7.1

ТЕМА № 7

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СУДОВЫХ ДИЗЕЛЯХ

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СУДОВЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК С ДИЗЕЛЯМИ. Судовые силовые установки (ССУ) с дизелями в качестве

главнных двигателей по способу передачи мощности от дизеля к гребному винту делятся на три основные группы: с прямой передачей на винт, дизель-редукторные и дизель-электрические. И дизельной установке с прямой передачей мощности на винт (рис.1а) к фланцу коленчатого вала двигателя 1 присоединен короткий промежуточный (упорный) вал, имеющий гребень для упорного подшипника 2. Промежуточный нал 3 (один или несколько, образующих валовую линию) соединяется с уложенным в дейдвудную трубу 4 гребным налом 5.

Установка с прямой передачей на винт может быть двухвальной (например, на буксирах), где два двигателя

работают каждый на свой винт. Дизель установки с прямой передачей на винт должен быть реверсивным и с регулируемым

числом оборотов. Число оборотов винта равно числу оборотов дизеля. В таких установках используются малооборотные дизели - до 230 об/минуту, отличающиеся большой надежностью,

5

7.2

экономичностью. Используются тяжелые, дешевые сорта топлива - мазуты.

В дизель-редукторном варианте (рис.1б) гребной винт может приводиться во вращение одним или несколькими дизелями через зубчатую передачу - редуктор. Дизель с редуктором соединяется и разъединяется гидромуфтой. Дизели такой установки реверсивные с регулируемым числом оборотов. Для изменения направления вращения винта дизель отключается от редуктора, дизель реверсируется и после окончания реверса подключается к редуктору. Обороты винта изменяются изменением оборотов дизеля. Редуктор конструируется так, чтобы винт имел высокий

6

7.3

коэффициент полезного действия, который прямо связан с числом оборотов. Дизели применяются среднеоборотные, с числом оборотов до 600 об/мин.

Дизель-электрическая установка (рис.1в) состоит из одного или нескольких дизель-генераторов 8 со средне- или высокооборотными дизелями (пассажирский лайнер «Куин Элизабет 2» в составе главной силовой установке имеет девять девятицилиндровых дизелей общей мощностью 130 000 л.с). Энергией дизель-генераторов питается гребной электродвигатель 9. Все дизель-генераторы работают на постоянном числе оборотов.

Реверсирование и изменение числа оборотов винта осуществляется гребным электродвигателем.

Электродвижение чаще всего применяется на ледоколах, где требуется частое реверсирование и изменение хода.

Двигатели с постоянным числом оборотов и нереверсивные, применяемые в установках с электродвижением, проще конструктивно и в эксплуатации.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ГРЕБНЫМ ВИНТОМ И КОРПУСОМ СУДНА. Главный судовой двигатель, соединенный с гребным

винтом, работает в комплексе: двигатель - винт - корпус судна. Все элементы этого комплекса взаимосвязаны, от совершенства каждого из них и правильного их сочетания зависят мореходные качества судна и его экономичность.

От величины силы сопротивления воды движению судна R (кг) зависит буксировочная мощность NR (кгм/сек), которую необходимо затратить для того, чтобы обеспечить движение судна с заданной скоростью V (м/сек),

NR = R*V/102 (кВт) 1 кВт - 102 кгм/сек = 1,36 л.с. 1 кг = 9,806 Н (Ньютона). Ньютон - единица силы, сообщающая телу массой 1 кг

ускорение 1 м/сек. Платино-иридиевый эталон 1 кг массы хранится в Париже.

7

7.4

Скорость в 1 узел означает скорость 1 английская морская миля (1,852 км) в час.

В действительности, чтобы получить нужную скорость судна, мощность двигателя должна быть больше буксировочной.

Со временем корпус судна обрастает, корродирует, сопротивление воды движению судна увеличивается, и при той же мощности двигателя судно будет иметь меньшую скорость, поэтому судно периодически ставится в док для очистки корпуса от обрастания. Быстроходные суда больше теряют скорость при обрастании корпуса, поэтому их докование проводится чаще.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется машина,

в цилиндре которой химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию газов, которая, в свою очередь, преобразуется в механическую работу.

Принципиальное устройство двигателя показано на рис. 2. На фундаментной раме I установлена станина 2, на которой расположен цилиндр 3, закрытый цилиндровой крышкой 4. Пространство, огра­ниченное цилиндровой крышкой, стенками цилиндра и поршнем 8, является объемом цилиндра. На крышке цилиндра располагаются впускной клапан 7, форсунка 6 и выпускной клапан 5.

При сгорании топлива в цилиндре т. е. значительной тепловой энергией. За счет этого поршень перемещается вниз. При перемещении поршня давление и температура, как и

7.5

силовая энергия газов, уменьшается (газы расширяются), в результате чего совершается механическая работа. Поступательное движение поршня через шатун 9 передается на кривошип 10 коленчатого вала, который начинает вращаться.

По конструкции криво-шипно-шатунного механизма (рис. 3) двигатели подраз­деляются на тронковые и крейцкопфные. Давление газов на поршень (рис. За) можно представить равнодействующей силой Fn, приложенной к поршневому пальцу I. Эта сила по правилу параллелограмма раскладывается на силу Fш, действующую вдоль оси шатуна 2 и сообщающую вращение коленчатому валу 3, и на нормальную силу N, прижимающую поршень к стенке цилиндра. Такие двигатели называются тронковыми.

У двигателей большой мощности сила N может быть большой. Поэтому кривошипно-шатунный механизм дополняется штоком 4 и крейцкопфом 5, ползун 6 которого передает нормальную силу на неподвижную параллель 7, закрепленную на остове двигателя.

Рис. 3.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЕЙ. Основные размеры цилиндра двигателя (рис. 4) - ДИАМЕТР

ЦИЛИНДРА D и ХОД ПОРШНЯ S. Ход поршня - это расстояние между двумя крайними

положениями поршня. Эти крайние положения называются: ВЕРХНЯЯ МЕРТВАЯ ТОЧКА (ВМТ) и НИЖНЯЯ МЕРТВАЯ ТОЧКА (НМТ). Расстояние между осью коленчатого вала и

7.6

в.м.т осью шейки кривошипа (мотыля) называется РАДИУСОМ КРИВОШИПА (мотыля) R

S= 2R. Как R, так и S являются

величинами постоянными для двигателя,

Объсм, заключенный между крайними поло­жениями поршня при его перемещении от ВМТ до НМТ, называется РАБО­ЧИМ ОБЪЕМОМ ЦИЛИН­ДРА

Vs= p*D2*S/4. При положении поршня в ВМТ между ним и крышкой

цилиндра заключен объем, который называется ОБЪЕМОМ КАМЕРЫ СЖАТИЯ.

При нахождении поршня в НМТ объем, который образуется над поршнем, называется ПОЛНЫМ ОБЪЕМОМ ЦИЛИНДРА.

СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия.

Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается воздух или горючая смесь при перемещении поршня от НМТ до ВМТ. Степень сжатия у дизелей:

малооборотных 13 - 14 среднеоборотных 14 - 15 высокооборотных 15 - 16

Рис. 4.

РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ДВС. РАБОЧИЙ ЦИКЛ двигателя состоит из последовательно

происходящих в цилиндре процессов: НАПОЛНЕНИЕ цилиндра воздухом, СЖАТИЯ рабочей смеси или воздуха, СГОРАНИЯ и ВЫПУСКА продуктов сгорания.

Часть рабочего цикла, протекающая за один ход поршня,

10

7.7

называется ТАКТОМ. Двигатели, у которых рабочий цикл совершается за 4 хода поршня (2 оборота колен вала), называются ЧЕТЫРЕХТАКТНЫМИ. Те двигатели, у которых рабочий цикл совершается за 2 хода поршня (1 оборот коленвала), называются ДВУХТАКТНЫМИ.

По способу воспламенения рабочей смеси (смеси распыленного топлива с воздухом) двигатели делят на двигатели с принудительным воспламенением (например, от электрической искры - бензиновые двигатели) и двигатели с воспламенением от сжатия. Двигатели с воспламенением от сжатия называют ДИЗЕЛЯМИ по имени Рудольфа Дизеля, получившего в 1892 году патент на двигатель, в котором топливо должно было воспламеняться от высокой температуры (выше температуры самовоспламенения) сжимаемого в цилиндре воздуха.

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ. Схема работы четырехтактного дизеля и диаграммы

происходящих в цилиндре процессов в последовательности циклов показаны на рис. 5.

Рис. 5.

и

7.8

ПЕРВЫЙ ТАКТ - ПРОЦЕСС ВПУСКА - начинается в точке М, т. е. когда поршень еще не дошел до ВМТ. В этот момент начинает открываться впускной клапан, и воздух начинает поступать в цилиндр. По мере движения поршня к НМТ цилиндр наполняется воздухом. Однако к приходу поршня и НMT впускной клапан еще открыт. Это объясняется тем, что при последующем движении поршня к ВМТ давление в цилиндре какой-то период времени еще ниже атмосферного, благодаря чему впуск воздуха в цилиндр продолжается. Способствует этому и инерция потока воздуха, движущегося в цилиндр даже по достижении внутри него давления, близкого к атмосферному. Давление в процессе впуска Ра= 0,85 - 0,9 бар, температура ta = 30- 50°С. В точке N закрывается впускной клапан, и процесс впуска заканчивается.

I кг/см2 = 0,98 бар = 14.223 lbf/in2 = 9,806*I04 Па. 1 бар = 1,02 кг/см2; 1 lbf/in2 = 0,0703 кг/см2. Па (Паскаль) - единица давления, равная 1Н (Ньютон) на

м2

ВТОРОЙ ТАКТ - ПРОЦЕСС СЖАТИЯ - начинается с момента закрытия впускного клапана и совершается по мере движения поршня к ВМТ. При этом повышаются давление и температура находящегося в цилиндре воздуха. В конце процесса в точке С давление достигает Рс = 3 5 - 5 0 бар и температура tc = 500 - 600°С. Повышение температуры воздуха до такой величины обеспечивает самовоспламенение топлива, впрыскиваемого в этот момент в цилиндр. Температура самовоспламенения: дизельного топлива 330 - 350°С; мазута 380 - 420°С.

При повышении давления температура самовоспламенения уменьшается, при уменьшении объема - увеличивается.

ТРЕТИЙ ТАКТ - ПРОЦЕССЫ СГОРАНИЯ И РАСШИРЕНИЯ - сгорание топлива начинается при подходе поршня к ВМТ (точка С). Первая часть топлива сгорает быстро, практически при постоянном объеме (C-Y), в результате чего резко возрастает давление в цилиндре.

12

7.9

Остальное топливо сгорает при почти неизменном давлении в цилиндре (Y-Z). В точке Z сгорание топлива заканчивается. В этот момент давление в цилиндре достигает

Ря = 50 - 65 бар и температура tz = 1400 - 1600°С. Образовавшиеся при сгорании топлива газы, обладающие значительной внутренней энергией, расширяются. В результате этого поршень перемещается к НМТ, совершая рабочий ход.

ЧЕТВЕРТЫЙ ТАКТ - ПРОЦЕСС ВЫПУСКА - начинается и момент начала открытия выпускного клапана (точка В). К ному времени давление в цилиндре понижается до Рь = 2,5

4,0 бар и температура до tb = 600 - 800°С. Начало выпуска до прихода поршня в НМТ необходимо, чтобы обеспечить более полную очистку цилиндра от отработавших газов. Выпуск газов продолжается в течение всего хода поршня к ВМТ и заканчивается после ВМТ (точка L).

Как видно из рис. 5, от точки М до точки L открыты выпускной и впускной клапаны одновременно. Это обеспечивает лучшую очистку камеры сгорания от отработавших газов за

счёт использования инерции потока и носит название ПЕРЕКРЫТИЯ КЛАПАНОВ.

РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за два

ход поршня (такта), т. е. за один оборот коленчатого вала. Эго достигается за счет размещения в стенках цилиндра

продувочных и выпускных окон или только продувочных окон при наличии выпускного клапана на крышке цилиндра.

Для очистки цилиндра от отработавших газов и заполнения его свежим зарядом воздуха используется ПРОДУВОЧНЫЙ воздух давлением Ps = 1,15 -1,20 бар. Продувочный воздух подается газотурбокомпрессором, работающим на отработавших и цилиндрах двигателя газах, или нагнетателем, приводимым и действие от электродвигателя.

Схема работы двухтактного дизеля и диаграммы происходящих и цилиндре процессов в последовательности циклов показаны на рис. 6.

13

7.10

Рис. 6.

I - ПРОЦЕСС СЖАТИЯ - начинается в момент, когда при движении к ВМТ поршень закрывает выпускные окна (точка А) и начинает сжимать находящийся в цилиндре воздух. В конце сжатия (точка С) давление возрастает до Рс = 35 - 50 бар и температура - до Тс = 500 — 600°С.

II - ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ И РАСШИРЕНИЯ - в точке С начинается сгорание топлива, впрыскиваемого в цилиндр через форсунку. Сгорание топлива происходит сначала при постоянном объеме (C-Y), а затем - при постоянном давлении (Y-Z). В точке Z давление в цилиндре достигает Pz = 50 - 65 бар и температура - Tz = 1400 - 1600°С.

14

7.11

И результате расширения газов, которое продолжается до точки В, поршень перемещается к НМТ, совершая рабочий ход.

III - ПРОЦЕССЫ ВЫПУСКА И ПРОДУВКИ - в точке И поршень своей кромкой открывает выпускные окна. К пому времени давление в цилиндре снижается до Рв = 2,5

4 бар и температура - до Тв = 600 - 800°С. Через открывающиеся выпускные окна газы выходят из цилиндра и выпускной коллектор. В точке S открываются продувочные окна. К этому моменту давление в цилиндре не превышает Рs = 1,15 - 1,25 бар. Выпуск газов до начала открытия продувочных окон носит название СВОБОДНОГО ВЫПУСКА.

В точке S в цилиндр начинает поступать из ресивера продувочный воздух, который осуществляет продувку, т. е. очистку цилиндра от отработавших газов и его зарядку свежим воздухом. Поршень приходит в НМТ и затем начинает двигаться вверх. В точке Н продувочные окна закрываются, однако выпускные окна еще открыты. При дальнейшем движении поршня происходит некоторая потеря заряда, т. е. часть воздуха выходит через открытые выпускные окна в выпускной коллектор. В точке А выпускные окна закрываются, и начинается процесс сжатия (точки А = В, S

=-N) лежат на одних и тех же прямых, перпендикулярных оси V).

СХЕМЫ ГАЗООБМЕНА ДВУХТАКТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ. Основная задача газообмена состоит в наполнении цилиндра

двигателя зарядом свежего воздуха. Существующие схемы газообмена в зависимости от направления

движения потока воздуха внутри цилиндра двигателя подразделяются на два основных типа - контурные и прямоточные.

КОНТУРНЫЕ СХЕМЫ ГАЗООБМЕНА. Для контурных схем характерно то, что поток продувочного

воздуха, двигаясь по контуру рабочего цилиндра, сначала

15

7.12

поднимается снизу вверх, у крышки поворачивается на 180° и затем движется в обратном направлении (сверху вниз) к выпускным окнам.

ПЕТЛЕВАЯ схема газообмена двигателей фирмы "МАН" характерна односторонним расположением окон, при котором верхний ряд служит выпускными, а нижний - продувочными окнами (рис. 7).

Наклон продувочных окон вниз в сочетании с вогнутой формой днища поршня способствует направлению потока воздуха в сторону днища с последующим движением его вверх вдоль противоположной окнам стороны цилиндра. У крышки цилиндра воздух снова меняет направление течения и, опускаясь вниз, выходит через выпускные окна. Таким образом, поступающий через продувочные окна воздух движется по контуру цилиндра.

ПЕТЛЕВАЯ схема газообмена двигателей фирмы "Зульцер" (рис. 8) похожа на схему, применяемую на двигателях «МАН». Потоки продувочного воздуха также повторяют контур цилиндра, но вследствие выпуклой формы днища поршня и наклона продувочных окон 1 вверх петлевое движение воздуха в двигателях «Зульцер» менее выражена.

В ранних конструкциях двигателей "МАН" и "Зульцер" фирмы применяли заслонки в выпускных каналах за выпускными окнами. Заслонки усложняют конструкцию и эксплуатацию двигателей, поэтому более поздних моделях двигателей "МАН" начинается до момента полного закрытия поршнем выпускных окон, в двигателях "Зульцер" применяются турбины

16

7.13

Рис. 9.

постоянного давления, а выпуск газов из всех цилиндров отводится и общий коллектор).

ПРЯМОТОЧНЫЕ СХЕМЫ. Прямоточно-клапанная схема газо­обмена применяется в двигателях "Бурмейстер и Вайн", "Гетаверкен", "Сторк" и последних моделях фирмы "Зуль­цер" (рис. 9).

Продувочные окна располагаются в нижней части втулки цилиндра равномерно по всей окружности, что обес­печивает большие проходные сечения и малое сопротивление окон, а также равномерное распределение воздуха по сечению цилиндра. Тангенциальное расположение окон в плане способствует закручиванию потоков поступающего в цилиндр воздуха. Вихревое движение воздуха в цилиндре сохраняется до конца такта сжатия, и при впрыске топлива его частицы захватываются вихрями и разносятся по пространству камеры сгорания, благодаря чему существенно улучшается смесеобразование.

Выпуск газов из цилиндра происходит через один (двигатели "Бурмейстер и Вайн" и "Зульцер"), три (двигатели "Мицубиси") или четыре (двигатели "Сторк") клапана, расположенных в крышке цилиндра. Привод клапанов осуществляется от распределительного вала. Использование клапанов позволяет подбирать и устанавливать необходимые фазы газораспределения. Прежде всего представляется возможным открывать клапаны с большим опережением (91 - 86° п.к.в. до НМТ), что дает возможность отбирать газ из цилиндра при повышенном

17

7.14

давлении и тем самым повысить мощность газовой турбины и, соответственно, давление продувочного воздуха и увеличить заряд воздуха. Во избежание потери заряда воздуха закрытие клапанов происходит сразу же после закрытия поршнем продувочных окон (47 - 54° п.к.в. за НМТ).

В связи с этим окончание газообмена и начало процесса сжатия можно считать совпадающими с моментом закрытия поршнем продувочных окон и относительная величина потерянной части хода поршня в этом случае определяется высотой продувочных окон.

КРУГОВЫЕ ДИАГРАММЫ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ. Моменты открытия и закрытия впускных и выпускных

органов газораспределения (окон и клапанов), выраженные в градусах поворота коленчатого вала (п.к.в.), называют ФАЗАМИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ. Для наглядного представления о последовательности и продолжительности фазы газораспределения изображают графически в виде КРУГОВОЙ ДИАГРАММЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ.

На диаграмме могут быть указаны также моменты начала и конца подачи топлива в цилиндр (фазы топливоподачи) и фазы подачи в цилиндр пускового воздуха. Такая диаграмма называется КРУГОВОЙ ДИАГРАММОЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ.

Круговая диаграмма ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧЕТЫ­РЕХТАКТНОГО дизеля показана на рис. 10. На этой диаграмме фазы газораспределения обозначены:

1. ВПУСК - впускной клапан открывается за 37° п.к.в. до ВМТ и закрывается при 47° п.к.в. после НМТ. Таким образом, фаза впуска продолжается на продолжении 264° п.к.в.

2. СЖАТИЕ - начинается с момента закрытия впускного клапана (47° п.к.в. после НМТ) и заканчивается в момент его закрытия (18° п.к.в. до ВМТ), т.е. продолжается на 115° п.к.в.

18

7.15

3. ПОДАЧА, ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА и Р А С Ш И Р Е Н И Е I АЗОВ - продолжается с момента подачи топлива (18° до ВМТ -угол опережения подачи топлива) к» открытия выпускного клапана за 52° п.к.в. до НМТ, т. е. на 146° п.к.в.

4. ВЫПУСК - начинается с открытием выпускного клапана (52° до НМТ) и продолжается до его закрытия (32° за ВМТ), т. е. на продолжении 264° п.к.в.

Фазы газораспреде­ления двигателя одной марки отличаются от таких же фаз двигателей других марок.

Угол опережения по­дачи топлива зависит от числа оборотов дви­гателя, сорта приме­няемого топлива, спо­соба смесеобразования и т. д.

На рис. 11 показана диаграмма газораспре­деления ДВУХТАКТ­НОГО двигателя.

ГОРЕНИЕ И РАС­Ш И Р Е Н И Е ГАЗОВ -

Рис.11.

заканчивается в момент открытия поршнем выпускных окон (64° до НМТ), начинается свободный выпуск, который продолжается до начала открытия продувочных окон. С момента открытия продувочных окон (50° до НМТ) начинается

19

7.16

ПРОДУВКА и продолжается до их закрытия поршнем (50° за НМТ), т. е. продувка продолжается на 100° п.к.в.

С закрытием выпускных окон начинается СЖАТИЕ (64° после НМТ - 20° до ВМТ), которое продолжается до начала подачи топлива. В данном случае 20° - угол опережения подачи топлива.

Сведения о моментах газораспределения и подачи топлива приводятся в инструкции завода-изготовителя двигателя и используются для проверки правильности установки газораспределительных органов и устройств подачи топлива и, при необходимости, для их регулировки.

У двухтактных двигателей фазы газораспределения, начало и конец которых определяет положение поршня, не регулируемые.

У четырех- и двухтактных двигателей фазы, определяемые открытием и закрытием клапанов, могут регулироваться.

ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ. СРЕДНЕЕ ИНДИКАТОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. Диаграмма,

показывающая в масштабе величину давления в цилиндре при любом положении поршня в течение цикла, называется индикаторной диаграммой.

Индикаторная диа­грамма, снятая с ра­ботающего двигателя, дает возможность оценить правильность протекания процессов рабочего цикла и опре­делить показатели работы цилиндра и двигателя. Среднее давление в цилиндре за рабочий цикл называется средним индикаторным дав­лением Pi (рис. 12).

20

7.17

ИНДИКАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ. Если среднее индикаторное давление Pi умножить на

площадь поршня F, получим силу Р, действующую на поршень

Р = Pi*F (кг). Произведение силы Р на ход поршня дает индикаторную

работу Ai за цикл Ai = P*S (кгм). Мощность - это работа, совершаемая в единицу времени,

т. е. кгм/сек (1 кгм/сек = 0,0098 кВт = 0,0133 л.с). ИНДИКАТОРНУЮ мощность одного цилиндра получим,

если работу за цикл умножим на число оборотов двигателя и секунду

Niц = Ai*n/60 (кгм/сек), где п - число об/мин, а n/60 — число об/сек,

следовательно, Niц= Pi*p*D2*S*n/4*60 (кгм/сек), где: D - диаметр цилиндра (см), a p*D2/4 - площадь поршня

F (см2); S - ход поршня (м); n - число оборотов двигателя в минуту. Для перевода мощности, выраженной в кгм/сек, в

лошадиные силы (л.с), ее делят на 75; а для перевода в кВт мощность в л.с. делят на 1,36.

Индикаторная мощность двигателя Niдв = Niц*z, где z -число цилиндров двигателя.

В случае подсчета мощности 4-тактного двигателя, у которого рабочий ход происходит 1 раз за 2 оборота коленвала, используется коэффициент тактности к, т. е. результат делят на 2.

ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ. Работа, осуществляемая газами в цилиндре двигателя, передается на коленчатый вал через поршень и кривошипно-шатунный механизм. Эта передача энергии сопровождается механическими потерями мощности. Поэтому мощность, передаваемая па фланец

21

7.18

отбора мощности, будет меньше индикаторной мощности и называется ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТЬЮ ДВИГАТЕЛЯ Ne, а соответствующее ей среднее давление за цикл -СРЕДНИМ ЭФФЕКТИВНЫМ ДАВЛЕНИЕМ Ре.

Таким образом, эффективная мощность двигателя может быть выражена в

эффективных лошадиных силах (э.л.с.) и кВт. Ne = Ni*hm (э.л.с.) и Ре = Pi*hм, где hм - механический к.п.д. двигателя; определяется во время

стендовых испытаний двигателя и составляет для: двухтактных - 0,86 - 0,93; четырехтактных - 0,75 - 0,85. Для оценки правильности протекания процессов в цилиндрах

двигателя и определения показателей работы двигатель снабжается ЭВМ, работающей от датчика давления, установленного на цилиндре. На осциллографе ЭВМ показывается РАЗВЕРНУТАЯ диаграмма давления в цилиндре, с ЭВМ снимаются значения показателей работы двигателя.

Среднее индикаторное давление у двигателей находится в пределах: двухтактных 0,75 - 1,50 мПа (7,5 - 15 кг/см2);

четырехтактных 0,75 - 2,5 мПа (7,5 - 25 кг/см2). Последние модели двигателей фирмы "Зульцер" с прямоточно-

клапанной продувкой имеют цилиндровую мощность 3760 кВт (7833 л.с), выпускаются в 4- и 12-цилиндровом исполнении мощностью 23040 - 65886 кВт (31320 - 89640 л.с).

РАСХОД ТОПЛИВА - один из основных показателей экономичности двигателя. Количество топлива, расходуемое двигателем в час, называется ЧАСОВЫМ РАСХОДОМ топлива. Количество топлива, расходуемое двигателем в час и отнесенное к его мощности, называется УДЕЛЬНЫМ расходом топлива.

Средние значения удельного расхода топлива у двигателей: малооборотных 0,167 - 0,224 кг/кВт час (0,122 - 0,164 кг/

лс час); среднеоборотных 0,180 - 0,224 кг/кВт час (0,132 - 0,164 кг/

лс час); высокооборотных 0,225 - 0,245 кг/кВт час (0,165 -0,180 кг/лс час).

22

7.19

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС На рис. 13 графически

показан тепловой баланс распределение тепла,

выделяемого сгорающим в двигателе топливом, для двухтактного двигателя мша RTA ("Зульцер").

Из 100% тепла от сгорания топлива полезно используется 60,2%, из них 50,8% передается на гребной винт, т. е. ис­пользуется для движения судна.

В утилизационном котле, в котором исполь-зуется тепло уходящих газов, получается пар давлением 3-7 кг/см2. Пар используется для отопления помещений, подогрева мытьевой воды, для работы турбогенератора, для подогрева топлива.

В приведенном примере теплового баланса за счет утилизации получено 9,4% тепла от общего количества, выделенного при сгорании топлива, за счет этого ОБЩИЙ коэффициент полезного действия силовой установки составил 60,2%.

НАДДУВ ДИЗЕЛЕЙ. Для сгорания топлива в цилиндре двигателя необходим

воздух. Количество топлива, которое может сгореть в цилиндре двигателя, зависит от количества воздуха, поступившего в цилиндр при впуске у 4-тактного двигателя и при продувке у 2-тактного двигателя. Если в цилиндр поступает больше воздуха, в нем можно сжечь большее количество топлива и, следовательно, при тех же размерах двигателя можно получить большую мощность, иначе

И УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА.

Рис. 13.

/ 1 г-ш

23

7.20

говоря, можно получить силовую установку более легкую при той же мощности.

Повышение мощности двигателя за счет увеличения заряда воздуха и, соответственно, увеличения количества впрыскиваемого в цилиндр топлива называется НАДДУВОМ двигателя.

СТЕПЕНЬЮ НАДДУВА называется отношение среднего эффективного давления, полученного при применении наддува, к среднему эффективному давлению, если бы двигатель не имел наддува.

За счет наддува увеличивается среднее эффективное давление и, следовательно, мощность двигателя.

Степень наддува 4-тактных дизелей составляет 2,1 - 3,0, 2-тактных - 1,4 - 1,6.

ГАЗОТУРБИННЫЙ НАДДУВ. Чтобы в процессе продувки в цилиндр двигателя поступило больше воздуха, должно быть увеличено давление продувочного воздуха.

Повышение давления продувочного воздуха осу­ществляется сжатием воздуха от атмосферного давления до ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА при помощи наддувочного агрегата. Чаще всего это ГАЗОТУРБОНАГНЕТАТЕЛЬ (ГТН) - центробежный компрессор, соединенный с газовой турбиной, использующей энергию выпускных газов.

На рис. 14 показана схема наддува 4-тактного двигателя. Отработавшие в двигателе газы по выпускному трубопроводу 9 направляются в газовую

24

7.21

турбину 1 и приводят ее во вращение (2 - выход газов). Воздух, засасываемый из окружающей среды через приемный патрубок 3, поступает в компрессор 4, где он сжимается до давления продувки. При сжатии повышается не только давление, но и температура воздуха, поэтому сначала он направляется в воздухоохладитель 5 и лишь затем в ресивер 6. Сжатый охлажденный воздух направляется в цилиндр через впускной клапан 7.

Принципиальная схе­ма системы наддува 2-тактного двигателя с прямоточной продувкой RTA ("Зульцер") пока­зана на рис. 15, где: 1 -рабочий цилиндр; 2 -выпускной коллектор, в котором благодаря большому объему уста­навливается постоянное давление газов; 3 -турбина; 4 -компрессор; 5 - воздухоохладитель; 6 * ресивер, состоящий из двух секций; 7 -электроприводной комп­рессор; 8 - пластинчатые невозвратные клапаны, предотвращающие про­текание воздуха из второй секции ресивера в первую и тем самым обеспечи­вающие возможность работы электроприводного компрессора последовательно с ГТН.

Электроприводной компрессор включается автоматически в работу при нагрузке двигателя меньше 25%.

Система наддува двигателя RND ("Зульцер") с использованием

25

7.22

подпоршневых полос­тей показана на рис. 16, где 1 - крышка цилиндра; 2 - цилиндр; 3 - ГТН; 4 - выпускной ресивер; 5 - возду­хоохладитель; 6 -ресивер продувочного воздуха 1-й ступени; 7 - подпоршневая полость и ресивер 2-й ступени, отдель­ный для каждого цилиндра. Ресивер 1 -й ступени общий для всех цилиндров.

Первая ступень повышения давления осуществляется за счет работы ГТН. Вторая ступень повышения давления осуществляется за счет ис­пользования подпоршневой полости. В подпоршневые полости воздух поступает через невозвратные пластинчатые клапаны из ресивера 1-й сту­пени и его давление повы­шается до давления наддува.

Газотурбинный наддув двигателей "Бурмейстер и Вайн" (рис. 17).

Выпускные газы из цилиндра через выпускной клапан 1 по короткому патрубку направ­ляются к газовой турбине 3. Обычно на двигателях в зави-

26

7.23

симости от числа цилиндров устанавливается две—три турбины, к каждой из которых подключается не более трех цилиндров. При этом все турбокомпрессоры работают параллельно на один общий ресивер 12. Для того, чтобы избежать возможного повреждения турбины из-за попадания в нее обломков поршневых колец, на пути потока газов в патрубке установлена предохранительная решетка 2. После расширения газов в турбине они направляются в утилизационный котел и дальше в атмосферу.

В компрессор 4 воздух засасывается через фильтр 5, о состоянии которого можно судить по показанию дифференциального манометра 6. При сжатии воздуха в компрессоре до давления наддува температура его повышается до 80 - 100°С, поэтому на пути в ресивер 12 воздух охлаждается в воздухоохладителе 11. Работа воздухоохладителя контролируется по термометрам 8 и 9. Дифференциальный манометр 10 показывает давление воздуха в ресивере 12 и в сообщенных с ним подпоршневых полостях 13 цилиндров.

Для снабжения двигателя воздухом при пуске устанавливают дополнительный нагнетатель с электроприводом.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ система наддува двигателей "МАН" K6Z70/I20 и KZ57/80. В этой системе от 1/3 до 1/2 подпоршневых полостей подключены на параллельную работу с ГТН, а остальные полости используются в качестве второй ступени сжатия (последовательно с ГТН и параллельно работающим подпоршневым полостям).

В схеме наддува двигателя "МАН" K6Z57/80C (рис.18) подпоршневые полости 1, 3, 4 и 6-го цилиндров включены последовательно с двумя ГТН постоянного давления 1, а полости 2-го и 5-го цилиндров - параллельно. Параллельно работающие подпоршневые полости (цилиндр "А") забирают воздух из машинного отделения и нагнетают его в отсек II ресивера. В отсек I ресивера воздух подается турбокомпрессорами 1 через холодильник 2, откуда он на режимах малых нагрузок забирается последовательно включенными подпоршневыми полостями (цилиндр "В") и ими нагнетается в отсек II

27

7.24

ресивера. Между I и II отсеками ресивера в продольной переборке установлены автоматические невозвратные пластинчатые клапаны.

При увеличении числа оборотов и нагрузки двигателя давление воздуха за ГТН в отсеке 1 повышается, и клапаны 3 открываются. Воздух из отсека I поступает непосредственно в отсек II, минуя последовательно работающие подпоршневые полости. Тем самым при нагрузках, близких к полной, происходит автоматическое отключение последовательно работающих подиоршневых полостей. В итоге затраты мощности на сжатие воздуха в подпоршневых полостях уменьшается и механический КПД двигателя увеличивается.

В новом двигателе KSZ 105/180 с Pi = 10,2 кг/см2 и давлении продувочного воздуха 2,2 кг/см2 применен наддув при постоянном давлении газов перед турбиной, при котором выпускные газы поступают из всех цилиндров в один общий выпускной коллектор. Благодаря большому объему коллектора давление газов перед турбинами практически постоянное.

28

7.25

В качестве работающих сохранены лишь подпорш­невые полости половины всех цилиндров, вклю­ченные в систему наддува параллельно с ГТН. По-юсти остальных цилиндров не используется, что способствует повышению механического КПД двига­теля.

В работающей подпорш-исвой полости 8 (рис. 19) воздух при восходящем движении поршня засасыва­ется из машинного отделения, а при нисходящем по воздухопроводу 6 нагнетается в ресивер 9. В этот же ресивер параллельным потоком через воздухоохладитель 4 поступает воздух от ГТН No J и No 2.

При переходе двигателя на режимы нагрузок меньше 0,5 полной автоматически управляемая заслонка 7 перекрывает капал 6, непосредственно сообщающий подпоршневой насос с ресивером 9, и сжатый воздух по каналу 5 поступает в инжектор 3, установленный в патрубке за компрессором.

Воздух с большой скоростью выходит из сопла инжектора, оказывая отсасывающее действие в нагнетательном патрубке компрессора и тем самым способствуя повышению его производительности и устраняя возможный помпаж (срыв потока в компрессоре, сопровождающийся сильным шумом и колебаниями оборотов турбины).

Фирмы "МАН" и "Бурмейстер и Вайн" объединились и совместно разработали новый двигатель, в котором использована прямоточная продувка цилиндров. Вместо рычажного привода клапанов применен гидропневматический привод.

29

7.26

Рис. 20.

Различают две принципиально разные схемы осуществления наддува: импульсный наддув и наддув при постоянном давлении газов перед турбинами (рис. 20а,б).

Рис. 20. а) импульсный наддув, б) наддув при постоянном давлении. 1 - цилиндры двигателя, 2а - выпускной трубопровод от цилиндров к турбине, 2 - общий выпускной коллектор, 3 - турбина, 4 - компрессор.

При импульсной системе наддува каждый цилиндр отдельно сообщается с приемным патрубком турбины, поэтому давление газов перед турбиной пульсирующее и используется кинетическая энергия газа. Импульсный наддув применяется для 4-тактных дизелей.

При системе наддува с постоянным давлением газов перед ГТН выпускные патрубки всех цилиндров соединяются с общим выпускным коллектором. При большом объеме коллектора давление газов выравнивается и перед ГТН остается практически постоянным.

Обе системы наддува имеют преимущества и недостатки. При высоком давлении наддува, что характерно для

современных дизелей, система с постоянным давлением газов перед турбинами более эффективна. Все новые модели двухтактных дизелей РТА "Зульцер", RND "Зульцер", "MAN" KSZ, двигатели совместного производства "МАН БиВ" имеют системы наддува с постоянным давлением перед турбинами (рис. 15, 16, 19).

Импульсный наддув имеют двухтактные двигатели "БиВ" (рис. 17) и "MAN" K6Z 57/80С (рис. 18).

30

7.27

ТОПЛИВО ДЛЯ ДИЗЕЛЕЙ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКИХ ТОПЛИВ. УДИЛЬНЫЙ ВЕС - отношение веса топлива при 20°С к

весу воды при 4°С при одинаковом объеме. Разные виды топлива, применяемого для судовых дизелей,

имеют удельный вес: дизельное топливо 0,83 - 0,86 кг/м3; моторные топлива 0,89 - 0,93 кг/м3; тяжелые сорта топлива 0,92 - 0,95 кг/м3; топочный мазут 0,95 - 1,0 кг/м3.

ПЛОТНОСТЬ - вес топлива в единице объема. Единицы измерения плотности г/см3, кг/м3. Для практических целей плотность и удельный вес при равных температурах можно принимать равными. Показатель плотности используется для определения количества принятого на борт топлива.

ВЯЗКОСТЬ жидкого топлива и масел определяется в условных единицах (градусах Энглера °Е, или °ВУ) как отношение времени истечения 200 мл нефтепродукта, нагретого до определенной температуры, ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 200С через калиброванное отверстие вискозиметра.

Применяются также другие единицы вязкости: - секунды Сейболта - Универсал (SU) (в США);

секунды Редвуд Nol (R1) (в Англии); - единицы кинематической вязкости (стоке). Вязкость топлива зависит от его температуры. ТЕМПЕРАТУРА ЗАСТЫВАНИЯ - температура, при которой

топливо загустевает настолько, что при наклоне пробирки под углом 45° уровень его остается неподвижным в течение одной минуты.

ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ - минимальная температура нагрева нефтепродукта, при которой его пары в смеси с окружающим воздухом вспыхивают от соприкосновения с пламенем и затем быстро гаснут. Топливо, применяемое для дизелей, должно иметь температуру вспышки не ниже 65°С.

ТЕМПЕРАТУРА САМОВОСПЛАМ ЕНЕНИЯ - температура,

31

7.28

при которой топливо воспламеняется без соприкосновения с пламенем.

ПОДОГРЕВ ТОПЛИВА. Изменение вязкости топлива достигается путем его подогрева. Для определения вязкости при разных температурах используется номограмма (рис. 21) зависимости вязкости от температуры. На номограмме горизонтальные прямые ограничивают область допустимых величин при приеме, перекачивании и очистке топлива сепарированием и подаче его в цилиндр двигателя; вертикальная прямая ограничивает область допустимых температур подогрева топлива.

32

7.29

Рис. 21. Номограмма зависимости вязкости топлива от температуры подогрева: А - верхний предел температуры подогрева топлива в открытой системе; Б, В, Г, Д, Е — верхние границы вязкости топлива (Б — при перекачивании винтовыми и шестеренчатыми насосами, В — при перекачивании поршневыми и скальчатыми насосами, Г - центробежными насосами, Д — при сепарации, Е — при впрыске в цилиндр чизеля); Ж — область, соответствующая оптимальной вязкости топлива при впрыске в цилиндр дизеля.

В любом случае температура подогрева мазута в открытых ёмкостях (при атмосферном давлении) не должна превышать 950С и быть на l00C ниже температуры вспышки. При При повышении температуры подогрева выше 950С возможно вскипание имеющейся в топливе воды и резкое, в результате >того. увеличение объема топлива, выброс топлива через воздушную трубу топливного танка и нарушение работы

тнвд. Ограничение температуры подогрева на 10°С ниже температуры

вспышки обеспечивает взрывобезопасность газовоздушной среды внутри танка.

Температура подогрева мазута в подогревателях не ограничивается. В инструкции к двигателю указывается вязкость, которую должно иметь топливо при подаче его к форсункам двигателя.

Чтобы определить температуру подогрева топлива, на номограмму наносят величину его вязкости при паспортной температуре и через полученную точку проводят прямую, параллельную базовым наклонным линиям; эта прямая представит зависимость вязкости принятого топлива от его температуры.

СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА (рис. 22). Запас топлива на судне хранится в танках двойного дна

или в бортовых танках. Топливные танки, в которые принимается мазут, оборудуются

системой обогрева в виде змеевиков, по трубам которых проходит пар.

33

7.30

Рис. 22.

Из танков основного запаса (13) мазут ТОПЛИВОПЕРЕ-КАЧИВАЮЩИМ насосом (14) закачивается в ОТСТОЙНЫЙ ТАНК (2). Здесь мазут отстаивается. Из отстойного танка СЕПАРАТОРОМ (15) мазут закачивается в РАСХОДНЫЕ ТАНКИ (4). Расходные танки через трехходовой кран (5) сообщаются с БУФЕРНОЙ ЦИСТЕРНОЙ (6). Из буферной цистерны ("стояк") топливоподкачивающим насосом (11) через ПОДОГРЕВАТЕЛЬ (I) и регулятор вязкости (ВИСКОЗИМЕТР) (10), через ФИЛЬТР ТОНКОЙ ОЧИСТКИ (9) топливо подается к ТОПЛИВНЫМ НАСОСАМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (16). РЕГУЛИРУЮЩИЙ клапан (8) поддерживает в системе постоянное заданное давление и обеспечивает циркуляцию топлива по контуру: "стояк" - топливопод-качивающий насос - подогреватель - вискозиметр - фильтр тонкой очистки - ТНВД. "Стояк" способствует выравниванию температуры мазута в системе.

Дизельное топливо из танка запаса (12) через сепаратор дизтоплива(15) подается в РАСХОДНОЙ ТАНК ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА (3), из которого диз. топливо при необходимости может расходоваться на ГД через 3-ходовой кран (5).

Трехходовой кран позволяет подавать одновременно в систему только один сорт топлива - дизельное или мазут.

Малооборотные двухтактные двигатели обычно приспособлены

34

7.31

для длительной работы на тяжелом топливе - мазуте. Дизельное топливо используется на маневрах (при очень вязком мазуте) или при неисправности системы подогрева тяжелого топлива.

Перед длительной остановкой двигателя, особенно перед ремонтом топливной аппаратуры, систему необходимо надежно прокачать дизельным топливом.

СЕПАРАТОР ТОПЛИВА (рис. 23). Сепаратор предназначен для отделения и удаления из

топлива возможно содержащейся воды и тяжелых частиц. 'Ото одна из операций подготовки топлива к использованию в дизеле.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

мин. Между дисками Рис.23. имеется зазор, который образован несколькими ребрами, приваренными к дискам в радиальном направлении, благодаря чему топливо вращается вместе с барабаном. На топливо действуют центробежные силы. Вода и тяжелые частицы с удельным весом большим, чем удельный вес топлива, перемещаются по каналам между дисками к периферии. Более легкое топливо перемещается по направлению к центру вращения. Очищенное топливо

35

СЕПАРАТОРА (рис. 23) основан на том, что топливо имеет меньший удельный вес, чем вода и тяжелые частицы, содержащиеся в топливе. Загрязненное топливо подается по трубе " I " в центральную часть (1) барабана и проходит через набор дисков (тарелок) (2), которых может быть в наборе до 150 штук. Барабан делает 6000 - 8000 об/

7.32

отводится из барабана через канал "II". Отсепарированная вода отводится по каналу "III", твердые частицы (шлам) собираются на внутренней стенке барабана (полость 4).

ПУРИФИКАЦИЯ и КЛАРИФИКАЦИЯ. Барабан сепаратора может быть собран для одного из двух

видов сепарирования топлива. Топливо, содержащее воду и тяжелые частицы, сепарируется

по методу ПУРИФИКАЦИИ (pure - чистый). Барабан, показанный на рис. 23, собран для работы по

методу пурификации. В сепаратор через канал " 1 " вместе с топливом подводится небольшое количество воды. В результате центробежного разделения двух жидкостей (топлива и воды) образуется цилиндрическая поверхность раздела между ними (5). Расположение этой поверхности раздела внутри барабана имеет очень большое значение. Если поверхность раздела слишком близка к наружной кромке дисков, возможен уход топлива с водой, если близка к центру - возможно загрязнение топлива водой (обводнение).

Нужное расположение границы раздела получается путем подбора РЕГУЛИРОВОЧНОЙ ШАЙБЫ. Шайбы устанавливаются на выпускном канале "111" барабана. К сепаратору придается комплект регулировочных шайб (6 -7 штук), имеющих разный диаметр отверстия, например, 83, 86, 90, 95, 101, 109 и 119 мм. Нужная шайба подбирается в зависимости от удельного веса топлива и температуры, при которой топливо сепарируется, по диаграмме (рис. 24) в инструкции по обслуживанию сепаратора или по приводимым в инструкциях специальным формулам (что дает более точный результат). Правильность выбора шайбы проверяется наблюдением, чтобы с водой не уходило топливо, или по анализу топлива на содержание воды. Если с водой уходит топливо, надо поставить шайбу с меньшим диаметром отверстия, если топливо обводняется - с большим диаметром отверстия. Диаметр отверстия выбит на всех шайбах комплекта.

36

7.33

Рис.24.

Методом пурификации сепарируется тяжелое топливо (мазут), в котором больше вероятность примеси воды. Топливо, не содержащее воды, сепарируется методом КЛАРИФИКАЦИИ.

Нa рис. 25 показан барабан сепаратора, собранный для кларификации (clear — ясный, светлый). Рис. 25.

37

7.34

В этом случае топливо сепарируется без подвода воды. Выделившийся из топлива шлам собирается в полости (4).

В зависимости от конструкции сепараторы могут быть НЕСАМООЧИЩАЮЩИМИСЯ и САМООЧИЩАЮЩИ­МИСЯ. Для очистки набора тарелок и шламовой полости барабана несамоочищающийся сепаратор останавливают. Тарелки и полость барабана промывают дизтопливом. При мойке сепаратора надо соблюдать осторожность, чтобы не повредить диски, и быть внимательным при сборке, чтобы не перепутать детали. Некоторые детали сепаратора могут иметь левую резьбу.

Рис. 26. Конструкция сепаратора (с ручной очисткой барабана): 1 - масляная камера для смазки осевых подшип­ников; 2 - тахометр; 3 - тормоз; 4 - барабан; 5 - отвод воды; 6 -отвод чистого топлива; 7 - смотровое стекло переливной камеры; 8 - устройство для подъема барабана; 9 - газо­непроницаемая крышка; 10 - термометр; 11 -отверстие для выпуска топлива после остановки сепаратора; 12 - под­шипник; 13 - спускной канал; 14 - масляная ванна для смазки подшипников червячного привода.

На рис. 26 показан общий вид несамоочищающегося сепаратора "Де Лаваль" (типа МВ1500/1700С), а на рис. 27 - устройство барабана этого сепаратора. Крутящий момент от электродвигателя на вал червячной шестерни передается

38

7.35

через фрикционную муфту, автоматически обеспечи-вающую плавный пуск без перегрузки электродвигателя. Высокая частота вращения Барабана - 7250 об/мин -обеспечивается за счет чер­ничного редуктора с большим передаточным отношением. Производительность сепа­ратора 3000 л/час при вязкости перед сепаратором 1,9°ВУ и 970 л/час при вязкости 6°ВУ.

Нa рис. 27а барабан показан и сборе. Условно левая часть чертежа показывает настройку сепаратора на пурификацию, и левая - на кларификацию. Рис. 27.

39

7.38

внутренний диаметр регулировочной шайбы. Это объясняется следующим. В процессе сепарирования между топливом и водой в барабане устанавливается граница раздела, при которой вода не должна выходить из сепаратора с очищенным топливом, а топливо не должно уходить из барабана вместе с отсепарированной водой через зазор, создаваемый регулировочной шайбой.

Если зазор слишком велик (рис. 28а), сопротивление кольцевого канала, по которому вода выходит из барабана, уменьшается, и граница раздела приближается к стенкам барабана, в результате чего часть топлива уходит с водой.

Если зазор меньше требуемого (рис. 286), сопротивление выходного канала для воды возрастает, и граница раздела приближается к центру барабана, из-за чего часть воды может уйти с очищенным топливом.

И только при правильно подобранной регулировочной шайбе (рис. 28в) вода полностью отделяется от сепарируемого топлива, а потери топлива с удаляемой из барабана водой незначительны.

На рис. 29 показана конструкция самоочищающегося сепаратора "Де Л аваль" типа MAPX207-00S.

На левой части чертежа - барабан закрыт, на правой -открыт. Основные узлы и детали барабана перечислены в порядке сборки. Распределительное устройство (2) расположено под барабаном и неподвижно закреплено на шламосборнике (1). Вода на открытие и закрытие барабана через распределительное устройство подается распределительным краном (27) по наружной (28) и внутренней (29) трубам.

На вертикальном валу (22) расположены корпус (8) барабана, подвижное днище-затвор (4), колпачковая гайка (19). На тарелкодержателе (18) находится пакет тарелок (20). Кольцо (14) центробежного уровня топлива в барабане и напорный диск (12) закреплены в водяной горловине (17), устанавливаемой при настройке на пурификацию. Крышка (16) барабана закреплена круглой гайкой (21). Регулировочную шайбу (II) применяют при пурификации (или вместо нее

42

7.39

диск с минимальным внутренним диаметром при кларификации). Круглая гайка (13) служит для крепления регулировочной шайбы или диска. Трубопроводы (9) и (10) служат для подвода грязного топлива в сепаратор и отвода очищенного топлива из него (крепятся к крышке сепаратора (15).

При пурификации грязное топливо по трубе (9) направляется и барабан, где сепарируется. Отсепарированная вода удаляется из барабана между крышкой барабана (16) и водяной горловиной (17) через кольцевой зазор регулировочной шайбы (II). Очищенное топливо между ребрами тарелкодержателя поднимается вверх и через кольцевую щель в кольце (14) центробежного уровня поступает в напорную камеру "Б" . Наличие кольца центробежного уровня позволяет поддерживать

43

7.40

в барабане вертикальную границу раздела топлива и воды, определяемую диаметром регулировочной шайбы.

Из напорной камеры " Б " топливо поступает в напорный диск, способствующий созданию напора в выпускном топливном трубопроводе сепаратора. Напорный диск (12) работает по принципу центробежного насоса с той разницей, что рабочее колесо неподвижно, а жидкость имеет вращательное движение. При этом энергия вращающейся жидкости, проходящей через колесо, способствует созданию давления в выпускном трубопроводе. Давление, развиваемое напорным диском, зависит от высоты подъема подаваемого топлива и является переменным.

При кларификации очистка топлива происходит аналогично, но из барабана при этом есть только один выход (для очищенного топлива).

Работой затвора управляет распределительный кран (27), открывающий доступ воде в нужную полость. Во время работы сепаратора кран находится в положении "IV". При этом открыт доступ воды из напорного бака по внутренней трубе (29) через распределительное устройство и отверстие (3) в днище корпуса барабана в полость "А" под подвижным поршнем-затвором. Благодаря этому под поршнем создается давление, удерживающее его в верхнем положении и прижимающее к уплотнительному кольцу (23).

Для очистки барабана прекращают подачу в него топлива и устанавливают кран в положение " I " . При этом доступ воды прекращается во внутреннюю трубу (29) и начинается в наружную (28).

Из трубы (28) вода через распределительное устройство по каналу (25) в корпусе барабана поступает в камеру "В" над подвижным кольцом (6), удерживаемым снизу пружинами (5).

Вода нажимает на подвижное кольцо (6), передвигая его вниз. При этом открываются вертикальные каналы (7), вода из полости "А" вытекает в полость "В" и через отверстия в подвижном кольце удаляется из барабана. Под давлением

44

7.41

грязи, скопившейся в барабане, поршень-затвор (4) опускается, и под действием центробежных сил шлам удаляется через окна (24) в стенках барабана.

После очистки барабана кран переводится в положение "II ", при котором все каналы закрыты, и вода удаляется из барабана (за 3 - 6 секунд). При переводе крана в положение "III" через редукционное отверстие вода по наружной трубе проходит снова через распределительное устройство и канал (3) в полость "А" и поднимает поршень-затвор. О полном закрытии барабана свидетельствует выход воды из индикаторной трубки (26), сообщенной в данный момент с внутренней трубой (29). Теперь кран снова устанавливается в положение "IV" и, после заполнения барабана водой для водяного затвора (при пурификации), открывается подача топлива на

сепарирование. При настройке сепаратора на оптимальный режим по

известным характеристикам топлива подбирают: диаметр регулировочной шайбы (при пурификации) (рис.

24); температуру очищаемой жидкости; производительность сепаратора; количество и температуру пресной воды для промывки

топлива и создания водяного затвора (при пурификации); периодичность разгрузок барабана. Несмотря на значительную схожесть конструкций, каждый

сепаратор имеет свои характерные особенности. Поэтому, приступая к работе с любым сепаратором, необходимо прежде всего изучить заводскую инструкцию по обслуживанию.

На рис. 30 показан барабан самоочищающегося сепаратора "Титан" CNS-70. Размещенный в нижней части (13) ротора кольцевой поршень (15) может перемещаться вертикально. Вода, поступающая из сопла (II) в кольцевую выемку " G " , заполняет пространство " D " под кольцевым поршнем и воздействует на него давлением, создаваемым центробежной силой. Поршень поднимается в верхнее положение и прижимается к резиновой прокладке (16),

45

7.43

которая прочно укреплена в нижней части барабана (17). Грязевые отверстия " С " отделены от полости ротора, и и грязь в них не проходит. Два клапана (14), расположенные и днищевой части ротора, управляются давлением воды, поступающей через сопла (10) в камеру "Е", а из последней - по каналам " F " внутрь клапана (20). Поверхность клапана 20 со стороны канала " F " больше, чем клапана 22 со стороны пространства " D " ниже кольцевого поршня, поэтому клапан 20, начиная перемещаться вправо под давлением воды, нажимает на клапан 22 и открывает его. Вода из полости " D " выходит через этот клапан по каналу 'II" и отверстие "J", поршень 15 от избыточного давления по внутренней полости ротора перемещается вниз, открывая кольцевую щель для выхода грязи из ротора через отверстие "С". Ротор закрывается при прекращении подачи воды через сопла 10 и с началом подачи воды через сопло 11.

Поскольку в полости " D " всегда существует утечка, то для поддержания постоянного давления служит сопло 12 с калиброванным отверстием, через которое поступает вода в полость "G", благодаря чему поршень постоянно удерживается в верхнем положении. При ручном управлении барабан очищается в течение 10 — 15 секунд поворотом одной рукоятки на полных оборотах барабана.

Работа сепаратора может быть полностью автоматизирована. И этом случае программным устройством управляется подача воды для открытия и закрытия барабана, задается время работы сепаратора между очистками.

На рис. 31 показана схема включения сепаратора в систему подготовки топлива. Из отстойной цистерны (9) через фильтр (8) насосом (7) топливо через подогреватель (6), фильтр (5) и регулятор расхода (2) подается в сепаратор (1). Но термометру (4) контролируется температура топлива, поступающего в сепаратор, по прибору (3) - его вязкость. Выходящее из сепаратора топливо откачивается насосом (10) в расходную цистерну (11).

47 46

7.44

Вода со шламом самотеком сливается из сепаратора в шламовую (грязевую) цистерну (12).

СГОРАНИЕ ТОПЛИВА в цилиндре дизеля. Поступающее в цилиндр дизеля топливо должно быть

распылено возможно мельче. Для сгорания распыленного топлива необходим воздух. Теоретически для сгорания 1 кг топлива требуется 15 кг воздуха. Чтобы обеспечить полное сгорание топлива в реальных условиях, воздуха необходимо больше теоретического количества.

Отношение действительно расходуемого количества воздуха на сгорание 1 кг топлива к теоретическому называется КОЭФФИЦИЕНТОМ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА.

Чем совершеннее обеспечивается распыление подаваемого в цилиндр топлива и образование смеси распыленного топлива с воздухом, тем меньше коэффициент избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха для дизелей равен 1,4 - 2,2.

Смесеобразование обеспечивается подачей в КАМЕРУ СГОРАНИЯ топлива при высоком давлении через ФОРСУНКИ, к которым топливо подается в нужный момент ТОПЛИВНЫМ НАСОСОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ. Эффективность сгорания топлива зависит также от формы камеры сгорания. На рис. 32

48

7.45

показаны камеры сгорания разной формы; форма камеры горания приближается к форме факела впрыскиваемого

топлива, чем достигается равномерное распределение распыленного топлива по всему объему камеры сгорания.

Рис. 32.

Рис. 32. а) дизелей фирмы "Бурмейстер и Вайн", б) "Зульцер", в) "МАН". Процесс сгорания топлива в цилиндре дизеля можно

разделить на ФАЗЫ. На развернутой диаграмме, показывающей, как изменяется давление в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала (рис. 33), выделены четыре характерные фазы процесса сгорания топлива (0° - положение мотыля и поршня рассматриваемого цилиндра в верхней мертвой точке).

ПЕРВАЯ ФАЗА - ЗАДЕРЖКА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ -начинается с момента поступления в цилиндр распыленного топлива (точка 1) и продолжается до момента его воспламенения (точка 2). За это время в камере сгорания скапливается некоторое количество топлива. Продолжительность задержки воспламенения зависит от цетанового числа топлива.

ЦЕТАНОВОЕ ЧИСЛО (ЦЧ) зависит от фракционного состава топлива. ПРИ малом ЦЧ период задержки воспламенения топлива увеличивается, и при его сгорании давление в цилииндре нарастает резко, что приводит к жесткой работе дизеля. Чем выше ЦЧ. тем быстрее воспламеняется топливо, тем

равномернее нарастает давление в цилиндре и мягче работа дизеля. Для дизелей ЦЧ должно быть не менее 40 - 50.

49

7.46

Продолжительность задержки воспламенения зависит также от температуры в цилиндре к концу сжатия и качества распыления топлива.

ВТОРАЯ ФАЗА - начинается с момента самовоспламенения топлива. Скопившееся в цилиндре и испарившееся топливо самовоспламеняется и сгорает при быстром нарастании давления в цилиндре. Скорость нарастания давления лежит в пределах: для тихоходных дизелей - не более 1 - 5 бар на 1° поворота коленчатого вала (п.к.в.); для быстроходных дизелей - не более 4 - 8 бар на 1° п.к.в. Фаза длится от точки 2 до точки 3.

При высоких скоростях нарастания давления работа дизеля становится жесткой, со стуком.

Чем больше продолжительность задержки воспламенения, тем больше скорость нарастания давления.

ТРЕТЬЯ ФАЗА - начинается после прекращения быстрого повышения давления в цилиндре (точка 3). За счет высокой температуры внутри камеры сгорания продол­жающее поступать в цилиндр топливо сразу же воспла­меняется и сгорает. Так как к этому времени поршень уже движется вниз от В.М.Т., увеличивая объем камеры сгорания, нарастание давления не происходит или происходит незначительно (точка 4).

ЧЕТВЕРТАЯ ФАЗА - догорание. Топливо, не успевшее сгореть в течение предыдущих фаз, сгорает в процессе расширения. Догорание может затянуться из-за дефектов топливных насосов высокого давления или форсунок, что приводит к усиленному нагарообразованию, повышению температуры выпускных газов, что, в свою очередь, приводит к ускоренному износу втулки цилиндра, поршневых колец и потере их подвижности.

Рис. 33.

50

7.47

ХРАНЕНИЕ ТОПЛИВА. Для хранения жидкого топлива на судне служат ТОПЛИВНЫЕ

ЦИСТЕРНЫ (ТАНКИ), которые делятся на корпусные и вкладные.

КОРПУСНЫЕ цистерны составляют часть корпуса и расположены в междудонных отсеках (танки двойного дна) и бортовых отсеках (диптанках), образуемых наружной обшикой корпуса и вторым дном или переборками судна.

ВКЛАДНЫЕ цистерны представляют собой самостоятельную конструкцию и крепятся к судовому набору.

По назначению топливные цистерны делятся на: ЦИСТЕРНЫ ОСНОВНОГО ЗАПАСА, служат для

хранения топлива на все время плавания. Располагаются в мездудонных и бортовых отсеках;

АВАРИЙНОГО ЗАПАСА, емкость которых обеспечивает хранение не менее суточного запаса топлива, не требующего подогрева. Располагаются вне междудонного пространства;

РАСХОДНЫЕ цистерны, из которых топливо поступает непосредственно к двигателям;

ОТСТОЙНЫЕ - служат для предварительной подготовки ТОПЛИВА перед сепарированием;

ПЕРЕЛИВНЫЕ - служат для приема топлива, переполняющего цистерны, расположенные вне междудонного пространства. Емкость переливных цистерн должна обеспечивать по минутную производительность топливоперекачивающего насоса;

СБОРА УТЕЧЕК (сточные) - служат для сбора утечек от топливных насосов высокого давления, форсунок, из поддонов вкладных цистерн, фильтров и т.д.;

СБОРА ОТСТОЯ (грязного топлива) - служат для приема моды и грязи из отстойных цистерн, расходных цистерн, фильтров;

ОТХОДОВ СЕПАРИРОВАНИЯ - служат для сбора грязи, удаляемой от самоочищающихся сепараторов.

Каждая цистерна должна быть оборудована ВОЗДУШНЫМИ ТРУБАМИ. Воздушные трубы выводят из верхней части

51

7.48

цистерны на верхние палубы в места, где выходящие пары топлива из цистерн не представляют пожарной опасности.

Каждая цистерна должна быть оборудована указателями уровня.

Концы мерительных трубок располагаются над настилом машинного отделения и снабжаются самозакрывающимся краном.

В цистернах тяжелого топлива предусматривается подогрев топлива паровыми змеевиками.

Цистерны оборудуются необходимыми контрольными приборами, световой и звуковой предупредительной сигнализацией.

Для тушения пожара, возникшего в цистерне, а также для ее пропаривания перед очисткой в верхнюю часть цистерны подводится паропровод от станции паротушения.

На рис. 34 показано оборудование расходной цистерны легкого топлива. Трубопровод наполнения подводится в верхней части, но, чтобы избежать вспенивания топлива при

Рис. 34.

52

7.49

падении с высоты, оно подводится по внутренней трубе, доходящей почти до днища цистерны или направляющей струю на стенку цистерны.

Рис. 34. Расходная топливная цистерна: 1 — корпус цистерны; воздушная труба; 3 — труба наполнения цистерны; 4 —

направляющая труба; 5 — тросовый привод быстрозапорного клапана: 6 — указатель уровня; 7 — горловина; 8 — кран спуска отстоя; 9 — переливная труба; 10 — смотровое стекло; 11 — быстрозапорный расходный клапан; 12 — самозапорный клапан на указателе уровня; 13 — поддон; 14 — сливной трубопровод.

Из расходных и отстойных цистерн топливо поступает в СИСТЕМУ через БЫСТРОЗАПОРНЫЙ клапан (БЗК) - (рис. 35),

имеющий ручной дистанционный тросовый привод. Привод обеспечивает отключение цистерны от расходной магистрали в аварийных случаях из помещений, находящихся вне мест аварии.

Указатель уровня (6) соединя-ется внизу с цистерной через

самозапорный клапан (12). Быстрозапорный клапан в

рабочем положении открыт. При натяжении троса стопор (5) поворачивается, под действием пружины клапан закрывается.

Самозапорный клапан под давлением пружины постоянно закрыт. Открывается нажатием на рычаг только на время измерения уровня топлива в цистерне.

Рис. 35. Быстрозапорный клапан с тросовым приводом: 1 —запорный рычаг; 2 — трос; 3 — маховик; 4- пружина; 5 — стопор; 6 —

стакан; 7 — шток клапана; 8 — корпус быстрозапорного устройства; 9 — клапан; 10 — корпус клапана. Рис.35.

53

7.50

УКАЗАТЕЛИ УРОВНЯ можно разделить на местные и дистанционные. На рис. 36 показано устройство колонки с прозрачными вставками из небьющегося стекла. Колонка работает по принципу сообщающихся сосудов.

В цистернах тяжелого топлива, имеющих подогрев, применяются поплавковые указатели уровня (рис. 37). Поплавок (5) перемещается по направляющим (6) вместе с уровнем топлива или внутри цистерны (рис. 36), или, при другом варианте исполнения, в выносной колонке (7). сообщается с цистерной. Поплавок в том и другом случае тросом связан со стрелкой (9) указателя уровня. Шкала (8) ука­зателя получается пере­вернутой, что создает некоторое неудобство.

Широко применяются дистанционные указа­тели уровня, работа которых основана на разных принципах. Дис­танционные указатели дают возможность вывести показания на посты управления.

которая Рис. 36.

Рис. 37.

ДИСТАНЦИОННЫЙ пневмокаторный указатель уровня (рис. 38), в котором для измерения уровня в танке используется ртутный манометр (6) со шкалой (5) в

54

7.51

сочетании с полусфе­рическим раструбом (2) и системой тру-бопроводов. Полусфе-рический раструб нахо-дится около днища виткa и соединяется через трубопровод 8

небольшого сечения Рис.38. ртутным манометром. С помощью переключающего

крана (4) к манометру подключается несколько танков(1) и (3). К трехходовому крану подходят трубопроводы: от измерителя; подачи воздуха; выпуска воздуха из прибора атмосферу.

Если трехходовой кран поставить в положение "Воздух", то система прибора заполняется сжатым воздухом через дроссель. Затем трехходовой кран ставят в положение "Измерение"; при этом воздух подается через трехходовой

клапан к ртутному манометру и через переключающий кран в один из танков, а давление воздуха, вытесняющего

жидкость из трубки в танке, пропорционально уровню жидкости в нем. Это давление измеряется ртутным манометром

со шкалой, отградуированной в единицах уровня. После проведения измерений трехходовой кран необходимо поставить и положение "Вентиляция". Такое устройство называют также "пузырьковым", так как от полусферических раструбов при измерении через жидкость идут пузырьки воздуха.

СИСТЕМЫ СМАЗКИ ДИЗЕЛЕЙ. Система смазки двигателя обеспечивает: подачу необходимого

количества масла к узлам трения для защиты их поверхностей от износа и коррозии (смазывающее и защитное действие); отвод тепла от трущихся поверхностей и деталей ( терморегулирующее действие); удаление продуктов износа и нагара с поверхностей трения (моющее действие); очистка масел.

55

7.52

В скользящих соединениях возможно три вида трения: СУХОЕ трение, при котором между трущимися поверхностями отсутствует смазка; ПОЛУСУХОЕ трение, когда слой смазки мал и заполняет только неровности соприкасающихся деталей; ЖИДКОСТНОЕ трение, когда между трущимися деталями создается слой масла и трение происходит в масляной пленке.

На рис. 39 показано, как возникает МАСЛЯНЫЙ КЛИН в рамовом подшипнике дизеля. У работающего дизеля масло подается в подшипниковую пару сверху. Масло увлекается в направлении вращения вниз (под шейку) и между шейкой и подшипником создается масляный клин. Давление в масляном клине достигает 60 - 150 бар, благодаря чему вал приподнимается и смещается в сторону вращения.

Максимальное давление созда­стся в месте ми­нимального зазо­ра. Из рисунка видно, как в под­шипнике рас­пределяется дав­ление масла. В продольном се­чении подшип­ника гидравлическое давление будет наибольшим в средней части, уменьшаясь к краям из-за утечек масла через зазоры у торцов подшипника (рис. 40). Максимальный МАСЛЯНЫЙ ЗАЗОР образуется при рабочих оборотах двигателя. После остановки двигателя масляный зазор исчезает, и при очередном пуске вначале может иметь место полусухое трение, поэтому, чтобы уменьшить его вредное влияние, масляную систему перед

Рис. 39.

Рис.

56

7.53

пуском двигателя необходимо прокачать маслом, одновременно проворачивая двигатель валоповоротным устройством.

И упорных подшипниках в трении участвуют детали с плоской поверхностью. Образование масляного клина аналогично созданию масляного клина в цилиндрической трущейся паре (рис. 41а,б).

Сегменты упорного подшипника (5) облицованы белым металлом (4) и с обратной стороны имеют опоры (3), которые опираются на упорное кольцо (2). Рабочей поверхностью каждый сегмент (их несколько), имеющий на ведущей кромке скос, обращен к упорному гребню на валу.

Рис. 41.

Для смазки цилиндров (пара "цилиндровая втулка -поршень") малооборотные дизели имеют отдельную систему смазки цилиндров. Масло подается на каждый цилиндр отдельным лубрикатором. Для смазки цилиндров применяется специальное ЦИЛИНДРОВОЕ масло.

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ МАСЛЯНЫХ СИСТЕМ. ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ масляная система служит для

подачи масла к трущимся узлам и деталям двигателя. В зависимости от типа двигателя применяется три

разновидности масляных циркуляционных систем. СИСТЕМА С "МОКРЫМ" КАРТЕРОМ (рис. 42) применяется

и быстроходных двигателях малой и средней мощности. Особенность системы - использование картера (поддона) читателя в качестве циркуляционной цистерны, из которой

57

7.54

масло поступает в систему через фильтр (7). Остальные элементы системы - циркуляционный насос (6), фильтры (3) и (4), маслоохладитель (2) - навешиваются на двигатель (8). Перед пуском двигатель прокачивается маслом ручным насосом (5). Система пополняется маслом из запасной цистерны (I).

СИСТЕМУ С "ПОЛУСУХИМ" КАРТЕРОМ (рис. 43) -применяют для высоко- и среднеоборотных двигателей средней мощности.

Циркуляционное масло содержится в цистерне (10), которая может быть расположена в любом месте отдельно от двигателя (8). Откачивающий насос (б) принимает

58

7.55

масло из картера через фильтр (7) и подает его в циркуляционную цистерну (10), а нагнетательный насос (И) подает масло из цистерны на смазку двигателя. Имеются фильтры (4) и маслоохладитель (2). В систему включены резервные насосы (12) и (14). Насос (14) используется для прокачки двигателя перед пуском, для этого может быть также использован ручной насос (9). Запас масла хранится в цистерне (I).

СИСТЕМА С "СУХИМ" КАРТЕРОМ (рис. 44) применяется для малооборотных главных двигателей. Особенность системы

две циркуляционные цистерны (10) под двигателем (8). Масло, собирающееся в нижней части картера после смазки подшипников, отводится в одну из циркуляционных цистерн самотеком по трубе (25). Циркуляционный насос (6) подает масло через фильтры (22) и холодильник (21) на смазку двигателя по трубопроводу (24). Этот же насос может подавать масло на охлаждение поршней по магистрали (23). Имеется резервный насос (12). Запас масла хранится в цистерне (1), имеющей патрубок (20) для приема масла с

Рис. 44.

59

7.56

палубы. Пополнение циркуляционных цистерн производится по трубе (19).

Одну из циркуляционных цистерн используют для отстоя или временного хранения грязного циркуляционного масла. Предусмотрена возможность перекачки масла из одной циркуляционной цистерны в другую.

Для очистки масла служит сепаратор (17), имеющий всасывающий (15) и нагнетательный (16) насосы. Перед сепарированием масло подогревается в подогревателе (18).

Благодаря большой емкости циркуляционной цистерны, изолированной от картера, масло меньше загрязняется, срок его службы увеличивается.

ОЧИСТКА МАСЛА. Для очистки масла в циркуляционных системах главных

двигателей применяются отстой, фильтрация и сепарация. При наличии двух циркуляционных цистерн в одной из

них может производиться отстой масла. ФИЛЬТРАЦИЯ МАСЛА (рис. 45). Сдвоенный сетчатый

фильтр с очисткой сжатым воздухом включается в систему после масляных насосов до холодильников масла. Для очистки фильтрующая сетка (9) продувается сжатым воздухом., Воздух подается в полость "А" и через отверстия " Б " в корпусе фильтра (10) продувает сетку. Загрязнения, удаляемые с сетки, попадают в камеру (8), откуда по трубе (6) отводятся в шламосборник.

Для очистки всей сетки ее проворачивают с помощью рукоятки (1), на валик (2) которой насажена шестерня (4), находящаяся в зацеплении с шестерней (3), надетой на сетчатый цилиндр (9). Перед очисткой фильтра необходимо перекрыть поступление масла в канал (7). Чтобы провернуть сетку на один оборот, необходимо сделать пять оборотов рукояткой (1). Для продувки фильтра используется воздух под давлением 1,5 кг/см2.

На современных судах применяются автоматизированные фильтры.

60

7.57

ОХЛАЖДЕНИЕ МАСЛА. В процессе смазки двигателя масло нагревается, так как оно соприкасается с трущимися деталями и при этом отводит от них тепло. Повышение температуры масла приводит к уменьшению его вязкости, что может привести к нарушению масляного зазора в подшипниках, поэтому масло охлаждается в ХОЛОДИЛЬНИКАХ МАСЛА. Существует два основных типа масляных холодильников: ТРУБЧАТЫЕ и ПЛАСТИНЧАТЫЕ. На рис. 46 показан трубчатый холодильник.

Масло подается в межтрубное пространство, вода - внутрь трубок. В корпусе (4) создается четыре потока воды благодаря разделению крышек (I) и (II) на камеры с помощью перемычек (2) и (12). Поток масла перегородками (6) направляется поперек трубок. Все это улучшает теплообмен между водой и маслом. Одна из ТРУБНЫХ ДОСОК(З)

61

7.58

Рис. 46.

делается "плавающей", что позволяет трубкам свободно расширяться при изменениях температуры. Трубная доска (13) к крышке крепится жестко.

Температура масла может регулироваться перепускным клапаном (7) на трубе (8) или автоматическим терморегулятором.

Так как давление масла в системе выше, чем в системе забортной воды, при образовании свищей на трубках или при пропусках в соединении трубок с трубными досками масло будет уходить в воду. Для контроля за протечками масла применяется маслоуказатель (9) с прозрачным корпусом. Указатель соединяется с патрубком (10) на выходе воды из холодильника. При неплотности в холодильнике масло попадает в указатель (9) вместе с водой и скапливается на его поверхности.

На рис. 47 показано устройство пластинчатого холодильника. Холодильник состоит из комплекта фасонных прессованных пластин из нержавеющей стали. Пластины собирают в пакет и зажимают стяжными болтами между неподвижной плитой, укрепленной на фундаменте, и подвижной плитой. Пластины разделяются резиновыми прокладками так, что между пластинами образуются каналы для протока охлаждающей воды и масла. Толщина пластин 1,2 -1,4 мм.

В зависимости от необходимости пакет может быть собран из разного количества пластин. В собранном пакете масло течет по одну сторону пластин, вода - по другую противотоком.

62

7.59

Рис. 47.

И процессе эксплуатации следует строго выдерживать заданный инструкцией температурный режим масла. Температура масла, выходящего из двигателя, обычно лежит в пределах 500С - 55°С, после холодильника - 42 - 45°С.

Температура масла в системе чаще регулируется количеством охлаждающей воды, проходящей через маслоохладитель.

Кроме температуры масла в циркуляционной системе контролируется давление масла до и после фильтров, давление после циркуляционного насоса, уровень масла в циркуляционной цистерне.

СМАЗКА ЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЕЙ. У четырехтактных дизелей смазка цилиндров осуществляется

разбрызгиванием масла, которое стекает через зазоры подшипников механизма движения.

Двухтактные крейцкопфные двигатели работают на тяжелом, сернистом топливе с содержанием серы до 3,5%. При работе на таком топливе износ деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) - втулок, поршней, поршневых колец, кепов головок поршней - является в основном следствием химической коррозии. Поэтому в задачу масла, применяемого для смазки цилиндров, кроме создания масляной пленки входит также нейтрализация влияния серы топлива на износ деталей ЦПГ.

Благодаря наличию диафрагм, полностью отделяющих

63

7.60

цилиндры от картера, отработавшее масло, стекающее по стенкам цилиндра в подпоршневое пространство, не загрязняет циркуляционное масло.

Для смазки цилиндров применяются специальные ЦИЛИНДРОВЫЕ масла, главной особенностью которых является наличие в масле щелочных и моющих присадок.

По содержанию щелочи (КОН) цилиндровые масла делятся на малощелочные (содержание КОН 6 — 8 мг на 1 г масла), среднещелочные (содержание КОН 9 — 12 мг на 1 г масла), высокощелочные (содержание КОН 26 - 40 и больше мг на 1 г). Решающее значение для хорошей работы ЦПГ имеет дозировка подачи масла, которая определяется в граммах на одну эффективную лошадиную силу (на 1 квт) в час.

Для обеспечения смазочного действия (создание масляной пленки) требуется меньше масла, чем для нейтрализации химической коррозии, но расход масла не должен быть меньше 0,75 г/э.л.с. час. В фирменной инструкции к двигателю "Зульцер" RND90 говорится:

"оптимальное количество цилиндрового масла для разных нагрузок определяется на основании опыта эксплуатации, полученного при осмотре ЦПГ". Рекомендация справедлива, если двигатель будет продолжать работать на том же топливе и цилиндровом масле. Если двигатель после такого осмотра будет работать на другом топливе или другом масле, или при смене того и другого, необходимо определить новый расход масла для нового сочетания топлива и масла. Для этой цели имеются разные рекомендации.

Для двигателей "Зульцер" RD и RND практика эксплуатации показала хорошие результаты при использовании для определения дозировки

масла числа "Ф": Ф = H*qM/S, где: Н - общее щелочное число цилиндрового масла (мг/г КОН); S - содержание серы в топливе (%); qM - удельный расход цилиндрового масла (г/э.л.с. час). Минимальные износы получаются при значении числа "Ф" = 20.

Таким образом, при смене сорта цилиндрового масла или при

64

7.61

изменении содержания серы в топливе новый удельный расход цилиндрового масла

qm= 20S/H (г/э.л.с.час). Пример: содержание серы в топливе 2,5%; щелочное число масла "60", qM = 20*2,5/60 = 0,83 (г/э.л.с. час). Если по расчету удельный расход больше 1 г/э.л.с. час, необходимо

применить масло с большей щелочностью. Кроме малых износов метод дает экономию масла.

ЛУБРИКАТОРЫ (рис. 48). Масло на смазку цилиндров подается ЛУБРИКАТОРАМИ устройствами, обеспечивающими точную дозировку

цилиндрового масла. Лубрикаторы представляют собой многоплунжерные масляные насосы и по виду привода делятся на дисковые и валиковые.

Рис. 48.

ЛУБРИКАТОР С ДИСКОВЫМ ПРИВОДОМ (рис. 49). Лубрикатор приводится в действие рычагом (4), совершающим качательное движение и действующим от распределительного валa с помощью эксцентрика на распредвалу и тяги " 3 " . Лубрикатор состоит из корпуса, служащего емкостью для масла, нагнетательной части с насосными элементами (7) и привода (3,5,6). На вертикальном валу (4) закреплены профилированные диски (8) и (9), предназначенные для привода плунжеров (Л) и золотников (10) насосного элемента лубрикатора.

65

7.62

Количество кон-центрично распо-ложенных насосных элементов зависит от типа лубрикатора. Всасывание и нагне­тание осуществляется плунжером, приво­димым в движение в насосном элементе профилированным диском (8), один обо­рот которого соот­ветствует двум двой­ным ходам плунжера (11) (один ход плун­жера предназначен для нагнетания масла по трубкам (2) и (12), другой - для подачи

Рис. 49. Схема лубрикатора.

устройства

масла в контрольные трубки (1). После контрольного отвода масло возвращается назад в емкость лубрикатора. Действие насосного элемента представлено на рис.50.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСХОДА МАСЛА, подаваемого лубрикатором. Изменение на весь двигатель одновременно производится перестановкой соединительного пальца установочных рычагов привода в другое положение. Изменение подачи на отдельные точки смазки производится с помощью регулировочных винтов (I).

Пример 1:

число оборотов двигателя - 122 об/мин, установочный рычаг в положении "3" , регулировочные винты повернуты на 1,5 оборота от полной подачи (положение винтов фиксируется через четверть оборота).

Расход масла на 1 цилиндр (8 точек) составит 2450 г/час.

66

7.63

Рис.50. Схема действия насосного элемента лубрикатора: 1 — рабочая трубка; 2 — контрольная трубка; 3 — плунжер; 4 — золотник; 5,6 — привод плунжера; I, III — нагнетание, II, IV — всасывание.

При мощности двигателя на момент замера 2900 э.л.с./цил. удельный расход будет равен 0,83 г/э.л.с. час.

Пример 2: Содержание серы в топливе 2,3%, щелочность масла 60 мг/

г КОН. Удельный расход масла должен быть обеспечен qM =

2,3/60 = 0,76 г/э.л.с. час. Мощность 2500 э.л.с./цилиндр, обороты двигателя 110 об/мин, положение установочного рычага " 3 " , - регулировочные винты на все точки смазки необходимо установить на 2,5 оборота от полной подачи.

Рис. 51. Номограмма действительна для двигателей "Зулыдер" RND90 с лубрикаторами, у которых диаметр плунжера 9,5 мм, полный ход плунжера 6,0 мм, 8 точек смазки на цилиндр, при плотности масла 0,9 г/см3, тип С/ТА 4,016 Д1/ 32-IVO.

67

7.64

Программа для определения расхода цилиндрового масла и положения регулируемых

органов лубрикаторов двигателя RND 90

7.65

Положение приводного

рычага " 2 " " 3 " " 4 "

Изменение подачи масла при вращении регулировочного винта на 1/4 оборота (г/час)

на 1 точку на 1 цилиндр на 6 цилшщров 20 160 17 136 14 112

960 816 672

Рис. 52.

Для регулировки лубрикаторов можно также использовать таблицу (рис. 52).

Нa нижние точки смазки, если они есть, расход устанавливается постоянным, независимо от расчетного, - 0,1 г/э.л.с. час.

Двигатели RND90, RND68, в зависимости от года постройки, имеют различия в механизме привода лубрикаторов. Более новые двигатели имеют устройство, изменяющее подачу масла пропорционально изменению мощности двигателя, полому удельный расход масла остается постоянным при изменении нагрузки и числа оборотов двигателя.

После регулировки лубрикаторов фактический удельный расход контролируется замером часового расхода масла по расходному танку и результатам индицирования. На рис. 53 показано, как изменяется часовой расход масла на двигатель и зависимости от числа оборотов и мощности: линия " 1 " с автоматом подачи смазки, линия "2" — без автомата.

Рис. 53.

69

7.66

На рис. 54 показаны валиковые лубрикаторы.

Рис. 54: а) и б) с приводом от распредвала, в) с гидроприводом;

1 - сетчатый фильтр; 2 - контрольное стекло; 3 - регулировочный винт; 4 - приводной рычаг; 5 - подогреватель масла.

Индивидуальная регу­лировка насосов лубри­каторов осуществляется изменением хода плун­жера с помощью регу­лировочных винтов (3). Контроль подачи масла Рис. 54.

70

7.67

ведется по контрольным стеклам (2). При регулировании лубри-каторов, имеющих стальной шарик в контрольном стекле, пользуются графиком зависи-мости подъема шарика от подачи и температуры масла (рис. 55). Ирм нормальной регулировке насосов лубрикатора все шарики должны находиться на одном уровне.

ОХЛАЖДЕНИЕ ДИЗЕЛЕЙ Детали дизеля, которые подвергаются действию высоких

температур, охлаждаются пресной водой, циркулирующей по ни утренним каналам двигателя. Нагретая пресная вода, выходящая из двигателя, охлаждается в холодильниках, которые прокачиваются забортной водой.

Для охлаждения поршней может применяться масло из циркуляционной системы смазки.

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА охлаждения малооборотного дизеля пресной водой показана на рис. 56.

Систему охлаждения можно разделить на две: одна для охлаждения цилиндров, крышек цилиндров и ГТН; другая служит для охлаждения поршней.

После охлаждения цилиндров, крышек цилиндров и ГТН пресная вода поступает в холодильник (6), через который прокачивается забортная вода, затем насосом (9) подается в распределительную магистраль (2) на охлаждение цилиндров, крышек и ГТН.

Самая верхняя точка системы соединяется вентиляционным трубопроводом (4) с расширительной цистерной (5), которая служит для пополнения системы и компенсирует изменение объема воды в системе при нагревании и охлаждении воды.

Рис. 55.

71

7.68

Рис. 56. Замкнутая система охлаждения дизеля пресной водой:

1 - подогреватель; 2 - распределительная магистраль; 3 -турбовоздуходувка; 4 - вентиляционный трубопровод; 5 -цистерна воды, охлаждающей зарубашечное пространство цил. втулок (расширительная); 6 - холодильник воды, циркулирующей в зарубашечном пространстве; 7 - трубопровод пополнения системы охлаждения водой; 8 - холодильник воды, охлаждающей поршни; 9 - насосы; 10 - сточная цистерна; 11 - змеевик парового подогрева; 12 - общая магистраль; 13 - дизель; I, II - отвод и подвод забортной воды в холодильники.

В систему включен паровой подогреватель (1), в котором вода подогревается при подготовке двигателя к работе.

После охлаждения поршней вода собирается в общий коллектор (12), из которого стекает в сточную цистерну (10). Из цистерны вода насосом (9) прокачивается через холодильник воды охлаждения поршней (8) и поступает в распределительную магистраль (2) охлаждения поршней. Сточная цистерна оборудована паровым подогревателем (11).

72

7.G9

На схеме I, II - отвод и подвод забортной воды к холодильникам.

Охлаждение форсунок осуществляется отдельной замкнутой системой пресной воды со своими холодильниками, насосами, уравнительной цистерной с подогревом. Подогрев воды охлаждения форсунок применяется при подготовке двигателя к работе, если топливная система перед остановкой двигателя не прокачивалась дизтопливом.

Наддувочный воздух после ГТН охлаждается в холодильнике, который прокачивается забортной водой.

Температура воды в системе охлаждения поддерживается автоматически и должна соответствовать температурам, указанным в инструкции для двигателя (50 — 55 - 85°С на выходе из двигателя при перепаде температур на входе и выходе 10 - 20°С).

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАБОРТНОЙ ВОДОЙ малооборотного двигателя показана на рис. 57. Забортная (морская) вода из кингстонов через приемные патрубки (9) поступает к насосам забортной воды (8). Забортной водой Прокачиваются холодильники:

Рис. 57. Система ох-

лаждения заборт­ной (морской) водой: 1-—дизель; 2 -холодильник наддувочного воз­духа; 3 - турбовоз­духодувка; 4 — патрубок отвода забортной воды; 5 - холодильник поды, цирку-

лирующей в зарубашечном пространстве; 6 -смазочного масла; 7 — холодильник воды, поршни; 8 — насосы; 9 — патрубок для приема забортной воды.

Рис. 57. холодильник

охлаждающей

73

7.70

- охлаждения наддувочного воздуха (2); - охлаждения цилиндров, крышек (5); - охлаждения масла системы циркуляционной смазки

двигателя (6); - охлаждения поршней (7).

ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ НАДДУВА. Главный агрегат системы наддува дизелей - газотурбонагнетатель

(ГТН) или компрессор (ГТК) (рис. 58).

Рис. 58.

Турбины работают при постоянном или переменном давлении газа. Средняя температура газа перед турбиной 400 - 550°С. ГТН фирмы "Броун-Бовери" типа VTR имеют частоту вращения от 7500 до 35000 об/мин в зависимости от

74

7.71

параметров наддувочного воздуха и производительности. При большей производительности частота вращения меньше.

Воздух

Рис. 59. Устройство газотурбокомпрессора фирмы "Броун-Бовери" типа VTR.

ОСТОВ ПК состоит из трех корпусов: газовпускного (14) и газовыпускного (9) корпусов турбины и корпуса (4) компрессора, соединенных между собой фланцами; корпуса (14) и (9) охлаждаются пресной водой, корпус (4) охлаждения не имеет. Теплоизолирующий элемент (10), установленный в корпусе (9), препятствует передаче теплоты от выпускных газов к наддувочному воздуху. К корпусу (14) крепится сопловой аппарат (13), состоящий из сегментов с профилированными лопатками.

РОТОР (11) представляет собой вал большого диаметра, на который посажены рабочие колеса (12) турбины и (8) компрессора. Ротор лежит на подшипниках качения. Подшипник

75

7.72

(3) упорно-опорный, подшипник (16) опорный. Масло на смазку подшипников подается навешенными на ротор насосами (1). Всасывающая камера компрессора снабжена фильтром (2) и имеет звукоизоляционное покрытие.

Для обеспечения безударного поступления воздуха на рабочее колесо компрессора устанавливают направляющий вращающийся аппарат (5). За рабочим колесом (8) в корпусе (4) устанавливают диффузор (7), служащий для преобразования кинетической энергии воздуха в работу сжатия, за счет чего скорость потока падает, а давление повышается. По выходе из диффузора воздух поступает в спиральную сборную улитку (6), в которой происходит дальнейшее уменьшение скорости и повышение давления воздуха.

ЛАБИРИНТОВЫЕ УПЛОТНЕНИЯ с камерой укупорки (15) отделяют газовую полость от опорного подшипника. По каналу (17) воздух из нагнетательной полости компрессора подается в камеру укупорки.

Газ из выпускного коллектора дизеля поступает в газоподводящие каналы корпуса (14), затем проходит через сопловые каналы (13) турбины, f } где происходит частичное расширение газа и превращение его потенциальной энергии в кинетическую. По выходе из сопел газ поступает в каналы между рабочими лопатками колеса (12) турбины. На рабочих лопатках кинетическая энергия газа преобразуется в работу, приводя во вращение вал турбины.

ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛИ служат для охлаждения воздуха после сжатия его в компрессоре, при этом увеличивается массовый заряд воздуха,

^ ^ <

76

7.73

поступающего в цилиндр, и снижается тепловая напряженность деталей цилиндропоршневой группы. Воздух в воздухоохладителях охлаждается забортной водой.

В воздухоохладителе (рис. 60) с круглыми трубками между корпусом и крышками (1) и (5) закреплены две трубные решетки (2) и (4), в гнездах которых завальцованы трубки (3), по которым циркулирует забортная вода. Водяные камеры между крышками и трубными решетками разделены перегородками, изменяющими направление движения воды. Путь воды указан стрелками: из отсека (а) вода опускается в отсек (в) и, пройдя через отсеки с, d, e, g, идет на выход. Воздух проходит между трубками.

РЕСИВЕРЫ служат для подвода воздуха от нагнетателей к цилиндрам; их конструкция зависит от системы наддува. Объем ресивера должен быть достаточно большим, чтобы исключить колебания давления воздуха. Для очистки внутреннего пространства предусматриваются горловины, закрытые крышками.

При охлаждении воздуха ниже "точки росы" происходит конденсация паров воды, находящихся в воздухе. Для удаления конденсата имеются краны продувания.

МАРКИРОВКА СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ заводами-изготовителями отражает тип и основные конструктивные данные дизелей или носит условный характер. Ниже приводится маркировка, принятая некоторыми фирмами.

ФИРМА "БУРМЕЙСТЕР и ВАЙН": М - четырехтактный; V - двухтактный (второе V в конце марки - V-образный); Т - крейцкопфный; F - судовой; В - с газотурбинным наддувом; Н - вспомогательный. Первая цифра - число цилиндров, следующая - диаметр цилиндра, в конце марки - ход поршня. Буквы Е или F - обозначение модели.

ФИРМА "ЗУЛ ЬЦЕР": В - четырехтактный; Z - двухтактный; S - крейцкопфный; Т - тронковый; D - реверсивный; Н -вспомогательный; А - с наддувом; К - с управляемым выпуском; V - V-образный. Первая цифра - число цилиндров, в конце марки - диаметр цилиндра (см).

77

8.1

ТЕМА № 8

ДЕТАЛИ И УЗЛЫ ДИЗЕЛЕЙ

ОСНОВНЫЕ НЕПОДВИЖНЫЕ ДЕТАЛИ дизеля: ФУНДА­МЕНТНАЯ РАМА, РАМОВЫЕ ПОДШИПНИКИ, СТАНИНА, ЦИЛИНДРЫ, ВТУЛКИ ЦИЛИНДРОВ, АНКЕРНЫЕ СВЯЗИ И ПАРАЛЛЕЛИ.

ФУНДАМЕНТНАЯ РАМА. На фундаментной раме монтируются остальные неподвижные детали двигателя, образуя вместе ОСТОВ двигателя. Фундаментная рама служит также опорой для коленчатого вала двигателя.

Фундаментные рамы небольших и средних судовых дизелей выполняются цельнолитыми из чугуна.

Фундаментные рамы крупных судовых дизелей изготовляют сварными из листовой стали.

Рис. 1. ЦЕЛЬНОЛИТАЯ фундамен­

тная рама тронкового двигателя (рис. 1) состоит из двух про­дольных балок (I), связанных между собой поперечными балками (2). На продольные балки устанавливается станина (картер) двигателя. В поперечных балках расточены гнезда (3) Рис. 1.

78

8.2

для рамовых подшипников, в отсеках (4) между поперечными палками вращаются кривошипы (мотыли) коленчатого вала. Опорными полками (5) (лапами) рама устанавливается на судовой фундамент.

У многооборотных двигателей (рис. 2) отдельная рама обычно отсутствует, а рамовые подшипники подве­шиваются к картеру (7), к которому с помощью длинных шпилек (9) подвешены рамовые подшипники (10) коленчатого вала. К картеру снизу крепится поддон (8), (>С>разующий масляную ванну. На картере устанавливаются два блока цилиндров (6).

У фундаментной рамы крейцкопфного двигателя ("МАН" KZ 70/120) (рис. 3) средняя часть (I) поперечных балок представляет собой фасонную отливку с приливами (2), через которые проходят анкерные связи, гнездом для рамового подшипника и ребрами жесткости, которая приварена к продольным коробчатой формы балкам (3), сваренным из отдельных листов. Снизу рама закрыта поддоном (4) из чистовой стали.

Рамы мощных крейцкопфных дизелей имеют значительную длину и состоят из двух или трех частей, соединенных между собой призонными болтами.

Раму главного судового двигателя к судовому фундаменту крепят после ее центровки относительно оси валопровода, раму двигателя дизель-генератора по оси приводного механизма (генератора, если он с двумя подшипниками;

79

если генератор с одним подшипником - генератор центруется по двигателю).

Центровка в вертикальном и боковом направлении производится домкратами или отжимными болтами.

После центровки между опорной полкой рамы и судовым фундаментом устанавливаются стальные клинья, сферические прокладки или регулируемые дисковые клиновые прокладки (рис. 4а,б,в).

Рис. 4.

80

8.4

При установке рамы на клиньях (рис. 4а) к фундаменту (1) приваривают чисто обработанные сверху клинья (3). Затем тщательно пришабривают к поверхности клиньев (3) и полке (5) рамы клинья (4). После подгонки клинья просверливают и устанавливают крепежные болты (2).

Часть крепежных болтов делают призонными; отверстия под призонные болты в опорной полке рамы и в фундаменте СОВМЕСТНО развертывают, болты плотно пригоняют по отверстиям. Болты должны входить в отверстие с удара, равномерно на всей длине. Призонные болты фиксируют положение рамы на фундаменте.

Сферическая прокладка (рис. 4б) состоит из двух дисков (4) со сферическими поверхностями, позволяющими им самоустанавливаться в соответствии с наклоном опорной поверхности фундамента. Подгонка по месту не требуется, по нужна высокая точность изготовления.

Регулируемая клиновая прокладка (рис. 4в) состоит из двух клиновых дисков (1), позволяющих регулировать уклон путем поворота верхнего диска относительно нижнего и высоту за счет сдвига верхнего диска относительно нижнего. После регулировки уклона и высоты диски прихватывают между собой и к фундаменту электросваркой.

Клинья ставятся с каждым крепежным болтом. Гайки фундаментных болтов затягивают в несколько

приемов от середины рамы. Усилие (момент) затяжки фундаментных болтов должно соответствовать напряжению, равному 0,6 - 0,8 предела текучести материала болта, что достигается:

- применением динамометрических ключей; - путем контроля угла поворота гайки, который определяется

расчетом. Крепление фундаментных болтов проверяют после первых

100 часов работы, затем через 500 часов и далее каждые 1000 часов.

Плотность соединения проверяется простукиванием болтов, прокладок, замером щупом мест соединений.

81

8.5

РАМОВЫЕ ПОДШИПНИКИ служат опорой для рамовых шеек коленчатого вала. В судовых дизелях применяются подшипники скольжения. Рамовые подшипники устанавливают в гнезде фундаментной рамы, а в быстроходных двигателях, которые не имеют фундаментной рамы (рис. 2), подвешивают к картеру на длинных шпильках.

Рамовый подшип­ник, показанный на рис. 5 (двигатель "MAN" KZ 70/120), состоит из двух вкладышей (2) и (4), залитых антифрик­ционным сплавом, и двух крышек (1), ко­торые прижимают вкладыши к раме с помощью шпилек. Для регулировки зазора между валом и вкладышами имеется набор прокладок (3).

Масло для смазки подшип­ника подается по штуцеру (7), ввернутому во вкладыш, откуда масло поступает в распредели­тельную канавку (6) на поверх­ности верхнего вкладыша и в холодильники (5), выфрезеро-ванные по бокам вкладышей.

На рис. 6 показана конструк­ция рамового подшипника двигателя "Зульцер" RD76, RND90.

Крышка (2) и вкладыши прижимаются к станине дом­кратами (1). От проворачивания Рис. 6.

82

8.6 вкладыши удерживаются штифтами (8). Набор прокладок (3) от смещения также удерживается штифтами.

Масло для смазки подводится снизу через штуцер (5), ввернутый в отверстие в гнезде рамы; по канавке (6) в гнезде рамы и по спинке вкладыша (4) масло поступает в вертикальные отверстия (7) во вкладышах, а затем в холодильники.

Длину вкладышей делают меньше длины рамовых шеек коленчатого вала, чем обеспечивается свободное тепловое удлинение вала.

Для предупреждения осевого перемещения вала один из рамовых подшипников выполняется опорно-упорным. Его торцевые упорные поверхности залиты антифрикционным сплавом, в них упираются буртики шейки вала.

Зазор в упорном подшипнике вала двигателя должен быть больше зазора в упорном подшипнике валопровода, чтобы упорный рамовый подшипник не воспринимал усилия от упора винта.

По конструкции вкладыши рамовых подшипников можно разделить на два типа:

- толстостенные вкладыши с толщиной стенки 5—15 мм. Такие вкладыши заливают баббитом с толщиной заливки 1,75 - 2,5 мм. Это обычно вкладыши малооборотных двигателей большой мощности;

- тонкостенные вкладыши с толщиной стенки 1,5 - 2,5 мм, залитые свинцовистой бронзой или другим антифрикционным сплавом с толщиной заливки 0,3 - 0,7 мм.

Для ускорения приработки антифрикционный сплав тонкостенных вкладышей покрывают очень тонким слоем олова, свинца или индия.

ИЗНОСЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ: - интенсивный износ и подплавление подшипника;

причиной может быть падение давления масла в системе смазки из-за неисправности в системе автоматического регулирования, неисправности масляного насоса, из-за

83

8.7

повышения температуры масла, попадания топлива в масло, загрязнения и обводнения масла;

- задиры и риски на поверхности вкладышей появляются в результате попадания в подшипник с маслом твердых частиц (например, при повреждении фильтров масла);

- растрескивание и выкрашивание антифрикционного слоя в результате "усталости" металла и перегрузки двигателя из-за малой рабочей поверхности (плохая подгонка по шейке);

- коррозия из-за окисленности масла (срабатывание присадок);

- кавитационное разрушение поверхностного слоя заливки. Через определенное число часов работы двигателя в

соответствии с инструкцией производятся контрольные вскрытия рамовых подшипников (ревизия).

В судовых условиях может быть устранена химическая коррозия, кавитационное разрушение поверхностного слоя заливки шабровкой. Если обнаруживается значительное растрескивание и отставание от основы белого металла заливки, производится замена вкладыша с соответствующей подгонкой нового вкладыша. В заводских условиях производится перезаливка дефектных вкладышей.

На рамовых подшипниках могут быть установлены температурные датчики, связанные с системой предупредительной сигнализации.

СТАНИНА связывает блок цилиндров с фундаментной рамой в единую жесткую конструкцию и образует закрытую полость - картер для кривошипно-шатунного механизма. Станина устанавливается на фундаментную раму двигателя, сверху на станине устанавливаются цилиндры или блоки цилиндров.

В зависимости от типа двигателя станины имеют разную конструкцию. На рис. 7 изображена цельнолитая чугунная станина судового четырехтактного дизеля. Пажи (3) станины служат для крепления станины к фундаментной раме. Люки (2) закрыты крышками и служат для осмотра, разборки и

сборки рамовых и мотылевых подшипников. На крышках картера устанавливаются пре­дохранительные клапаны, которые должны откры­ваться при повышении давления в картере выше 0,18 кг/см2, вызванным взрывом паров масла, и предотвращать разрыв картера.

На рис. 9 показана станина (картер) быстроходного V-образного двигателя. Длинными шпильками к картеру крепятся блоки цилиндров, снизу к перегородкам картера подве­шиваются рамовые подшипники. Картер отливается из чугуна или силумина.

Станина большого судового крейцкопфного двигателя (Рис. 10) собирается из отдельных колонн. Колонны стальные, сварные, реже чугунные литые, имеют двутавровое, коробчатое или более сложное сечение. Колонны крепятся к фундаментной раме при помощи шпилек. Между собой колонны соединяются плитами из листовой толстой стали, и по обе стороны двигателя имеются съемные крышки для ревизии и ремонта рамовых и мотылевых

Рис. 8. Предохранитель­ный клапан: 1 - уплотнитель-ная прокладка, 2 - клапан, 3 - пружина.

85

8.9

подшипников. На одной стороне крышки имеют предохранительные клапаны.

АНКЕРНЫЕ СВЯЗИ служат для разгрузки чугунных литых деталей остова от растягивающих усилий. На рис. 11 показан остов тронкового двигателя, у которого фундаментная рама (4), станина (3), блок цилиндров (2) литые чугунные и соединяются между собой длинными анкерными связями (1).

Затяжкой гаек анкерных связей необходимо создать в связях усилие растяжения, превышающее на 25 - 50% усилие, действующее на связь при максимальном давлении сгорания, при этом условии детали остова во время работы двигателя будут работать только на сжатие. Чугун работает на сжатие значительно лучше,чем на растяжение, что дает возможность выполнять детали остова относительно тонкостенными и снижать вес дизеля при анкерной конструкции остова. При четырех анкерных связях на один цилиндр на каждую связь действует 1/4 часть усилия, действующего на крышку цилиндра. Если детали остова сварные из стали, связи применяются для разгрузки сварных швов.

Затяжка анкерных связей контролируется по их удлинению, которое указывается в инструкции или определяется

86

8.10

Крышка Рис. 12.

расчетом. На малых и средних двигателях гайки связей затягивют вручную, контролируя затяжку по величине удлинения связи. Удлинение связи измеря­ется индикатором (рис. 12).

На больших двигателях анкерные связи затягивают гидравлическим домкратом (рис. 13). На резьбу связи (1) выше гайки (2) на­вертывают поршень дом­крата (3); в результате давления (300 — 400 кг/ см2), создаваемого масля­ным гидравлическим прес­сом (4), связь удлиняется; между гайкой связи и промежуточным кольцом (5) появляется зазор,

87

8.11

который нужно довести до указанного в инструкции, после чего гайки плотно затягиваются с помощью воротка (6). Давление масла сбрасывается, домкрат снимается со связи.

Связи затягиваются попарно (по две одно­временно (рис. 13) от середины двигателя к краям (рис. 14).

Связи отковывают из 1 2 4 - 6

Рис. 14. стали, а для тяжелых двигателей - из легированных сталей.

ПАРАЛЛЕЛИ. Параллелью называется деталь, которая воспринимает через крейцкопф и ползуны боковые усилия, возникающие в головном соединении крейпкопфных дизелей, и передает эти усилия на остов двигателя. Параллели крепятся к колоннам станины. Количество параллелей зависит от конст­рукции двигателя и может быть одна, две или четыре. Если параллель одна, для передачи усилий на станину при заднем ходе к параллели крепятся специальные нащечины (рис. 15); параллель (5) крепится к колоннам станины (1) болтами (4). Стальные нащечины (3) крепят к параллели болтами (2). Материал параллелей чугун, нащечин - сталь.

Рис. 15.

8.12

ДИАФРАГМА - деталь крейпкопфных дизелей - отделяет подпоршневое пространство рабочего цилиндра от картера. Отработанное цилиндровое масло сбрасывается со стенок втулки на диафрагму и удаляется продувкой, не загрязняя масло в циркуляционной системе. Подпоршневая полость, отделенная диафрагмой, служит частью системы наддува.

На рис. 16 пока­зана конструкция диафрагмы двига­телей "Зульцер". Диа­фрагма (2) крепится снизу к рубашке (8) рабочего цилиндра. В центре диафрагмы расположен сальник штока поршня. Сальник штока имеет четыре уплотни-тельных кольца (6) и три маслосъемных кольца (4), размещенных в чугунных проставках (3) и (5). Все кольца чугунные, разрезные, состоящие из трех частей. Кольца прижимаются к штоку спиральными обжимными пружинами (7). Диафрагма уплотнена по рубашке цилиндра маслостойкими резиновыми кольцами (1). Уплотнительные чугунные кольца получают смазку от циркуляционной системы. Если охлаждение поршней осуществляется водой через систему телескопических труб, к диафрагме сверху крепятся корпуса сальников подводящей и отводящей труб (рис. 17). Подвижная труба (1) телескопического устройства закреплена во фланце штока поршня. В стальном стакане (2) размещены втулка (3) из двух частей с направляющим

8.13

кольцом (4), четыре уплотнительных кольца (5) из кожи или капрона и проставочные кольца (6) и (7). Обжатие уплотнения производится направляющей втулкой (8).

В верхней части корпуса в гайке (9), прижимающей ограничительное кольцо (10), дополнительно имеется два кожаных (капроновых) уплотнительных кольца (11), которые обжимаются втулкой (12). Рабочие поверхности втулок залиты баббитом. Неподвижная трубка (13) на верхнем конце имеет центрующую втулку (14) и насадку (15). Снизу трубка (13) соединяется с магистралью, по которой подается вода на охлаждение поршней. Подвижная (отводящая) трубка соединяется с общим сборным коллектором, из которого вода сливается в циркуляционную цистерну.

Сальники телескопии выполняют двойную роль: верхняя часть сбрасывает с подвижных труб масло, нижняя - воду.

РАБОЧИЕ ЦИЛИНД­РЫ ДИЗЕЛЕЙ.

Рабочий цилиндр вместе с поршнем и крышкой цилиндра образует полость, в которой происходят все рабочие процессы.

На рис. 18 показан рабочий цилиндр средне­оборотного четырехтакт­ного тронкового дизеля СЕМТ РС2 "Пилстик".

Цилиндр состоит из двух частей: рубашки (2), установленной на станине (1), и втулки цилиндра (3). Полость (7) между рубашкой и втулкой, в которой циркулирует охлаждающая вода, назы­вается зарубашечным прост-

90

8.14

ранством. Вода поступает в нижнюю часть этой полости, омывает цилиндровую втулку, поднимается вверх и далее по перепускным патрубкам (4) и трубкам (5) перетекает в полость охлаждения крышки цилиндра. Втулка по рубашке с водяной стороны уплотняется резиновыми кольцами.

Рубашки цилиндров отливаются из чугуна, у двигателей малой мощности одной деталью - блоком (рис. 19), средней мощности блоками по 2 - 4 цилиндра. У двигателей большой мощности рубашки отливаются раздельно для каждого цилиндра и соединяются в блоки болтами.

Рис. 19. Блок цилин­дров 6-цилиндрового среднеоборотного дизе­ля: 1 - блок цилиндров; 2 - шпильки для креп­ления крышек цилин­дров; 3 - шпильки для крепления блока к кар­теру; 4 - втулка цилин­дра с резиновым уплот-нительным кольцом.

Конструктивные ре­шения рабочих цилинд­ров двухтактных, крейц-копфных, малооборот­ных дизелей большой мощности показаны на рис. 20а,б,в,г.

Рис. 20а. Цилиндр двигателя RD76 "Зульцер". Цилиндровая втулка (1) устанавливается в рубашку (2) на

стальное проставочнос кольцо (3). Благодаря проставочному кольцу камера сгорания вынесена из рубашки, что делает рубашку короче, при этом улучшается охлаждение самой нагретой части втулки, уменьшаются нагрев и температурные напряжения верха рубашки.

С рабочей стороны в верхней части втулки делается

91

8.16

выточка (4) для того, чтобы в верхней части втулки в результате выработки не образовался уступ, из-за которого могут ломаться поршневые кольца и бывает затруднен подъем поршня. При положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) верхнее кольцо поршня занимает положение, как на рис, 20г, т.е. выходит из зеркала втулки на 1/2 высоты кольца.

В выточку (4) вставляется жаропрочное кольцо (5), предохраняющее верхнюю часть втулки от прямого воздействия пламени и ее выгорания (в старых моделях). В современных двигателях огневые кольца не применяются: нагар забивает зазор между кольцом и втулкой, что приводит к резкому ухудшению отвода тепла от кольца в втулке, перегреву, деформации и поломке кольца.

Для осмотра втулки и поршневых колец в рубашке и втулке имеется отверстие (d), закрытое заглушкой (6).

Пояс продувочных и выпускных окон со стороны охлаждающей воды уплотняется резиновыми кольцами (7),(8), а со стороны газов - красномедными кольцами (9), которые закатаны в паз на втулке и входят в рубашку с натягом.

Нижний посадочный пояс втулки уплотняется резиновыми кольцами (10).

Для контроля состояния водяного уплотнения и для сигнализации о пропусках воды на втулке или на посадочной поверхности рубашки протачивают кольцевую канавку-сборник (11), соединенную с отверстием (с) в рубашке.

В крейцкопфных дизелях применяется принудительная смазка пары втулка - поршень лубрикаторами. Смазочные отверстия (а) расположены по высоте втулки так, что приходятся между верхним и вторым приработочными кольцами поршня, когда он находится в верхней мертвой точке (ВМТ) (рис. 20г).

Для равномерного распределения масла по окружности зеркала втулки в районе смазочных отверстий (а) выполняют маслораспределительные канавки (в).

В восемь нарезных отверстий втулки ввернуты штуцеры (рис. 20г), по которым подается масло.

93

8.17

Подача масла на втулку происходит через каждые 8 - 1 2 оборотов двигателя, когда давление напротив штуцеров падает ниже 2,5 - 2,0 кг/см2, и поэтому мало связана с движениями плунжеров дискового лубрикатора, применяемого на двигателях "Зульцер".

Рис. 206. Рабочий цилиндр двигателя "MAN" KZ70/I20. Верхний пояс втулки выполнен с кольцевыми ребрами (2),

разделяющими зарубашечное пространство на каналы (1) для прохода охлаждающей воды, Вследствие уменьшения проходных сечений увеличивается скорость воды и передача тепла от стенки втулки к воде. Для осмотра втулки и колец в стенке втулки и рубашке имеется отверстие, закрытое заглушкой (d).

Пояс окон со стороны воды уплотняется кольцами (3) мягкой сальниковой набивки и резиновыми кольцами (5), а со стороны газа - красномедным кольцом (6). Кольцевая канавка (4) между уплотнительными кольцами соединяется с контрольным отверстием (с).

Втулка составная, с зазором или без зазора между верхней и нижней частями (рис. 21).

Нижняя часть втулки охлаждается продувочным воздухом.

Разрез составной втулки волнистый, что обеспечивает плавный проход поршневых колец.

Смазочные отверстия (а) соединяются сплошными маслораспределительными канавками (в).

Рис. 20в. Рабочий цилиндр двигателя "Бурмейстер и Вайн" с прямоточной продувкой.

Втулка имеет один ряд продувочных окон. Втулка в верхней части имеет утолщенный пояс (1) с фланцем (2), которым опирается на опорный бурт рубашки (3). Рис.21.

94

8.18

Свободное радиальное и осевое расширение втулки обеспечивается жестким закреплением только фланца и радиальными зазорами d1 и d2 (при нагреве втулка расширяется больше, чем рубашка).

Для предотвращения наработка в верхней части втулки имеется конусная выточка.

Уплотнение втулки со стороны воды обеспечивается резиновыми кольцами (6) и (8).

Смазочные отверстия расположены над продувочными окнами КРЫШКИ ЦИЛИНДРОВ. Крышка вместе с днищем поршня и стенками втулки образует камеру сгорания.

Крышки цилиндров небольших двигателей (диаметр меньше 200 мм) могут быть выполнены в виде блок-крышки для нескольких или для всех цилиндров двигателя. Наиболее сложную конструкцию имеют крышки четырехтактных и двухтактных двигателей с прямоточной продувкой.

Крышка четырехтактного двигателя (рис. 22) состоит из двух плоских днищ (1), соединенных вертикальными стенками; горизонтальная перегородка (4) увеличивает прочность и служит для увеличения скорости воды над нижним днищем. В крышке расположены канал (2) для форсунки, два стакана (5) для впускных и два (7) для выпускных клапанов и каналы для подвода воздуха и отвода газов, стакан (6) для пускового клапана, стакан (3) для предохранительного клапана с индикаторным краном. Крышка крепится к блоку четырмя шпильками, которые проходят через приливы (8). Газоуплотнение между крышкой и втулкой осуществляется красномедной прокладкой, которая укладывается в кольцевую выточку на фланце втулки и прижимается круговым буртом крышки при затяжке гаек.

Крышка охлаждается водой, которая поступает из зарубашечного пространства блока, омывает огневую доску, затем переходит в верхнюю полость над перегородкой и отводится из самой верхней точки во избежание образования паровых мешков. Для очистки полости охлаждения имеются лючки и технологические отверстия

95

8.19

Рис. 22.

для удаления формовочной земли (после отливки крышки), заглушённые пробками.

Крышки двигателей с диаметром цилиндра больше 600 мм часто делаются из двух частей. На рис. 23 показана крышка цилинра двигателя "MAN" KZ70/I20 с поперечной продувкой, состоящая из двух частей. Особенностью ее является устройство камеры сгорания в нижней части (1) крышки, выполненной из жаропрочной стали; верхняя часть (2) крышки чугунная, имеет отверстия для шпилек, которыми крышка крепится к рубашке цилиндра. Плотность между крышкой и втулкой достигается притиркой.

Полость охлаждения в нижней части крышки образуется за счет концентрических каналов (3). Форсунка монтируется в специальный стакан (4), выполненный заодно с нижней

96

Рис. 23.

частью крышки и имеющий сальниковое уплотнение (5); такая конструкция не вызывает в крышке тепловых напряжений из-за разности температур верхней и нижней частей крышки.

Крышка двухтактного двигателя "Зульцер" RD76 с петлевой продувкой (рис. 24) состоит из двух частей: наружной сталь­ной (1) и литой чугунной внут­ренней части (2), называемой кла­панной вставкой. В клапанной вставке разме­щаются форсунка (4), пусковой (3) и предохрани­тельный (5) кла­паны и индика­торный кран (не показан).

Основная крышка длинными шпильками крепится к рубашке цилиндра, вставка шпильками крепится к основной крышке.

Газоуплотнение между основной крышкой и втулкой и между вставкой и крышкой осуществляется постановкой медных прокладок. При нагреве обе части крышки расширяются независимо друг от друга, что снижает в них температурные напряжения.

Крышка двигателя "Бурмейстер и Вайн" VT2BF74/I60 с прямоточно-клапанной продувкой показана на рис. 25. Для

Рис. 24.

97

8.21

Рис. 25. Рис. 26.

На рис. 26 показана стальная кованая полуколпаковая крышка более нового мощного двигателя "Бурмейстер и Вайн" L90GF с прямоточной продувкой. Крышка выполнена в виде жесткой кованой плиты с выточкой для камеры сгорания.

Верхняя часть втулки и газовый стык крышки и втулки перекрываются поршнем при его положении в ВМТ, в результате чего стык предохраняется от прямого воздействия пламени и снижается тепловая нагрузка верхнего пояса втулки, т.к. он подвергается воздействию газов на ходе расширения (с более низкой температурой).

ПОДВИЖНЫЕ ДЕТАЛИ ДИЗЕЛЕЙ. К подвижным деталям тронкового двигателя относятся:

поршень, шатун и коленчатый вал. ПОРШЕНЬ тронкового двигателя (рис. 27) состоит из

головки (1), направляющей части - тронка (3), поршневых

98

уплотняющих колец (2), маслосъемных колец (4), поршневого пальца (6).

В зависимости от быстроходности и мощности дизеля поршни имеют разную конструкцию и изготавливаются из разных материалов. Головка поршня и тронк могут составлять одно целое и могут быть составными. Применяются разные спо­собы охлаждения поршней.

КОНСТРУКЦИИ порш­ней тронковых дизелей.

Поршень дизеля СЕМТ РС-4 "Пилстик" (Nец = 1100 кВт, n = 400 об/мин, D/S = 570/620) (рис. 28) составной, имеет тонко­стенное стальное днище, которое опирается круговым ребром (1) на тронк (3) из алюминиевого сплава и крепится к нему шпильками (2). Поршень охлаждается взбалтыванием МАСЛА во время работы двигателя. Масло подводится по свер­лениям в теле шатуна, поршневом пальце и бобышках поршня в кольцевую полость в зоне поршневых колец, а затем поступает в полость под днищем и сливается в картер. Верхние поршневые кольца хромированы, а их канавки для повышения износоустойчивости подвергнуты индукционной закалке.

99

защиты фланца втулки от перегрева крышка утоплена во втулку, которая для этого в верхней части имеет конусную расточку. Уплотнительное чугунное разрезное кольцо (1) предотвращает занос нагара в зазор между крышкой и втулкой. Плоские посадочные поверхности крышки и фланца втулки взаимно притираются, чем обеспечивается уплотнение.

8.23

Поршень дизеля "Зульцер" Z40/48 (Neu = 550 кВт, n = 560 об/мин, D/S = 400/480, i = 6 -16) (рис. 29) состоит из стальной головки (4), чугунного тронка (1) и разъемной сферической опоры (6), которая вместе со сферической головкой (9) шатуна образует поршневой подшипник. Тонко­стенное днище поршня опирается на силовое кольцо (3), через которое сила давления газов передается непосредственно на сферическую опору и далее на головку шатуна. Все части поршня соединены длинными шпильками (2). На головке поршня установлены уплотнительные кольца (5), а на тронке -маслосъемные кольца (10). Поршень охлаждается взбалтыванием масла в кольцевой полости в зоне уплотнительных колец и под днищем поршня. Масло подводится по сверлениям в шатуне и сферической вставке, а затем по многочисленным сверлениям в периферийной и центральной части силового кольца струей подается в полости в зоне колец и под днищем поршня. По трубке (11) масло стекает в картер.

Помимо обычного возвратно-поступательного движения поршень медленно вращается во втулке. Вращение осуществляется за счет качательного движения шатуна при помощи специального механизма (рис. 296). Две храповые защелки (12) в отверстии сферической головки шатуна, незначительно смещенном относительно ее центра, распираются пружиной и входят в

100

8.24

зацепление с зубчатым венцом (7), свободно установленным в поршне между верхней и нижней половинами сферической опоры. Выступ (А) на торцовой поверхности зубчатого венца (7) входит в прорезь (Б) круглой пружины (8). Через выступ (В) пружины вращение передается поршню. Качательное движение шатуна с помощью храповых защелок вызывает прерывистое вращение зубчатого венца. При повороте венца пружина сжимается. В момент, когда нагрузка на поршень от давления газов и сил инерции минимальная, пружина отдает накопленную энергию и поворачивает поршень.

Преимущества конструкции: - равномерная смазка и износ, нагрев и деформации

тронка; - сферическая форма верхней головки шатуна обеспечивает

самоцентровку поршня относительно оси цилиндра и отсутствие перекосов в подшипниках.

К подвижным деталям крейцкопфного двигателя (рис. 30) относятся:

поршень со штоком (1), крейцкопф (2), шатун (3) и коленчатый вал.

Поршень дизеля " M A H " K Z 7 0 / 1 2 0 ( P H C .

31) состоит из головки (1) из жароупорной мо­либденовой стали с уп-лотнительными кольца­ми (3), проставки (6) и длинной юбки (7), отлитой из чугуна. К кольцевому приливу го­ловки длинными (для увеличения податли­вости) шпильками (5) крепится шток поршня (9). Днище поршня Рис. 31.

101

8.25

подкреплено кольцевым ребром с каналами для прохода охлаждающей ВОДЫ. Тонкостенная юбка крепится к нижнему фланцу (8) штока. Для обеспечения свободного теплового расширения головки поршня между юбкой и проставкой предусмотрен зазор. В канавки на юбке и проставке закатаны противозадирные кольца (4) из свинцовистой бронзы. Охлаждающая вода подводится и отводится по подвижным телескопическим трубам, прикрепленным к нижней части штока. По кольцевому каналу между центральной трубкой и штоком вода поступает в головку, а через воронку (2) по трубке (10) уходит из поршня. Для защиты штока от коррозии внутри осевого сверления устанавливают защитную трубку из нержавеющей стали.

У дизеля типа K90GF "БиВ"(Рис. 32) сила давления газов передается от днища поршня через стальное силовое кольцо (2) непосред­ственно фланцу штока поршня. Для уменьшения напряжений, возникающих из-за разного теплового расширения, головка поршня и шток не имеют жесткого соединения. Фланец штока опирается на упругое кольцо (3), которое лежит на кольцевом бурте короткой юбки (4), прикрепленной шпильками к головке поршня. Охлаждающее МАСЛО подается по кольцевому каналу между трубкой и сверлением в штоке через сопла (1), расположенные по касательной к окружности силового кольца (2), с большой скоростью поступает в периферийную полость поршня, затем омывает днище и отводится по трубке в штоке.

Поршень дизеля ''Зульцер" RD76 (рис. 33) состоит из головки (1) с уплотнительными кольцами (7), отлитой из хромомолибденовой стали, и короткой чугунной юбки (3) с противозадирными кольцами (2) из свинцовистой бронзы. Головка и юбка крепятся к фланцу (6) поршневого штока с помощью длинных шпилек (4) с дистанционными трубками (для увеличения их податливости). Для уменьшения толщины

Рис. 32.

102

8.26

и снижения термических напряжений днище под­креплено ребрами. Охлаж­дающая ВОДА подводится и отводится по телеско­пическим трубам (5). После остановки двигателя и прекращения подачи воды она не должна уходить из головки поршня, поэтому выходное отверстие трубы (8), по которой отводится вода, располагается ближе к днищу и выше отверстия, через которое вода поступает в поршень.

Основная причина, когда необходима замена головок поршней (или целого поршня тронкового двигателя), • увеличение в результате износа зазора в кепах выше допустимого (при новом кольце) и неравномерный износ нижней плоскости канавки (рис. 34), где:

а) новое кольцо (ширина 27 мм), изношенное кольцо -23 мм, канавка не изношена;

б) кольцо и нижняя плоскость канавки изношены.

Рис.33.

Рис. 34.

103

8.27

ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА делятся на компрессионные и маслосъемные.

КОМПРЕССИОННЫЕ (уплотнительные) кольца служат для уплотнения зазора между поршнем и втулкой цилиндра, частичного отвода теплоты от головки поршня к втулке и дальше в охлаждающую воду и распределения масла по рабочей поверхности втулки.

Под действием собственной упругости и, главным образом, под давлением газов кольца прижимаются к зеркалу втулки и к нижней поверхности канавки, образуя ряд замкнутых объемов, в которых давление падает от одного к другому в результате дросселирования (рис. 35а). Осевые перемещения колец в канавках при перемене направления движения поршня у четырехтактных двигателей, при которых кольца попеременно прижимаются то к нижним, то к верхним полкам канавок, создают "насосный эффект" - масло по стенке цилиндра перемещается в сторону камеры сгорания. При этом кольца работают как поршни насоса (рис. 356).

Насосное действие колец усиливается при увеличении зазора между поршнем и втулкой, торцевого и радиального зазоров в канавках (зазор в кепах), и, следовательно, зависит

104

8.28

от износа этих деталей. Масло может при этом поступать в камеру сгорания и быть одной из причин дымного выхлопа.

У двухтактных двигателей насосный эффект значительно меньше, так как кольца практически всегда прижаты к нижней полке канавки.

Компрессионные кольца (рис. 36) работают при высокой температуре. Для того чтобы кольца могли свободно расширяться, на кольцах делается разрез (ЗАМОК).

Рис. 36 а, б, в, г. Замки колец: а) прямые; б) косые; в) и г) герметичные.

Прямые замки, самые простые, чаще применяются на быстроходных дизелях, где разница в уплотняющей способности различных замков незначительна. Чаще всего применяются косые замки, т. к. при косом замке уменьшается тепловой зазор в замке и тем самым улучшается герметичность. Герметичные ступенчатые (рис. 36в) или с глухим стыком (рис. 36г) применяются в малооборотных двигателях при достаточной высоте колец.

Наружный диаметр кольца в свободном состоянии делается больше диаметра втулки, за счет чего обеспечивается упругость кольца при постановке его в цилиндр. Зазор в замке измеряется на кольце, установленном в цилиндр в неизношенной части. Для получения нужного зазора в замке нового кольца подрабатывается торец замка.

По зазору уже работавшего кольца определяется необходимость его замены.

Нормальный и предельно допустимый зазор в замке указывается в инструкции двигателя.

105

М А С Л О С Ъ Е М Н Ы Е КОЛЬЦА

устанавливаются на порш­не для сброса излишков масла с втулки. Действие маслосъемных колец пока­зано на рис. 37.

Обычный материал для изготовления поршневых колец - чугун, часто с применением пористого хро­мирования или ванадиевого покрытия рабочей поверх­ности для повышения из­носоустойчивости колец.

ПОРШНЕВЫЕ ПАЛЬ­ЦЫ тронковых двигателей можно встретить двух ти­пов: плавающие (подвиж­ные) в головке шатуна и бобышках поршня и неподвижные, скрепленные с головкой шатуна или поршнем. В современных дизелях применяются плавающие пальцы, которые устанав­ливаются в бобышках поршня с незначительным натягом (после нагрева поршня палец может проворачиваться) (рис. 38). Для того чтобы пальцем не была повреждена рабочая поверхность цилиндровой втулки, его продольное перемещение ограничивается пружинными стопорными кольцами (1) (кольца Зегера).

Материал пальцев - малоуглеродистая сталь или легированная сталь. Наружная рабочая поверхность пальца цементируется с последующей закалкой и отпуском.

ПОРШНЕВОЙ ШТОК верхним фланцем соединяется с поршнем. Способы крепления штока с поршнем видны на рис. 31,32,33.

Рис. 38.

106

8.30

Шток может служить для подвода охлаждающей жидкости - воды или масла - к поршню.

Нижней частью шток закрепляется в крейцкопфе. КРЕЙЦКОПФ соединяет поршневой шток с шатуном и

передает на параллель боковые усилия, возникающие в головном соединении шатуна с крейцкопфом.

Крейцкопфный узел может иметь 1, 2 или 4 ползуна в зависимости от типа двигателя. На рис. 39 показан крейцкопф 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.

В крейцкопфиом механизме с двумя ДВУСТОРОННИМИ ПОЛЗУНАМИ (двигатель Зульцер RD) (рис. 40) к фланцу шатуна (8) болтами (10) крепятся два головных подшипника

107

8.31

шатуна (9), на нижние половины которых опирается поперечина крейцкопфа (6). Через сверление в теле поперечины проходит хвостовик поршневого чтока (1) и крепится гайкой (7). Шток не используется для подвода охлаждающей жидкости к головке поршня, поэтому имеет сплошное сечение; осевое сверление (2) в хвостовике служит для увеличения податливости соединения штока с поперечиной.

Двусторонние ползуны (5) свободно надеты на шейки поперечины, их осевому смещению препятствуют крышки (4), укрепленные на торцах поперечины. Предохранительные шайбы (3) крепятся к ползунам и входят в выточки крышек (4) с небольшим зазором. При таком креплении ползуны могут самоустанавливаться, поворачиваясь вокруг поперечины на небольшой угол.

Подошвы ползунов залиты баббитом. Они имеют поперечные канавки для лучшего распределения смазки. Масло к деталям крейцкопфного узла подводится по шарнирным трубам, которые крепятся к поперечине, поступает в осевой канал в теле поперечины и по радиальным каналам идет на смазку головных подшипников шатуна и на смазку ползунов. Масло подводится от общей системы циркуляционной смазки.

ШАТУНЫ. У шатуна трон-кового двигателя (рис. 41) верхняя головка (1) откована заодно со стержнем (3), вкладыш головного подшипника (13) отлит из оловянистой бронзы, штифт (2) фиксирует положение вкладыша в головке, не допуская осевого смещения и проворачивания. Стержень круглого сечения заканчивается пяткой (6), к которой двумя болтами (10) крепится разъемно-съемиая мотылевая головка. Компрессион-

8.32

пая прокладка (7) позволяет регулировать высоту камеры сжатия. Между верхней (8) и нижней (12) половинами имеется набор прокладок (11), с помощью которых регулируется масляный зазор. Для удобства монтажа шатунные болты (10) фиксируются от проворачивания при затяжке гаек (5) стопором (9), шплинт (4) предотвращает самопроизвольное ослабление затяжки гаек).

У крейцкопфного двига­теля "Зульцер" RD (Рис. 42) тело шатуна (12) закан­чивается сверху фланцем, к которому крепятся два головных подшипника (1); к пятке шатуна четырьмя болтами (13) кренится мотылевый подшипник (7). Гайки всех шатунных болтов стопорятся шайбами (9), имеющими на торцовых поверхностях мелкие зубья, которые входят в зацепление с зубьями на торцовой поверхности гайки. Шайбы (9) болтами (10) крепятся к шатунным болтам. Сто­поры (5) стопорят шатунные болты, препятствуя их про­ворачиванию при затяжке

гаек. Для обеспечения соосности тела шатуна и подшипников устанавливаются центрирующие проставки (3) и (8). Компрессионная строганая стальная прокладка (4) устанавливается между пяткой шатуна и кривошипной головкой и, применяя прокладки различной толщины, можно изменять высоту камеры сжатия и, соответственно, давление в конце сжатия, которые указываются в формуляре двигателя. Масло к подшипникам шатуна подается по шарнирным трубам (через

Рис. 42.

8.33

сверление в поперечине крейцкопфа поступает на смазку головных подшипников и по каналам (2), (11), (14) на смазку мотылевого подшипника). С помощью набора прокладок (6) регулируют величину масляного зазора в подшипнике.

КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ. Коленчатый вал состоит из рамовых (коренных), шатунных

(мотылевых) шеек и щек, которые образуют колена (кривошипы, мотыли) вала. Расстояние от центра рамовой шейки до центра шатунной шейки называется радиусом кривошипа.

Материалом для коленчатых валов служат качественные углеродистые и легированные стали, высокопрочный чугун.

В зависимости от материала и размера валы могут изготавливаться ковкой, штамповкой или отливкой.

Валы среднеоборотных двигателей с радиусом кривошипа до 450 мм делают составными из нескольких секций, соединенных фланцами.

Колена валов малооборотных двигателей с радиусом кривошипа больше 450 мм делают полусоставными или составными.

110

8.3/1

В полусоставных коленах коленчатого вала двигателей "MAN" 70/120 (рис. 43) шатунные шейки (3) откованы заодно со щеками, рамовые шейки (1) запрессованы в отверстия щек; для подачи масла от рамовых к мотылевым подшипникам в щеках и шейках имеется система отверстий, которые закрыты заглушками (2).

Коленчатый вал двигателей "Б и В" (Рис. 44) выполнен из отдельных деталей: щеки из литой стали, шейки стальные кованые, Шейки запрессованы в щеки. Противовесы отлиты заодно со щеками, служат для уравновешивания сил инерции деталей "движения" и этим уменьшают усилия, действующие на рамовые подшипники.

Взаимное расположение колен (угол заклинки) вала зависит от тактности и числа цилиндров двигателя.

От продольного перемещения по отношению к фундаментной раме вал удерживается в нужном положении одним из рамовых подшипников, который является опорно-упорным (установочным).

Для уменьшения колебания угловой скорости и обеспечения равномерного вращения коленчатый вал снабжается маховиком.

1270

Рис. 44.

111

8.35

Рис. 45. Роль установочного подшипника у малооборотных двигателей

"Зульцер", "Б и В", "МАН") может выполнять судовой упорный подшипник, воспринимающий упор гребного винта, встроенный в фундаментную раму двигателя (рис. 46). Подшипник одногребенчатый, со сварным корпусом (6), приваренным к торцу фундаментной рамы.

Стальные вкладыши (4) опорных подшипников закрепляются крышками (2) при помощи шпилек (7). Вкладыши по крышкам фиксируются от проворачивания коксами (3). Упорные качающиеся стальные секторы (5) по шесть штук для переднего и заднего хода и вкладыши опорных подшипников залиты баббитом. Смазка подводится от циркуляционной системы к опорным подшипникам по

112

8.36

трубопроводу (9) и отверстиям во вкладышах, а к упорным секторам - по трубопроводу (8) через распылители.

На выходном конце упорного вала закреплен диск (1) из двух частей, отбрасывающий масло в карман (К), откуда оно стекает в поддон подшипника.

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРВДЕЛЕНИЯ служит для управления впуском воздуха в цилиндр через впускные клапана и выпуском отработавших газов через выпускные клапаны. Механизм обеспечивает моменты открытия и закрытия клапанов точно в определенные моменты по отношению к положению коленчатого вала.

На рис. 47 показан простейший механизм газораспределения 4-тактного двигателя. При набегании кулачной шайбы (1), насаженной на распределительный вал (2), на ролик (3) толкателя (5) последний перемещает вверх штангу 6. Далее движение передается через запрессованный в штангу сферический сухарь (7), регулировочный болт (9) и коромысло (10) на

113

На рис. 45 показан цельнокованый коленчатый вал восьмицилиндрового четырехтактного двигателя с углом между кривошипами 90°. Противовесы откованы заодно со щеками (6) вала. Шейки имеют осевые сверления (5), закрытые заглушками (3), стянутыми болтами (2), и радиальные сверления (4) для подвода смазки от рамовых подшипников к кривошипным. Упорные гребни (7) фиксируют положение коленчатого вала на фундаментной раме. На левом конце вала крепится шестерня (1) привода масляного насоса; шестерня (8) привода распределительного вала зажимается между конусными поверхностями упорного гребня и хомута (9). Маслосгонная резьба (13) предотвращает утечку масла в месте выхода вала из полости картера. На кормовом фланце коленчатого вала крепится маховик (12).

8.37

клапан (16). Посадка клапана в гнездо при сбегании кулачной шайбы с ролика толкателя осуществляется при помощи пружины (14). Качание коромысла происходит на игольчатом подшипнике (11), установ­ленном на валу (12). Сма­зывается подшипник при помощи пресс-масленки (13). Зазор между клапаном и коромыслом устанавливают при помощи регулирово­чного болта (9) и контргайки (8). Толкатель (5) совершает возвратно-поступательное движение в направляющей втулке (4), а клапан - в направляющей (15).

Зазор между клапаном и коромыслом обеспечивает плотную посадку клапана на седло при нагреве и удлинении штока толкателя. Величина зазора указывается в двигателя.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ВАЛ (рис. 48). Основной частью механизма привода клапанов является

распределительный вал. Распределительный вал шестицилиндрового 4-тактного

двигателя. На распределительном валу установлены кулачные шайбы.

Кулачная шайба состоит из двух половин: верхней (2) и нижней (3). Половины кулачных шайб крепятся гайкой (1) на втулке (3). Втулка на валу сидит на шпонке, от продолного смещения удерживается стопором.

Рис. 47.

клапана и инструкции

8.38

ПРИВОД РАСПРЕД­ВАЛА.

Шестеренчатый привод распредвала показан на рис. 49. Ведущая шестерня (1), насаженная на колен­чатый вал, передает враще­ние промежуточной шестер­не (3), к которой болтами (2) крепится малая шестерня (находится позади большой, на рисунке не видна); от малой шестерни вращение передается па ведомую шестерню (5) распредели­тельного вала (4).

Общее передаточное отношение привода у Рис. 49.

115

четырехтактных дизелей подби­рается так, чтобы число оборотов распределительного вала было в два раза меньше числа оборотов коленчатого вала.

Цепной привод распределитель­ного вала двухтактного двигателя "Б и В" показан на рис. 50. Вращение передается от колен­чатого вала через ведущую шес­терню (1) при помощи цепной передачи (2), состоящей из двух одинаковых втулочных роликовых цепей, на ведомую шестерню (10), насаженную на вал привода выпускных клапанов и топлив­ных насосов. Направление цепи осуществляется при помощи промежуточных шестерен (3), (4), (5) и (13). Натяжение цепи поддерживается постоянным автоматически за счет шестерни (6), размещенной на качающемся вокруг оси (11) фигурном рычаге (7), штанги (8) и пружины (9). Привод вала воздухораспреде­лителя осуществляется через

шестерню (15), сидящую на одном валу с направляющей шестерней (13), промежуточную шестерню (14) и шестерню (12), которая насажена на вал воздухораспределителя.

Обычно применяются втулочно-роликовые цепи (рис. 51), собираемые из наружных и внутренних звеньев. Наружное звено состоит из двух пластин (4) и двух пальцев (3), запресоваиных в обе пластины. Внутреннее звено включает в себя две пластины (6), две втулки (2) и два ролика (5). Втулки запрессованы в обе пластины, а ролики надеты на

116

8.40

втулки с зазором, обеспечивающим их свободное вращение. Пластины звеньев служат соединительными злементами и работают на растяжение, а ролики - для восприятия ударов и предохранения звездочек от износа; пальцы и втулки являются подшипниковыми узлами. Основные размеры цепи: шаг (Н), диаметр ролика (D) и ширина внутреннего звена (Р).

Цепи смазываются с помощью сопел (1) от общей циркуляционной системы.

Главные и вспомогательные судовые двигатели пускаются сжатым воздухом давлением 25 — 30 кг/см2. Сжатый воздух хранится в баллонах.

БАЛЛОНЫ ПУСКОВОГО ВОЗДУХА. На рис. 52 показано устройство головки баллона сжатого воздуха небольшого

Рис. 52.

117

ПУСК ДИЗЕЛЕЙ.

8.41

объема. К горловине баллона приварен фланец (5), к которому на шпильках (2) крепится головка (1). В головке смонтированы: клапан приема воздуха от компрессора (3), главный расходной клапан (4), клапан (6) к манометру, клапан продувания (7); для предотвращения взрыва баллона в случае пожара в МО в нижней части имеется легкоплавкая вставка с температурой плавления 70 - 80°С.

Баллоны большого объема (главные пусковые) чаще располагаются горизонтально (рис. 53). Головка с арматурой расположена с нижней стороны баллона: 1 -главный расходной клапан; 2 - клапан приема воздуха от компрессора; 3 - клапан в систему пуска вспомогательных двигателей. Не показаны: предохранительный клапан, клапан к манометру, клапан для продувания воды и масла, которые скапливаются в баллоне из воздуха, подаваемого компрессором.

118

8.42

ПУСК ДИЗЕЛЕЙ. Для пуска дизеля необходимо привести во вращение

коленчатый вал. Сжатие воздуха в цилиндре дизеля при пуске должно обеспечивать достаточное для самовоспламенения топлива повышение температуры. Пусковое число оборотов зависит от конструктивных особенностей двигателя и составляет 15 - 20% от номинального.

Для вращения коленчатого вала при пуске используется сжатый воздух.

ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА ДИЗЕЛЕЙ. К пусковым устройствам относятся: главный пусковой

клапан, воздухораспределитель и пусковые клапана цилиндров, система блокировки с валоповоротным устройством и машинным телеграфом.

ГЛАВНЫЕ ПУСКОВЫЕ КЛАПАНЫ. Главный пусковой клапан предназначен для пропуска

пускового воздуха к пусковым клапанам цилиндров во время пуска двигателя и быстрого отключения подачи воздуха после окончания пуска (перехода двигателя на топливо). Главный пусковой клапан устанав­ливается на двигателе и управляется дистанционно.

На рис. 54 показана конструкция главного пускового клапана двигателей "Бурмейстер и Байн". Клапан состоит из тарелки (3), вспомогательного разгрузочного клапана (4) и поршня (2)управляющего цилиндра, нагружен­ного пружиной (1). Воздух из пусковых баллонов поступает в полость (Б) главного пускового клапана и одновременно через клапан управления пуском на посту управления в полость (А) управляющего цилиндра. При этом главный пусковой клапан закрыт, а пусковой трубопровод через Рис. 54.

вспомогательный клапан (4) сообщен с атмосферой. При установке рукоятки на посту управления в положение "ПУСК" клапан управления пуском сообщает полость (А) управляющего цилиндра с атмосферой. Главный пусковой клапан открывается и воздух поступает к пусковым клапанам рабочих цилиндров; клапан (4) разобщает пусковую магистраль и атмосферу.

Главный пусковой клапан двигателя "Зульцер" показан на рис. 55. Воздух из баллона подается в полость (А), через небольшие отверстия проходит внутрь пустотелого поршня (1) и далее - в полость (Б). Давлением воз­духа на клапан снизу и силой пружины (3) клапан удержива­ется в закрытом положении. При ус­тановке рукоятки на посту управления в положение "ПУСК" клапан управления пуском открывается, пропуская воздух под поршень (5) разгрузочного клапана (4). Последний открыва­ется и сообщает полость (Б) с атмосферой. Давление воздуха из полости (А) на дифференциальную площадку (2) клапана превышает силу пружины, и клапан открывается. После окончания пуска воздух из-под поршня (5) стравливается в атмосферу и клапан (4) закрывается; в полости (Б) создается давление, под действием которого главный пусковой клапан

120

8.44

закрывается. В аварийных случаях клапан может быть открыт или закрыт с помощью штока (6) с маховиком.

ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ. Воздухораспределитель обеспечивает поочередное открытие

пусковых клапанов на цилиндрах двигателя в порядке их работы.

Подача пускового воздуха начинается (пусковой клапан открывается) при положении поршня, соответствующего началу такта расширения (около ВМТ) и заканчивается при положении поршня, соответствующего концу расширения до открытия выпускных клапанов или окон (пусковой клапан закрывается).

По конструкции воздухораспределители разделяются на дисковые, золотниковые и клапанные.

Золотниковый воздухораспределитель с рядным расположением золотников дизеля "Бурмейстер и Вайн" показан на рис. 56.

При открытии главного пускового клапана воздух заполняет полость (А). За счет разности площадей поясков (2) и (3) золотник прижимается воздухом к шайбе (4), имеющий отрицательный профиль. При попадании хвостовика золотника во впадину шайбы полость (А) соединяется с каналом (В), ведущим в управляющий цилиндр одного из пусковых клапанов. После закрытия главного пускового клапана золотник с помощью пружины (1) отжимается от кулачной шайбы, при этом канал (В) сообщается с полостью (Б), соединенной с атмосферой, и магистраль управляющего воздуха разгружается. При реверсе рас­пределительный валик воздухораспределителя смещается в осевом направлении и под хвостовики золотников подводится второй комплект кулачных шайб.

121

8.45

двигателя Б и В (Рис. 57) состоит из штока (6) с тарелкой (8) и направляющими ребрами (7), уравновешивающего поршня (5), пружины (4) и управляющего поршня (3). Масленка (2) и тавотница (1) служат для подачи смазки. Воздух от главного пускового клапана подводится в полость между уравновешивающим поршнем и тарелкой клапана, а от воздухораспределителя - в полость над управляющим поршнем.

Пусковой клапан дизеля "МАН" (Рис. 58) состоит из корпуса (3), штока (4) с тарелкой и уравновешивающим поршнем, пружины (2) и управляющего поршня (1). От главного пускового клапана воздух подводится по трубопроводу (Б), а от воздухораспределителя - по трубопроводу (А).

122

8.46

ДАВЛЕНИЯ (ТНВД). Назначение топливных насосов - отмерить необходимую

порцию топлива и подать его в цилиндр двигателя через форсунку в определенное время под нужным давлением.

ТНВД приводятся в действие от кулачных шайб ("кулаков"), закрепленных на распределительном валу двигателя (рис. 59).

Кулачная шайба двигателя "Зульцер" - симметричная. Шайба разъемная (из двух половин) свободно посажена на втулку (1); обе половины своими внутренними поверхностями плотно прилегают ко втулке и имеют в плоскости разъема небольшой установочный зазор; втулка (I) зафиксирована на распределительном валу (5) шпонкой (4) и штифтом (6) и имеет на конце резьбу, на которую навертывается гайка (3); торцовые поверхности гайки, фланца втулки и шайбы конусные, после установки кулачной шайбы под за­данным углом по отно­шению к кривошипу ее зажимают между конус­ными поверхностями фланца и гайки. Такое соединение позволяет точно устанавливать и легко изменять угол опережения подачи топлива. При реверсе разворачивают распределительный вал (5) по отношению к коленчатому валу на УГОЛ РЕВЕРСА (угол, на который поворачивают распределительный вал по отношению к коленчатому валу для того, чтобы фазы топливоподачи соответствовали стороне вращения).

На распределительном валу может быть две кулачные шайбы на один ТНВД. При двух кулаках - один для переднего хода, второй для заднего; при реверсе под ТНВД подводится нужный кулак осевым передвижением

Рис. 59.

123

8.47

распределительного вала. Все ТНВД плунжерные, но по способу регулирования

делятся на клапанные и золотниковые (плунжер является и распределительным золотником).

Подача топлива осуществляется только на части хода плунжера, который называется АКТИВНЫМ ХОДОМ, на остальной части топливо перепускается в приемную полость насоса.

Изменение цикловой подачи необходимо для изменения числа оборотов главного двигателя (проход узкостей, маневры) и при изменении нагрузки на дизель-генератор для поддержания постоянного числа оборотов, при этом с большой точностью.

Применяется три способа регулирования цикловой подачи: - изменением НАЧАЛА подачи топлива; - изменением КОНЦА подачи топлива; - изменением начала и конца подачи - СМЕШАННОЕ

РЕГУЛИРОВАНИЕ.

Для осуществления рабочего цикла смешанного сгорания необходимо обеспечить самовоспламенение топлива до прохода поршня в ВМТ (за 1° — 2° п.к.в.). Воспламенение топлива происходит с некоторой задержкой после его впрыска, поэтому впрыск топлива в цилиндр всегда происходит до ВМТ. Угол поворота кривошипа от момента впрыска топлива до ВМТ называется УГЛОМ ОПЕРЕЖЕНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА. У двигателей высокооборотных угол опережения равен 20° — 30° п.к.в.; у малооборотных 4° — 6° п.к.в. Общая продолжительность подачи топлива, выраженная углом поворота коленчатого вала, составляет 15° — 25° п.к.в.

В зависимости от характера работы двигателя применяется тот или иной способ из трех для регулирования цикловой подачи топлива.

Для двигателей, работающих с постоянным числом оборотов, применяется регулирование цикловой подачи концом подачи, что создает одинаковые условия сгорания на всех режимах работы.

В средне- и высокооборотных двигателях, работающих на

124

8.48

гребной винт с переменным числом оборотов, применяется регулирование началом подачи, что обеспечивает "мягкую" работу двигателя на всех режимах, так изменяется автоматически при изменении скоростного режима.

ТНВД КЛАПАННОГО ТИПА с регулированием цикловой подачи за счет изменения начала подачи (рис. 60). Основные элементы насоса: плунжерная пара, состоящая из плунжера (13) и втулки; толкатель (11) плунжера; возвратная пружина (12); нагнетательный (2), перепускной (регулирующий) (4), предохранительный (I) клапаны.

Механизм регулирования (отсечное устройство) цикловой подачи состоит из перепускного клапана (4) с составным толкателем (5), (6), (7), двуплечего рычага (8), шарнирно связанного с толкателем, и эксцентрикового валика (9), на который опирается рычаг (8). Привод насоса - от симметричной кулачной шайбы (10) на распределительном валу.

Принцип действия ТНВД следующий. Плунжер посредством толкателя приводится в действие от кулачной шайбы. Непрерывный контакт между роликом толкателя и кулачком обеспечивается пружиной. При ходе плунжера вниз топливо через перепускной (он же всасывающий) клапан (4) поступает в надплунжерное пространство. В начале хода клапан открывается давлением топлива, поступающего к насосу по магистрали (3), дальнейшее его открытие происходит под действием рычага (8) и толкателей. В начале нагнетательного хода перепускной клапан открыт, и топливо выталкивается в магистраль (3). Начало подачи произойдет в момент посадки клапана (4) на гнездо; конец подачи наступит, когда ролик толкателя (11) выйдет на выступ кулачной шайбы, а

Рис. 60.

125

8.49

плунжер насоса придет в ВМТ. Следовательно, активный ход плунжера начинается с момента посадки клапана (4) на гнездо и заканчивается, когда плунжер приходит в ВМТ.

Регулирование цикловой подачи производят, изменяя момент закрытия клапана (4), т. е. изменяя начало подачи топлива. Изменение числа оборотов двигателя осуществляется с помощью тяги управления топливоподачей (для всех насосов, установленных на двигателе), которая перемещается вручную или регулятором числа оборотов. При перемещении тяги эксцентриковые валики (9) всех насосов поворачиваются на одинаковый угол, изменяя положение точки опоры рычага (8). При перемещении точки опоры вверх клапан (4) позже садится на гнездо, а активный ход плунжера и величина цикловой подачи уменьшаются, одновременно уменьшается угол опережения подачи топлива.

Положение эксцентриковой оси, при котором перепускной клапан остается открытым в течение всего нагнетательного хода, соответствует нулевой подаче насоса, при этом рукоятка управления топливоподачей стоит в положении "Стоп".

По приведенной схеме работают ТНВД двигателей "Зульцер". Насосы выполняют двухсекционные. Привод осуществляется от симметричной кулачной шайбы.

Изменение направления вращения двигателя осуществляется разворотом распределительного вала на определенный угол. Реверсирование производится при полной остановке двигателя.

ТНВД ЗОЛОТНИКОВОГО ТИПА. В ТНВД этого типа плунжер-золотник осуществляет подачу топлива и регулирует цикловую подачу. В верхней части плунжера выфрезерована фасонная выточка, образующая винтовую отсечную кромку, вертикальный и кольцевой пазы. На рис. 61 а,б,в показано расположение отсечных кромок при регулировании цикловой подачи изменением соответственно конца подачи, начала подачи, начала и конца подачи.

Втулка имеет два окна, сообщающихся с приемной полостью насоса; открытием и закрытием окон управляет

126

8.50

Рис. 61.

плунжер. На рис. 62 показаны положения плунжера, соответствующие:

1 - положению плунжера в НМТ подачи топлива.

На рис. 63 показан механизм разворота плунжера: на втулку (1) свободно надета поворотная втулка (5) с закрепленным на ней зубчатым венцом (4); крестовина (6) - одно целое с плунжером (2) - входит в пазы поворотной втулки; зубчатая рейка (3), связанная с общей для всех ТНВД тягой управления топ­ливоподачей, входит в зацепление с зубчатым венцом поворотной втулки; передвигаясь с помощью тяги управления, рейки разво­рачивают плунжеры всех ТНВД двигателя на одинаковый угол, изменяя цикловую подачу.

Рис. 63.

ФОРСУНКИ. Форсунки устанавливаются в крышках цилиндров и

служат для впрыска и распыливания топлива. Топливо подается к форсунке насосом высокого давления (ТНВД) и

127

8.51

распыливается, проходя через отверстия распылителя. На рис. 64 показана конструкция форсунки малооборотного двигателя RD "Зулыдер". Распылитель (6) с напрессованным на него кожухом (5) прижимается к корпусу (8) накидной гайкой (4). Между кожухом и распылителем имеется полость, через которую циркулирует охлаждающая вода. Шток (1) нажимного устройства помещается во втулке (3), ограничивающей ход иглы.

В корпусе форсунки и распылителе имеются каналы: для подвода и отвода охлаждающей воды (2), для подвода

128

8.52

топлива (12), для удаления воздуха (9), для отвода топлива (15), просочившегося через распылитель.

Канал (9) запирается шариковым клапаном (11), который прижимается болтом (10). Штифт (7) обеспечивает совпадение отверстий в корпусе и распылителе. Натяжение пружины регулируется изменением толщины шайбы (14) под упором (13).

РАБОТА ФОРСУНКИ. Топливо по каналам в корпусе и распылителе поступает в полость под иглой. Преодолевая сопротивление пружины, игла поднимается, происходит впрыск топлива в цилиндр. После отсечки подачи в ТНВД давление топлива падает и пружина запирает иглу. Давление открытия иглы указывается в формуляре двигателя, регулируется на стенде за счет изменения силы затяжки пружины. ИГЛА форсунки имеет конусный конец с размещением уплотнительнего пояска шириной 0,2 - 0,5 мм вверху (конус иглы на 1° больше конуса отверстия распылителя) (рис. 65а). В результате притирки увеличивается ширина уплотнительнего пояска и подъем иглы; допускается увеличение ширины на 0,15 - 0,20 мм, подъем иглы в 1,5 — 2 раза (рис. 65б). При больших величинах игла в комплекте с корпусом распылителя подлежит замене.

Перед пуском двигателя из форсунки удаляют воздух, прокачивая вручную ТНВД (при открытом воздушном клапане) до тех пор, пока через открытый клапан (11) не пойдет топливо без пузырьков воздуха.

ПРОВЕРКУ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ФОРСУНКИ производят на стенде для испытания форсунок (рис. 66) перед установкой форсунки на двигатель и при профилактическом осмотре. Стенд состоит из плунжерного насоса, соединенного с

Рис. 65.

129

8.53

топливным бачком, и манометра. Фор­сунку укрепляют на стенде и трубкой соединяют с насосом.

На стенде прове­ряют и регулируют давление открытия иглы, герметичность форсунки, прове­ряют отсутствие под­текания иглы и ка­чество распылива-ния.

ПРОВЕРКА и регулирование давления открытия иглы: поднимая давление насосом, фиксируют максимальное отклонение стрелки манометра в момент начала истечения; давление открытия регулируют, изменяя затяжку пружины заменой шайбы (14).

ПРОВЕРКУ герметичности цилиндрической уплотняющей поверхности форсуночной пары (игла-направляющая) производят на стенде по времени падения давления на заданную величину. Насосом стенда создают давление, близкое давлению открытия иглы. По секундомеру замеряют время, в течение которого давление упадет на 50 кг/см2. Нормальной считается плотность, при которой давление снижается за время 7 — 30 сек.

ПРОВЕРКУ на отсутствие подтекания иглы производят для определения плотности прилегания иглы к гнезду. Для проверки сопло протирают насухо и 5 - 6 раз прокачивают насос. Сопло форсунки после этого должно оставаться сухим.

ПРОВЕРКУ на качество распыливания проводят при отключенном манометре; при прокачке распыл должен сопровождаться резким звенящим звуком, а топливо распыливаться до туманообразного состояния.

130

8.54

Об отсутствии засорения отверстий распылителя судят по количеству и расположению пятен, оставленных на бумажном экране, устанавливаемом вокруг сопла при испытании.

НЕИСПРАВНОСТИ в работе форсунок: зависание иглы, закупорка сопловых отверстий, поломка пружины, износ сопловых отверстий, обгорание наконечника сопла.

Форсунки должны подвергаться периодическим профилактическим осмотрам через 500 - 1000 часов работы или заменяться при обнаружении признаков их плохой работы: повышение температуры выпускных газов, появление дымного выхлопа, гидравлические удары в форсуночной трубке.

СИСТЕМА НАДДУВА. На рис. 67 приведена схема системы наддува двухтактного

двигателя. Воздух из атмосферы через фильтр-глушитель (5) поступает в компрессор (4), где сжимается до давления 0,4 - 1,5 кг/см2, охлаждается в воздухоохладителе (3) и поступает

131

8.55

в ресивер (2), а оттуда в рабочий цилиндр двигателя (I). Газы из цилиндров собираются в выпускном коллекторе (8) и из него поступают в газовую турбину (7), приводя во вращение ее и находящийся с ней на одном валу центробежный компрессор (4). При нагрузке двигателя меньше 50% энергии газов недостаточно, тогда подключается электроприводной центробежный компрессор (6).

Агрегат наддува, объединяющий турбину и компрессор, называется ГАЗОТУРБОКОМПРЕССОРОМ (ГТК) (рис. 68).

Турбина работает при средней температуре газов перед турбиной 400 - 550°С

УСТРОЙСТВО ПК. Остов ПК состоит из трех корпусов: газовпускного (14) и газовыпускного (9) корпусов турбины и корпуса (4) компрессора, соединенных между собой фланцами; корпуса (14) и (19) охлаждаются пресной водой, корпус (4) охлаждения не имеет. Теплоизолирующий элемент (10), установленный в корпусе (9), препятствует передаче

132

8.56

теплоты от выпускных газов к наддувочному воздуху. К корпусу (14) крепится сопловой аппарат (13).

Ротор (11) представляет собой вал большого диаметра, заодно с которым выполнено рабочее колесо турбины (12). Рабочее колесо компрессора (8) насажено на вал, от проворачивания зафиксировано шпонкой. Ротор лежит на подшипниках качения. Подшипник (3) упорно-опорный, подшипник (16) опорный, что позволяет ротору свободно расширяться при нагревании. Масло на смазку подшипников подается навешенными на ротор насосами (1). Всасывающий патрубок компрессора снабжен фильтром (2) и имеет звукоизолирующее покрытие. На рабочем колесе компрессора имеется направляющий аппарат (5). За рабочим колесом (8) в корпусе (4) установлен диффузор (7), который преобразует кинетическую энергию воздуха в работу сжатия, за счет чего скорость потока падает, а давление повышается. При выходе из диффузора воздух поступает в сборную спиральную улитку (6), в которой происходит дальнейшее уменьшение скорости и повышение давления воздуха.

Лабиринтовые уплотнения с камерой укупорки (15) отделяют газовую полость от опорного подшипника. По каналу (17) воздух из нагнетательной полости компрессора подается в камеру укупорки.

133

9.1

ТЕМА № 9

ПЕРЕДАЧА КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ОТ ДВИГАТЕЛЯ НА ВИНТ

Мощность двигателя передается на гребной вал с помощью прямой, гидроредукторной или электрической передачи.

ПРЯМАЯ ПЕРЕДАЧА (рис. 1). Применяется на судах с малооборотными (100 — 130 об/мин)

двигателями большой мощности. Коленчатый вал двигателя жестко соединен через систему

валов с гребным валом. Гребной винт в этом случае делает столько же оборотов в минуту, сколько и вал главного двигателя. С маховиком (8) двигателя (9) непосредственно соединен короткий упорный вал (6), снабженный откованным заодно с ним упорным гребнем. Упорный вал лежит в упорном подшипнике (7), воспринимающем осевое усилие гребного винта, которое и двигает судно. Упорный подшипник неподвижно и прочно прикреплен к набору судна. Упорный вал с помощью фланцев соединяется с промежуточным валом, состоящим из одной или нескольких частей (4), лежащих в опорных подшипниках (5).

Промежуточный вал соединен с гребным валом (3), который помещается в дейдвудной трубе (2). На конце гребного вала укреплен гребной винт (1).

134

Преимуществами прямой передачи являются ее простота, надежность, минимальные потери мощности. Рис. 1.

ВАЛОПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО (рис. 2). Предусмотрено для

проворачивания главного двигателя и валопровода.

Состоит из двух червячных передач и через зубчатый венец (а) на маховике приводит в движение коленчатый вал и валопровод. Привод валоповоротного устройст­ва осуществляется от электродвигателя, который вращает приводной вал (5) с жестко насаженным на нем червяком (6). Последний через червячное колесо (3) вращает вер­тикальный вал (8). На шпонке на этом валу установлен червяк (9).

Вал (8) установлен в опорах (7) и (13) и не может перемещаться вдоль оси. Опора (13) шарнирно соединена со шпинделем

Рис. 2.

135

9.3

(11) при помощи планки (12). Поворотом рукоятки (1) с помощью конической передачи (10) шпиндель (11) вывинчивается или ввинчивается в нарезную часть горизонтальной конической шестерни, вследствие чего червяк (9) с валом (8), качаясь относительно центра опоры (7), выходит или входит в зацепление с зубчатым венцом (а) маховика.

Зажимная рукоятка (4) фиксирует валоповоротное устройство в отключенном состоянии и предотвращает самопроизвольное включение. Стрелка (2) показывает, включен червяк или нет. В случае отказа электродвигателя валоповоротка может быть приведена в действие вручную с помощью воротка с трещоткой, насаживаемого на квадрат приводного вала (5). Дня предупреждения случайного пуска двигателя при включенной валоповоротке рукоятка включения ее сблокирована с системой пуска двигателя. Когда валоповоротка включена, блокировочное устройство закрывает проход воздуха и исключает пуск двигателя. Несмотря на существующую защиту, перед пуском двигателя следует убедиться, что валоповоротка выключена.

УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК (рис. 3). Служит для передачи упора гребного винта на корпус

судна. Состоит из корпуса (1), в котором находятся два опорных

подшипника, состоящих из верхних и нижних вкладышей (4). На этих подшипниках лежит упорный вал (5) с гребнем (12). Упорный подшипник закрыт крышкой (6). В корпусе установлены опорные кольца (9) с закаленными цилиндрическими упорами (2). При вращении вала упор винта передается гребнем (12) через упорные подушки (7) и упоры (3) и (2) на опорное кольцо (9) соответствующего хода. Изменением толщины прокладок (10) регулируется масляный зазор (разбег) между упорным гребнем и упорными подушками переднего и заднего хода. В корпус подшипника заливается масло. Захватываемое гребнем масло снимается маслоулавливающей скобой (8) и направляется по каналам

136

9.4

на смазку опорных вкладышей. Масло охлаждается водой, прокачиваемой через змеевик (13). Разъемные торцевые крышки (11) с манжетами предотвращают утечки масла. Уровень масла контролируется щупом.

Количество упорных подушек (сегментов) может быть от шести до двенадцати.

Упорная подушка (рис. 4) стальная с рабочей поверхностью (2), залитой баббитом. С противоположной стороны в подушку запрессован закаленный сферический упор (3), центр которого смещен по отношению к оси симметрии подушки.

137

9.5

Рис. 4. Рис. 5.

На рис. 5 показана схема работы упорных подушек на передний и на задний ход, где: 1) опорное кольцо переднего хода; 2) опорное кольцо заднего хода; 3) цилиндрический упор; 4) гребень упорного вала; 5) упорная подушка переднего хода; 6) упорная подушка заднего хода.

При вращении упорного вала его гребень захватывает масло и непрерывно затягивает его под подушки. Так как центр качания подушки смещен, она поворачивается, прижимаясь к гребню тем концом, расстояние от которого до центра качания меньше. В результате между гребнем и подушкой создается и постоянно поддерживается масляный клин, через который и передается упор гребного винта. Воспринимаемые подушками усилия от упора гребного винта передаются через цилиндрические упоры и опорное кольцо на корпус судна. При изменении направления вращения гребного винта работают упорные подушки другого хода.

ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИК (рис. 6). Опорные подшипники служат опорами для упорного и

промежуточных валов. Количество подшипников зависит от длины валопровода. Опорные подшипники устанавливаются на фундаменты, которые крепятся к набору корпуса судна.

Подшипник имеет масляную ванну (12), уровень масла в которой контролируется щупом. Диск (11), жестко закрепленный на валу, при вращении вала захватывает масло из масляной

138

9.6

ванны и подает его наверх, где оно снимается маслосъемником. Отсюда по каналу (6) масло поступает в масляную канавку и холодильники верхнего (2) и нижнего (1) вкладышей, равномерно распределяясь по рабочей поверхности подшипника. Масло стекает в масляную ванну, где имеются змеевики для охлаждения масла, которые прокачиваются забортной водой. Маслоотражатели (4) и (10) и манжеты (5) и (9) препятствуют утечке масла из подшипника. Масло в подшипник заливают через крышку (7) в горловину (8) через сетку (3).

Рис. 6.

СУДОВОЙ ВАЛОПРОВОД (рис. 7). Состоит из упорного, промежуточного и гребного валов. Упорный вал соединяется с коленчатым валом двигателя.

Между собой валы соединяются фланцами (1). В подшипниках валы лежат шейками (3).

Промежуточный вал служит для соединения упорного вала с гребным. Если главный двигатель размещен в средней части судна, применяется несколько промежуточных валов, которые размещаются в туннеле валопровода. При расположении главного двигателя в кормовой части судна длина валопровода невелика и достаточно одного промежуточного вала.

Гребной вал (в) лежит в подшипниках дейдвудного

139

9.7

устройства и имеет на конце конус (7) и резьбу (8) для насадки и крепления гребного винта. В случае применения шпоночного соединения гребного винта с валом на конусе вала делается шпоночная канавка (7).

Рис. 7. а) упорный вал; б) промежуточный вал; в) гребной вал.

СОЕДИНЕНИЕ ВАЛОВ. На рис. 8 показан один из способов соединения валов. Соединение собирается с применением гидропрессов, создающих давление до 1600 кг/ см2. На концы валов (1), точно обработанных на определенный диаметр, надевается гильза (2), отверстие которой обработано так, чтобы зазор между валом и гильзой был минимальным. Гильза имеет внутреннюю цилиндрическую и наружную коническую поверхности. На гильзу надевается муфта (3) с внутренней конической поверхностью. Через специальные отверстия (4) в зазор между поверхностями гильзы и муфты нагнетается масло с высоким давлением и продвигают муфту по конусу гильзы с помощью гидравлических домкратов. Операцию заканчивают после полу­чения необходимого натяга, достаточного для передачи крутящего момента на гребной винт.

9.8

ДЕЙДВУДНОЕ УСТРОЙСТВО (рис. 9). Дейдвудное устройство предназначено для обеспечения

водонепроницаемости на выходе валопровода из корпуса судна. Оно состоит из дейдвудной трубы, внутри которой находятся подшипники, и уплотнительного устройства, предотвращающего проникновение забортной воды внутрь судна. В дейдвудных подшипниках вращается гребной вал.

Рис. 9. Схема и устройство дейдвуда с бакаутовыми подшипниками: 1 - гребной вал; 2 - стопорное кольцо; 3 -гайка; 4 - резиновое кольцо; 5 - яблоко ахтерштевня; 6 -дейдвудная труба; 7 - кормовая втулка; 8 — набор бакаута кормовой втулки; 9 - носовая втулка; 10 - набор бакаута носовой втулки; 11 - переборка ахтерпика; 12 -водораспределительное кольцо; 13 - набивка ХБП; 14 -нажимная втулка; 15 - облицовка вала; 16 - труба для подвода воды; 17 - флоры набора корпуса.

141

9.9

Бакаут - гваяковое дерево (железное), растущее в Южной Америке, - содержит до 30% смолистых веществ, обладает хорошими антифрикционными свойствами. При росте количества судов и их тоннажа, когда бакаута стало недоставать, начали использовать, сохраняя принцип конструкции, резиновые, текстолитовые, капроновые и капралоновые подшипники и т. д. Все такие подшипники имеют водяную смазку, для чего дейдвуд на ходу прокачивается забортной водой от специального насоса.

Бакаутовые и другие такого рода подшипники имеют целый ряд недостатков. Нормальным считается износ бакаута около 1 мм в год. Износ резко возрастает при увеличении удельных давлений в дейдвудных подшипниках крупнотоннажных судов. Увеличенный зазор в дейдвудных подшипниках приводит к сильной вибрации кормы, особенно при кормовом расположении машинного отделения и коротком валопроводе, возникают дополнительные напряжения в валопроводе.

В свое время, в связи с ростом тоннажа судов и мощности силовых установок, были разработаны конструкции дейдвудных устройств с подшипниками, залитыми белым металлом (баббитом и др.) и смазываемыми маслом под давлением, более надежные в эксплуатации, с большим сроком службы и более простые в ремонте.

Большое распространение получило дейдвудное устройство с баббитовыми подшипниками и уплотнениями "СИМПЛЕКС", разработанное фирмой "Ховальдсверке-Дойче Верфт" (рис. 10).

В дейдвудную трубу (1) запрессованы две втулки подшипников, выполненные из чугуна. Втулки носового (2) и кормового (3) подшипников залиты баббитом на свинцовой основе, что улучшает их работу при попадании воды. В дейдвудной трубе со стороны кормового фланца крепится корпус кормового уплотнительного сальника (4), со стороны носа - корпус носового уплотнительного сальника (7). К подвижным деталям относятся гребной вал, который вращается в подшипниках, на конец вала на ступице (6) насажен винт. Втулка (5) кормового сальника крепится к ступице винта, а втулка (8) носового сальника - к зажимному кольцу.

142

9.10

СИСТЕМА СМАЗКИ ДЕЙДВУДА (рис. 1 Масло к подшипникам подается

по трубопроводу (2) самотеком из масляной цистерны (3), распо­ложенной на 3 - 4 метра выше ватерлинии в грузу (1), а сливается при необходимости в сточную цистерну по трубе (4).

КОРМОВОЙ САЛЬНИК ДЕЙДВУДА (рис. 12). Неподвижный корпус (2) крепится своим фланцем к

дейдвудной трубе винтами (3). К корпусу со стороны носа и кормы крепятся крышки (1) и (4), которыми плотно

143

9.11

прижимаются края двух сильфонных манжет (8) и (6) из водомаслостойкой резины. В средней части сильфонные манжеты крепятся с помощью направляющего кольца (7), которое со стороны вала имеет баббитовую заливку. В кольце расположен вертикальный канал для подвода масла к трущейся поверхности, кольцо свободно сидит на втулке (10) из хромистой стали. Втулку надевают на гребной вал и крепят к ступице гребного винта с масловодонепроницаемой прокладкой из паронита.

Со стороны кормы к направляющему кольцу крепится уплотнительная манжета (9), которая защищает кормовую сильфонную манжету от грязи и действия других механических примесей, содержащихся в воде. Рабочие поверхности манжет прижаты к втулке спиральными пружинами (5). При просадке вала уплотнение не нарушается, так как благодаря наличию направляющего кольца с баббитовой заливкой, перемещающегося вместе с валом, концы манжет остаются по отношению к валу концентричными. Так как кормовой сальник омывается забортной водой, его не нужно охлаждать.

Рис. 12.

9Л2

Давление масла в дейдвудной трубе должно быть на 0,03 -0,04 МПа больше давления, создаваемого забортной водой на наружную кормовую манжету.

НОСОВОЙ САЛЬНИК ДЕЙДВУДА (рис. 13). Уплотняет выход вала в машинное отделение. Уплотнение

смазывается и охлаждается маслом от масляного бачка, расположенного на высоте 1 м над ним. Масло из бачка вместимостью 1,5 л поступает по трубопроводу в сальник и, нагреваясь, поднимается обратно в бачок. Иногда в подъемный трубопровод включается охладитель.

Конструктивно носовой сальник отличается от кормового тем, что вместо сильфонных манжет в нем устанавливаются две уплотнительные манжеты (6). Между манжетами находится проставочное кольцо, крышка (5) крепится болтами к неподвижному корпусу (2), который, в свою очередь, крепится болтами (1) к носовой части дейдвудной трубы. Манжеты прижимаются спиральными пружинами к втулке (4), жестко прикрепленной к разъемно-зажимному кольцу (3) из двух половин, стянутому на гребном валу болтами.

Рис. 13.

145

9.13

Фирмой "Ховальдтсверке-Дойче Верфт" уплотнение усовершенствовано и под названием "СИМПЛЕКС КОМПАКТ" получило наибольшее распространение (рис. 14). Применяется один тип манжет для носового и кормового сальника, облегчена их замена. Манжеты уплотнения выполнены из материала, стойкого к высоким температурам и обладающего значительно большей долговечностью, чем ранее применяемая резина. Благодаря блочной конструкции уплотнение любого из сальников можно собрать с двумя, тремя или даже четырьмя манжетами. При этом манжета (1) защищает манжеты (3) и (2), между которыми находится масляная полость.

Отличительные особенности металлических дейдвудных подшипников с масляной смазкой:

- меньше коэффициент трения; - гребной вал работает в масляной ванне и поэтому не

требуется его защита от коррозии;

146

9.14

- меньше зазоры в подшипниках, что уменьшает колебания вала;

- нет непосредственного контакта уплотнения с валом и, следовательно, вал не изнашивается уплотнительными кольцами;

- не требуется регулировать уплотнение. Основной недостаток уплотнений "Симплекс" - утечка

масла за борт. В нормальном рабочем состоянии утечки составляют около 10 л/сутки.

ГИДРОРЕДУКТОРНАЯ ПЕРЕДАЧА (рис. 15). Гидроредукторная передача на гребной вал осуществляется

от двух двигателей (1), скорость вращения которых составляет 450 - 500 об/мин. К фланцам коленчатых валов присоединены две гидромуфты (2), кормовые фланцы которых соединены с первичными валами редуктора. Редуктор представляет собой одноступенчатую зубчатую передачу с передаточным числом 4 - 5 .

Шестерни (3) и (4) вращают большое зубчатое колесо, соединенное с валовой линией (5) и гребным винтом (6). В редуктор вмонтирован упорный подшипник валопровода. Гидромуфты и редуктор скомпонованы в одном агрегате.

Благодаря редукторной передаче число оборотов гребного вала может быть снижено до величины, обеспечивающей высокий КПД гребного винта.

Наличие гидромуфт в такой передаче обеспечивает: - пуск двигателей без нагрузки при отключенном валопроводе; - маневрирование без реверсирования двигателей: один

двигатель работает на передний, другой на задний ход при

147

9.15

выключенных муфтах; для дачи нужного хода подключается соответствующий двигатель. При необходимости большего хода может быть быстро среверсирован и подключен второй двигатель;

- мягкое подключение двигателей к редуктору и валопроводу; - возможность отключить один из двигателей при его

неисправности, при этом судно не теряет хода.

УСТРОЙСТВО ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ МУФТЫ. Гидромуфта (рис. 16) состоит из двух полумуфт: одна (4)

насажена на вал (2), связанный с коленчатым валом двигателя, другая (9) - на вал (7), соединенный с валом редуктора. Полумуфты выполнены в виде кольцеобразных чаш с радиальными перегородками. В каждую полумуфту вварены кольцеобразные чаши (1) меньшего диаметра. Полумуфта (4) вала двигателя снабжена кожухом (5), по периметру которого высверлены отверстия, закрываемые шибером (6). Он может перемещаться вдоль оси и связан с рычагом управления. Между полумуфтами установлен небольшой зазор, а их валы снабжены упорными кольцами (3) и (8), которые размещены в упорных подшипниках. Гидромуфта помещена в неподвижный кожух, общий с редуктором.

Для передачи крутящего момента от вала двигателя на редуктор муфта через пустотелый вал (7) заполняется маслом. Во время вращения вместе с валом двигателя полумуфты (4) масло в ней под действием центробежной силы начнет перемещаться от центра к периферии в каждом отсеке между двумя радиальными перегородками. Из полумуфты (4) масло будет перетекать в полумуфту (9), как показано стрелками. Таким образом, между двумя полумуфтами вокруг кольцеобразных чаш (1) возникает вихревое масляное кольцо, которое выглядит примерно так, как показано па рис. 16а. Это масляное кольцо как бы связывает обе полумуфты, в результате чего вал (7) редуктора тоже получает вращение.

Обе полумуфты вращаются не с одинаковым числом

9.16

оборотов - ведомая полумуфта (9) отстает. Разность чисел оборотов полумуфт составляет 2 - 3% и называется СКОЛЬЖЕНИЕМ гид­ромуфты.

Чтобы отключить муфту, достаточно сдви­нуть кольцевой шибер (6) на кожухе, и через открывшиеся отверстия р и с 16. масло вытечет в картер муфты. Наполнение (включение) и опорожнение (выключение) муфт производится с поста управления двигателями.

ГРЕБНОЙ ВИНТ (рис. 17). Гребной винт придает движение судну. Винт состоит из

ступицы с несколькими лопастями, закрепленными на ней. При вращении винт как бы ввинчивается в воду, опираясь на столб воды, через который он проходит. Упорное усилие через валопровод передается на упорный подшипник, через него - на корпус судна, двигая судно относительно воды.

Основные характеристики винта: радиус R, шаг Н и шаговое отношение H/R. Радиус винта - расстояние от его оси до наиболее удаленной точки лопасти. Шаг винта - это расстояние, которое проходил бы винт, вращаясь в плотной среде (как болт в гайке). Гребные винты отличаются по характеристикам в зависимости от назначения судна. На

149

9.17

обычном морском крупнотоннажном судне винт должен обеспечивать высокий КПД всей силовой установки в комплексе с главным двигателем.

Гребные винты могут быть с фиксированным шагом (ВРШ) и с регулируемым шагом (ВРШ). Конструкция гребных винтов фиксированного шага цельнолитого и со съемными лопастями показана на рис. 18.

Рис. 18. 1 - лопасть; 2 -ступица; 3 - обтекатель; 4 -посадочная конусная поверхность; 5 - фонарь, заливаемый жиром; 6 -фланец съемной лопасти; 7 - шпоночная канавка; 8 -выточка для носового уплотнения; 9 - кормовое резиновое уплотнение; 10 -шпилька.

Винты регулируемого шага применяются на судах, требующих высокой маневренности. На рис. 19 показана конструкция ВРШ с силовым цилиндром и поршнем в линии валопровода.

На рис.20 показан принцип действия ВРШ.

Рис. 20

150

9.18

151

10.1

ТЕМА № 10

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МАЛООБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Ведущие дизелестроительные фирмы "ЗУЛЬЦЕР", "БУРМЕЙСТЕР и ВАЙН", "МАН", "ПИЛСТИК" и другие постоянно вносят изменения в конструкцию поставляемых ими дизелей для морских судов. Поэтому на судах одной серии с однотипным двигателем можно встретить дизели, в каких-либо элементах различные.

В общей сумме затрат на эксплуатацию судна доля расходов на топливо - одна из основных. Топливная экономичность судна может быть улучшена: за счет уменьшения удельного расхода топлива двигателем; за счет способности дизеля работать на более дешевых, тяжелых (большой вязкости) сортах топлива; за счет уменьшения расхода масла; за счет утилизации тепла уходящих газов; правильного подбора гребного винта - это основные направления совершенствования, по которым в конструкции дизелей и силовых установок в целом вносятся изменения.

Д И З Е Л И Ф И Р М Ы " З У Л Ь Ц Е Р " -малооборотные, большой мощности, двухтактные, крейцкопфные.

Дальше показано конструктивное развитие дизелей фирмы "Зульцер". За исходный тип дизеля взят двигатель RD90: двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с импульсной

152

10.2

системой наддува. Число цилиндров от 6 до 12, агрегатная мощность 12000 - 24000 э.л.с. при 119 об/мин. Основные параметры рабочего процесса:

цилиндровая мощность 2000 э.л.с; индикаторное давление Pi = 8,5 кг/см2; среднее эффективное давление Ре = 7,66 кг/ см2; отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D = 1550/900; удельный расход топлива qe = 165 г/э.л.с.час (171 г/кВт.ч). На рис.1 показано общее устройство двигателя. Особое внимание обращено на узлы двигателя, которые по мере развития типа двигателя изменялись или исключались.

Продувка цилиндров двигателя контурная с управляемым выпуском при помощи вращающихся заслонок (1) и разной высоты продувочных окон. Благодаря заслонкам уменьшается потеря хода поршня при сжатии, уменьшена длина тронка поршня, что в свою очередь позволило уменьшить высоту и вес двигателя.

Наддув. Воздух поступает в цилиндры от газотурбонагнетателя (2) через воздухоохладитель (3) в общий для всех цилиндров ресивер (4). При движении поршня вверх сжатый и охлажденный воздух поступает в свой, отдельный для каждого цилиндра, ресивер (5) через автоматические невозвратные пластинчатые клапаны (6). При движении поршня к В.М.Т. продувка цилиндра происходит до закрытия продувочных окон поршнем (в этот момент вращающаяся заслонка перекрывает выхлопной патрубок), в цилиндре начинается сжатие, воздух продолжает поступать в подпоршневое пространство.

При движении поршня вниз автоматические клапаны закрываются, воздух в подпоршневой полости и индивидуальном ресивере сжимается. К моменту открытия продувочных окон давление повышается до 1,2 кг/см2, при котором и начинается продувка. Использование подпоршневых полостей для сжатия продувочного воздуха обеспечивает работу двигателя в пусковые периоды и на минимальных оборотах. При отказе всех ГТН двигатель может развивать мощность до 45% номинальной.

153

юл

Втулки цилиндров (7) запрессованы в рубашки (8), которые собраны в блок цилиндров. В верхнюю часть втулки вставляется защитное кольцо (9) из жаростойкой стали. Втулки опираются на чугунные проставочные кольца (10). Ребра на внутренней стороне опорного кольца образуют каналы для прохода охлаждающей воды. Смазка втулки производится через восемь штуцеров с невозвратными шариковыми клапанами, расположенные по высоте втулки так, что при положении поршня в ВМТ оказываются между приработочными кольцами тронка.

Крышка цилиндра (11) с клапанной вставкой (12) изготовлена литьем из легированной стали. На охлаждение крышки вода поступает по перепускным патрубкам после охлаждения втулки. Во вставке размещены форсунка, пусковой, предохранительный клапаны и индикаторный кран.

Поршень (рис.2) состоит из головки (1) и тронка (2). Пять уплотнительных колец (3) размещены в канавках стальной головки. На тронке имеется два приработочных кольца (4). Вода для охлаждения головки подводится по телескопическим трубам (5).

Привод распределительного вала топливных насосов (рис.3) осуществляется от коленчатого вала шестернями (1), (2), (3) и (4). Число оборотов распредвала и коленчатого вала одинаковые. При реверсировании двигателя распределительный вал специальным устройством поворачивается относительно коленчатого вала на 80° (угол реверсирования).

Привод заслонок выпускных патрубков (рис.4) осуществляется роликовой цепью от коленчатого вала. Передача снижает скорость вращения заслонок по отношению к коленвалу в

155

10.5

два раза, таким образом заслонки делают один оборот за два оборота коленчатого вала.

Топливные насосы клапанного типа с регулированием по началу и концу подачи (рис.5). Смешанное регулирование повышает экономичность дви­гателя, т.к. имеется возможность отдельной регули­ровки и начала, и конца подачи, чем обеспечивается хо­рошее распиливание

Рис. 4.

10.6

топлива в начале и конце подачи. Регулировка производится изменением длины толкателей (1) клапанов насоса. Изменение нагрузки (оборотов) двигателя при маневрах осуществляется одновременным разворотом эксцентриковых валиков (2), через рычаги (3) воздействующих на толкатели клапанов. Топливо к насосу поступает через клапан (4); (5) -предохранительный клапан.

Двигатели "Зульцер" RND. В двигателях RND и последующих моделях для упрощения конструкции и повышения надежности выпускные заслонки не применяют, следовательно, нет

157

10.7

цепного их привода. Наддув осуществляется ГТН при постоянном давлении газов перед турбиной (от всех цилиндров газы поступают в один общий ресивер).

На рис.6 показана крышка цилиндра двигателя RND 105. Крышка стальная, клапанная вставка чугунная. Огневые поверхности крышки и вставки для уменьшения механических напряжений выполнены полусферическими (огневая поверхность крышки двигателя RD имеет конусную форму, вставка -плоскую).

Вставка после ее демонтажа дает возможность осматривать втулку цилиндра без подъема крышки.

Рис. 6. Рис. 7.

У поршня двигателя RND105 (рис.7) увеличено число ребер жесткости, подкрепляющих днище, и увеличена длина тронка (для перекрытия окон при положении поршня в ВМТ).

Улучшено охлаждение за счет взбалтывания воды в полости головки. Коническая вставка (1) делит полость охлаждения на две полости, соединенные вверху и внизу. В результате уровень воды при положении поршня в НМТ и ВМТ в наружной и внутренней полостях неодинаковый. В

158

10.8

НМТ уровень воды во внутренней полости падает быстрее, а в ВМТ - медленнее, чем в наружной кольцевой полости. Это обеспечивает хорошее охлаждение днища поршня и зоны поршневых колец.

Двигатели "Зульцер" RND-M. На базе серийных дизелей типа RND были созданы двигатели типа RND-M (рис.8). Они имеют более совершенную конструкцию и большую на 15% мощность.

Характерные особенности: 1. Цельная конструкция крышки

цилиндра со сверлениями для циркуляции охлаждающей воды. Крышка полуколпакового типа, что позволяет разместить в ней камеру сгорания. Верхняя часть цилиндра и газовый стык перекрываются поршнем при его положении в ВМТ. В результате газовый стык предохраняется от непосредственного воздействия высокой температуры, что снижает тепловую нагрузку верхнего пояса втулки. При применении полуколпаковой крышки можно не делать в днище поршня отверстий для рымов, которые являются концентраторами напряжений. Крышка выполнена в виде стальной кованой плиты с выточкой для камеры сгорания. В огневом днище крышки просверлены радиальные каналы (1)для охлаждающей воды, а в круговом бурте крышки - тангенциальные каналы (2), подобные каналам во фланце втулки. Вследствие близкого расположения охлаждающих каналов к огневой поверхности температурные перепады находятся между каналами и огневой поверхностью, а температура основной массы крышки остается почти постоянной и достаточно низкой, т. е. температурные напряжения в ней невелики. Механическая прочность крышки выше за счет того, что крышка кованая.

159

10.9

2. Увеличенная толщина фланца цилиндровой втулки со сверлениями для охлаждающей воды.

3. Форсунки без водяной рубашки. 4. Новая конструкция поршня. 5. Аккумуляторная система смазки верхней части цилиндровой

втулки. 6. Автоматическое устройство изменяет подачу масла на

смазку цилиндров пропорционально изменению мощности. Двигатель "Зульцер" PLB (рис.9) - дальнейшее развитие

конструкции двигателя RND-M. Двигатель длинноходовой (S/D увеличено с 1,72 до 2,11); число оборотов снижено до 94 об/мин. Крышка цилиндра цилиндра такая же, как на RND-M.

В органы управления топливными насосами (1) включен механизм регулирования фаз топливоподачи, с помощью которого можно при изменении нагрузки или характеристик топлива установить такие фазы (начало - конец) впрыскивания, которые обеспечивают более экономичную работу двигателя.

Поршень (рис.10) эффективно охлаждается за счет глухих сверлений (1) в толстостенном днище.

В двигателе PLB самый малый удельный расход топлива для двигателей с петлевой продувкой. Дальнейшее улучшение показателей работы - удельного расхода топлива, среднего эффективного давления - стало возможным с переходом на принципиально новую конструкцию с прямоточно-клапанной продувкой.

Двигатель "Зульцер" РТА - с прямоточно-клапанной продувкой (рис.11). Цилиндры "сухие" - охлаждающая вода циркулирует между втулкой (8) и напрессованной на нее обечайкой (7). Внутри головки поршня (6) просверлены глубокие каналы, головка охлаждается маслом методом взбалтывания. Выпускной клапан (3) имеет гидравлический привод, механизм проворачивания (1) и воздушный цилиндр (2), выполняющий роль пружин. Клапан расположен в корпусе (4) со съемным интенсивно охлаждаемым седлом (5). Форсунка (9) охлаждается за счет постоянной циркуляции топлива.

160

10.10

161

10.11

335'С 360 292 277 390 347

162

10.12

кулака клапан закроется давлением воздуха в пневмоцилиндре, который выполняет роль пружины.

Самую большую мощ­ность имеют двигатели "Зульцер" РТА96С: 5500 кВт.ч на цилиндр и агрегатную до 65880 кВт.ч при 90-100об/мин и с рекордно низким удельным расходом топлива 171 г/ кВт.ч (126 г/э.л.с.ч).

Фирма "Зульцер" выпускает также

четырехтактные двигатели: ZA40S - агрегатной мощностью 3600 - 12960 кВт при 510

об/мин; S20 -агрегатной мощностью 460 - 1440 кВт при 720 - 1000

об/мин;

163

На рис. 12а,в,с показана схема гидравлического привода выпускных клапанов.

Рис. 12а. Двигатель не работает. Воздух на систему закрыт. Масляный насос работает. Выпускной клапан (1) открыт давлением масла 8 бар, поступающего через невозвратный клапан (2) в гидроцилиндр (3).

Рис.12в. Двигатель в работе. Воздух на систему открыт (7 бар). Толкатель рабочего насоса (4) - на цилиндрической части кулака распредвала. Клапан закрыт давлением воздуха 7 бар в пневмоцилиндре (5).

Рис. 12с. Толкатель рабочего насоса поднимается набегающим кулаком, невозвратный клапан закрыт, давление масла поднимается до 150 бар, поршень гидроцилиндра (3) и поршень пневмоцилиндра опускаются, выпускной клапан открыт. После сбега толкателя на цилиндрическую часть

10.13

164

На рис.13 показан поперечный разрез двигателя Z40/48. Для уменьшения опасности появления задиров и

неравномерных деформаций применена конструкция вращающегося поршня - использовано сферическое головное соединение (1) с размещенным внутри головки шатуна вращающим механизмом (рис.14).

Поршень состоит из стальной головки (4), чугунного тронка (1) и разъемной сферической опоры (6), которая вместе со сфе­рической головкой шату­на (9) образует поршневой подшипник. Тонкостен­ное днище поршня опи­рается на силовое кольцо (3), через которое сила давления газов передается непосредственно на сферическую опору и далее на головку шатуна. Все части поршня со­единены длинными по­датливыми шпильками Рис. 14.

(2). На головке поршня установлены уплотнительные кольца (5), а на тронке - маслосъемные кольца (10). Поршень охлаждается взбалтыванием масла в кольцевой полости в зоне уплотнительных колец и под днищем поршня. Масло подводится по сверлениям в шатуне и сферической вставке, а затем по многочисленным сверлениям в периферийной и центральной части силового кольца струей подается в полости в зоне колец и под днищем поршня. По трубке (11) масло стекает в картер.

Поршень вращается за счет качательного движения шатуна. Две храповые защелки (12) в отверстии сферической головки шатуна, незначительно смещенном относительно ее центра, распираются пружиной и входят в зацепление с

165

10.15

зубчатым венцом (7), свободно установленным в поршне между верхней и нижней половинами сферической опоры. Выступ "А" на торцевой поверхности зубчатого венца (7) входит в прорезь " Б " круглой пружины (8). Через выступ "В" пружины вращение передается поршню. Качательное движение шатуна с помощью храповых защелок вызывает прерывистое вращательное движение зубчатого венца. При повороте венца пружина сжимается, накапливая энергию. В момент, когда нагрузка на поршень от давления газов и сил инерции минимальная, пружина отдаст накопленную энергию и проворачивает поршень.

Цилиндровая втулка (рис.15) имеет развитый массивный фланец, в котором просверлены каналы для более близкого подвода охлаждающей воды к внутренней нагреваемой поверхности. Уплотнение зарубашечного пространства достигается притиркой сопрягаемых поверхностей фланца втулки и опорного бурта блока. Для уплотнения и предотвращения коррозии посадочного пояса втулки и блока устанавливается резиновое кольцо (3). Для предотвращения образования наработка, затрудняющего подъем поршня, в верхней части втулки предусмотрена Рис. 15. конусная расточка. Для интенсивного равномерного охлаждения газового стыка и днища крышки вода из нее отводится по круговому кожуху (1), уплотненному резиновыми кольцами (2).

Крышка цилиндра (рис.16) имеет промежуточное днище (2), являющееся опорой для тонкостенного огневого днища (1). Выходящая из фланца цилиндровой втулки охлаждающая вода направляется в крышку по кольцевому кожуху. Часть воды поступает радиально в полость между огневым и промежуточным днищами, часть на охлаждение седел впускных и выпускных клапанов. Затем вода проходит по

166

10.lt)

окружающему форсунку (5) каналу в верхнюю полость крышки. Промежуточное днище (2) снижает механические и термические напряжения в тонкостенном огневом днище

0). ДИЗЕЛИ ФИРМЫ "БУРМЕИСТЕР И ВАИН". За исходный тип двигателя взят дизель 74VTBF160

(рис.17,18). Двигатель двухтактный, с ПРЯМОТОЧНО-ЩЕЛЕВОЙ

продувкой, крейцкопфный, реверсивный, с наддувом, с числом цилиндров от 5 до 12 и агрегатной мощностью 6250 - 15000 э.л.с. (4600 - 11000 кВт).

Технические характеристики двигателя: Цилиндровая мощность 1250 э.л.с. (920 кВт); Скорость вращения 115 об/мин; Диаметр цилиндра 740 мм, ход поршня 1600 мм (S/D 1,62), Среднее эффективное давление Ре = 7,1 кг/см2; Максимальное давление сгорания Pz = 56 кг/см2; Удельный расход топлива gе = 156 г/э.л.с.час (213 г/кВт.ч). Наддув двигателя газотурбинный, импульсный с

одноступенчатым сжатием с последующим охлаждением продувочного воздуха до температуры, превышающей температуру забортной воды на 8 - 10°С.

167

10.17

10.19

Топливоподающая система состоит из двухплунжерного подкачивающего насоса (1), создающего давление 4 кг/см2, и фильтров тонкой очистки (2).

Система охлаждения цилиндров замкнутая, двухконтурная от электроприводных центробежных насосов. От магистрали пресной воды охлаждаются и корпуса турбин нагнетателей. Забортной водой охлаждаются пресная вода, наддувочный воздух, циркуляционное масло, масло для смазки турбонагнетателей и топливо для охлаждения форсунок.

Система циркуляционной смазки, объединенная с системой охлаждения поршней, обслуживается электроприводным насосом. Масло для кривошипно-шатунного механизма, упорного подшипника, приводного отсека, распредвалов ТНВД и выпускных клапанов после редукционного клапана под давлением 1,8 кг/см2 поступает по трубопроводу (3). Из поддона (4) масло через патрубок (5) сливается в сточную цистерну. Температура масла на входе 40 - 45°С, на выходе 46 - 52°С.

Смазка втулок осуществляется от лубрикаторов (по одному на цилиндр) с приводом от распредвала ТНВД.

Фундаментная рама (6), станина с А-образными колоннами (7) и проставка (8) из двух секций - стальные, сварные.

Двигатель имеет два распредвала: верхний вал (9) для привода выпускных клапанов (10), нижний (11) - для привода ТНВД.

Привод распредвалов цепной передачей от коленчатого вала.

На рис.19 показаны детали ЦПГ (цилиндро-поршневой группы).

Блок цилиндров состоит из отдельных рубашек цилиндров (1), соединенных в две секции, между которыми размещен приводной отсек. Охлаждающая вода подводится к цилиндру в нижней части и отводится в крышку (2) по двум патрубкам (3).

Проставка (4) между блоком цилиндров и станиной является дополнительной емкостью ресивера (5), выполненного

170

10.20

из двух секций. Каждая секция разбита на отсеки по числу цилиндров переборками с отверстиями "А", соединяющими отсеки.

Сальник штока поршня (узел "Т") выполнен из двух частей, соединенных болтами.

Короткие анкерные связи (6) соединяют цилиндры с верхней литой частью картера.

Втулка цилиндра (7) отлита из легированного чугуна, имеет 24 продувочных окна высотой 165 мм. Уплотнение втулки в рубашке и проставке производится резиновыми кольцами (8) и (9), которые обжимаются втулками (10) и (11), состоящими из двух частей.

Смазка к втулке подается через шесть штуцеров (12) с шариковыми невозвратными клапанами, нагруженными пружинами.

Крышка (2) цилиндра стальная, уплотняется по торцу втулки притиркой, по конической поверхности - стальными полукольцами (1). Крышка имеет центральное отверстие для выпускного клапана, два отверстия "L" со стальными стаканами для форсунок, отверстие "М" со стальным стаканом для пускового клапана, отверстие " N " для предохранительного клапана, отверстие "Р" для индикаторного крана, два отверстия для подвода охлаждающей воды в крышку, патрубки (15) и (16) с резиновыми уплотнительными кольцами (17) и (18) для перепуска охлаждающей воды из крышки в корпус выпускного клапана, четыре отверстия "Т" для отжимных болтов. Лючки (19) и пробки (20) используются для осмотра и очистки полости охлаждения крышки. Крышка фиксируется относительно цилиндра направляющей (21).

Поршень двигателя (рис.20). Головка поршня (1) стальная, короткая направляющая (2) - чугунная. Сварная вставка (3) создает направление потока охлаждающего масла и повышает его скорость, что способствует лучшему отводу тепла от стенок.

Крейцкопф двигателя двухсторонний. К средней части поперечины прикреплены стальные литые кронштейны (4)

171

10.21

172

10.22

173

10.23

и (5) подвода и отвода масла, охлаждающего поршень. Масло для охлаждения поршня поступает по трубопроводу (6) к телескопическому устройству, которое состоит из неподвижной трубы (7), подвижной трубы (8) и уплотнительного устройства (узел "Т"). К головке поршня масло подводится через отверстия в штоке по трубе (9), через боковые отверстия в сварной вставке (3). Масло из поршня отводится по кольцевому отверстию между отверстием в штоке и подводящей трубой, кронштейну (5) в колонку (12) с продольным прорезом и отсюда - по трубе (13) через колонку (14) -стекает в сточную цистерну. На контрольной колонке установлены термометр (15) и смотровое стекло (16).

Приводной отсек (рис.21) размещен в средней, а у двигателей с пятью цилиндрами - в кормовой части двигателя. Распредвал (1) привода ТНВД и распредвал (2) привода выпускных клапанов соединены с коленчатым валом двойной роликовой цепью (3). Сильная пружина (4) поддерживает натяжение цепи при работе двигателя.

Выпускной клапан (рис.22) имеет средний диаметр 360 мм и ход 86 мм. Чугунный корпус (1) клапана охлаждается водой, которая подводится от крышки цилиндра по двум патрубкам (2) и одному (3). Отвод воды производится из верхней части через отверстие "К". Шток клапана получает смазку (смесь из равных частей смазочного масла и топлива) от масленки (4).

Привод выпускного клапана (рис.23) устроен следующим образом. Выпускной клапан получает движение от симметричной кулачной шайбы (1) на распределительном валу через штангу (2) и рычаг (3). В приводе отсутствует тепловой зазор во время работы двигателя, что обеспечивается автоматически специальным устройством, на которое опирается штанга. Система кронштейнов (4) и тяг (5) снижает поперечную вибрацию пружин.

Топливные насосы двигателя (рис.24) золотникового типа, с регулированием по концу подачи, без нагнетательного клапана. Изменение подачи осуществляется поворотом

174

10.25

втулки (1), в продольных направляющих пазах которой движется поперечина (2), закрепленная на плунжере (3). Насос подает топливо на две форсунки по трубкам (4).

Форсунка (рис.25) закрытого типа. Игла (1) нагружена через толкатель (2) пружиной (3) в съемном стакане (4). Затяжка пружины на давление начала впрыска 300 кг/см2 регулируется высотой проставочной втулки (5). Нажимной болт (6) стопорится гайкой (7). Штифт (8), отжатый пружиной (9) вверх, служит для контроля работы форсуночной иглы. Охлаждение сопла

176

Рис. 25.

177

10.27

осуществляется топливом через систему сверлений. Топливо подводится к соплу по нагнетательной трубке (10), щелевому фильтру (11) тонкой очистки и систему отверстий. Сверления (12) и (13) предназначены для прокачки системы топлива с целью удаления воздуха, который может скопиться в форсунке, при отжатом игольчатом клапане (14). Форсунка уплотняется в гнезде притиркой.

Дизель "Бурмейстер и Вайн" L90 GF. В цельной крышке

(рис.26) полуколпакового типа размещается камера сгорания. Верхняя часть цилиндра и стык между цилиндром и крышкой перекрываются поршнем при его положении в ВМТ, поэтому газовый стык предохраняется от непосредственного воз­действия высокой темпе­ратуры. Тепловая нагруз­ка верхнего пояса втулки уменьшается, так как он подвергается воздействию газов на ходе расширения, когда давление и температура газов сравнительно низкие. Такая крышка позволяет не делать отверстий на днище поршня для установки рымов при подъеме поршня. Крышка выполнена в виде стальной кованой плиты с выточкой для камеры сгорания. В крышке просверлены отверстия для охлаждающей воды, подобные каналам во фланце втулки. В крышке установлены форсунки без специальной системы охлаждения благодаря хорошему контакту форсунок с интенсивно охлаждаемой крышкой.

Поршень (рис.27). Сила давления газов передается от днища поршня через стальное силовое кольцо (2) непосредственно фланцу штока поршня. Кольцо служит дополнительной

178

10.28

Рис. 27.

опорой для днища, днище тоньше, поэтому в нем уменьшаются термические напряжения. Охлаждающее масло подается по кольцевому каналу между трубкой и сверлением в штоке, через сопла (1), расположенные по касательной к окружности силового кольца (2), с большой скоростью поступает в периферийную полость поршня, затем омывает днище и отводится по трубке в штоке.

Выпускной клапан с гидроприводом (рис.28). На штоке клапана закреплена крылатка (1). При большой скорости газов при выпуске с каждым оборотом

двигателя клапан проворачивается на некоторый угол и садится в гнездо на другое место после каждого срабаты­вания, что способст­вует сохранению плотности.

Привод клапанов такой же, как на двигателях "Зульцер" РТА (описание дано на стр. 8, 9, 10).

Рис. 28.

ДВИГАТЕЛИ "МАИ". Двигатель KZ70/120C (рис.29). Техническая характеристика двигателя: цилиндровая мощность 900 э.л.с. (660 кВт); число оборотов 130 об/мин.;

179

10.29

диаметр поршня 700 мм; ход поршня 1200 мм; S/D = 1,7; среднее эффективное давление Ре = 6,70 кг/см-; расход топлива 155 г/э.л.с.ч. Продувка двигателя контурная, петлевая. Наддув двигателя

- двухступенчатый. Первая ступень - ГТН, вторая -подпоршневые полости цилиндров.

Топливная система: из расходной цистерны топливо подается к ТНВД подкачивающим насосом через сдвоенный фильтр. Топливные насосы клапанного (или золотникового) типа. ТНВД подает топливо к форсунке закрытого типа (1).

Система охлаждения цилиндров - замкнутая. Пресная вода подводится в средней части цилиндров от трубопровода (2) под давлением 1,5-2 кг/см2, затем по переходным патрубкам (3) поступает в крышки цилиндров, откуда по сливной трубе (4) с регулирующим клапаном (5) сливаются в сливной трубопровод (6). От этой же системы охлаждаются ГТН. Форсунки охлаждаются от самостоятельной системы пресной водой. Поршни охлаждаются водой (у двигателей KZ 57/80 охлаждались маслом). Забортной водой охлаждаются воздухоохладитель, пресная вода и циркуляционное масло.

Блок цилиндров состоит из отдельных чугунных рубашек (8), соединенных болтами. В каждой рубашке расположены продувочные и выпускные окна, напротив которых находится смотровое отверстие, закрытое крышкой (9).

Система циркуляционной смазки (рис.30) работает под давлением 2 - 2 , 6 кг/см2. Смазка рамовых подшипников коленчатого вала (7) осуществляется через отверстия в крышках подшипников. По отверстиям в шейках и щеках коленчатого вала масло поступает к мотылевым подшипникам, откуда по сверлениям (1) в шатунах поступает к сдвоенным поршневым насосам (2), закрепленным на шатунах.

Сдвоенные поршневые насосы (рис.31) приводятся в действие за счет качания шатуна через рычаг (I) и рычаг (2). Масло засасывается в цилиндр (3) насоса по каналу "Е" и

180

10.31

нагнетается через невоз­вратные клапаны (4) по трубке (5) в уравнительную емкость (6), от которой идет на смазку головных подшипников.

Втулка цилиндра (рис.32) изготовлена из перлитного чугуна. Втулка состоит из двух частей, которые стыкуются по Рис. 32.

182

10.32

волнообразной линии с зазором 5 - 5,5 мм. Уплотнение водяной полости втулки достигается в верхней части притиркой опорной части бурта, в средней - мягкой набивкой (3) и резиновым кольцом (5), а со стороны газов - красномедным кольцом (6). Уплотнение нижней части втулки от подпоршневой полости осуществляется резиновым кольцом (7). Верхняя часть втулки имеет ребра (2), которые меняют направление потока охлаждающей воды в каналах (1), что улучшает охлаждение втулки. Втулка имеет восемь продувочных и шесть выпускных окон.

Смазка (рис.33) втулки (3) от лубрикаторов через штуцеры (2) с невозвратными клапанами (1) и сверления в корпусе втулки. Масло подается в круговую волно­образную канавку "в", кото­рая расположена между вторым и третьим поршне­выми кольцами, когда пор­шень находится в ВМТ.

Крышка цилиндра (рис.34) составная, полуколпаковая, состоит из двух частей. Нижняя стальная охлаждаемая часть (5) имеет тонкостенное огневое днище с ребрами жесткости (6), образующими в полости охлаждения спиральные каналы. Верхняя часть (1) чугунная, воспринимает только механические нагрузки. Для облегчения она выполнена пустотелой и подкреплена радиальными ребрами. Обе части крышки соединены между собой шпильками (2). Форсунка (3) крепится к нижней части крышки. Кроме

183

10.33

форсунки, в крышке размещены, на боковой ее стенке, предохранительный, пусковой клапаны и индикаторный кран.

Поршень (рис.35) составной из трех частей. Головка поршня (1) стальная литая. Тронк (2) из легированного чугуна снабжается приработочными кольцами (одним или двумя) из свинцовистой бронзы (3). В нижней части тронк имеет уплотнительное кольцо (4).

Между головкой и тронком расположено чугунное направляющее кольцо (5), которое крепится к головке болтами (6). Головка и тронк крепятся к поршневому штоку (7) на шпильках (8) и (9). Шток имеет центральное

Рис. 35. Рис. 36.

184

10.34

Вода, охлаждающая поршень, поступает и отводится при помощи телескопического устройства, расположенного вне картера в нишах стоек (рис.36). На поперечине установлен кронштейн (1), на котором хомутом (2) закреплены подающая (3) и сливная (4) трубы. Одним концом трубы крепятся фланцами (5) к штоку, а другим - к подвижным трубам (6) телескопии. Роль неподвижных труб выполняют камеры (7). Подвижные трубы уплотняются сальником (8). Для уменьшения колебаний давления в камерах (7) создается воздушная подушка с давлением 2,5 кг/см2.

Привод распредвала (рис.37) расположен в средней части двигателя и состоит из четырех шестерен. Шестерня (1) приводит в действие регулятор числа оборотов двигателя.

185

10.35

Двигатель "МАН" KSZ-C/C - модифицированный, длинноходовои, с постоянным наддувом, подпоршневые полости для наддува не используются. При работе двигателя на нагрузках менее 50% дополнительно автоматически подключается электроприводной компрессор (1) (схема наддува на рис.38).

Рис. 38.

Детали, образующие камеру сгорания, показаны на рис.39. Интенсивное охлаждение головки поршня (1) осуществляется

за счет сопел в вытеснителе (2), струи воды из которых направляются в каналы в головке поршня. Крышка цилиндра состоит из двух частей: чугунной крышки (3) и стального огневого днища (4). Для охлаждения втулки кольцами (5) создана дополнительная полость охлаждения.

Двигатель "MAN-B&W" МС - двигатель совместного производства фирм "МАИ" и "Бурмейстер и Вайн". В двигателе использованы многие элементы двигателей "Бурмейстср и Вайн", в том числе двигатель имеет прямоточно-клапанную продувку с гидроприводом клапанов (см. рис.28).

186

10.37

Среднеоборотный двигатель "МАН" V52/55A (более поздние модели V55/55B, V58/64) (рис.40). В цилиндровой крышке расположены четыре клапана - два впускных и два выпускных. Клапаны смонтированы в отдельных корпусах, что упрощает их обслуживание. Поршень состоит из двух частей - стальной головки (1) и юбки (2) из легкого сплава. Топливные насосы золотникового типа.

Двигатели имеют, соответственно, цилиндровую мощность 710,1215 э.л.с. при числах оборотов 440, 450,428 об/мин и при среднем эффективном давлении 1,77; 1,98 и 2,014 кг/см2.

188

10.38

Топливные насосы высокого давления (ТНВД). Неисправности ТНВД: - прихватывание плунжера (обнаруживается по дрожанию

его пружины, нарушению ритмичной пульсации нагнетательного трубопровода);

- зависание и заклинивание плунжера (обнаруживается по резкому падению температуры выпускных газов после цилиндра, по отсутствию импульсов давления в нагнетательном трубопроводе);

- натиры и продольные риски на рабочей поверхности плунжерных пар и клапанов, их неплотность (образуются при плохой очистке топлива от механических примесей);

- поломки клапанов, их пружин и пружин насосов (чаще из-за плохого материала);

- выкрашивание металла на рабочей части кулачной шайбы (причиной может быть качество металла кулачной шайбы, зависание или заклинка плунжерной пары, завышенное давление впрыска).

Проверка и регулирование ТНВД производится периодически (планово) и в случаях смены кулачных шайб, переборки или замены насоса, при отклонении теплотехнических параметров, определяющих работу насоса.

Проверка ТНВД производится: предварительная на неработающем двигателе и окончательная на работающем двигателе.

Проверка герметичности ТНВД в целом: проворачиванием двигателя валоповороткой выводят ролик

толкателя плунжера на цилиндрическую часть кулачной шайбы и устанавливают топливную рейку на номинальную подачу. После удаления воздуха из нагнетательной системы усилием 50 — 60 кг плавно нажимают на рычаг ручной прокачки так, чтобы форсунка не сработала. Если после этого в течение 15 — 20 сек рычаг прокачки не будет опускаться, то система герметична.

Проверка плотности плунжерной пары: у золотникового насоса плотность плунжерной пары

189

10.39

проверяется опрессовкой его дизельным топливом. Используя контрольный манометр, установленный на место нагнетательной трубки, фиксируют время от создания постоянного давления рычагом ручной прокачки (на 50 - 55 кг/см2 меньше давления впрыска), поддерживая его на этом уровне до момента отсечки подачи топлива (для ТНВД с регулированием по концу подачи). Это время не должно отличаться более чем в 1,5 раза от времени для новой пары.

У клапанного насоса плотность плунжерной пары может быть проверена при работе двигателя замером утечки топлива, которая не должна превышать нормальную больше чем на 25%.

Плотность клапанной пары проверяется сжатым воздухом при использовании приспособления (рис.41), которое после подключения к нему воздуха погружается в емкость с дизельным топливом. При давлении воздуха 5 — 7 кг/см2 в течение 10 - 15 сек в топливе не должно появляться пузырьков воздуха.

Рис.41. Приспособление для проверки плотности клапанов: а) всасывающего; б) нагнетательного.

Проверка угла опережения подачи топлива. Способ проверки зависит от типа насоса и обычно

рекомендуется заводом-строителем. Если рекомендаций нет, проверку можно выполнить при помощи моментоскопа (рис.42). Последовательность про­верки моментоскопом: под ролик толкателя насоса подводят цилиндрическую часть кулачной шайбы возможно ближе к ее профильной части; устанавливают моментоскоп на нагнетательный штуцер насоса; вручную прокачивают топливо и устанавливают его уровень в средней части стеклянной трубки; медленно проворачивают коленчатый вал р лл

190

10.40

на передний ход до момента страгивания уровня и по градуировке на маховике определяют угол опережения подачи. Операцию повторяют два - три раза и принимают среднее значение, которое не должно отклоняться от рекомендуемого на 1,5° поворота коленчатого вала.

Способ регулировки угла опережения зависит от типа насоса: смещением рабочей части кулачной шайбы относительно распредвала (рис.43), изменением толщины прокладки под корпусом насоса.

Рис.42. Моментоскоп: 1 - стеклянная трубка; 2 - резиновая трубка; 3 - штуцер насоса.

Кулачные шайбы ТНВД (рис. 43)двигателей: а) "Бурмейстер и Вайн" типа VTBF; б) "МАН" типа KZ; в) "Зульцер" типа RD. Проверка равномерности подачи топлива

по цилиндрам производится при положении органа управления топливными насосами в положении номинальной нагрузки после проверки нулевой подачи прокачкой ТНВД. Через каждую форсунку в сборную емкость совершают 10-20 резких подач. Мензуркой определяют объем топлива. Делением

Рис. 43а.

191

полученного объема на число подач определяется ЦИКЛОВАЯ (разовая) подача насоса.

Неравномерность подачи топлива по цилиндрам: (максимальная — минимальная)/ среднюю (в %) должна

лежать в пределах 3 - 6 % . Выравнивание неравномерности подач по цилиндрам

производится только за счет уменьшения наибольших цикловых подач, чтобы не нарушить нулевую подачу насоса.

Способ изменения цикловой подачи зависит от типа насоса.

192

Member of LATVIAN ASSOCIATION OF SOCIAL WORKERS Member of LATVIAN ASSOCIATION OF CREWING AGENCIES

Head Office:

33-3A. Kr. Valdemara St.. Riga. LV-1010. Latvia

Tel.: +371 7332887. 7334270.7338081.7334974.

Fax:+371 7830133

Telex: 161391 LAPMF LV

E-mail: lapa@lapa.lv

Crewing (Sea personnel — Chemical / Oil / Gas / Bulk Carriers / Reefers / Repair Teams)

Special Training (IMP Chemical / Gas / Crude Oil Washing / SOLAS / Advanced Fire-Fighting / IMP Basic English / GMDSS Terminology / Ship's Computers. AMOS-D and AMPS Link)

Marine Seminars and Conferences. Consultations

SMS (ISP 9002) - Internal Audit

Art Gallery. Marine Saloon

For details, please apply to our page in INTERNET: http://www.lapa.binet.lv

Выражаем благодарность судовладельцам

BERGESEN d.y. ASA, Oslo и

STOLT PARCEL TANKERS Inc., Houston, механикам Е. Сапожникову, А. Румянцеву,

В. Братущенкову и А. Драговозу за помощь в подготовке данного издания.

ОГЛАВЛЕНИЕ

№ 7. Общие сведения о судовых дизелях. 5 — 77

№ 8. Детали и узлы дизелей. 78 — 133

№ 9. Передача крутящего момента от двигателя на винт. 134 - 151 9.1 - 9.18

№ 10. Основные типы малооборотных дизелей. 152 — 192 10.1 —- 10.41

7.1 - 7.73

8.1 - 8.56