые валы бывают штампованные, цельнокованые, составные (составленные из нескольких частей) и сборные (собранные горячепрессовой посадкой из отдельных деталей). Штампованные коленчатые валы применяют только для небольших дизелей. Для небольших судовых дизелей применяют также цельнокованые коленчатые валы.

Количество колен (мотылей) коленчатого вала равно количеству цилиндров. (У некоторых дизелей для привода поршня продувочного насоса применяют дополнительное навесное колено.) Угол заклинки мотылей коленчатого вала одних относительно других зависит от количества цилиндров и тактности двигателя. У четырехтактных дизелей при четном количестве цилиндров мотыли заклинивают попарно в одной плоскости, например у четырехцилиндрового двигателя заклинивают в одной плоскости первое и четвертое колена, через 180° -- второе и третье; у шести цилиндрового порядок заклинки мотылей следующий; 1 и 6; через 120° -- 3 и 4 и еще через 120° -- 2 и 5.

У двухтактных дизелей мотыли заклинивают каждый в своей плоскости через равный угол. Расположение колен вала и чередование вспышек в отдельных цилиндрах определяют исходя из следующих условий; не должно быть одновременных вспышек в двух смежных цилиндрах; поступление импульсов на коленчатый вал по всей его длине должно быть равномерным. У коленчатого вала двигателя 8ДР 30/50 (рис. 42) диаметр мотылевых шеек 1 равен 200 мм, рамовых 4 -- 220 мм. Щеки, рамовые и мотылевые шейки имеют внутренние каналы, которые закрыты технологическими пробками 7 и служат для подвода масла от рамовых подшипников к мотылевым. В кормовой части коленчатого вала расположено два маслоотражательных кольца 5, препятствующих выбросу масла из картера, и шпонка 2 для посадки шестерни привода распредвала топливных насосов. В носовой части коленчатого вала имеется дополнительный мотыль 5 для привода продувочного насоса; мотыль откован заодно с коленчатым валом. На рамовую шейку 6 этого мотыля устанавливают шестерню привода масляного насоса. Для уравновешивания центробежных сил коленчатого вала к щекам 8 крепят при помощи болтов 10 противовесы 11. Болты фиксируют стопорными шайбами 9. Удлиненный конец вала служит для установки на нем демпфера крутильных колебаний.

Сборные коленчатые валы выполняют двух типов: у валов первого типа мотыли, откованные цельной деталью, соединяются между собой рамовыми шейками; у валов второго типа, сборных, щеки, мотылевые и рамовые шейки изготовляют отдельными деталями и собирают горячепрессовой посадкой.

Коленчатый вал с цельноковаными мотылями (рис. 43, а) применяется на двигателях ДКРН 70/120 (МАН): щеки вала откованы заодно, с мотылевой шейкой 3; в отверстия щек запрессованы рамовые шейки 1; для подачи масла от рамовых к мотылевым подшипникам в щеках и шейках имеется система отверстий, которые закрывают заглушками 2. Коленчатые валы дизелей этой фирмы выполняют обычно из двух частей и соединяют между собой при помощи фланцев.

Щеки и шейки у коленчатого вала двигателя фирмы «Бурмейстер и Вайн» (см. рис. 43, б) выполнены из отдельных деталей (щеки -- из литой стали, шейки -- стальные кованые). Противовесы коленчатого вала у дизелей этой фирмы отливают обычно вместе со щеками. Сборка деталей вала осуществляется горячепрессовой посадкой; при числе цилиндров больше пяти коленчатый вал изготавливают из двух частей, которые соединяют между собой фланцами.

Материалом для изготовления коленчатых валов служит конструкционная сталь 35, 40, 45; для быстроходных дизелей применяют легированную сталь ЗОХМА. Для изготовления коленчатых валов двигателя ЗД 100 применяют хромоникелевомолибденовый модифицированный высокопрочный чугун.

Маховики, антивибраторы, демпферы

Маховик, или маховое колесо, служит для равномерного вращения коленчатого вала. Маховик аккумулирует энергию во время рабочего хода и передает ее на коленчатый вал во время вспомогательных ходов. Размеры и масса маховика зависят от тактности двигателя, частоты вращения коленчатого вала, количества цилиндров. Так, у четырехтактного двигателя маховик будет больше, чем у двухтактного с таким же количеством цилиндров и частотой вращения кленчатого вала, так как импульсы от рабочих ходов на коленчатый вал четырехтактного двигателя поступают в два раза реже, чем на вал двухтактного.

При высоких окружных скоростях маховики изготавливают из стали, при низких -- из чугуна. Маховик размещают на кормовом конце коленчатого вала; очень часто маховик имеет зубчатый венец для соединения с валоповоротным устройством. Для проверки газораспределения двигателя маховик градуируют с указанием мертвых точек подвижных деталей двигателя.

Во время работы двигателя усилия на коленчатый вал поступают в виде импульсов от отдельных цилиндров, что вызывает крутильные колебания в коленчатом вале. Для уменьшения крутильных колебаний до безопасных значений на носовой части коленчатого вала устанавливают антивибраторы или демпферы. Антивибраторы работают без поглощения колебательной энергии, демпферы -- с поглощением ее и поэтому должны иметь устройство для отвода тепла.

В антивибраторе маятникового типа (рис. 44, а) на стальной ступице 1 антивибратора расположены три диска, в которых просверлено по восемь сквозных отверстий. Маятники 3 присоединены к ступице 1 на пальцах 2,4,6 и 7, могут поворачиваться на определенный угол до ограничителя. Осевому перемещению пальцев препятствуют планки 5. Крутильные колебания коленчатого вала вызывают колебания маятников

Демпферы являются более активным устройством для борьбы с крутильными колебаниями. Демпферы бывают пружинные, жидкостные и комбинированные.

Пружинный демпфер (рис. 44, б) состоит из диска 2, связанного с коленчатым валом, и обода 1, который свободно насажен на диск. Между диском и ободом в специальных гнездах 4 установлены пакеты пружин 3. Специальные выступы не дают пружинам поворачиваться. Если резонансные крутильные колебания вала и ступицы превышают определенную амплитуду, то обод демпфера, стремящийся вращаться равномерно, начинает проскальзывать относительно ступицы, сжимая и разжимая пружины. Возникающие между ободом и ступицей изменяющиеся по величине силы противодействуют колебаниям вала и уменьшают их амплитуду. Таким образом, демпфер поглощает работу возмущающих сил за счет трения в пакетах пружин, кроме того, изменяется частота собственных колебаний системы вследствие изменения жесткости пружин. Смазка и отвод тепла осуществляются маслом, которое подводится по трубе а и отводится по трубе б.

Рис.1 Рабочая индикаторная диаграмма 4-х тактного дизеля.

В зависимости от положения поршня изменение давления в цилиндре двигателя можно изобразить графически в координатных осях PV (давление - объём) замкнутой кривой, которая называется индикаторной диаграммой. На диаграмме каждая линия соответствует определённому процессу (такту):

1-a - процесс наполнения;

a-c - процесс сжатия;

c-z' - процесс горения при постоянном объёме (V=const);

z'-z - процесс горения при постоянном давлении (P=const);

z-b - процесс расширения (рабочий ход);

b- процесс выпуска

Po - линия атмосферного давления.

Снятие индикаторных диаграмм производят после прогрева двигателя при установившемся тепловом режиме. После снятия каждой диаграммы индикатор должен быть отключен от цилиндра 3-ходовым краном индикатора и индикаторным клапаном на двигателе. Барабаны индикатора останавливают отключением шнура от привода. Периодически после снятия нескольких диаграмм поршень индикатора и его шток надо слегка смазывать. Не следует производить индицирование двигателя при волнении моря свыше 5 баллов. При снятии индикаторных диаграмм привод индикатора должен быть исправным, индикаторные краны полностью открыты. Диаграммы рекомендуется снимать одновременно со всех цилиндров; если последнее невозможно, то последовательное снятие их надо производить в возможно более короткий срок при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Способы получения(снятия) индикаторных диаграмм

Для получения индикаторных диаграмм используются механические индикаторы либо электронные системы измерения давления газов в цилиндре и топлива в процессе впрыскивания (MIP Calculator, pressureanalyzer)(NK-5 "Аутроника" и Cyldet ABB). Для получения полноценных индикаторных диаграмм с помощью механического индикатора двигатель д.б. оборудован индикаторным приводом.



Задание№2

1. Регулировка зазоров в клапанах газораспределительного механизма

Зазоры в клапанах газораспределительного механизма проверяют через определенное число часов работы двигателя. Для каждого типа двигателя они различны, указываются в инструкции по эксплуатации и замеряется для каждого цилиндра отдельно.

Вращая коленчатый вал, устанавливают поршень в проверяемом цилиндре в в.м.т. в конце такта сжатия. При этом выпускной и впускной клапаны должны закрыться. Затем вставляют щуп 1 между штоком клапана и рычагом -- при верхнем расположении клапанов (рис. 1, а) или между штоком клапана и толкателем 2 -- при нижнем расположении клапанов (рис. 1, б). Если эти зазоры не соответствуют инструкции по эксплуатации двигателя, то отворачивают контргайку 3 и вывертывают или ввертывают регулировочный винт 4, от чего зазор изменится. По окончании регулировки контргайку затягивают, чтобы во время работы двигателя величина зазоров не нарушилась.

Рис. 1. Регулировка зазора в клапанах газораспределительного механизма.

Установленные зазоры обеспечивают правильную работу клапанов при условии, что шестерни, передающие вращение от коленчатого вала к распределительному валу, соединены друг с другом по заводским меткам, а кулачные шайбы не имеют повреждений и правильно установлены на распределительном валу.

2.Фаза газораспределения -- это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Как они виляют на работу двигателя

У некоторых двигателей система устроена таким образом, что фазы газораспределения являются статичной величиной, а в результате мы получает ДВС с довольно низким КПД. Грубо говоря, двигатель на разных нагрузках работает в разных режимах, а неизменяемые фазы приводят к неэффективной работе.

Однако, существуют и такие ДВС, в которых внедрена система подстройки фаз. Яркий их представитель - двигателя с системой VVTL-i. В двигателях с такой системой при достижении определенных оборотов двигателем, на клапана нагрузка передается дополнительным толкателем. Это существенно повышает КПД.

Вообще, таких систем много, и каждый производитель называет их по-своему. Например, у Nissan это N-VCT, у Mazda - S-VT, BMW - VANOS (VTI), Honda - VTEC (i-VTEC).

3.Регулирование фаз газораспределения в дизельных двигателях позволяет решить две задачи. Во-первых, более поздний момент открытия впускного клапана обеспечивает увеличение завихрения попадающего в камеру сгорания воздуха. Это улучшает перемешивание топлива с воздухом. Во-вторых, более поздний момент закрывания впускного клапана уменьшает эффективную компрессию в цилиндре.

Порядок работы двигателя определяется по последовательности открытия впускных и выпускных клапанов, а также по расположению кулачных шайб на распределительном валу, если известна сторона вращения двигателя.

Стороны вращения двигателя определяются следующим образом:

· Медленно вращать коленчатый вал в любую сторону и наблюдать за действием клапанов одного цилиндра.

· Если при вращении коленвала заметите, что после закрытия впускного клапана выпускной откроется не сразу, а через 2 такта, то это указывает, что сторона вращения выбрана правильно.

· Если в момент закрытия впускного клапана выпускной клапан начнет открываться (или уже открыт), то это означает, что сторона вращения выбрана неправильно.

Когда вы все это определили, то начинаете определять углы открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Делается это следующим образом:

· Рычаг управления двигателем поставить в положение «Работа».

· С помощью ВПУ медленно вращать коленвал в сторону, соответствующую установке рычага реверса.

· Момент начала открытия того или иного клапана улавливается по моменту наката кулачка шайбы на ролик толкателя. Проворачивание коленвала прекращаете и на маховике двигателя определяете угол отклонения мотыля проверяемого цилиндра от ВМТ и НМТ в градусах.

· Момент закрытия соответствующего клапана определяется при вращении двигателя в ту же сторону -- по моменту скатывания ролика толкателя с кулачной шайбы и появлению зазора между ними. Наличие или отсутствие зазора между роликом и кулачной шайбой можно легко определить при повороте рукой ролика рычага клапана на его оси или ролика толкателя.

· Углы закрытия и открытия клапанов должны соответствовать указанным в заводской инструкции.

· Если углы не совпадают с указанными в заводской инструкции, то необходимо произвести их регулировку, которая выполняется следующим образом:

· Если имеются большие отклонения моментов открытия клапанов у всех цилиндров, то необходимо произвести регулировку путем разворота распределительного вала. Для этого надо знать число зубьев на шестерне распределительного вала. Разделив 360° на число зубьев, можно узнать угол в градусах, соответствующий повороту шестерни вала на один зуб. У некоторых двигателей шестерня насажена на распределительный вал на шлицах и имеет значительно большее число зубьев, что позволяет производить более точную регулировку фаз газораспределения за счет поворота распределительного вала.

· Изменение фаз газораспределения отдельных цилиндров производится путем перестановки той или иной кулачковой шайбы на распределительном валу.

· Если имеется незначительное отклонение в фазах газораспределения, то регулировку можно произвести за счет изменения теплового зазора с помощью регулировочного болта, установленного на рычаге клапана. При этом надо учитывать, что такая регулировка моментов газораспределения изменяет продолжительность открытия клапана и поэтому может проводиться в небольших пределах.

· У двигателей в холодном состоянии средняя величина зазоров составляет: у всасывающих клапанов -- 0,2--1,0 мм; выпускных -- 0,3--1,5 мм. Зазоры проверяют щупом при холодном и горячем состоянии двигателя, а затем сравнивают с данными заводской инструкции.

После регулирования фаз газораспределения, если это было связано с разворотом распределительного вала или кулачковой шайбы, необходимо проверить опережение подачи топлива на ТНВД.

рис .2 Круговая диаграмма газораспределения двигателя правого вращения

1. Прежде всего следует обратить внимание на различие понятий «геометрический угол опережения» и «фактический угол опережения».

Геометрический угол опережения подачи топлива соответствует моменту закрытия приемного окна плунжером во втулке золотникового насоса или моменту закрытия всасывающего (перепускного) канала в клапанных насосах.

Фактический угол опережения подачи соответствует моменту начала подъема иглы форсунки.

Геометрический и фактический углы подачи топлива не равны между собой: фактический угол меньше геометрического на 5-15°. Это различие объясняется тем, что топливо, как и всякую другую жидкость, мы привыкли считать несжимаемым; в действительности же при таких высоких давлениях, которые создаются в ТНВД, топливо заметно сжимается.На величину действительного угла опережения подачи влияют также скорости увеличения давления на участке от ТНВД до форсунки, затяжка пружины иглы форсунки, масса движущихся частей форсунки, длина трубки высокого давления и остаточное давление топлива в ней, плотность ТНВД.

Если геометрический угол опережения подачи можно легко определить в условиях эксплуатации дизеля, то фактический угол опережения определяют только в результате стендовых испытаний дизеля на заводе-изготовителе при помощи электрических индикаторов; они позволяют получить так называемые развернутые по углу поворота коленчатого вала диаграммы. Геометрический угол опережения подачи топлива зависит от системы топливоподачи и частоты вращения дизеля и он тем больше, чем больше частота вращения дизеля.

2. Своевременность сгорания топлива обуславливается углом опережения подачи топлива. От его величины зависят продолжительность периода задержки самовоспламенения, скорость нарастания давления и расположение линии сгорания относительно в.м.т. При смещении сгорания топлива на начало процесса расширения уменьшается давление в конце горения, повышается температура отходящих газов и возрастают потери теплоты, что приводит к увеличению удельного расхода топлива. Кроме того, будут происходить перегрев поршня и повышение температурных напряжений цилиндра. Давление в конце горения P_z по отдельным цилиндрам не должно отклоняться от значений, указанных в формуляре дизеля, более чем на ± 5 %. Для повышения P_z угол опережения подачи топлива увеличивают, для снижения -- уменьшают. Величина угла опережения подачи топлива указана в формуляре двигателя.

При определении угла опережения подачи топлива односекционным топливным насосом выполняют следующие действия:

1. Отсоединяют топливную трубку от насоса.

2. Устанавливают на штуцер топливного насоса моментоскоп.

3. Ставят рейку топливного насоса на полную подачу топлива.

4. Прокачивают топливный насос вручную до полного удаления воздуха из трубопровода насоса и моментоскопа.

5. Сжимая резиновую трубку, выдавливают из стеклянной трубки топливо до половины её длины.

6. Медленно проворачивают коленчатый вал дизеля до начала движения мениска топлива в стеклянной трубке; этот момент будет соответствовать началу подачи топлива.

7. Измеряют угол, на который кривошип проверяемого цилиндра не дошёл до в.м.т. Если маховик не разбит на градусы, измеряют длину дуги маховика от метки в.м.т. данного цилиндра до неподвижной стрелки-указателя на блоке, а затем подсчитывают угол по формуле

б = 360·l/L

, где 1 -- длина дуги от метки в.м.т. до стрелки-указателя, мм; L -- длина окружности маховика, мм.

При отсутствии моментоскопа угол опережения подачи топлива можно проверить следующим образом:

1. Отсоединяют топливную трубку от насоса

2. Вынимают из насоса нагнетательный клапан с пружиной, устанавливают на место штуцер или крышку насоса.

3. Подают топливо из расходной цистерны к насосу.

4. Спускают воздух из топливного трубопровода и насоса, после чего прикрывают отверстие в штуцере пальцем.

5. Медленно проворачивают коленчатый вал дизеля до прекращения вытекания топлива через штуцер.

6. Измеряют угол, на который кривошип проверяемого цилиндра не дошёл до в.м.т.

Для большей точности рекомендуется определять угол подачи топлива два раза. Если измеряемый угол опережения подачи топлива отличается больше чем на 1-1,5 % от указанного в формуляре дизеля, его регулируют поворотом шайбы топливного насоса на распределительном валу. При этом выполняют следующие действия:

1. Отмечают рисками положение кулачковой шайбы относительно фланца втулки

2. Отвёртывают стяжные болты или гайку крепления и выводят кулачковую шайбу из зацепления с зубцами втулки.

3. Поворачивают шайбу на нужную величину и вводят в зацепление с зубцами втулки. Для увеличения угла опережения кулачковая шайба смещается по направлению вращения распределительного вала, а для уменьшения -- против направления его вращения. Изменение положения кулачковой шайбы на 2 мм (один зубец) вызывает изменение угла опережения подачи топлива на 3 - 5 ° и максимального давления цикла на 0,4 - 0,6 Мпа (4 - 6 кгс/см2).



Задание №4

1. Работы по техническому обслуживанию дизеля:

При техническом обслуживании ТО-1 локомотивные бригады осматривают и прослушивают дизель и вспомогательные агрегаты. При этом проверяют, нет ли ненормальных стуков, вибраций, течи воды, масла и топлива по уплотнениям и т. д. При ТО-2 сначала при работающем дизеле выявляют возможные посторонние стуки и шумы, проверяют поступление масла к подшипникам агрегатов, их нагрев, течь и каплепадение по сальникам, давление топлива, воды и масла по приборам, разрежение в картере дизеля, работу регулятора, температуру в цилиндрах. При остановленном дизеле сливают собравшиеся в поддонах агрегатов масло и топливо, отстой из топливного бака и сливной трубы картера дизеля; проворачивают на два-три оборота рукоятки пластинчато-щелевых фильтров; проверяют крепление агрегатов, механизмов и их приводов, состояние муфт, карданных валов, клиновых ремней, топливных насосов и механизма их отключения, уровень масла в картере дизеля, легкость вращения валов топливоподкачивающего и маслоподкачивающего насосов. Обнаруженные недостатки устраняют, при недостаточном уровне масла в агрегатах его добавляют.

Во время технического обслуживания ТО-3 более тщательно осматривают все агрегаты и сборочные единицы, очищают фильтры, смазывают трущиеся части. Проверяют надежность крепления блока, поддизельной рамы, коллекторов. Открывают крышки люков продувочных и выпускных коллекторов и осматривают окна втулок цилиндров, при необходимости удаляют нагар. Проворачивают коленчатый вал валоповоротным механизмом, просматривают поршни и их кольца, очищают воздушные коллекторы и дренажные трубы глушителей. Через открытые люки проверяют, нет ли частиц баббита вблизи подшипников, трещин в крышках, осматривают крепление гаек и положение стыков коренных и шатунных подшипников, проверяют состояние газораспределительного механизма и топливоподающей аппаратуры со снятием форсунок и регулировкой их на стенде. Заменяют масло в регуляторе частоты вращения дизеля, открывают люки для осмотра приводного нагнетателя, турбокомпрессора, контролируют осевой разбег и свободный выбег роторов.

Перечень основных работ и операций	Трудоемкость, чел-ч
	БПУ
Ежедневное техническое обслуживание (ЕТО): 1.Проверннуть колен.вал в ручную или валоповоротным устройством при открытых индикаторных кранах; произвести пуск и прослушивание двигателя ( после остановки более 1 ч) 2. Осмотреть дизель и проверить: герметичность внешних соединений и арматуры трубопроводов; уровень масла в фундаментной раме, турбонагнетателе и гидравлическом регуляторе; уровень воды в расширительном бачке; разность давлений смазочного масла до и после фильтра 3.Визуально проверить состояние сальника торцевого уплотнения центробежного насоса внешнего контура системы охлаждения . 4. Произвести контроль системы ДАУ (отсутствие автоколебаний, совпадение заданных режимов с действительным режимом дизеля) 5. Спустить отстой из разходной топливной цистерны. 6.Продуть пусковые баллоны 7.Вытереть обнаруженные подтеки топлива, масла, воды 8.Записать показания приборов в единый вахтенный журнал	0,10 0,10 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Итого: Общая трудоемкость (0,5)	0,5
Техническое обслуживание № 1 (ТО №1) (выполняется на ходу судна через каждые 100 ч работы) 9.Выполнить ЕТО 10.Разобрать сдвоенный топливный фильтр; очистить и при необходимости заменит фильтрующие элементы 11.Очистить сдвоенный фильтр смазочного масла 12.Произвести сепарацию масла, находящегося в дизеле (продолжительность сепарации не менее 20ч на один дизель)	0,5 0,5 0,5 2,5
Итого Общая трудоемкость ТО № 1 (4,0)	4,0
Техническое обслуживание № 2 (ТО № 2) (выполняется через каждые 500 ч работы дизеля) 13.Выполнить работы входящие в ТО №1 14.Проверить крепление крышек цилиндров, блока фундаментной рамы, маховика, навешенных агрегатов и коллекторов 15.Очистить ротационный масляный фильтр 16.Осмотреть пружины клапанов , коромысла; проверит подвижность клапанов; проверить и отрегулировать зазоры в клапанном механизме 17.Смазать вручную и испытать на подвижность пусковые клапаны, пусковые распред. золотники, а также клапаны и золотники поста управления 18.Взять пробу масла, сдать на анализ; по результатам анализа продолжить работу на том же масле или заменить масло в дизеле. В этом случае вскрыть лючки, очистить картер, фундаментную раму и нагнетательный бак и проверить крепления мотылевых и рамовых подшипников 19.Првести ревизию клапанов навесного компрессора и водяных насосов 20.Проверить подвижность взрывозащитных клапанов 21.Проверить и наладить четкую работу ДАУ 22.Произвести теплотехнический контроль дизеля	4,0 2,0 15,0 5,0	4,0 2,0 5,0 3,5 1,0 2,0
Итого Общая трудоемкость ТО № 2 (43,5)	26,0	17,5
Техническое обслуживание № 3 (Выполняется через каждые 1000ч работы дизеля) 23.Выполнить работы, входящие в ТО №2 24.Очистить воздухозаборный фильтр 25.Проверить регулировку форсунок; неудовлетворительно работающие форсунки отремонтировать и собрать 26.Произвести чистку приемных сеток газоотсоса из картера 27.Проверить тепловые зазоры в механизме газораспределения 28.Проверить работу топливных наосов; устранить выявленные недостатки 29.Произвести осмотр картера; проверить крепление мотылевых и рамовых подшипников , распред. вала, кулачковых шайб и подшипников 30.Проверить состояние подшипников турбонагнетателя	26,0 1,0 0,5	17,5 6,5 2,0 4,0 3,0 2,0
Итого Общая трудоемкость ТО № 3 (62,5)	27,5	35,0
Техническое обслуживание №4 (ТО № 4) (выполняется через каждые 2500-3500 ч работы дизеля) 31.Выполнить работы входящие в ТО № 4 32.Демонтировать и произвести переборку навесного компрессора 33.Сменить масло в газотурбонагнетателе и гидравлической части регулятора 34.Замерить зазоры в рамовых и мотылевых подшипниках. Определить раскепы коленчатого вала 35.Произвести выборочную проверку состояния крышек цилиндров, а также всасывающих и выхлопных клапанов; клапаны очистить и при необходимости притереть; проверить зазор в направляющих втулках 36.Очистить клапаны и золотники поста управления системы ДАУ 37.Сменить масло в буферной емкости реверсивного устройства 38.Провести ревизию навешенных механизмов, разобрать и притереть ГКП 39.Провести сборку и установку на место подшипников, крышек, лючков и других деталей дизеля 40.Очистить водяной и масляный холодильники 41.Контролировать заданные моменты затяжки болтов 42.Контролировать фундаментные болты на тугую посадку 43.Разобрать компрессор, проверить состояние опор ротора, очистить внутренние поверхности воздушной части турбокомпрессора	27,5 1,0 1,0 20,0	35,0 15,0 5,0 20,0 2,0 27,0 20,0 4,0 0,5 2,0
Итого Общая трудоемкость ТЩ № 4 (180)	49,5	130,5
Техническое обслуживание № 5 ( ТО № 5) Выполняется в межнавигационный период при наработке дизеля 6000-7000 ч. со времени постройки или последнего ремонта Общая трудоемкость текущего ремонта (700)
Средний ремонт Производится через 20+3 тыс. ч Потребное количество работ определяется при дефектации с учетом долговечности основных деталей и необходимости их замены Общая трудоемкость среднего ремонта (1700)

Капитальный ремонт Производится при наработке не менее 36 тыс. ч на специализированном предприятии в соответствии с техническими условиями или ведомостью дефектации на ремонт



Литература.

1. Гогин А.Ф., Кивалкин Е.Ф. Судовые дизели (основы теории, устройство и эксплуатация): Учебник для речных училищ и техникумов водного транспорта. - М: Транспорт, 1978.-480 с.

2. Глотов Ю.Г, Семченко В.А, Беляев И.Г. Эксплуатация судовых энергетических установок: Учебное пособие для мореходных училищ - М.: Транспорт, 1995.-342 с.

Размещено на Allbest.ru