Конструкцию распылителя форсунки судовых дизелей Бурмейстер и Вайн (рис. 6.4.5., а) с незначительными изменениями применяли до тех пор, пока не была создана принципиально новая форсунка с другим распылителем (рис. 6.4.5., б).

В конструкции, показанной на рис. 6.4.5., а, сопло 10 запрессовано в корпус 11 (соплодержатель), который притирается к нижнему торцу направляющей 8 иглы 7. Верхний торец направляющей притерт к корпусу 1 форсунки. Массивной гайкой 9 соплодержатель 11, направляющая 8 и нижняя часть корпуса 1 скреплены в единый герметичный узел. Штифты 5 обеспечивают совпадение участков каналов охлаждения 12 топливопровода 6. Сопло 10 закреплено в корпусе 11 горячей посадкой, чем обеспечивается надежная фиксация сопла, отверстия которого должны иметь строго заданное направление (число форсунок две или три при центральном положении выпускного клапана). Три или четыре распыливающих отверстия сопла имеют диаметр 0,95 -1,05 мм. Для увеличения срока службы элементов игла - упор верхняя часть иглы 7 сделана в виде утолщённой головки, а упор 4 - в виде втулки увеличенного диаметра. Упор запрессован в тело корпуса 1. Подъём иглы h и = 1 мм. Развитая головка иглы позволила увеличить диаметр штока 3, передающего игле усилие затяга форсуночной пружины 2 (Р зп), что повысило надёжность узла пружина - шток.

Форсунки Бурмейстер и Вайн охлаждаются, как правило, дизельным топливом автономной системы.

Рис. 6.4.5

В последние годы все высокомощные судовые малооборотные дизели Бурмейстер и Вайн, а также перспективные дизели МАН - Бурмейстер и Вайн оборудуют новыми форсунками унифицированной конструкцией (см. рис. 6.4.5., 6).

Принципиальным отличием в данном случае является то, что форсунка неохлаждаемая. Нормальная работа форсунки при высоких температурах подогрева тяжелого топлива (105-120 °С) обеспечивается благодаря его центральному подводу по каналу 14. При этом получаются симметричное температурное поле и равные градиенты температур по поперечному сечению распылителя, а следовательно, равные рабочие зазоры в сопряженных парах (во всех прочих конструкциях форсунок, где горячее топливо и охладитель подаются по разным сторонам ее корпуса, создается несимметричное температурное поле).

Распылитель состоит из сопла 10, направляющей 8, иглы 7 и запорного клапана 17 внутри иглы. Направление односторонних сопловых отверстий обеспечивается фиксацией сопла штифтом 5, (корпус 1 форсунки фиксируется своим штифтом в месте крепления, не показанном на чертеже). Игла 7, имеющая вверху форму стакана, воспринимает усилие затяга пружины 2 через ползун 13, в вырезы которого входит головка проставки 15 с центральным каналом 14. Внутри стакана иглы размещены пружина 16 запорного клапана 17 и узел сопряжения топливного канала в проставке 15 и в клапане 17. Нижний заплечик проставки 15 ограничивает подъем клапана (h к = 3,5 мм), а верхний - подъем иглы (h и = 1,75 мм).

Форсунка обеспечивает циркуляцию нагретого топлива при неработающем двигателе (во время подготовки к пуску и при вынужденных остановках в море), а также в период между смежными впрысками, когда ролик толкателя плунжера обкатывает цилиндрическую часть шайбы.

При стоянке двигателя, когда ТНВД находится в положении нулевой подачи (полости наполнения и нагнетания соединены), топливоподкачивающий насос при давлении 0,6 МПа подает топливо в нагнетательный топливопровод и канал 14 форсунки. "Гак как пружина 16 запорного клапана 17 имеет затяг 1 МПа, то клапан не поднимается, и топливо проходит через небольшое отверстие 18 в стакан иглы и далее вверх на слив. Таким образом, при стоянке любой продолжительности вся система нагнетания будет заполнена топливом рабочей вязкости. Это исключительно важно для надежной работы топливной аппаратуры.

При работе двигателя в период активного хода плунжера давление нагнетания практически мгновенно поднимает запорный клапан 17, и перепускное отверстие 18 перекрывается. Топливо проходит к дифференциальной площадке иглы 7 и поднимает иглу.

В конце активного хода плунжера вся система нагнетания быстро разгружается через рабочую полость насоса, так как нагнетательного клапана в нем нет. Когда давление топлива падает ниже давления затяга Р ап. пружина 2 сажает иглу 7, а при давлении ниже 1 МПа пружина 16 опускает на место запорный клапан 17. Ролик толкателя плунжера на длительное время выходит на верх шайбы, и система нагнетания вновь прокачивается топливом до следующего активного хода плунжера.

В рассмотренной особенности новой форсунки большое достоинство топливной аппаратуры, так как в любых условиях эксплуатации она постоянно находится в рабочем температурном режиме, что чрезвычайно важно для гарантии надежности.

Практика показала, что во время вынужденных остановок судов в море, при длительных стоянках в готовности, а также при продолжительных режимах малых ходов и маневров тяжелое топливо остывает по всей линии нагнетания, вязкость его повышается. В таких случаях после пуска двигателя или при резких набросах нагрузки давление впрыскивания может сильно возрасти, а гидравлические усилия в линии нагнетания достичь опасного уровня. В результате возможны образование трещин в корпусах ТНВД и стенках нагнетательных топливопроводов, прорыв мест соединений их с насосом и форсункой (особенно когда эти места резьбовые).

Для топливной аппаратуры с охлаждаемыми форсунками существует несколько решений, направленных на поддержание температурного режима системы нагнетания в упомянутых условиях: отключение охлаждения форсунок, подача пара в каналы охлаждения, установка вдоль всего (или части) нагнетательного топливопровода паровых «спутников» и т.д. Однако все эти решения по эффективности действия значительно уступают форсунке с симметричным температурным полем.

Положительным фактором в пользу неохлаждаемых форсунок является и то, что исключается необходимость применять специальную систему охлаждения (два насоса, цистерна, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы и приборы автоматики).

Есть, однако, и недостатки. Конструкция форсунки сложная, многодетальная. Одних мест притирки - девять, причем для притирки требуются специальные оправки. В топливной аппаратуре фактически отсутствует нагнетательный клапан, так как запорный клапан 17 его функций не выполняет: в случае зависания иглы форсунки топливо из системы нагнетания выталкивается давлением газов в цилиндре вскоре после окончания активного хода плунжера. Опыт показывает, что цилиндр при этом самовыключается.

Министерство образования и науки Украины

Одесская национальная морская академия

Кафедра СЭУ

Курсовой проект

По дисциплине: «Судовые двигатели внутреннего сгорания»

Задание :

L50MC/MCE «MAN-B&W DIESEL A/S»

Выполнил:

курсант гр2152.

Григоренко И.А.

Одесса 2011

ОПИСАНИЕ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Судовой дизель фирмы "МАН - Бурмейстер и Вайн" (MAN B & W Diesel A / S ), марки L 50 MC / MCE - двухтактный простого действия, реверсивный, крейцкопфный с газотурбинным наддувом (с постоянным давлением газов п е ред турбиной) со встроенным упорным подшипником, расположение цилин д ров рядное, вертикальное.

Диаметр цилиндра- 500 мм; ход поршня - 1620мм; система продувки -прямоточно-клапанная.

Эффективная мощность дизеля: Ne = 1214 кВт

Номинальная частота вращения: n н = 141 мин -1 .

Эффективный удельный расход топлива на номинальном режиме g e = 0,170 кг/кВт ч.

Габаритные размеры дизеля:

Длина (по фундаментальной раме), мм 6171

Ширина (по фундаментальной раме), мм 3770

Высота, мм. 10650

Масса, т 273

Поперечный разрез главного двигателя представлен на рис. 1.1. Охла ж дающая жидкость - пресная вода (по замкнутой системе). Температура пре с ной воды на выходе из дизеля на установившемся режиме работы 80...82 °С. Пер е пад температур на входе и выходе из дизеля - не более 8...12°С.

Температура смазочного масла на входе в дизель 40...50 °С, на выходе из дизеля 50...60°С.

Среднее давление: Индикаторное - 2,032 мПа; Эффективное -1,9 мПа; Максимальное давление сгорания-14,2 мПа; Давление продувочного воздуха- 0,33 мПа.

Назначенный ресурс до капитального ремонта - не менее 120000ч. Срок службы дизеля - не менее 25 лет.

Цилиндровая крышка изготавливается из стали. В центральном отверстии с помощью четырёх шпилек крепится выпускной клапан.

Кроме того, крышка снабжена сверлениями под форсунки. Другие све р ления предназначены для индикаторного, предохранительного и пусковых кл а панов.

Верхняя часть цилиндровой втулки окружена охлаждающей рубашкой, устанавливаемой между цилиндровой крышкой и блоком цилиндра. Цилиндр о вая втулка крепится к верхней части блока крышкой и центруется в нижнем сверлении внутри блока. Плотность от утечек охлаждающей воды и продуво ч ного воздуха обеспечивается четырьмя резиновыми кольцами, вложенными в канавках цилиндровой втулки. На нижней части цилиндровой втулки между полостями охлаждающей воды и продувочного воздуха расположено 8 отве р стий для штуцеров подачи смазочного масла в цилиндр.

Центральная часть крейцкопфа соединена с шейкой головного подши п ника. В поперечной балке имеется отверстие для поршневого штока. Головной подшипник оборудован вкладышами, которые заливаются баббитом.

Крейцкопф снабжен сверлениями для подачи масла, поступающего по т е лескопической трубке частично на охлаждение поршня, частично на смазку г о ловного подшипника и направляющих башмаков, а также через отверстие в ш а туне на смазку мотылёвого подшипника. Центральное отверстие и две скол ь зящие поверхности башмаков крейцкопфа заливаются баббитом.

Коленчатый вал выполняется полусоставным. Масло к рамовым подши п никам поступает из главного трубопровода смазочного масла. Упорный по д шипник служит для передачи максимального упора винта посредством вала винта и промежуточных валов. Упорный подшипник устанавливается в корм о вой секции фундаментальной рамы. Смазочное масло для смазки упорного подшипника поступает из системы смазки под давлением.

Распределительный вал состоит из нескольких секций. Секции соедин я ются с помощью фланцевых соединений.

Каждый цилиндр двигателя снабжен отдельным топливным насосом в ы сокого давления (ТНВД). Работа топливного насоса осуществляется от кула ч ной шайбы на распределительном валу. Давление передаётся через толкатель плунжеру топливного насоса, который посредством трубки высокого давления и распределительной коробки соединён с форсунками, установленными на ц и линдровой крышке. Топливные насосы - золотникового типа; форсунки - с це н тральным подводом топлива.

Воздух в двигатель поступает от двух турбокомпрессоров. Колесо турб и ны ТК приводится в движение от выпускных газов. На одном валу с колесом турбины установлено колесо компрессора, который забирает воздух из маши н ного отделения и подает воздух в охладитель. На корпусе охладителя устана в ливается влагоотделитель. Из охладителя воздух поступает в ресивер через о т крытые невозвратные клапаны, расположенные внутри ресивера надувочного воздуха. С обоих торцов ресивера установлены вспомогательные воздуходувки, которые подают воздух мимо охладителей в ресивере при закрытых невозвра т ных клапанах.

Рис. Поперечный разрез двигателя L 50МС/МСЕ

Секция цилиндров двигателя состоит из нескольких блоков цилиндров, которые крепятся к фундаментальной раме и коробке картера анкерными св я зями. Между собой блоки соединяются по вертикальным плоскостям. В блоке располагаются цилиндровые втулки.

Поршень состоит из двух основных частей головки и юбки. Головка поршня крепится к верхнему кольцу поршневого штока болтами. Юбка поршня крепится к головке 18-ю болтами.

Поршневой шток имеет сквозное сверление под трубу для охлаждающего ма с ла. Последняя крепится в верхней части поршневого штока. Дальше масло поступает по телескопической трубке к крейцкопфу, проходит по сверлению в основании поршневого штока и поршневом штоке к головке поршня. Затем масло поступает по сверлению к опорной части головки поршня к выпускной трубе поршневого штока и далее на слив. Шток крепится к крейцкопфу четырьмя болтами, проходящими через основание поршневого штока.

Используемые сорта топлив и масел

Применяемые топлива

В последние годы определилась устойчивая тенденция ухудшения качества судовых тяжелых топлив, связанное с более глубокой переработкой нефти и увеличением в топливе доли тяжелых остаточных фракций.

На судах морского флота используется три основные группы топлив: маловязкие, средневязкие и высоковязкие. Из маловязких отечественных топлив наибольшее применение на судах получило дистиллятное дизельное топливо Л, в котором не допускается содержание механических примесей, воды, сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей. Предельное значение серы для этого топлива 0,5 %. Однако, для дизельных теплив, вырабатываемых из высокосернистой нефти по техническим условиям, допускается содержание серы до 1% и выше.

К средневязким топливам, используемым в судовых дизелях относятся ДТ – моторное и флотский мазут марки Ф5.

В группу высоковязких включены следующие марки топлив: моторное топливо марки ДМ, флотские мазуты М-0,9; М-1,5; М-2,0; Э-4,0; Э-5,0; Ф-12. До последнего времени основным критерием при заказе была его вязкость, по значению которой ориентировочно судим и о других важных характеристиках топлива: плотности, коксуемости и др.

Вязкость топлива является одной из основных характеристик тяжелых топлив, так как от нее зависят процессы сгорания топлива, надежность работы и долговечность топливной аппаратуры и возможность использования топлива при низких температурах. В процессе подготовки топлива необходимая вязкость обеспечивается его подогревом, так как именно от этого параметра зависит качество распыления и эффективность его сгорания в цилиндре дизеля. Предел величины вязкости впрыскиваемого топлива регламентируется инструкциями по обслуживанию двигателя. От вязкости в значительной мере зависит скорость осаждения механических примесей, а также способность топлива отслаиваться от воды. При увеличении вязкости топлива в 2 раза при всех прочих равных условиях время осаждения частиц возрастает также в два раза. Вязкость топлива в отстойной цистерне снижают путем его подогрева. Для открытых систем нагревать топливо в цистерне можно до температуры не менее, чем на 15°С ниже его температуры вспышки и не выше 90°С. Нагрев выше 90°С не допускается, так как в таком случае легко можно достичь температуры кипения воды. Необходимо отметить, что эмульсионная вода на величину вязкости. При содержании эмульсионной воды 10% вязкость может увеличиться на 15-20 %.

Плотность характеризует фракционный состав, испаряемость топлива и его химический состав. Высокая плотность означает относительно более высокое соотношение углерода и водорода. Плотность имеет большее значение при очистке топлива путем сепарации. В центробежном топливном сепараторе тяжелой фазой является вода. Для получения устойчивой поверхности раздела между топливом и пресной водой плотность не должна превышать 0,992 г/см 3 . Чем выше плотность топлива тем более сложным, становится регулирование сепаратора. Незначительное изменение вязкости, температуры и плотности топлива приводит к потере топлива с водой или ухудшению очистки топлива.

Механические примеси в топливе имеют органическое и неорганическое происхождение. Механические примеси органического происхождения могут вызвать зависание плунжеров и форсуночных игл в направляющих. Попадая в момент посадки клапанов или форсуночной иглы на седло, карбоны и карбоиды прилипают к притертой поверхности, что также приводит к нарушению их работы. Кроме того, карбоны и карбоиды, попадают в цилиндры дизеля, способствуют образованию нагаров на стенках камеры сгорания, поршня и в выпускном тракте. Органические примеси мало влияют на изнашивание деталей топливной аппаратуры.

Механические примеси неорганического происхождения по своей природе являются абразивными частицами и, поэтому, могут вызвать не только зависание подвижных деталей прецизионных пар, но и абразивное разрушение трущихся поверхностей, посадочных притертых поверхностей клапанов, форсуночной иглы и распылителя, а также сопловых отверстий.

Коксовый остаток – массовая доля углистого остатка, образующегося после сжигания в стандартном приборе испытуемого горючего или его 10% остатка. Величина коксового остатка характеризует неполное сгорание топлива и образование нагара.

Присутствие в топливе этих двух элементов имеет большое значение, как причина высокотемпературной коррозии на наиболее горячих металлических поверхностях, таких как поверхности выхлопных клапанов в дизельных двигателях и трубки пароперегревателей в котлах.

При одновременном содержании ванадия и натрия в топливе образуются ванадаты натрия с температурой плавления приблизительно 625 °С. Эти вещества вызывают размягчение слоя окисла, который обычно защищает металлическую поверхность, это вызывает разрушение границ зерен и коррозионное повреждение большинства металлов. Поэтому содержание натрия должно меньше 1/3 содержания ванадия.

Остатки процесса каталитического крекинга в сжиженном слое могут содержать высокопористые алюмосиликатные соединения которые могут вызвать тяжелые абразивные повреждения элементов топливных систем, а также поршней, поршневых колец и втулок цилиндра.

Применяемые масла

Среди проблем по уменьшению износов двигателей внутреннего сгорания смазка цилиндров судовых малооборотных двигателей занимает особое место. В процессе сгорания топлива температура газов в цилиндре достигает 1600 ˚С и почти треть тепла передается более холодным стенкам цилиндра, головке поршня и крышке цилиндра. При движении поршня вниз смазочная пленка остается незащищенной и подвергается воздействию высоких температур.

Продукты окисления масла, находясь в зоне высоких температур, превращается в клейкую массу, покрывающую поверхности поршней, поршневых колец и цилиндровой втулки подобием лаковой пленки. Лаковые отложения обладают плохой теплопроводностью, поэтому отвод тепла от поршня, покрытого лаком, ухудшается, и поршень перегревается.

Цилиндровое масло должно отвечать следующим требованиям:

Обладать способностью нейтрализовать кислоты, образующиеся в результате сгорания топлива и защищать рабочие поверхности от коррозии;

• препятствовать отложению нагаров на поршнях, цилиндрах и окнах;
• обладать высокой прочностью смазочной пленки при высоких давлениях и температурах;
• не давать продуктов сгорания, вредных для деталей двигателя;
• обладать стойкостью при хранении в судовых условиях и нечувствительностью к воде

Смазочные масла должны удовлетворять следующим требованиям:

• иметь оптимальную для данного типа вязкость;
• обладать хорошей смазывающей способностью;
• быть стабильным при работе и хранении;
• иметь по возможности минимальную склонность к нагаро- и лакообразованию;
• не должны оказывать коррозионного воздействия на детали;
• не должны вспениваться или испаряться.

Для смазки цилиндров крейцкопфных дизелей выпускаются специальные цилиндровые масла для сернистых топлив с моющими и нейтрализующими присадками.

В связи со значительной форсировкой дизелей по наддуву задача с повышением моторесурса двигателя может быть решена только при выборе оптимальной системы смазки и наиболее эффективных масел и их присадок.

Выбор топлива и масел

Техническое использование судовых дизелей

1. Подготовка дизельной установки к действию и пуску дизеля

1.1. Подготовка дизельной установки к действию должна обеспечить приведение дизелей, обслуживающих механизмов, устройств, систем и трубопроводов в состояние, гарантирующее их надежный пуск и последующую работу.

1.2. Подготовка дизеля к работе после разборки или ремонта должна производиться под непосредственным наблюдением механика, в заведовании которого находится дизель. При этом необходимо убедиться в том, что:

1. вес разбиравшиеся соединения собраны и надежно закреплены; обратить особое внимание на стопорение гаек;

2. выполнены необходимые регулировочные работы; особое внимание должно быть обращено на установку нулевой подачи топливных насосов высокого давления;

3. все штатные контрольно-измерительные приборы установлены на место, соединены с контролируемой средой и не имеют повреждении;

4. системы дизеля заполнены рабочими средами (водой, маслом, топливом) соответствующего качества;

5. топливные, масляные, водяные и воздушные фильтры очищены и исправны;

6. при прокачке маслом при открытых картерных щитах смазка поступает к подшипникам и другим точкам смазки;

7. защитные крышки, щиты и кожухи установлены на место и надежно закреплены;

8. трубопроводы топливной, масляной, водяной и воздушной систем, а также рабочие полости дизеля, теплообменных аппаратов и вспомогательных механизмов не имеют пропусков рабочих сред; особое внимание должно быть обращено на возможность протечки охлаждающей воды через уплотнения цилиндровых втулок, а также на возможность попадания топлива, масла и воды в рабочие цилиндры или в продувочный (всасывающий) ресивер дизеля;

9. выполнена проверка форсунок дизеля на плотность и качество распыла топлива.

После выполнения перечисленных выше проверок должны быть выполнены операции, предусмотренные для подготовки дизельной установки к действию после непродолжительной стоянки (см. пп. 1.3—1.9.11).

1.3. Подготовка дизельной установки к действию после непродолжительной стоянки, во время которой не выполнялись работы, связанные с разборкой, должна производиться вахтенным механиком (главной установки — под наблюдением старшего или второго механика) и включать в себя операции, предусмотренные пп. 1.4.1—1.9.11. Рекомендуется совмещать во времени различные подготовительные операции.

При экстренном пуске время подготовки можно сократить только за счет прогрева.

1.4. Подготовка масляной системы

1.4.1. Необходимо проверить уровень, масла в сточных цистернах или в картерах дизеля и редуктора, в маслосборниках турбокомпрессоров наддува, масляных сервомоторах, лубрикаторах, регуляторе частоты вращения, корпусе упорного подшипника, в цистерне смазки распределительного вала. При необходимости пополнить их маслом. Спустить отстой из лубрикаторов и по возможности из маслосборных цистерн. Пополнить масленки ручной и фитильной смазки, колпачковые масленки.

1.4.2. Следует убедиться в исправности устройств автоматического пополнения и поддержания уровня масла в цистернах, лубрикаторах.

1.4.3. Перед проворачиванием дизеля необходимо подать масло в рабочие цилиндры, цилиндры продувочных (наддувочных) насосов и к другим местам лубрикаторнои смазки, а также ко всем точкам ручной смазки.

1.4.4. Следует подготовить к работе масляные фильтры и маслоохладители, установить клапаны на трубопроводах в рабочее положение. Пуск дизеля и его работа с неисправными масляными фильтрами запрещаются. Дистанционно управляемые клапаны должны быть опробованы в действия.

1.4.5. При температуре масла ниже рекомендованной инструкцией по эксплуатации его необходимо подогреть. При отсутствии специальных нагревательных устройств масло подогревают путем прокачки его через систему во время прогрева дизеля (см. п. 1.5.4) температура масла при прогреве нс должна превышать 45°С.

1.4.6 Следует подготовить к работе и пустить автономные масляные насосы дизеля, редуктора, турбокомпрессоров или прокачать дизель ручным насосом. Проверить действие средств автоматизированного (дистанционного) управления основными и резервными масляными насосами, выпустить из системы воздух. Довести давление в системах смазки и охлаждения поршней до рабочего при одновременном проворачивании дизеля валоповоротным устройством. Убедиться в наличии показании всех контрольно-измерительных приборов системы, а также в наличии потока в смотровых стеклах. Прокачивание маслом производить в течение всего времени подготовки дизеля (при ручной прокачке — перед проворачиванием и непосредственно перед пуском).

1.4.7. Необходимо убедиться в исчезновении аварийных световых сигналов, когда контролируемые параметры достигнут рабочих значений.

1.5. Подготовка системы водяного охлаждения

1.5.1. Необходимо подготовить к работе охладители и подогреватели воды, установить клапаны и краны на трубопроводах в рабочее положение, опробовать о действии дистанционно управляемые клапаны.

1.5.2. Должен быть проверен уровень воды в расширительной цистерне контура пресной воды и в цистернах автономных систем охлаждения поршней и форсунок. При необходимости пополнить системы водой.

1.5.3. Следует подготовить к работе и пустить автономные или резервные насосы пресной воды охлаждения цилиндров, поршней, форсунок. Проверить действие средств автоматизированного (дистанционного) управления основными и резервными насосами. Довести давление воды до рабочего, выпустить из системы воздух. Прокачку дизеля пресной водой производить в течение всего времени подготовки дизеля.

1.5.4. Необходимо прогреть охлаждающую пресную поду имеющимися средствами до температуры около 45°С на входе. Темп прогревания должен быть по возможности медленным. Для малооборотных дизелей скорость прогрева не должна превышать 10°С в час, если в инструкции по эксплуатации нет других указании.

1.5.5. Для проверки системы забортной воды необходимо пустить главные насосы забортной воды, проверить систему, включая работу регуляторов температуры воды и масла. Остановить насосы и вновь запустить их непосредственно перед пуском дизеля. Избегать длительной прокачки забортной водой масло- и водо-охладителей.

1.5.6. Следует убедиться в исчезновении световых аварийных сигналов, когда ко н тролируемые параметры достигнут рабочих значений.

1.6. Подготовка топливной системы

1.6.1. Следует спустить отстой воды из расходных топливных цистерн, пр о верить уровень топлива и при необходимости пополнить цистерны.

1.6.2. Должны быть подготовлены к работе топливные фильтры, регулятор вязк о сти, подогреватели и охладители топлива.

1.6.3. Необходимо установить в рабочее положение клапаны на топливном трубопроводе, опробовать в действии дистанционно управляемые клапаны. Подг о товить к работе и пустить автономные насосы топливоподкачивающий и охлажд е ния форсунок. После подъема давления до рабочего убедиться в отсутствии возд у ха а системе. Проверить действие средств автоматизированного (дистанционного) управления основными и резервными насосами.

Если во время стоянки проводились работы, связанные с разборкой и оп о рожнением топливной системы, заменой или разборкой топливных насосов высок о го давления, форсунок или форсуночных труб, необходимо удалить воздух из сист е мы высокого

давления путем прокачки насосов при открытых деаэрационных клапанах форс у нок либо другим способом.

1.6-4. У дизелей с гидрозапорными форсунками необходимо проверить ур о вень гидросмеси в бачке и довести давление гндросмеси в системе до рабочего, е с ли это предусмотрено конструкцией системы.

1.6-5. Если дизель конструктивно приспособлен для работы на высоковя з ком топливе, включая пуск и маневрирование, и был остановлен на длительное время, необходимо обеспечить постепенный прогрев топливной системы (цистерн, труб о проводов, топливных насосов высокого давления, форсунок) путем включения обо г ревающих устройств и непрерывной циркуляции подогреваемого топлива. Перед пробными пусками дизеля температура топлива должна быть д о ведена до значения, обеспечивающего необходимого для качественного распыливания вя з кость (9—15 сСт), Темп подогрева топлива не должен превышать 2°С в минуту, а время циркул я ции топлива в системе должно быть не менее 1 ч, если в инструкции по эксплуат а ции не содержатся другие указания.

1.6.6. При пуске дизеля на маловязком топливе следует заблаговременно по д готовиться к переводу его на высоковязкое топливо, включив обогрев расходных и отстойных цистерн. Максимальная температура топлива в цистернах дол ж на быть не Менее чем на 10°С ниже температуры вспышки паров топлива в закрытом ти г ле.

1.6.7. При дополнении расходных цистерн топливо перед сепаратором дол ж но п о догреваться до температуры не выше 90°С

Подогрев топлива до более высокой температуры допускается только при н а личии специального регулятора для точного поддержания температуры.

1.7. Подготовка системы пуска, продувки, наддува, выпуска

1.7.1. Необходимо проверить давление воздуха в пусковых баллонах, пр о дуть из баллонов конденсат, масло. Подготовить к работе и пустить компрессор, убедит ь ся в его нормальной работе. Проверить действие средств автоматизированного (ди с танционного) управления компрессорами. Пополнить баллоны воздухом до ном и нального давления.

1.7.2. Запорные клапаны на пути от баллонов к стопорному клапану дизеля следует открывать плавно. Необходимо продуть пусковой трубопровод при закр ы том ст о порном клапане дизеля.

1.7.3. Необходимо спустить воду, масло, топливо из ресивера продувочного воздуха, впускного и выпускного коллекторов, подпоршневых полостей, во з душных полостей воздухоохладителей газовых и воздушных полостей турбокомпрессоров наддува.

1.7.4. Все запорные устройства газоотвода дизеля должны быть открыты. Следует убедиться в том, что выпускной трубопровод дизеля открыт.

1.8. Подготовка валопровода

1.8.1. Необходимо убедиться в отсутствии посторонних предметов на вал о проводе, а также в том, что тормоз валопровода отжат.

1.8.2. Следует подготовить к работе дейдвудный подшипник, обеспечив его смазку и охлаждение маслом или водой. При дейдвудных подшипниках с масляной системой смазки и охлаждения следует проверить уровень масла в напорном ба ч ке(при необходимости заполнить его до рекомендуемого уровня), а также отсутствие пр о течек масла через уплотнительные сальники (манжеты).

1.8.3. Необходимо проверить уровень масла в опорных и упорных подшипн и ках, проверить исправность и подготовить к работе смазывающие устройства по д шипников. Проверить и подготовить к работе систему охлаждения подшипн и ков.

1.8.4. После пуска насоса смазки редуктора следует проверить по приборам пост у пление масла к местам смазки.

1.8.5. Необходимо проверить действие разобщительных муфт валопровода, для чего произвести несколько включений и выключений муфт с пульта управления. Убедиться в исправности действия сигнализации включения и выключения, муФт. Разобщительные муфты оставить в выключенном положении.

1.8.6. В установках с винтами регулируемого шага необходимо ввести в действие систему изменения шага винта и выполнить проверки, предусмотренные в п. 4.8 части I Правил.

1.9. Проворачивание и пробные пуски

1.9.1. При подготовке дизеля к работе после стоянки необходимо:

провернуть дизель валоповоротным устройством на 2—3 оборота вала при открытых индикаторных кранах;

провернуть дизель сжатым воздухом на передний или задний ход;

произвести пробные пуски на топливе ча передний и задний ход.

При проворачивании дизеля валоповоротным устройством или воздухом дизель и редуктор необходимо прокачивать смазочным маслом, а при пробных пусках также и охлаждающей водой.

1.9.2. Проворачивание и пробные пуски необходимо производить в установках, не имеющих разобщительных муфт между дизелем и гребным винтом, — только с разрешения вахтенного помощника капитана;

в установках, работающих на гребной винт через разобщительную муфту, — при отключенной муфте.

Проворачивание и пробные пуски главных днзель-генсраторов производятся с ведома старшего или вахтенного электромеханика или лица, ответственного за эксплуатацию электрооборудования.

1.9.3. Перед соединением валоповоротного устройства с дизелем необходимо убедиться в том, что:

1. рычаг (штурвал) поста управления дизеля находится в положении «Стоп»;

2. клапаны на пусковых баллонах и трубопроводе пускового воздуха закрыты;

3. на постах управления вывешены таблички с надписью: «Валоповоротное устройство соединено»;

4. индикаторные краны (декомпрессионные клапаны) открыты.

1.9.4. При проворачивании дизеля валоповоротным устройством необходимо тщательно прослушивать дизель, редуктор, гидромуфты. Убедиться в отсутствии в цилиндрах воды, масла, топлива.

Во время проворачивания следить по показаниям амперметра за нагрузкой электродвигателя валоповоротного устройства. При превышении предельного значения силы тока либо при резком ее колебании немедленно остановить валоповоротное устройство и устранить неисправность дизеля либо валопровода. Категорически запрещается проворачивание до устранения неисправностей.

1.9.5. Проворачивание дизеля сжатым воздухом необходимо производить при открытых индикаторных кранах (декомпрессионных клапанах), спускных кранах ресивера продувочного воздуха и выпускного коллектора. Убедиться в том, что дизель нормально набирает обороты, ротор турбокомпрессора вращается свободно и равномерно и при прослушивании нет ненормальных шумов.

1.9.6. Перед пробными пусками установки, работающей н а винт регулируемого шага (ВРШ), необходимо проверить о действии систему управления ВРШ. При этом следует убедиться в том, что указатели шага винта на всех постах управления согласованы и время перекладки лопастей соответствует указанному в заводской инструкции. После проверки лопасти винта установить и положение нулевого шага.

1.9.7. Пробные пуски дизеля на топливе необходимо производить при закрытых индикаторных и спускных кранах. Убедиться в исправности систем пуска и реверса, работе всех цилиндров, отсутствии посторонних шумов и стуков, поступлении масла к подшипникам турбокомпрессоров.

1.9.8. В установках с дистанционным управлением главными дизелями необходимо пробные пуски произвести со всех постов управления (из ЦПУ, с мостика), убедиться в правильности действия системы дистанционного управления.

1.9.9. Если по условиям стоянки судна нельзя произвести пробные пуски главного дизеля па топливе, то такой дизель допускается к работе, но при этом в машинном журнале должна быть сделана специальная запись, а капитан обязан принять все необходимые меры предосторожности на случай невозможности пуска или реверсирования дизеля.

1.9.10. После окончания подготовки дизеля к пуску следует поддерживать давление и температуру воды, смазочного и охлаждающего масла, давление пускового воздуха в баллонах в пределах, рекомендуемых инструкцией по эксплуатации. Перекрыть подачу забортной воды к воздухоохладителям.

1.9.11. Если подготовленный двигатель не вводится в работу длительное время и должен находиться в состоянии постоянной готовности, необходимо каждый час по согласованию с вахтенным помощником капитана проворачивать двигатель валоповоротным устройством с открытыми индикаторными кранами.

1.10. Пуск дизеля в ход

1.10.1 Операции по пуску дизеля должны выполняться в последовательности, предусмотренной инструкцией по эксплуатации. Во всех случаях, когда это технически возможно, пуск дизеля должен осуществляться без нагрузки.

1.10.2. При вводе в действие главных дизелей за 5 – 20 мин. до дачи хода (в зависимости от типа установки) с ходового мостика в машинное отделение должно быть передано соответствующее предупреждение. За это время должны быть выполнены окончательные операции по подготовке установки к действию: запущены дизели, работающие на винт через разобщительные устройства, выполнены необходимые переключения в системах. О готовности

установки к даче хода вахтенный механик докладывает на мостик принятым на судне способом.

1.10.3 После запуска следует избегать длительной работы дизеля на холостом ходу и самой малой нагрузке, так как это приводит к повышенным отложениям загрязнений в цилиндрах и проточных частях дизеля.

1.10.4. После пуска дизеля необходимо проверить показания всех контрольно-измерительных приборов, обратив особое внимание на давление смазочного масла, охлаждающих сред, топлива и гидросмеси в системе гидрозапора форсунок. Убедиться в отсутствии ненормальных шумов, стуков и вибрации. Проверить работу лубрикаторов смазки цилиндров.

1.10.5 При наличии системы автоматизированного запуска дизель-генераторов необходимо периодически контролировать состояние дизеля, находящегося в «горячем резерве». При непредвиденном автоматическом запуске дизеля следует установить причину запуска и проверить значения контролируемых параметров имеющимися средствами.

1.10.6 Необходимо обеспечивать постоянную готовность к запуску дизельных приводов аварийных агрегатов и спасательных средств. Проверка готовности аварийных дизель-генераторов должна осуществляться в соответствии с пп. 13.4.4 и 13.14.1 части V Правил.

Проверка работоспособности и готовности к запуску двигателей спасательных средств, аварийных пожарных насосов и других аварийных агрегатов должна производиться механиком по заведованию не реже одного раза в месяц.

Характерные неисправности и неполадки в работе дизельных установок. Их причины и способы устранения.

1. Неисправности и неполадки при пуске и маневрах

1.1 При пуске дизеля сжатым воздухом коленчатый вал не трогается с места или, трогаясь не делает полного оборота.

1.2 Дизель развивает достаточную для пуска частоту вращения, но при переводе на топливо вспышки в цилиндрах не происходят, или происходят с пропусками, или дизель останавливается.

1.3 Во время пуска подрывают («стреляют») предохранительные клапана

1.4. Дизель не останавливается при переводе рычага управления в положение «Стоп».

2. Частота вращения дизеля выше или ниже нормальной (заданной)

2.1. Дизель не развивает обороты полного хода при нормальном положении органов управления подачей топлива.

2.2. Частота вращения дизеля падает.

2.3. Дизель внезапно останавливается.

2.4. Частота вращения резко увеличивается, дизель идет «вразнос».

Немедленная мера. Уменьшить частоту вращения либо остановить дизель посредством рычага управления. Если дизель не останавливается, закрыть подручными средствами воздухоприемные устройства дизеля, прекратить подачу топлива к дизелю.

Список литературы

Ваншейдт В.А., Конструирование и расчёты прочности судовых дизелей, Л. "Судостроение" 1966

Самсонов В.И., Судовые двигатели внутреннего сгорания, М "Транспорт" 1981

Справочник судового механика. Том 2. Под общей редакцией Грицая Л.Л.

4. Фомин Ю.Я., Судовые двигатели внутреннего сгорания, Л.: Судостроение, 1989

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

«Одесская национальная морская академия»

Курсовая работа

По дисциплине: Судовые двигатели внутреннего сгорания

Выполнил

Писаренко А.В

Проверил:

проф. Горбатюк В.С.

Одесса 2012

Введение

Многолетняя практика показала, что на всех типах судов торговых и специализированного флота, в качестве главных двигателей преимущество применения получим двигатель внутреннего сгорания.

Высокая экономичность по удельному расходу топлива, высокий эффективный коэффициент полезного действия, значительный моторесурс и надежный в работе двигатель являются основными причинами применения дизеля на морском флоте.

Наряду с часто используемым комплексом, который состоит из поршневого двигателя, газовых турбин и компрессоров, на транспортных судах с мощными дизельными установками. Большую часть времени работающих в постоянном режиме полной нагрузки на переходах между портами широкое применение находят схема комбинированного типа с утилизацией теплоты выпускных газов в Г.Т.Н. и в утилизационном котле, что значительно повышает экономичность двигателя. При достаточности пара утилизационного котла дополнительно устанавливают турбогенератор, обеспечивающий судно электроэнергией на ходу, что позволяет экономить топливо на работу дизель генератора.

Подобные дизельные установки оборудованы средствами дистанционного управления, системами и прибора ми постоянно го контроля рабочими параметрами температур ответственных узлов двигателя охлаждающей жидкости и масла, системами аварийно-предупредительный сигнал защиты с записью всех отключений параметров от допустимых пределов на контрольную ленту.

В настоящее время и в ближайшем будущем основным направлением развития судового дизель строения предусматривается совершенствование рабочего процесса двигателя направленного на повышение экономичности в расходе топлива, масла, глубокую утилизацию теплоты отработанных газов и охлаждающей воды, повышение надежности дизелей на всех эксплуатационных режимах, на совершенствования конструкции и применения, более качественных материалов.

На судах транспортного и специализированного флота широкое применение получим ведущих дизель - строительных фирм в числе которых: «Бурмейстер и Вайн» (Дания), «MAN» (Ф.Р.Г.), «Зульцер» (Швейцария), «Бурянский мотостроительный завод» (Россия).

Для выполнения курсового проекта в качестве двигателя-прототипа применить двигатель фирмы «Бурмейстер и Вайн» марки 5ДКРН 62/140

1. Конструктивные данные двигателя

Двигатель двухтактный, с прямоточно-клапанной продувкой, крейцкопфный, реверсивный, с надувом, правого вращения, с числом цилиндров 8 и агрегатной мощностью 10000 л. с.

Система продувки при работе двигателя на задний ход выпускной клапан открывается на 83 до н.м.т. и закрывается при 63 после н.м.т. Надув двигателя газотурбинный.

Система продувки при работе на передний ход имеет следующие газораспределения. Открытие выпускного клапана происходит при 89 до н.м.т. закрытия при 57 после н.м.т. Угол открытия выпускного клапана при 146 продувочных окон при 76 поворота коленчатого вала.

Воздух в цилиндр подается центробежным нагнетателем через имеющий ребра трубчатый воздухоохладитель, общий сварной ресивер и под поршневые полости.

Топливоподающая система двигателя устроена следующим образом. Топливоподкачивающий насос - поршневой, двухцилиндровый, с давлением нагнетания 3-4МПа. Он приводится в движение от кривошипа на носовом конце коленчатого вала. Фильтры тонкой очистки - с патронами из тонкого войлока.

Насос высокого давления - золотникового типа, с регулировкой по концу подачи. Максимальное давление впрыска составляет 600 кПсм. Плунжер имеет диаметр 28 мм и ход 42 мм. Кулачковая шайба - симметричного профиля, состоящая из двух половин.

Форсунка закрытого типа охлаждается топливом. Давление открытия силы 220 кПсм. Игла с плоским концом имеет подъем 0,7 мм, сопло - с тремя отверстиями диаметром 0,67 мм.

На носовом торце станины размещен холодильник дизельного топлива, а при системе тяжелого топлива - подогреватель топлива с термостатом.

Система охлаждения цилиндров, выпускной клапан - замкнутая, двухконтурная, с приводом насосов от электродвигателей.

Пресная вода подводится к цилиндрам под давлением!,8 атм. от магистрали и, пройдя крышки и корпуса выпускных клапанов, отводится при температуре 6065 °С через патрубки в магистраль. Забортная вода на охлаждение воздухоохладителей поступает под давлением 0,8 атм. и отводится при температуре 40-45 °С по трубопроводам.

Циркуляционная система смазки обслуживается насосами с приводом от электродвигателя. Масло для кривошипно-шатунного механизма, приводного отсека упорного механизма, приводного отсека, упорного подшипника и привода выпускных клапанов поступает под давлением 1,8атм. по магистрали.

Втулка цилиндров, выполнена из легированного чугуна, имеет 18 продувочных окон высотой 9,8 мм с суммарной 1008 мм. В горизонтальной плоскости окна имеют тангенциальное направление. Втулка уплотняется по рубашке вверху притиркой опорных поверхностей, внизу - одним красномедным пояском. На зеркало втулки смазка поступает над продувочными окнами по двум штуцерам с шариковыми невозвратными клапанами. Крышка цилиндра из жаростойкой легированной стали уплотняется по торцу втулки притиркой, в крышке размещены, выпускной клапан со средним диаметром 250 мм при ходе 66 мм, две форсунки, предохранительный клапан и индикаторный кран. Из цилиндра в крышку охлаждающая вода переходит к двум патрубкам и по двум патрубкам из крышки в корпус выпускного клапана поршень - двигателя составной. В головке из легированной стали размещаются три верхних уплотнительных кольца высотой 10 мм и шириной 17 мм. Короткая направляющая выполнена из легированного чугуна.

Сварной вытеснитель и радиальные отверстия в цилиндрической части днища поршня способствует лучшему отводу тепла от стенок к маслу. Масло подводится по трубке. Шток диаметром 170 мм из углеродистой стали крепится к головке поршня через направляющую фланцем при помощи шпилек. С поперечиной крейцкопфа шток соединяется торцевой кольцевой поверхностью посредствам направляющего цилиндрического хвостовика с чайкой. В нижней части штока масло подводится трубка, уплотнена втулкой, разделяющей подводящую полость от сливной. Сальник штока с чугунным корпусом из нескольких частей имеет два маслосъемных и два уплотнительных кольца.

Крейцкопф двигателя двухсторонний, с 4-я ползунами из литой стали, которые шпильками закреплены к горцам стальной кованой поперечины. Рабочие поверхности ползунов залиты баббитом. Шатун с отъемными головными и шариковыми подшипниками, изготовленными из литой стали и залиты баббитом. Головные подшипники диаметром 280 мм и шириной 170 мм имеют по два шатунных болта и Мотылевым диаметром 400 мм с шириной верхней половинки 240 мм ширина нижней головки подшипника 170 мм имеют два полных шатунных болта. Болты выполнены из легированной стали, не имеют центрирующих поясов. Стержень шатуна диаметром 190мм с жесткой без вильчатой головкой полый, изготовленный из легированной стали. Стержень шатуна и подшипники имеют отверстия для подвода масла от мотылевого подшипника к головным.

Коленчатый вал составной: рамовые и мотылевые шейки из углеродистой стали имеют диаметр 400 мм, длину по 254 мм; шени из литой стали шириной 660 мм при толщине 185 мм; полые шейки закрыты по торцам крышки и на винтах. По условиям смазки и прочности радиальные отверстия б Мотылевых шейках смещены от плоскости коленчатого вала.

По условиям уравновешивания двигателя некоторые щеки отлиты с противовесами. Упорный подшипник двигателя одногребенчатый, с шестью качающимися упорными сегментами переднего и заднего хода, которые размещены в 2-ух секторах, и закрепляющихся в сварном корпусе двумя крышками. Валоповоротное устройство включает электродвигатель, соединенный с колесом на упорном валу через две червячные передачи.

Из поддона при температуре 45-52 °С масло отводится в сточную цистерну.

Смазка втулок рабочих цилиндров производиться от лубрикаторов с приводом распределительного вала. Подшипники газотурбонагнетателей получают смазку от самостоятельной системы с шестеренчатым насосом, имеющим привод от электродвигателя.

Привод распределительного вала топливных насосов и распределительного вала выпускных клапанов выполнен одинарной рашковой цепью с шагом 89 мм. От эксцентрика по распределительному валу выпускных клапанов получает движение индикаторный привод для каждого цилиндра, состоящий из рычага и корончатой тяги. Кулачковый валик золотникового воздухораспределителя в блочном исполнении имеет цепной привод от распределительного вала, топливных насосов.

Пост управления двигателя имеет пускореверсивную и топливную рукоятку. Пуск двигателя осуществляется сжатым воздухом давление ЗО кг/см с одновременной подачей топлива. Изменение направления вращения вала двигателя производится после реверсирования воздухораспределителя автоматически в пусковые состояния проворачиванием коленчатого вала относительно застопоренных распределительных валов топливных насосов и выпускных клапанов.

На месте у поста управления установлены: механический тахометр, указатель направления вращения, суммарный счетчик оборотов двигателя, манометры давления масла, топлива, продувочного воздуха, пресной и забортной воды, масла и выпускных газов. У поста управления размещены так же дистанционные тахометры для каждого газотурбонагнетателя и маховик запорного пускового воздуха.

Фундаментная рама, станина с А-образными полотнами, подставка, состоящая из двух секций, и остов, приводного отсека - сварной конструкции.

Рама со станиной соединены короткими болтами. На стойках закреплены двухсторонние чугунные параллели. Отсеки картера закрыты стальными съемными щитами со смотровыми окнами и предохранительными пластинчатыми пластинами, нагруженными пружинами. Блок цилиндров состоит из отдельных крупных рубашек. Для повышения скорости воды в охлаждающей полости уменьшено проходное сечение - особенно в районе верхней чести втулки. Рубашки имеют люки для осмотра полостей охлаждения. Короткие анкерные связи из легированной стали соединяют рубашки цилиндров через подставку с верхней усиленной плитой стояк картера. Связи размещены в полостях разъема рубашек.

2. Тепловой расчет

Основной задачей поверочного расчета является оценка параметров рабочего цикла на эксплуатационном режиме работы двигателя. При этом используются значения параметров контролируемых в эксплуатации с помощью штатных приборов.

2.1 Процесс наполнения

Давление воздуха на входе в компрессор.

P0? = P0-Дрф кгс/см (1)

Где, P0-барометрическое давление,720 мм.рт.ст.(задано)

Дрф-перепад давления на воздушных фильтрах ГТК,93 мм вод.ст(задано)

1мм.рт.ст.=0,00136 кгс/см

1мм.вод.ст=0,0001 кгс/см

P0?=720*0,000136-95* 0,0001=0,96

Давление воздуха после компрессора

рк=рs + Дрх кгс/см (2)

где, рs - давление воздуха в ресивере(после холодильника),1,42 кгс/см

Дрх -перепад давления на воздухоохладителях 250 мм.вод.ст.(задано)

рк=1.6+140*0,0001=1.614

Степень повышения давления в компрессоре

р к= рк/ P0? (3)

р к=1.614/0.96=1.68

Давление в цилиндре в конце наполнения

Для двухтактных двигателей с прямоточно-клапанной продувкой и с контурно-петлевой фирмы Зульцер.

ра=(0.96-1.05) рs (4)

Для расчета принимаем 1.01

Ра=1.01*1.6=1.616

Температура надувочного воздуха в ресивере(после холодильника)

Тк=Т? с *рк ^(nk-1/nk) K (5)

где Т? с= Т0= 273 +t0- температура воздуха на входе в компрессор

nk- показатель политропы сжатия в компрессоре. Для центробежных насосов с охлаждаемым корпусом nk=1.6-1.8. Для расчета принимаем nk=1.7

Т? с=273+35=308

Тк =308*1.616^(1.7-1/1.7)=375.76

Температура воздуха в ресивере

Тs=273+ tз.в. +(15-20) К (6)

где tз.в - температура забортной воды (tз.в =17С)

Тs=273+10+17=300

Температура воздуха в рабочем цилиндре с учетом подогрева (Дt) от стенок камеры сгорания.

Т?s= Тs + Дt К (7)

Где Дt=5-10С для расчета принимаем Дt=7С

Температура смеси воздуха и остаточных газов в конце наполнения

Та= (Т?s+ r Tr) /1+r K (8)

где r - коэффициент остаточных газов. Для двухтактных с прямоточно-клапанной продувкой r =0.04-0.08.

Для расчета принимаем r=0,06

Tr-температура остаточных газов Tr=600-900.Для расчета принимаем Tr=750

Ta=(307+0.06 *750) /1+0.06=332

Коэффициент наполнения отнесенный к полезному ходу поршня

з н= (/ -1)* (pG/ps)* (Ts/Ta)*(1/1+r) (9)

где -значение степени сжатия. Для малооборотных двигателей =10-13. Для расчета принимаем =12

з н=(12/12-1)*(1.616/1.6)*(301/332)*(1/1+0,06)=0.94

Коэффициент наполнения отнесенный к полному ходу поршня.

з? н= з н(1- s) (10)

где s - относительный потерянный ход поршня. Для двигателей с прямоточно-клапанной продувкой s=0.08-0.12. Для расчета принимаем s=0.1

з? н=0.94(1-0.1)=0.85

Полный рабочий объем цилиндра.

V?s= рD^2/4*S m

V?s=0.785*0.62^2*1.4=0.24

Плотность надувочного воздуха

s=10^4*Ps/R*Ts кг/м

где R=29.3 кгм/кг град(287 Дж/кг рад)-газовая постоянная

s=10^4*1.6/29.3*301=1.8

Заряд воздуха, отнесенный к полному рабочему объему цилиндра.

(кг/цикл) (11)

где d - влагосодержание воздуха, определяемое в зависимости от температуры и относительной влажности (табл. 1)

2.2 Процесс сжатия

Для мало- и среднеоборотных двигателей n1 =1.34+1.38. Для расчёта принимаем 1,36

Первое приближениеn1 =1,36

Второе приближениеn1 =1,377

Принимаемn1 =1,375

Давление в конце процесса сжатия.

Рс = р а * кгс/см (13)

Pc= 1.616-12" 377 =49.48

Температура в конце процесса сжатия.

Тс = Та* К (14)

Тс = 333 -12 0 - 377 =849.7

Для надёжного самовоспламенения топлива Тс должно быть не ниже 480+ 580"С или 753 +853 "К.

2.3 Процесс сгорания

Максимальное давление сгорания.

р: = рс *л кгс/см (15)

где, л=Pz/Pс - степень повышения давления. Для малооборотных двигателей л = 1.2 /1.35. Для расчёта принимаем л = 1,3

р z = 49.48 *1.3 = 64.32

Максимальная температура сгорания определяется из уравнения сгорания, которое можно привести к виду.

АТz 2 +ВТz -C=о

Решая квадратное уравнение, получим:

где, жz - коэффициент использования теплоты к моменту начала расширения; Для малооборотных двигателей жz = 0.80 0.86.

Для расчёта принимаем жz=0.83

Низшая теплота сгорания

Qн = 81С + 300Н -26(0-S)- 6(9 Н + W) ккал/кг, (17)

где, С, Н, 0,W, - содержание углерода, водорода, серы и воды % Для расчёта нам задан флотский мазут Ф-12. Из таблицы 2 принимаем С=86,5%, Н=12,2%, S=0,8%, О=0,5%, Qн =9885ккал/кг.

Количество воздуха теоретически необходимое для полного сгорания 1кг топлива:

в объёмных единицах

Lo= кмоль/кг (18)

в единицах массы

Go=Lo *мo кг/кг (19)

где мо =28,97 кг/кмоль - масса 1 кмоля воздуха

G0 = 0.485 * 28.97 = 14

Количество воздуха, действительно подаваемое в цилиндр для полного сгорания 1кг топлива:

в объёмных единицах

L=d*L0 кмоль/кг (20)

в единицах массы

G = d * G 0 кг/кг (21)

где d - коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива. Для малооборотных двигателей d = 1.8 + 2.2. Для расчёта принимаем d =2.

L = 2*0.485 = 0.97

Теоретический коэффициент молекулярного изменения. (22)

Действительный коэффициент молекулярного изменения.

Средняя мольная изохорная теплоёмкость смеси свежего заряда воздуха и остаточных газов, в конце процесса сжатия.

(мС v) с см = (мCv) с воз = 4.6 + 0.0006 * Тс ккал/кмоль град (24)

(мС v) с см =4.6 + 0.0006-849.7 = 5.11

Средняя мольная изобарная теплоёмкость смеси «чистых» продуктов сгорания с оставшимися в цилиндре после сгорания избыточным воздухом и остаточными газами.

Подставим полученные значение в уравнение (25).

2.4 Процесс расширения

Степень предварительного расширения.

Степень последующего расширения.

Средний показатель политропы расширения з2 определяется методом последовательного приближения из уравнения:

Так как нам не требуется большая точность при расчётах з2 по формуле (28), то значение з2 для малооборотных двигателей з2 = 1.27/ 1.29, выбираем з2 =1.28

Давление в конце расширения. (29)

рb = 64.32*1/6.59 1 " 28 = 5.75

Температура в конце расширения. (30)

2.5 Параметры газа в выпускном тракте

Среднее давление газов за выпускными органами цилиндров.

рr- = рs-жn кгс/см (31)

где жn=(0.88/0.96) - коэффициент потери давления при продувке во впускных и выпускных органах. Для расчёта принимаем жn =0.92.

Pr=1.6*0.92 = 1.47

Среднее давление газа перед турбинами

PТ=Pr*жr кгс/см (32)

где, жг = 0.97 + 0.99) - коэффициент потери давления при продувке в выпускном от цилиндра до турбин. Для расчёта принимаем жг =0.98.

PТ = 1.47 *0.98 = 1.44

Средняя температура газов перед турбинами. (33)

где, qг = (0.40 + 0.45) - относительная потеря теплоты с выпускными газами перед турбинами. Для расчёта принимаем qr=0.43. ц а - коэффициент продувки. Для двухтактных с ГТН цa = 1.6 / 1.65. Для расчёта принимаем ца =1.63.

С Р г = (0.25 / 0.26) - средняя изобарная теплоёмкость газов. Для расчёта принимаем Сpr=0.26.

2.6 Энергетические и экономические показатели двигателя

Среднее индикаторное давление теоретического цикла, отнесённое к полезному ходу поршня, по формуле Мазинга- Синецкого.

Pн=кгс/ (34)

Среднее индикаторное давление теоретического цикла, отнесённое к полному ходу поршня.

Среднее индикаторное давление предполагаемого действительного цикла.

Где, -коэффициент скругления диаграммы. Для двухтактных с прямоточно-клапанной продувкой. Для расчёта принимаем

P=12.14*0.97=11.77

Индикаторная мощность двигателя на эксплуатационном режиме.

Где, z- коэффициент тактности. Для двухтактных двигателей z=1

Номинальная индикаторная мощность двигателя.

Где, механический КПД двигателя на номинальном режиме. Для двухтактных

Для расчёта принимаем

Механический КПД двигателя нВ эксплуатационном режиме.

Среднее эффективное давление на эксплуатационном режиме.

Pc = 11.77-0.92 =10.82

Эффективная мощность двигателя на эксплуатационном режиме.

Nc=Ni*зm л.с. (41)

Nс=7439 -0.92* 6843.88

Удельный индикаторный расход топлива на эксплуатационном режиме.

кг/л.с.ч. (42)

Удельный эффективный расход топлива на эксплуатационном режиме.

кг/л.с.ч. (43)

Часовой расход топлива на эксплуатационном режиме.

Цикловая подача топлива на эксплуатационном режиме.

Индикаторный КПД на эксплуатационном режиме.

Эффективный КПД на эксплуатационном режиме.

з= 0.49-0.92 = 0.45

2.7 По строение индикаторной диаграммы

Принимаем объём цилиндра Va в масштабе равном отрезку А=120мм.

На оси абсцисс откладываем найденные объёмы. Определим масштаб ординат:

мм/кгс/см

В - длина отрезка в 1,3-1,6 раза меньше отрезка А. Принимаем В в 1,5 раза. В=80мм.

Определяем промежуточные объёмы и соответствующие им давления сжатия и расширения. Расчёт выполнен в табличной форме.

По данным таблицы наносим на диаграмму характерные точки и строим политропы сжатия и расширения. Построенная диаграмм является теоретической (расчётной).

Для построения предполагаемой индикаторной диаграммы округляем углы теоретической диаграммы в точках С. Z и Z. Действительный процесс выпуска начинается в т. Ь, положение которой на диаграмме найдём с помощью диаграммы Ф.А. Брикса.

Радиус кривошипа в масштабе Чертежа.

Поправка Брикса.

где л- простейшая кривошипно-шатунного механизма. Принимаем л =0,25. Угол (ць начала открытия выпускного клапана принят равным 90 П.К.В. до Н.М.Т.

Из т. О с помощью транспортира от оси абсцисс откладываем угол (ць, проводим вертикаль до пересечения с кривой расширения и находим положение точки Ь. > Точки Ь и а соединяем кривой.

Таблица 1

3. Динамический расчёт двигателя

3. 1 Задачи кинематического и динамического анализа движения криво шипно-шатунного механизма (КШМ)

Детали двигателя внутреннего сгорания при его работе находятся под действием различных сил. Наиболее ответственным узлом ДВС является КШМ.

В КШМ двигателя во время его работы действуют следующие силы:

1} Давление газов на поршень:

где: р г - давление газа в цилиндре двигателя, МПа;

F- площадь днища поршня с () ;

2) Инерция поступательно движущихся масс

где: m пд - масса поступательно движущихся частей, кг;

а - ускорение поршня м/ ;

3) Силы тяжести поступательно движущихся масс:

4) Силы трения.

Они не поддаются точному теоретическому определения и включаются в механические потери двигателя. Силы веса (тяжести) малы по сравнению с другими силами и поэтому их обычно не учитывают в приближенных расчетах.

Суммарная движущаяся сила:

Поскольку мы ещё не знаем массы деталей проектируемого ДВС, то для расчета используют удельные силы, отнесенные к единице поршня на см 2 (м 1). Таким образом:

3. 2 Определение движущей силы

Способ построения

Индикаторная диаграмма, построенная на основе расчета рабочего процесса, дает зависимость р г от хода поршня. Для дальнейших расчетов необходимо связать силы, действующие на ДВС, с углом поворота коленвала.

Параллельно оси абсцисс индикаторной диаграммы, построенной по результатам расчета параметров цикла ДВС, проводят прямую АВ. Отрезок АВ делят точкой О пополам и из этой точки радиусом OA описывают полуокружность. От центра окружности (точки О) в сторону НМТ откладывают отрезок 00 1 = 0,5г - поправка Брикса, где г =ОА (для сохранения масштаба).

Постоянная КШМ;

где: R - радиус кривошипа;

L - длина шатуна между осями подшипников.

Величину I принимают в следующих пределах:

Для малооборотных крейцкопфных двигателей 1/4.2 - 1/3.5;

В нашем случае принимаем X = 0.25.

Из O1 (полюс Брикса) описывают произвольным радиусом вторую окружность (больше первой) и делят ее на равные части (обычно через 5-15°). Из полюса Брикса проводят лучи через точки деления второй окружности.

Для построения диаграммы принимаем -п.к.в.

Для развернутой индикаторной диаграммы Р г = (а) принимаем масштаб по оси ординат М орд = 10 мм. I МПа и по оси абсцисс М абц = 20 град, 1см.

Т.к. принятый масштаб по оси ординат в 1,5 раза меньше масштаба диаграммы р - V, поэтому снимаемые с нее ординаты делятся на 1,5 и откладываются для соотв. а на диаграмме Р г = (а).

Для построения диаграммы сил инерции Р г = ѓ (а) принимаем т пд = 7000

Диаграмма движущихся сил строиться суммированием ординат диаграмм Р, =/(а) и Р ы =/(а) с учетом их знаков.

3. 3 Построение диаграммы касательных сил

1. Способ построения диаграммы для одного цилиндра:

Диаграмму касательных сил строим в тех же масштабах, что и диаграмму движущихся сил: М абц = 20 град /см, М орд = 10 мм/ МПа.

Составляем таблицу 3. Тригонометрическую функцию: определяем для = 1 / 4 из таблицы 2; Р д - на основании рис. 3 в мм.

Касательную силу (тангенсальную) определяем по формуле:

Ра - движущая сила (см. выше).

Тригонометрическая функция, которая определяется по таблице 3 в зависимости от а п.к.в. и:

Угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра.

Определенные величины - , Р 0 , Р К сводятся в таблицы 3 и 4, на основании которых строится диаграмма касательных сил для одного цилиндра (рис. За).

Таблица 3

Таблица 4. Расчёт сил инерции поступательно движущихся масс Р и =ѓ(a) МПa

2. Способ построения суммарной диаграммы касательных сил.

Суммарная диаграмма касательных сил строится в тех же масштабах, что и диаграмма касательных сил одного цилиндра (Рис.36)

Определяем удельную силу сопротивления

И среднюю касательную силу

Масштаб оси ординат =10 мм/МПа, следовательно

Погрешность построения диаграммы

Что допустимо

3. 4 Расчет маховика

судовой двигатель шатунный маховик

Для расчета маховика в начале задаются величины неравномерности вращения коленвала:

Определяем масштаб площади суммарной диаграммы

Касательно

Планируем площадь избыточной работы:

Определяем удельную избыточную работу:

Тогда избыточная работа:

где: R - радиус кривошипа (м); момент инерции движущихся частей двигателя и маховика:

Момент движущихся частей ДВС:

Рассчитываем момент инерции маховика:

4=1483.08(кг/)

Принимаем приведённый диаметрмаховика:

где: S - габаритные размерь; двигателя-прототипа, м; Тогда:

Рассчитываем массу обода:

Определяем полную массу маховика:

0.88 -= 0,8 - 7 3 5,21 = 572,2 (кг)

Определяем размеры обода маховика из выражения:

где: р- плотность. Для стали p = 7800 (кг/м ) . Ь и h - соответственно ширина и толщина обода, м. Принимаем толщину обода равную h = 0.2 м, тогда:

Диаметр максимальный маховика:

2,88 + 0,04 = 2,92 (м)

Проверяем окружную скорость обода маховика:

Полученное значение является допустимым для проектируемого двигателя.

Список литературы

1. Метод указания

2. Михеев В.Г. «Главные судовые энергетические установки». Методические рекомендации к курсовому проектированию для мореходных и арктического училищ Миниморфлота. М., ЦРИЛ «Морфлот», 1981, 104с.

3. Гогин А.Ф. «Судовые дизели», основы теории, устройства и эксплуатации. Учебник для речных училищ и техникумов водного транспорта: 4-е изд. Перераб. И дополненное - М., Транспорт, 1988. 439с.

4. Лебедев О.Н. «Судовые энергетические установки и их эксплуатация». Учебник для вузов водн. трансп. - М.: Транспорт, 1987 - 336с.

5. А.А. Фока, Митрюшкин Ю.Д. «Техническое обслуживание судна в рейсе»

6. А.Н. Неелов «Правила технической эксплуатации судовых технических средств», Москва 1984. - 388с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Топливо, состав горючей смеси и продуктов сгорания. Параметры окружающей среды. Процесс сжатия, сгорания и расширения. Кинематика и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Четырёхцилиндровый двигатель для легкового автомобиля ЯМЗ-236.

курсовая работа , добавлен 23.08.2012


Техническая характеристика судового двигателя внутреннего сгорания и его конструктивные особенности. Выбор начальных параметров для теплового расчёта. Построение индикаторной диаграммы. Определение моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме.

курсовая работа , добавлен 16.12.2014


Показатели эффективной работы и определение основных параметров впуска, сжатия и процессов сгорания в двигателе. Составление уравнения теплового баланса и построение индикаторной диаграммы. Динамическое исследование кривошипно-шатунного механизма.

курсовая работа , добавлен 16.09.2010


Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Параметры рабочего тела и остаточных газов. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Внешние скоростные характеристики, построение индикаторной диаграммы. Расчет поршневой и шатунной группы.

курсовая работа , добавлен 17.07.2013


Классификация судовых двигателей внутреннего сгорания, их маркировка. Обобщённый идеальный цикл поршневых двигателей и термодинамический коэффициент различных циклов. Термохимия процесса сгорания. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма.

учебное пособие , добавлен 21.11.2012


Рабочее тело и его свойства. Характеристика процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Расчет факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме. Оценка надежности проектируемого двигателя и подбор автотранспортного средства к нему.

курсовая работа , добавлен 29.10.2013


Определение основных энергетических, экономических и конструктивных параметров двигателя внутреннего сгорания. Построение индикаторной диаграммы, выполнение динамического, кинематического и прочностного расчетов карбюратора. Система смазки и охлаждения.

курсовая работа , добавлен 21.01.2011


Техническое описание двигателя КамАЗ. Рабочий процесс и динамика двигателя внутреннего сгорания, его скоростные, нагрузочные и многопараметровые характеристики. Определение показателей процесса наполнения, сжатия и сгорания, расширения в двигателе.

курсовая работа , добавлен 26.08.2015


Выбор параметров к тепловому расчету, расчет процессов наполнения, сжатия, сгорания и расширения. Индикаторные и эффективные показатели работы двигателя, приведение масс кривошипно-шатунного механизма, силы инерции. Расчет деталей двигателя на прочность.

курсовая работа , добавлен 09.04.2010


Определение свойств рабочего тела. Расчет параметров остаточных газов, рабочего тела в конце процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Расчет и построение внешней скоростной характеристики. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма.

Судовой дизель фирмы "МАН - Бурмейстер и Вайн" (MAN B&W Diesel A/S), марки L50MC/MCE - двухтактный простого действия, реверсивный, крейцкопфный с газотурбинным наддувом (с постоянным давлением газов перед турбиной) со встроенным упорным подшипником, расположение цилиндров рядное, вертикальное.

Диаметр цилиндра- 500 мм; ход поршня - 1620мм; система продувки -прямоточно-клапанная.

Эффективная мощность дизеля: Ne = 1214 кВт

Номинальная частота вращения: n н = 141 мин -1 .

Эффективный удельный расход топлива на номинальном режиме g e = 0,170 кг/кВт ч.

Габаритные размеры дизеля:

Длина (по фундаментальной раме), мм 6171

Ширина (по фундаментальной раме), мм 3770

Высота, мм. 10650

Масса, т 273

Поперечный разрез главного двигателя представлен на рис. 1.1. Охлаждающая жидкость - пресная вода (по замкнутой системе). Температура пресной воды на выходе из дизеля на установившемся режиме работы 80...82 °С. Перепад температур на входе и выходе из дизеля - не более 8...12°С.

Температура смазочного масла на входе в дизель 40...50 °С, на выходе из дизеля 50...60°С.

Среднее давление: Индикаторное - 2,032 мПа; Эффективное -1,9 мПа; Максимальное давление сгорания-14,2 мПа; Давление продувочного воздуха- 0,33 мПа.

Назначенный ресурс до капитального ремонта - не менее 120000ч. Срок службы дизеля - не менее 25 лет.

Цилиндровая крышка изготавливается из стали. В центральном отверстии с помощью четырёх шпилек крепится выпускной клапан.

Кроме того, крышка снабжена сверлениями под форсунки. Другие сверления предназначены для индикаторного, предохранительного и пусковых клапанов.

Верхняя часть цилиндровой втулки окружена охлаждающей рубашкой, устанавливаемой между цилиндровой крышкой и блоком цилиндра. Цилиндровая втулка крепится к верхней части блока крышкой и центруется в нижнем сверлении внутри блока. Плотность от утечек охлаждающей воды и продувочного воздуха обеспечивается четырьмя резиновыми кольцами, вложенными в канавках цилиндровой втулки. На нижней части цилиндровой втулки между полостями охлаждающей воды и продувочного воздуха расположено 8 отверстий для штуцеров подачи смазочного масла в цилиндр.

Центральная часть крейцкопфа соединена с шейкой головного подшипника. В поперечной балке имеется отверстие для поршневого штока. Головной подшипник оборудован вкладышами, которые заливаются баббитом.

Крейцкопф снабжен сверлениями для подачи масла, поступающего по телескопической трубке частично на охлаждение поршня, частично на смазку головного подшипника и направляющих башмаков, а также через отверстие в шатуне на смазку мотылёвого подшипника. Центральное отверстие и две скользящие поверхности башмаков крейцкопфа заливаются баббитом.

Коленчатый вал выполняется полусоставным. Масло к рамовым подшипникам поступает из главного трубопровода смазочного масла. Упорный подшипник служит для передачи максимального упора винта посредством вала винта и промежуточных валов. Упорный подшипник устанавливается в кормовой секции фундаментальной рамы. Смазочное масло для смазки упорного подшипника поступает из системы смазки под давлением.

Распределительный вал состоит из нескольких секций. Секции соединяются с помощью фланцевых соединений.

Каждый цилиндр двигателя снабжен отдельным топливным насосом высокого давления (ТНВД). Работа топливного насоса осуществляется от кулачной шайбы на распределительном валу. Давление передаётся через толкатель плунжеру топливного насоса, который посредством трубки высокого давления и распределительной коробки соединён с форсунками, установленными на цилиндровой крышке. Топливные насосы - золотникового типа; форсунки - с центральным подводом топлива.

Воздух в двигатель поступает от двух турбокомпрессоров. Колесо турбины ТК приводится в движение от выпускных газов. На одном валу с колесом турбины установлено колесо компрессора, который забирает воздух из машинного отделения и подает воздух в охладитель. На корпусе охладителя устанавливается влагоотделитель. Из охладителя воздух поступает в ресивер через открытые невозвратные клапаны, расположенные внутри ресивера надувочного воздуха. С обоих торцов ресивера установлены вспомогательные воздуходувки, которые подают воздух мимо охладителей в ресивере при закрытых невозвратных клапанах.

Рис.

Секция цилиндров двигателя состоит из нескольких блоков цилиндров, которые крепятся к фундаментальной раме и коробке картера анкерными связями. Между собой блоки соединяются по вертикальным плоскостям. В блоке располагаются цилиндровые втулки.

Поршень состоит из двух основных частей головки и юбки. Головка поршня крепится к верхнему кольцу поршневого штока болтами. Юбка поршня крепится к головке 18-ю болтами.

Поршневой шток имеет сквозное сверление под трубу для охлаждающего масла. Последняя крепится в верхней части поршневого штока. Дальше масло поступает по телескопической трубке к крейцкопфу, проходит по сверлению в основании поршневого штока и поршневом штоке к головке поршня. Затем масло поступает по сверлению к опорной части головки поршня к выпускной трубе поршневого штока и далее на слив. Шток крепится к крейцкопфу четырьмя болтами, проходящими через основание поршневого штока.

Используемые сорта топлив и масел

Сказку Страна Оз можно почитать по адресу www.tyt-skazki.ru/load/strana_oz/8

Сводная таблица повреждений судовых ДВС:(6 примеров, а Всего 25 )