Двигатель 6NVD AU (стр. 4 из 4). Судовой двигатель 6nvd48au


Технология обработки судовых дизелей

 

Технология обработки противоизносным антифрикционным

ремонтно-восстановительным составом судовых дизелей

 

На морском и речном транспорте летом 2002 года были проведены испытания по применению противоизносного антифрикционного ремонтно-восстановительного состава при восстановлении судовых дизелей ПОАО «Волготанкер» (методика проведения ремонта дизелей с использованием РВС ранее апробирована на тепловозах серий: М62, ТЭМ2, ТЭМ2А, ТЭМ15, ЧМЭ3, ТГМ6А, ТУ2).

Было обработано 5 судовых дизелей различного технического состояния и величины выработанного моторесурса. Среди них:

1.                       Главный двигатель модели 6NVD-48AU, зав.№ 852511, 1968 года выпуска, второй капитальный ремонт в октябре 2001 года, рем. № 1948, установленный на «Нефтерудовозе № 12»;

2.                       Вспомогательный двигатель модели 6Ч 18/22, зав.№ 7630, 1972 года выпуска, после капитального ремонта в мае 2002 года, рем.№ 0044, установленный на «Нефтерудовозе № 12»;

3.                       Главный двигатель модели 8NVD-48АU, установленный на испытательном стенде ЗАО ССЗ имени Ленина, после капитального ремонта в июне 2002 года, рем.№ 1975;

4.                       Вспомогательный двигатель модели 6Ч 18/22, установленный на испытательном стенде ЗАО ССЗ имени Ленина, после капитального ремонта в апреле 2002 года, рем.№ 0132;

5.                        Главный двигатель модели 8NVD-48АU, зав.№ 854037, 1974 года выпуска, пробег после капитального ремонта на ЗАО ССЗ имени Ленина в 1997 году 15450 моточасов, установленный на танкере «Волгонефть-135».

 

Подготовительные операции

Применение РВС предусматривает проведение ряда подготовительных и диагностических операций: для полной циркуляции этого состава по системе смазки дизеля осуществлены профилактические мероприятия по очистке или замене фильтров грубой очистки масла; выполнена проверка операций пуска дизеля и включения реле давления масла. Дизель работал без перебоев на минимальной частоте. Вибрация дизеля также не превышала предельных значений.

Таблица № 1

Результаты измерения параметров сжатия, максимального давления сгорания

по цилиндрам дизелей до проведения обработки

пп

Тип и №двигателя

Среднее давление сжатия Рс

Среднее давление сгорания Рz

Число оборотов об.мин

Среднее давление Рс

 кг/ см 2

Дисбаланс дизеля,

%

Число оборотов

об.мин

Среднее давление Рz

кг/ см 2

Дисбаланс дизеля,

%

1

2

3

4

5

6

7

8

1.

6NVD-48AU №1948

Нефтерудовоз № 12

280

37,16

2,7

280

-

-

2.

6Ч18/22 № 0044

Нефтерудовоз № 12

210

32,08

1,6

210

-

-

3.

8NVD-48AU №1975

Стенд завода

375

34,5

9,1

375

55,25

7,4

4.

6Ч18/22 № 0132

Стенд завода

562

33,16

12,9

750

54,66

16,0

5.

8NVD-48AU №854037

Волгонефть-135

360

40,62

10,3

360

56,25

17,0

После прогрева двигателя и выхода на рабочий температурный режим определялись давления сжатия РС и максимальные давления сгорания РZ. По каждому цилиндру проводилось 3-5 опытов и находилось среднее значение параметра. Во время проведения измерений в системе поддерживалась постоянная температура масла.

Все контрольные замеры производились приборами и оборудованием ПОАО «Волготанкер». Данные замеров давления в цилиндрах двигателей до обработки РВС представлены в усредненном виде в таблице № 1.

 

Обработка дизелей РВС

Обработке подверглись следующие агрегаты и узлы судового дизеля:

·        кривошипно-шатунный механизм дизеля;

·        цилиндропоршневая группа дизеля.

В соответствии с Руководством по обработке судовых дизелей, разработанной НТЦ «Конверс-Ресурс», была произведена обработка дизелей РВС с использованием штатной системы смазки.

Во время работы дизеля, несколько раз увеличивалась частота вращения коленчатого вала, от минимальной до номинальной частоты и выдерживалась в течение 1 минуты.

Затем без остановки дизель работал на холостом ходу 15 часов.

Таблица № 2

Сводная таблица результатов измерения давления сжатия и давления сгорания

дизелей после проведения обработки

№пп

Тип и №двигателя

Среднее давление сжатия Рс, кг/ см 2

Среднее давление сгорания Рz, кг/ см 2

Число оборотов

об. мин

Среднее давление Рс

Дисбаланс дизеля,

 %

Число оборотов

об. мин

Среднее давление Рz

Дисбаланс дизеля,

%

1

2

3

4

5

6

7

8

1.

6NVD-48AU №1948

Нефтерудовоз № 12

Через 72 моточаса.

200

34,1

6,1

200

-

-

2.

6Ч18/22 № 0044

Нефтерудовоз № 12

Через 15 моточасов

210

34,0

0

210

-

-

3.

8NVD-48AU №1975

Стенд завода

Через 32 моточаса

375

39,25

5,0

375

59,88

3,28

4.

6Ч18/22 № 0132

Стенд завода

Через 32 моточаса

562

33,17

11,4

750

59,33

1,67

5.

8NVD-48AU №854037

Волгонефть-135

 

 

 

 

 

 

Через 22 моточаса

360

41,5

4,66

360

56,12

14,52

Через 30 моточасов

360

42,37

2,33

360

58,12

9,68

Через 360 моточасов

360

43,0

2,55

360

61,0

7,94

 

Повторная диагностика давления сжатия и максимального давления сгорания в цилиндрах дизелей проводилась следующим образом:

1.      Главный двигатель модели 6NVD-48AU, зав.№ 852511, установленный на «Нефтерудовозе № 12» – через 72 часа работы дизеля;

2.       Вспомогательный двигатель модели 6Ч18/22, зав.№ 7630, установленный на «Нефтерудовозе № 12» – через 15 часов работы дизеля;

 

 

Динамика изменения давления сжатия по цилиндрам

дизеля  8NVD-48AU при испытании на стенде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.

 

Динамика изменения максимального давления сгорания

по цилиндрам дизеля 8NVD-48AU при испытании на стенде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.

 

3.      Главный двигатель модели 8NVD-48АU, установленный на испытательном стенде ЗАО ССЗ им. Ленина, - через 32 часа работы дизеля;

1.      Вспомогательный двигатель модели 6Ч18/22, установленный на испытательном стенде ЗАО ССЗ им. Ленина, - через 32 часа работы дизеля;

2.      Главный двигатель модели 8NVD-48АU, установленный на танкере «Волгонефть-135», - через 22, 30, 360 часов работы дизеля.

Данные по изменению давления сжатия после обработки дизелей представлены в табл.2.

Анализ приведенных показателей и выводы комиссий, изложенных в актах от 28.06.2002, 16.07.2002 и 17.09.2002 года говорят о следующем:

дизели № 1и № 2 - данные контрольных замеров до и после обработки указывают на увеличение давления сжатия в цилиндрах на 1 -2 кг/см²;

дизель № 3 - после обработки двигателя 8NVD-48AU произошло увеличение давления сжатия в цилиндрах в среднем на 4,75 кг/см² и увеличение давления сгорания по цилиндрам на 4,63 кг/см².

Замер параметров проводился контрольно-измерительными приборами испытательного стенда. При этом фиксировались все основные диагностические параметры дизелей.

Динамика изменения давления сжатия по цилиндрам главного дизеля 8NVD-48AU представлена на рис.1., а максимального давления сгорания – на рис.2.

Последующий анализ показал, что через 5 дней после обработки РВС главного судового дизеля давление сжатия по цилиндрам возросло в среднем на 13,8 %, а максимальное давление сгорания соответственно на 8,4 %.

Дизель № 4 - по двигателю 6Ч18/22 увеличение давления сжатия произошло незначительно и четко прибором зафиксировано не было. Давление сгорания по цилиндрам увеличилось в среднем на 4,33 кг/см2. Это можно объяснить повышенной точностью сборки двигателя при капитальном ремонте и наличием оптимальных зазоров цилиндропоршневой группы при сборке двигателя. Однако было зафиксировано увеличение давления сгорания по цилиндрам (рис.3).

 

Динамика изменения максимального давления сгорания по цилиндрам

вспомогательного дизеля 6ЧН18/22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3.

 

 

Динамика изменения максимального давления сгорания

 по цилиндрам главного дизеля 8NVD-48AU танкера «Волгонефть-135»

 

Рис.5.

 

 

Последующий анализ показал, что через 5 дней после обработки вспомогательного дизеля РВС, максимальное давление сгорания выросло в среднем на 8,4 %.

Дизель № 5 - после проведения обработки цилиндропоршневой группы двигателя происходит (с увеличением по времени работы двигателя -3 часа -30 часов -360 часов) постоянное увеличение:

давления сжатия (Рс), увеличилось в среднем на 2.4 кг/см.2;

давления сгорания (Pz), увеличилось в среднем на 4,75 кг/см2.

Уменьшилась разница по показанию давления сжатия (Рс) между цилиндрами, что в дальнейшем будет способствовать увеличению ресурса двигателя.

Было зафиксировано уменьшение расхода топлива на 2,5 кг в час, что дает значительную экономию топлива за навигацию (при плановой работе судна).

Давление масла в системе смазки увеличилось на 0,2 кг. (12%).

Уменьшился выброс масла из всасывающего патрубка навесного компрессора главного двигателя.

Из этого следует, что обработка РВС цилиндропоршневой группы главного двигателя на танкере «Волгонефть-135» с наработкой после второго капитального ремонта (в течение 5 лет) 15810 часов показала стабильное улучшение по всем параметрам.

Динамика изменения давления сжатия по цилиндрам главного дизеля 8NVD-48AU представлена на рис.4., а максимального давления сгорания – на рис.5.

 

ВЫВОДЫ

Обработка РВС-ИПИ:

 

1. Снижает стоимость восстановления судовых дизелей в два – три раза по сравнению со стоимости ремонта по традиционной технологии.

 

2. Улучшает теплотехнические и технико-экономические параметры судовых дизелей 8NVD-48AU и 6ЧН 18/22. После проведения обработки главных судовых дизелей на стенде и непосредственно на борту теплоходов величина давления сжатия и максимального давления сгорания по цилиндрам возросла от 5,9 до 13,8 %.

 

3. Увеличивает давление масла в системе смазки дизеля.

 

4. Снижает расход дизельного топлива, что дает значительную экономию топлива за навигацию (при плановой работе судна). На дизеле 8NVD-48AU танкера «Волгонефть-135» расход топлива снизился на 2,5 кг/ч,

 

 

Разработка сайта и дизайн Воеводин Андрей

www.a-muz.narod.ru

a-muz@ya.ru

 

lidtech.narod.ru

краткая характеристика двигателя 6NVD48U. делаю диплом ((

еверсивные двигатели типа НВД36 (ЧР 24/36) и НВД48 (ЧР 32/48) производства SKL (Германия) </strong> различных модификаций с наддувом и без наддува выпускали 6-8 цилиндровом исполнении.

Существенная особенность дизельных двигателей этого типа – наличие у них однодискового сегментного упорного подшипника, воспринимающего осевое усилие от гребного винта. Это позволило не устанавливать в линии валопровода отдельный упорный подшипник. Современные дизельные двигатели оборудованы ДАУ и средствами автоматизации. Кроме этого, они могут быть приспособлены для работы на топливах любых марок.

Каждую модификацию дизеля завод SKL поставлял в широком диапазоне номинальной частоты вращения, что позволило использовать одну и ту же модель на судах различного назначения и мощности и иметь одну и ту же номенклатуру запасных и сменных деталей для большой группы разнотипных судов.

Так, например, дизельный двигатель 6NVD48U (6НВД48У) поставляли со следующими номинальными характеристиками: 294 кВт при частоте вращения 275 и 300, 368 кВт – при 350, 397 кВт – при 375.

Фундаментная рама дизельного двигателя 8NVD48A-2U (8НВД48-2У) цельнолитая чугунная. Блок-картер прикреплен к фундаментной раме анкерными связями. Картерные люки оборудованы предохранительными клапанами. Чугунные втулки цилиндров уплотнены в нижней части двумя закладными резиновыми кольцами, в верхней – путем притирки торцевой поверхности фланца. В двигателях NVD48A-2U (НВД48-2У) ниже опорной поверхности фланца поставлено закладное резиновое кольцо. Крышки цилиндров отдельные, чугунные.

Коленчатый вал стальной цельнокованый. На кормовом конце его предусмотрен гребень для упорного подшипника. Вкладыши рамовых и шатунных подшипников залиты свинцовой бронзой, а сверху нее верхним приработочным слоем. Вкладыши рамовых подшипников двигателей первых выпусков заливали баббитом. Шатунные подшипники изготавливали без вкладышей, баббит в них заливали непосредственно на рабочую поверхность нижней головки шатуна.

Поршни изготовлены из алюминиевого сплава. Уплотнительных колец четыре, маслосъемных два. Палец поршня плавающий, зафиксирован пружинящими кольцами. Поперечное сечение стержня шатуна круглой формы. Кривошипная головка двигателей NVD48A-2U (НВД48-2У) неотъемная, кроме первых модификаций дизельных двигателей. Поршневой подшипник образован стальной втулкой, заплавленной свинцовой бронзой. Нижняя головка шатуна заплавлена баббитом. Масло из рамового подшипника, куда оно поступает по трубе из магистрали, проходит в шатунный через наклонное просверленное отверстие на вале. На носовом конце многих дизельных двигателей навешен демпфер жидкостного (силиконовый) или сухого трения.

Впускных и выпускных клапанов предусмотрено по одному на каждый цилиндр. Корпус выпускного клапана NVD48A-2U (НВД48-2У) охлаждаемый. Привод открытия клапана штанговый. У двигателей NVD48A-2U (НВД48-2У) он установлен внутри кожуха. Кулачковые шайбы выполнены в блоках по четыре. Распределительный вал расположен внутри картерного пространства. Наддувочный (впускной) и выпускные коллекторы размещены с разных сторон двигателя.

Для наддува двигателей используют турбокомпрессоры ЕКМ или ПДГ50Н. Выпуск газов происходит через два у шестицилиндровых и через четыре у восьмицилиндровых двигателей выпускных коллектора, обеспечивающих импульсный наддув с переменным давлением.

В топливной системе двигателей NVD первых выпусков не было подкачивающего насоса, в последующих выпусках он предусмотрен. Топливные фильтры сетчатые, но в последние годы устанавливают бумажные. Топливные насосы индивидуальные золотниковые. Форсунки закрытые с фильтром высокого давления. Регулятор всережимный прямого действия.

otvet.mail.ru

Двигатель 6NVD AU - часть 4

Если в процессе реверсирования двигателю задана номинальная частота вращения на задний ход при полной скорости судна на передний ход, то отрицательный момент гребного винта достигает четырехкратного номинального значения, что может привести к критическим перегрузкам валопровода и самого двигателя. Аналогичные условия создаются в случае изменения хода судна с полного назад на полный вперед.

При преждевременном реверсировании с полного переднего хода на полный задний могут создаться условия, когда распределительный вал уже установлен в положение заднего хода, но при поступлении воздуха в систему пуска коленчатый вал начинает вновь набирать частоту вращения на передний ход, поэтому реверсирования с полного переднего хода на полный задний до полной остановки вала надо по возможности избегать.

Нарушение требований надежности при реверсировании может привести к отказу двигателя, что в условиях маневрирования грозит серьезной аварией судна.

Режим приработки

При вводе судна в эксплуатацию после постройки, а также после каждого ремонта, связанного с заменой ответственных узлов и деталей (поршня, поршневых колец, цилиндровой втулки, подшипников, цепного или шестеренного привода) применяют режим приработки двигателя.

Новый двигатель проходит первичный режим приработки при обкатке на заводском стенде в течение 40 – 60 ч, для приработки рабочих узлов требуется значительно большее время (до 500 – 1000 ч), поэтому фактически двигатель проходит режим приработки в первый период эксплуатации до наработки указанного в инструкции завода-изготовителя времени. Продолжительность режима приработки зависит от типа двигателя, размеров цилиндра, конструктивных особенностей деталей ЦПГ и системы продувки, степени форсировки двигателя.

Наиболее ответственен и продолжителен режим приработки для высоконапряженных малооборотных двигателей с высокой степенью наддува и большой цилиндровой мощностью.

В первоначальный период идет приработка поршневых колец по зеркалу цилиндра, причем от качества первичной приработки зависит дальнейшая работа колец и компрессия в цилиндре. При нормальном износе колец в период приработки в момент изменения направления движения поршня происходит их перекос, что приводит к быстрому истиранию кромок и образованию выпуклой рабочей поверхности кольца. Это способствует образованию масляного клина и стабильной гидродинамической масляной пленки, улучшающей и ускоряющей процесс приработки колец. При повышенном износе колец рабочая поверхность имеет плоскую форму с острыми кромками, условия смазывания ухудшаются, износ значительно возрастает. Частицы износа попадают на рабочую поверхность нижних колец, вызывая их интенсивное изнашивание.

Вследствие повышенного трения на рабочих поверхностях колец создается окисная пленка высокой прочности, что практически исключает нормальную приработку колец. Для обеспечения нормальных условий приработки в начальный период устанавливается пониженная нагрузка двигателя, не превышающая 0,6 – о, 8 номинальной. По мере приработки нагрузка постепенно увеличивается. Для улучшения условий приработки подача масла насосами повышается в 1,2 – 1,3 раза для лучшего вымывания продуктов износа рекомендуется применение минерального масла. В целях улучшения условий приработки некоторые фирмы специальным квадратным резцом наносят на рабочую поверхность винтовую канавку глубиной 0,02 – 0,05 мм с шагом 2 – 5 мм.

Режим приработки назначают при каждой замене колец и даже при установке старых колец после моточистки цилиндра, так как во время снятия колец с поршня они меняют свою форму. Продолжительность приработки в этом случае от нескольких часов до нескольких суток, с повышением нагрузки по специальному графику. Во избежание излишних приработок колец увеличивают период работы без вскрытия цилиндров в зависимости от фактического технического состояния. Этому в значительной мере способствуют системы технического диагностирования, позволяющие оценить состояние колец в эксплуатационных условиях.

Втулки цилиндров прирабатываются дольше, поэтому главным критерием режима приработки являются поршневые кольца.

Продолжительность режима приработки после замены деталей и узлов в период эксплуатации двигателя в зависимости от объема проведенных работ назначают в соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя. Во время приработки рекомендуется усиленный контроль за состоянием замененных деталей.

Режим работы в штормовых условиях

При плавании судна в штормовых условиях может сильно возрастать ветровое сопротивление движению судна, сказывается увеличение волнового сопротивления, резко изменяются характеристики гребного винта, работающего в условиях косого потока воды при изменяющейся глубине погружения. При качке повышается тормозящее действие пера руля, которое начинает отклоняться от диаметральной плоскости для удержания судна на заданном курсе. Эти факторы приводят к частым изменениям крутящего момента гребного винта. В условиях 7-балльного шторма момент может возрастать на 40 – 50%, что приводит к большим перегрузкам двигателя. Одновременно вследствие роста сопротивления скорость судна падает на 20 – 30%.

В таких условиях главный двигатель выходит на неустановившийся режим работы, характеризующийся изменением механической и тепловой напряженности рабочих узлов и деталей. Анализ работы двигателя по изменению характеристик (рис. 10,9) показывает, что работа на номинальной нагрузке при номинальной частоте вращения (точка 1) недопустима, так как даже незначительное увеличение сопротивления приводит к смещению режима влево на внешней характеристике ha1 и значительным перегрузкам двигателя.

В зависимости от положения органов топливоподачи и условий регулирования важно рассмотреть несколько допустимых режимов.

Работа двигателя по внешней характеристике ha2 происходит при

предельном регуляторе и уменьшении подачи топлива для перевода двигателя на режим работы, соответствующий точке 2. двигатель работает в диапазоне aa без перегрузки по значению среднего эффективного давления pe. Подача топлива остается неизменной, но частота вращения широко изменяется, что приводит к колебаниям ускорений движущихся масс двигателя и валопровода, дополнительным инерционным нагрузкам и вследствие этого к значительным динамическим перегрузкам двигателя. При этих условиях растет степень неравномерности вращения вала и амплитуда колебаний крутящего и опрокидывающего моментов, что может сопровождаться повышенной вибрацией. Особенно в неблагоприятных условиях будут работать дейдвудные и упорные подшипники, а также приводы распределительного вала, насосов, клапанов. Скорость и амплитуда изменения частоты вращения при предельном регулировании практически нерегулируемы и зависят полностью от состояния моря, загрузки судна и других внешних факторов.

Работа двигателя по внешней характеристике ha3 с переводом двигателя на исходный режим, соответствующий точке 3, несколько снижает амплитуду колебаний частоты вращения, но реальной защиты двигателя от динамических перегрузок не гарантирует.

Работа по регуляторной характеристике bb при настройке регулятора по всережимно-предельной схеме обеспечивает наиболее устойчивую работу двигателя при минимальной амплитуде колебаний частоты вращения. При этом подача топлива изменяется в зависимости от нагрузки, а динамические усилия, механическая и тепловая напряженности находятся в допустимых пределах. Поэтому все современные системы управления дизельными установками оборудованы регуляторами, обеспечивающими рациональные соотношения изменения подачи топлива и частоты вращения на режимах работы в штормовых условиях. При плавании судна во время шторма в балласте или с неполным грузом необходимо балластировкой обеспечить возможно большее погружение гребного винта, что снижает колебания крутящего момента. Забортную воду в систему охлаждения двигателя принимают только через донные кингстоны с периодическим удалением воздуха из приемных фильтров.

Литература.

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

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

mirznanii.com

Двигатель 6NVD AU - часть 2

=19.39=0.0031 Тс , кДж/(кМоль*К)

Рассчитаем

: =19,39+0,0031*890=22,1

Средняя молярная изобарная теплоемкость продуктов сгорания

рассчитывается по следующей эмпирической формуле: = кДж/(кМоль*К)

Примем температуру конца сжатия Тz считается неизвестной.

Тогда выразим через Тz величину

: =28.4+0.003* Тz кДж/(кМоль*К)

Подставив это выражение в выше указанное уравнение сгорания получим полное квадратное уравнение относительно Тz . Решив его получим температуру конца сгорания Тz :

29,252 Тz +0,0309 Тz2 =31508,136+43076,923

0,0309 Тz2 -29,252 Тz -74585,059=0

Д=855,6795+4*0,0309*74585,059=10074,39279

Тz =

Процесс расширения

При расширении газа совершается полезная работа.

Процесс происходит по политропе с показаниями n2, который для тихоходных двигателей равен 1,24–1,30, а для быстроходных 1,20–1,25. Давление газа в конце расширения рассчитывается по формуле:

, кгс/см2

Произведем расчет давления газа в конце расширения:

Кгс/см2

Температура газа в конце расширения рассчитывается по формуле:

, К

Произведем расчет температуры газа в конце расширения:

К

Выпуск

Давление газов в цилиндре за период выпуска не остается постоянным и зависит от проходного сечения выпускного канала, сопротивления выпускного трубопровода. Колебание давления газов при выпуске не поддаются точному теоретическому подсчету, поэтому используют среднее постоянное давление газов в период выпуска.

Вывод: расчетные числовые значения давлений и температур не выходят за пределы полученных опытным путем для рабочего цикла ДВС.

Построение расчетной индикаторной диаграммы четырехтактного ДВС

После проведения теплового расчета по полученным параметрам P и V строится диаграмма цикла, выбирается масштаб, для давления и объема и откладывается по осям от поля.

Приняв Vа =250 мм, получаем:

мм

Vs =250–19=231 мм

Масштаб давления примем 1 атм.=3 мм. Величины Pa , Pc , Pz в масштабе будут равны:

Pa =1,33*3=3,99 мм

Pc =38*3=144 мм

Pz =60,8*3=182,4 мм

Откладываем в масштабе базу диаграммы и проводим атмосферную линию впуска.

Разделив объем Vа , в масштабе равной 150 мм, на 10 равных частей вычисляем промежуточные значения Р’ для каждой части объема по уравнению равен:

Р’=

мм;

При:

V1 =1.0:

V1 =0.9:

V1 =0.8:

V1 =0.7:

V1 =0.6:

V1 =0.5:

V1 =0.4:

V1 =0.3:

V1 =0.2:

V1 =0.1:

Отложив ординаты Р’ вверх из соответствующих делений, найдем точки политропы сжатия, соединив которые плавной линией, получим кривую политропы сжатия АС.

Координаты точки Z. Ордината Рz известна; Абсцисса Vz определяется следующим образом:

Vz =

Кривая расширения строим аналогично:

При:

Определение среднего индикаторного давления

Найдем среднее индикаторное давление расчетного цикла по следующей формуле:

Все входящие в эту формулу величины известны из предыдущего расчета цикла.

Как известно среднее индикаторное давление рабочего цикла определяется по формуле:

φ – коэффициент полноты диаграммы, принимаемый равным для четырехтактового цикла 0,95–0,98.

Pi =0.98*8.28=8.11 кгс/см2

Анализ результатов расчетов цикла

Проверочный расчет рабочего цикла заканчивается определением расчетной мощности двигателя. Индикаторную мощность двигателя, для которого известны постоянные А и В, определяют по формуле:

Ni =0.342*8.11*330=915.3 л.С

Поскольку эффективная мощность двигателя известна из формуляра, может быть получен механический коэффициент полезного действия:

Расчет детали на прочность

Расчет шатунного болта 6Ч 12/14

Шатунные болты – весма ответственные детали, т. к. их обрыв может привести к аварии двигателя. Что бы избежать этого, при изготовлении болтов необходимо:

1. Переход от головки болта к целендрической части и от одного диаметра к другому выполнять плавно, с достаточными закруглениями.

2. Что бы болты входили в отверстие подшипника плотно, без зазора.

3. Что бы головки гайки болтов плотно прилегали к опорным поверхностям.

4. Сбеги резьбы выполнять в виде проточки длинной не менее 0,5 диаметра болта.

5. Чтобы гайки имели надежные стопорные приспособления.

Стержные болты изготовляют из стали марок 25, 30У, 18ХН, 38ХН3А, 20ХН3А.

Диаметр болта d определяют из уравнения прочности на разрыв от силы Pb или In для двигателей простого действия и от силы Pz для двигателей двойного действия.

Если число болтов m, то при первоночальной затяжки превышающей силу Pb на 35%, получают:

1,35 Pb =0,785d2 mσд ,

откуда диаметр болта (в м)

откуда получим:

где Pb – сила в н;

σд – допускаемое напряжение на разрыв н/м2 .

Учитывая ударную нагрузку при наличии слабины в подшипнеке, допускаемое напряжение следует выбирать в пределах:

σд =(600–900) кг/см2 для углеродистой стали и σд =(900–1300) кг/см2 для легированной стали.

Опорную поверхность f м2 гайки проверяют на смятии по формуле:

mirznanii.com

Двигатель 6NVD AU - часть 3

Из этого получим:

Допускаемое напряжение на смиятие σсм.д

500 кг/см2 .

Вопрос эксплуатации

Неустановившиеся режимы работы. Режим работы при пуске

Реверсивно-пусковые качества двигателя являются одним из важнейших факторов, определяющих безопасность мореплавания в сложных ситуациях: при входе в порты, следовании узкостями, плавании в условиях интенсивного судоходства. Пусковые режимы кратковременны, но среднегодовое число пусков двигателей транспортных судов 800–900, пассажирских судов 1200–1500. Число пусков за одну швартовку достигает 20–30 и более при периодичности 30–120 с. Пусковые условия оказывают влияние на характер протекания рабочего процесса двигателя, состояние тепловой и механической напряженности его узлов и деталей, интенсивность изнашивания трущихся пар и, в конечном счете, определяют надежность и долговечность работы двигателя.

При пуске двигателя ухудшаются условия для самовоспламенения и сгорания топлива, что объясняется пониженным температурным режимом стенок камеры сгорания и переохлаждением пускового воздуха при его расширении в цилиндре. Это приводит к увеличению периода задержки воспламенения топлива, вследствие чего возрастает скорость нарастания давления, достигая 1,5 – 2 МПа на 1 гр. ПКВ и может повышаться максимальное давление сгорания.

Механическая и тепловая напряженность двигателя увеличиваются вследствие возрастания динамических показателей рабочего процесса. Кроме того, рост напряжений в деталях двигателя объясняется сменой режимов работы при повторных пусках и особенно при резком изменении нагрузки двигателя, когда меняется не только характер действующих усилий, но также зазоры и посадки в сопряженных рабочих узлах. Надо учитывать и изменение условий смазывания трущихся поверхностей, возможность нарушения гидродинамической масляной пленки. Условия становятся еще более жесткими при пуске холодного двигателя и использовании тяжелых топлив с низким значением цетанового числа, характеризующего способность топлива к самовоспламенению.

На характер нарастания нагрузок влияют также конструктивные особенности двигателя: форма камеры сгорания, схема газообмена, давление впрыскивания топлива в пусковой период, способ пуска (раздельный или смешанный), пусковая цикловая подача топлива.

При пуске двигателя на сжатом воздухе увеличивается степень неравномерности вращения коленчатого вала, которая при определенных условиях может достигать значений 1/10 и более. Это происходит вследствие пропуска вспышек в отдельных цилиндрах из-за ухудшения условий для воспламенения топлива.

На пусковых режимах происходит интенсивное изнашивание трущихся пар, особенно цилиндровых втулок. По статическим данным износ втулки за каждый пуск примерно равен износу за 6 – 10 ч стабильной работы на режимах полного хода. Наблюдается и повышенная химическая коррозия от воздействия серной, угольной и азотной кислот, образующихся вследствие конденсации паров воды на поверхности втулок из-за низкой температуры.

Таким образом, режимы пуска относятся к наиболее напряженным режимам работы двигателя, на долю которых приходится наибольшее число отказов и повреждений.

Для создания более благоприятных условий пуска двигателя и повышения надежности работы в пусковой период осуществляют следующие мероприятия: предварительный постепенный прогрев двигателя путем подогрева воды в системах охлаждения цилиндров, поршней, форсунок; подогрев смазочного масла в циркуляционной системе до 40 – 45 гр.; пуск двигателя на дизельном топливе, обладающем хорошей способностью к самовоспламенению; повышение давления впрыскивания топлива для улучшения качества смесеобразования; подогрев пускового воздуха для предотвращения его переохлаждения при расширении; выбор наиболее рациональных значений пусковой частоты вращения и цикловой подачи топлива. Эти факторы тщательно исследуют и находят непосредственное отражение в математических программах обеспечения автоматических систем управления.

Режимы прогревания и остывания двигателя

Прогревание двигателя, ввод в режим эксплуатационной нагрузки, снижение нагрузки и внезапная остановка относятся к переходным режимам, во время которых в деталях ЦПГ возникают значительные термические напряжения, а скорость изменения температур деталей и перепады температур по толщине стенки цилиндра достигают максимальных значений.

Во время пуска и при повышении нагрузки двигателя вследствие резкого, неравномерного повышения температуры рабочих узлов меняется зазоры в трущихся парах и условия смазывания, характер трения приближается к границам полужидкостного и полусухого. Наиболее интенсивный рост температуры наблюдается в течение первых 40 – 60с после перехода двигателя на работу на топливе. Основные детали ЦПГ прогреваются. Головка поршня нагревается почти мгновенно, воспринимая поток теплоты от воздействия пламени, юбка прогревается значительно медленнее вследствие теплопроводности материала. Быстрому нагреву подвержены также верхняя часть цилиндровой втулки и днище крышки цилиндра. Чем быстрее нарастает нагрузка двигателя, тем больше рост температур, а следовательно, и их перепад в различных частях деталей.

Неравномерный прогрев втулки цилиндра приводит к ее деформации, а повышенный нагрев поршня приводит к уменьшению зазора между ними, что в свою очередь способствует повышенному износу трущихся поверхностей.

Температурный перепад и скорость нарастания температур в значительной мере зависят от начального теплового состояния двигателя, поэтому для всех главных и особенно мощных малооборотных двигателей предварительное прогревание перед пуском обязательно в соответствии с требованиями завода-изготовителя. Чем больше масса двигателя, тем больше тепловая инерция деталей ЦПГ и, следовательно, более длителен процесс прогревания.

Предварительно прогретый двигатель может быстро выводиться на режим 50%-ной нагрузки. В дальнейшем нагрузку увеличивают ступенями с выдержкой времени на каждой ступени, что оговаривается конкретно для каждого двигателя в инструкции по эксплуатации. В системах автоматического дистанционного управления режимы прогревания заложены в программы обеспечения, причем предусматривается несколько вариантов ввода двигателя в режим: экстренный (аварийный) с выводом на номинальную частоту вращения за 30 – 60с; ускоренный – за 12 – 20 мин; нормальный – в течение времени, предусмотренного в инструкции (до 1,5 – 2 ч).

При планируемой остановке понижение нагрузки двигателя начинается заблаговременно с получением сообщения с мостика. Нагрузка понижается до 50% номинальной шестью – семью ступенями с выдержкой времени на каждой ступени 2 – 5 мин. На пониженной нагрузке до начала маневров двигатель должен отработать не менее 30 мин.

При экстренной остановке необходимо принять меры для поддержания температурного режима охлаждения и смазывания на нормальном рабочем уровне.

При остановке двигателя и получении команды о том, что он больше не потребуется, необходимо обеспечить его постепенное равномерное охлаждение. Для этого двигатель продолжают прокачивать охлаждающей водой и циркуляционным маслом до установления нулевого перепада температур на входе и выходе. Запрещается сокращать время ввода в режим и вывода двигателя из ходового режима за исключением аварийных случаев.

Режим работы при реверсировании

Реверсирование двигателя в зависимости от эксплуатационных ситуаций производят в широком диапазоне скоростей судна: от близкой к нулю при маневрировании, до скорости полного хода в открытом море. Скорость реверсирования двигателя является важной характеристикой маневренных качеств судна в целом. Реверсирование является тяжелым для двигателя режимом, так как на характер изменения нагрузок воздействуют одновременно два фактора: изменение динамических показателей рабочего процесса двигателя и изменение гидродинамических условий работы гребного винта.

Реверсирование начинают с остановки двигателя переводом топливных насосов на нулевую подачу (топливная рукоятка в положении «Стоп»). При этом вал двигателя продолжает вращаться под действием потока воды, вращающей гребной винт в прежнем направлении, и сил инерции вращающихся масс системы двигатель – валопровод. Вращение вала называется свободным выбегом двигателя, продолжительность которого зависит от тоннажа и скорости судна.

Как видно из графика (рис. 10.7), при нормальной частоте вращения 90 об/мин время свободного выбега (кривая 1) может достигать 60 с. Для сокращения времени выбега применяют торможение вала двигателя подачей в цилиндры контрвоздуха через пусковые клапаны на линии сжатия. При этом принужденный выбег (кривая 2) уменьшается до 10 с. Очевидно, что при сокращении выбега двигателя сокращается и выбег корпуса судна, под которым понимают путь, проходимый до полной остановки по инерции, следовательно, ускоряется и процесс реверсирования.

Эффективность применения контрвоздуха можно оценить по индикаторной диаграмме торможения (рис. 10.8). Линия ab соответствует процессу сжатия воздуха в цилиндре, bc – подаче в цилиндр контрвоздуха, сопровождаемой резким повышением давления, cd – заключительному этапу сжатия воздуха, влияющему на тормозной момент, de – выпуску воздуха в ресивер. Чем выше давление контрвоздуха и чем больше время его подачи в цилиндры (время открытия пускового клапана), тем больше площадь индикаторной диаграммы торможения и, следовательно, больше тормозной момент. Чем выше частота вращения, тем меньше тормозной эффект, так как уменьшается время открытия пусковых клапанов, поэтому подачу контрвоздуха в цилиндры надо начинать при снижении частоты вращения до малого хода.

mirznanii.com